TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU ĐỘNG CƠĐIỆN DUNG
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VÀ PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠĐIỆN CÔNG
SUẤT NHỎ
Máy điện công suất nhỏ là được dùng rất rộng rãi trong gần nửa thế kỷ
nay.Giới hạn công suất của nó thường trong khoảng một vài phần của oát
đến 750W song cũng có những loại máy điện công suất nhở có công suất
lớn hơn. Với sự phát triển nhanh của công nghiệp, tựđộng hoá cao, do vậy
mà việc đòi sử dụng động máy điện nhỏ trong điều khiển tựđộng, công
nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm, xí nghiệp y tế, nhà ăn công cộng, các
nghành tiểu thủ công nghiệp và sinh hoạt hàng ngày là một đIũu không thể
thiếu được trong thời đạI ngày nay. Trong động cở không đồng bộ Roto
lồng sóc là loạI phổ biến nhất hiện nay trong các loại động cơ xoay chiều
công suất nhỏ. Động cơ không không đồng bộ một pha dùng nguồn điện
một pha của lưới điện sinh hoạt nên được dùng ngày càng rất rộng rãI ở mọi
nơi. Ví dụ như nó có thểđược dùng để kéo các máy tiện nhỏ, máy ly tâm,
máy nén, bơm nước, máy xay sát nhỏ, quạt điện, máy xay sinh tố, máy ghi
âm, máy lạnh, máy giặt.
Động cơ không đồng bộ công suất nhỏ so với những loại đông cơđiện
khác nhất là dộng cơ có vành đổi chiều thông dụng có những ưu điểm sau:
+ Kết cấu đơn giản, giá thành hạ
+ Không sinh ra can nhiếu vô tuyến
+ ít tiến ồn
+ Sử dụng đơn giản và chắc chắn
Song nhược điểm của động cơ Roto lồng sóc là có đặc tính điều chỉnh
tốc độ thấp.
Đồ án dài 53 trang, chia làm 3 chương
58 trang |
Chia sẻ: banmai | Lượt xem: 1775 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Thiết kế động cơ điện không đồng bộ một pha điện dung dùng cho quạt, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
hận được từ mô hình chưa đảm bảo tiêu chuẩn thì phải tính
toán lại từ đầu. Mô hình toán học của máy điện xoay chiều ở chế độ xác lập
được trình bày bởi hệ thống các phương trình cân bằng điện áp ở dạng phức
số và biểu thức mômen điện từ ở dạng trị số hiệu dụng.
Động cơ đang nghiên cứu thuộc loại động cơ không đồng bộ một pha
điện dung thông dụng. Trên stato có hai cuộn dây đặt lệch nhau một góc 900
điện trong không gian. Góc lệch pha về thời gian được tạo nên nhờ điện
dung C nối vào một trong hai cuộn. Động cơ được cung cấp điện từ lưới một
pha. Roto có cấu tạo kiểu lồng sóc. Hai cuộn dây trên stato là hai pha A và B
có tiết diện dây và số vòng dây không đối xứng. Cả hai cuộn dây đều tham
gia làm việc trong suốt quá trình quá độ và quá trình xác lập. Có hai phương
pháp diễn tả toán học động cơ không đồng bộ điện dung một pha là: phương
pháp phân lượng đối xứng và phương pháp trực tiếp tự nhiên.
1.2.1. phương pháp phân lượng đối xứng
Nguyên lý xây dựng mô hình này xuất phát từ dòng điện một pha tạo
ra từ trường đập mạch có thể phân tích thành hai từ trường quay thuận và
ngược. Trong động cơ điện dung, trên stato có hai cuộn dây tương ứng với
bốn động cơ đối xứng, trong đó có một động cơ quay thuận và một động cơ
quay ngược. Gọi UA, UB là điện áp đóng vào hai cuộn dây stato thì phân
lượng thuận và ngược của σđiện áp được xác định:
UA(1,2) = 2
1 (UAm j UB)
UB(1,2) = 2
1 (UA j UA)
Gọi tổng trở các cuộn dây stato là: ZσA, ZσB
±
Đồ án tốt nghiệp
5
- Tổng trở từ hoá ZσA, ZσB;
- Điện trở và điện kháng của roto tương ứng với các pha A và B là
rrA, rrB, Xσ2A, Xσ2B ;
- Tỷ số giữa tốc độ quay của roto ω và tốc độ quay của từ trường ω 1
là γ :
1ω
ωγ =
Khi đó bốn hệ thống phương trình cân bằng điện áp được thể hiện trên
các mạch điện thay thế ở hình sau:
Trong phương trình của mạch điện thay thế các dòng điện thực tế có
dạng :
21
...
AA IIIA +=
2
...
1 BB III B +=
Để xác định được IA(1,2) và IB(1,2) đối với động cơ điện dung thì các
phương trình điện áp của nó có dạng:
UA(1,2) = )()1(2
1
.
2
.
1 AAcA IIjXjU −mm
UB(1,
IrA(1,2IA(1,2)
IoA(1,
ZoA(1,2)
UA(1,2
Zσ A A
rA jXr 21 σγ +±
IrB(1,2IB(1,2)
IoB(1,2
ZoB(1,2)
Zσ B B
rB jXr 21 σγ +±
Hình vẽ: Mạch điện thay thế ứng với các thành phần thuận và ngược
của các pha A và B
Đồ án tốt nghiệp
6
UB(1,2) = )()1(2
1
.
2
.
1 BBcA IIjXjU +±±
Mô men điện từ được tính toán như sau:
Mdt =
cω
1 [rrAI2rA1+ rrBI2rB1 ] -
cω
1 [ rrAI2rA2+ rrBI2rB2]
Tính toán các đặc tính làm việc của động cơ điện dung theo phương
pháp này khá cồng kềnh, số lượng phép tính lớn. Vì thế trong thời gian gần
đây người ta đưa ra phương pháp xây dựng mô hình trực tiếp, không sử dụng
phương pháp phân lượng đối xứng.
1.2.2. Phương pháp trực tiếp
Phương pháp trực tiếp là phương pháp không sử dụng nguyên lý xếp
chồng từ trường quay thuận và ngược trong khe hở không khí. Phương pháp
này cho phép thu gọn số lượng các phương trình và biểu thức tính toán trong
thiết kế động cơ điện dung.
Từ hệ thống bốn phương trình vi phân của máy điện tổng quát được
viết trong hệ toạ độ quay α, β sau khi chuyển về phức số ở trạng thái xác lập
có dạng:
Uα = Z Aσ
.
I α +Z0A(
.
I α +
.
I rα)
0 = Z0A(
.
I α +
.
I rα) + ( γ+1
2r + jxσ2)
.
I rα + 2
2
1 γ
γ
−
r (
.
I rα -j
.
I r β )
jUα=ZσBj
.
I β +Z0B(j
.
I β +j
.
I r β ) -jXcj
.
I β
0 = ZoB(j
.
I β +j
.
I r β )+( γ+1
2r + jxσ2) j
.
I r β + 221 γ
γ
−
r ( j
.
I r β -
.
I rα)
Từ hệ thống bốn phương trình này vẽ được mạch điện thay thế trên hình 2-2:
ZoA
jI βr -Irα
Irα jIr β
ZoB
jI β
Uα
Iα
jUα
2
2
1
γr
Z Aσ γ+1
2r
γ+1
2r
jX 2σ Z Bσ JXC jX 2σ
Đồ án tốt nghiệp
7
Hệ thống 4 phương trình trên đây chứa 4 ẩn số dòng điện là
.
I A, ,
.
I B,
.
I
rα,
.
I rβ. Giải hệ thống bốn phương trình này sẽ tìm được dòng điện trong các
cuộn dây. Khi đó mô men điên từ được tính theo biểu thức sau:
Mdt=
0
2
ω
r [γ(I2rα +I2r β ) + 2Irα Ir β sinϕ r]
trong đó ϕ r là góc lệch pha thời gian giữa Irα ,Ir β .
Mặc dù phương pháp này có nhiều hơn phương pháp phân lượng đối
xứng
song không thấy rõ ảnh hưởng trực tiếp đến mô men điện từ.
Đồ án tốt nghiệp
8
PHẦN II
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG
BỘ MỘT PHA ĐIỆN DUNG DÙNG CHO QUẠT
CHƯƠNG 1
XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU VÀ THÔNG SỐ PHA
CHÍNH
- Các yêu cầu đặt ra cho động cơ không đồng bộ công suất nhỏ
thường mâu thuẫn với nhau, vì vậy việc xác định kích thước chủ
uếu trở nên phức tạp. Kích thước chủ yếu ở đây là đường kính
trong D, đường kính ngoài Dn và chiều dài tính toán l của lõi sắt
stato.
1. Tốc độ đồng bộ của động cơ
nđb= 15002
50.60.60 ==
p
f vòng/phút
trong đó :
p :Số đôi cực p= 2
f: Tần số nguồn
2. Đường kính ngoài stato
Trong thực tế hiẹn nay đối với loại quạt công suất này người ta thường chế
tạo với dường kính :
Dn=7,9 cm.
3. Đường kính trong stato
D = kD.Dn = 0,6.168 = 100,8 (mm)
Trong đó :
kD:Hệ số kết cấu
kD = (0,485 – 0,615) với 2p = 4. Trong trường hợp bài toán này ta
chọn kD = 0,58.
Đồ án tốt nghiệp
9
4. Bước cực stato
áp dụng công thức:
τ )(11,36
2.2
46.
.2
. mm
p
D === ππ ≈ 36 (mm)
5. Chiều dài tính toán của stato
l = λ.D = 0,391.46 = 18 (mm)
Trong đó:
λ:Hệ số kết cấu, là tỷ lệ chiều dài lõi sắt stato với đường kính trong
λ = (0,22 – 1,57) :Theo tài liệu I
Trong tính toán trên ta chọn λ = 0, 391;
6. Chiều dài khe hở không khí
Để giảm nhỏ dòng điện không tải và nâng cao cosϕ ,khe hở không
khí thường chọn nhỏ, nhưng khe hở không khí càng nhỏ thì vấn đề công
nghệ không đáp ứng được và làm tăng sóng bậc cao lên.
Khe hở không khí trong máy điện công suất nhỏ thường chọn trong
khoảng sau:
δ =0,2-0,3 (mm).
Ta dùng kết cấu ổ đỡ là bạc đỡ,do có khả năng bị lệch tâm nên lấy lớn
một ít
ta chọn δ = 0,3 mm.
7. Đường kính ngoài lõi sắt rôto
D’ = D – 2.δ = 1046– 2.0,3 = 45,4 (mm)
8. Đường kính trục rôto
dt = 0,3.D = 0,3.46 = 13,8 (mm)
Chọn dt =14 (mm).
Đồ án tốt nghiệp
10
Việc chọn số rãnh stato Zs của động cơ điện dung và số rãnh rôto Zr có
quan hệ mật thiết với nhau, khi chọn ta phải xét đến các mối quan hệ sau:
+ Trên đặc tính mômen M = f(n) không có chỗ lõm nhiều do những
mômen ký sinh đồng bộ và không đồng bộ sinh ra.
+ Động cơ khi làm việc tiếng ồn do lực hướng tâm sinh ra nhỏ nhất.
+ Tổn hao phần răng sinh ra nhỏ nhất.
9. Với những lý do trên ta quyết định chọn số răng như sau:
Với 2p = 4 ta có Zs = 16; Zr = 17.
Sự tương ứng giữa Zs và Zr theo bảng 2.1 trang 29 tài liệu [I]
10. Trong động cơ điện dung, thường số rãnh của hai pha dưới mỗi cực
bằng nhau.
2
2.2.2
16
..2
====
pm
Zqq sBA
11. Chọn dây quấn
Chọn dây quấn 1 lớp, đồng tâm phân tán hai mặt phẳng
Dây quấn bước đủ y=τ = Zs/2.p =16/4 = 4
1 2 3 4 5 6 87 9 10 11 12 13 14 15 16
B A Y X
Đồ án tốt nghiệp
11
12. Hệ số dây quấn stato
924,0
2.4
1.sin.2
707,0
.4
.sin.
707,0 === πνπ
q
q
kdq
ở đây :
ν = 1- bậc của sóng cơ bản
13. Từ thông khe hở không khí
φδ = αδ.τ.l.Bδ.10-4 = 0,64.3,6.1,8.0,5.10- 4 = 2,0736.10-4 (Wb)
Trong đó:
αγ:Hệ số cung cực từ, αγ =0,64
Bδ - từ thông khe hở không khí: Bδ = (0,3 - 1)T, ta chọn Bδ = 0,5T;
14. Số vòng dây sơ bộ của cuộn chính
52,3620
924,0.10.0736,2.50.11,1.4
220.7,0
....4
.
4 === −
dqAs
Edm
sA kfk
kUW
δφ (vòng)
Trong đó:
Uđm-điện áp pha định mức
ks :hệ số sóng phụ thuộc vào độ bão hoà răng stato và rô to.
ks= 1,11 là trị số ở sóng cơ bản
kE =
dm
dm
U
E = (0,7 ÷ 0,9); ở đây ta chọn kE = 0,7;
15. Số thanh dẫn trong rãnh
13,905
2.2
52,3620.1
.
. ===
qp
W
au sAsA (vòng)
quy chuẩn uaA = 905 (vòng)
Trong đó
a:số mạch nhánh song song ,chọn a=1.
Tính lại:
3620905.2.2.1...1 === sAsA uqpaW (vòng)
Đồ án tốt nghiệp
12
16. Dòng điện định mức
186,0
220.2.38,0
22
.2.cos.
===
dmIIII
dm
dmA U
PI ϕη (A)
Theo yêu cầu thiết kế:
ηII.cosϕII = 0,38
17. Tiết diện dây quấn chính sơ bộ
)(031,0
6.1
186,0
.
2mm
Ja
IS dmsA ===
Trong đó:
Idm- Dòng điện pha định mức.
a:số mạch nhánh song song , a=1.
J - mật độ dòng điện J = (6 ÷ 8,5) A/mm2, ở đây ta chọn J = 6 A/mm2.
Ta quy chuẩn ssA = 0,0314 mm2.
Do cách điện là cấp B nên ta chọn loại dây men chịu nhiệt Π∋TB
Dựa vào phụ lục II trong tài liệu [I] ta chọn được:
- Đường kính chuẩn của dây dẫn không cách điện d = 0,20 mm;
- Đường kính chuẩn của dây dẫn kể cả cánh điện dcđ = 0,23 mm.
18. Bước răng stato.
)(03,9
16
46.. mm
Z
Dt
s
s === ππ
19. Bước răng rôto
)(39,8
17
4,45.'. mm
Z
Dt
r
r === ππ
CHƯƠNG 2
XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC RĂNG RÃNH STATO
Đồ án tốt nghiệp
13
1. Chọn loại thép
Ta chọn thép cán nguội kí hiệu 2211. Chiều dày lá thép là 0,5 mm có
hệ số ép chặt kc = 0,97.
2. Xác định dạng rãnh stato
Stato của động cơ điện dung có thể dùng cho các dạng rãnh sau:
- Hình qủa lê.
- Hình nửa quả lê.
- Hình thang.
Với các dạng rãnh này chiều rộng răng sẽ đều suốt cả chiều cao rãnh.
Rãnh hình quả lê có khuôn dập đơn giản nhất, từ trở ở đáy rãnh so với
2 rãnh kia nhỏ hơn vì vậy đơn giản được sức từ động cần thiết trên răng.
Rãnh hình nửa quả lê có diện tích lớn hơn dạng rãnh hình quả lê.
Diện tích rãnh dạng hình thang lớn nhất nhưng tính công nghệ kém
hơn dạng rãnh nửa quả lê.
3. Với căn cứ như vậy ta chọn rãnh hình nửa quả lê
4. Chiều cao miệng rãnh
Theo tài liệu [I] thì chiều cao miệng rãnh h4s = (0,5 ÷ 0,8)mm. Ta chọn
h4s = 0,8 mm.
5. Chiều rộng miệng rãnh
b4s =dcd + (1,1- 1,5) (mm) =0,22+ (1,1 –1,5) (mm)
Trong đó:
dcd là dường kính dây dẫn kể cả cách điện của dây quấn stato
d1s
b4s
h4s
hr
s h1
2s
b2
Đồ án tốt nghiệp
14
Ta lấy b4s = 1,5 mm.
6. Kết cấu cách điện rãnh
Dùng giấy cách điện có bề dày c = 0,5 mm.
7. Chiều rộng răng stato ( Sơ bộ)
Được xác định theo kết cấu, tức là xét đến:
• Độ bề của răng;
• Giá thành của khuôn dập; độ bền của khuôn;
• Đảm bảo mật độ từ thông qua răng nằm trong phạm vi cho phép,
thường Bzs≤ 2 T.
bzs )(32,397,0.4,1
03,9.5,0
.
.
mm
kB
tB
czs
s === δ
Trong đó:
Chọn mật độ từ thông răng stato Bzs = 1,4 (T).
Hệ số ép chặt kc =0,97.
8. Chiều cao gông stato.
Chiều cao này bị hạn chế bởi mật độ từ thông cho phép trên gông:
hgs )(312,52
16.32,3.2,0.2,0 mm
p
Zsbzs ===
Chọn hgs =5,3 (mm).
9. Đường kính phía trên stato
Đối với rãnh hình nửa quả lê:
( ) ( ) )(49,7
16
16.32,38,0.246...2. 4
1 mmZ
ZbhD
d
s
szss
s =−
−+=−
−+= π
π
π
π
Chọn d1s =7,5 (mm).
10. Chiều rộng rãnh dưới stato
b2
( ) ( ) )(1,1032,3
24
3,5.279..2. mmb
Z
hD
zs
s
gsn =−−=−−= ππ
Đồ án tốt nghiệp
15
11. Chiều cao rãnh stato.
Đối với rãnh hình nửa quả lê:
)(2,11
2
3,5.24679
2
.2
mm
hDD
h gsnrs =−−=
−−=
12. Chiều cao phần thẳng của rãnh.
h12s = hrs – 0,5.(d1s + 2.h4s) =
= 11,2 – 0,5.(7,5 + 2.0,8) = 6,65 (mm)
13. Sau khi chọn kích thước rãnh thì kích thước thực của gông stato là:
)(3,52
2,11.24679
2
.2 mmhDDh rsngs =−−=−−=
b2=10.1
h1
2s
=
6.
65
hr
s=
11
.2
h4s=0.8
b4s=1.5
d1s=7.5
Đồ án tốt nghiệp
16
14. Bình quân bề rộng răng stato:
b’zs
( ) ( ) )(3134,35,7
16
8,0.25,746..2.
1
1 mmd
Z
hdD
s
s
rss =−++=−++= ππ
b’’zs =
( ) ( ) )(3235,31,10
16
3,5.279..2.
2 mmbZ
hD
s
gsn =−−=−− ππ
Bình quân:
bzs = )(32,32
3235,33134,3
2
zs'b' zsb' mm=+=+
15. Diện tích rãnh stato
( ) )(6,801,105,7.65,6.5,0
8
5,7.
).(.5,0
8
.
2
2
2112
2
1
mm
bdh
d
S ss
s
rs
=++=
=++=
π
π
16. Kiểm tra hệ số lấp đầy
65,0
1,74
23,0.905 22. ===
r
cdrA
ld S
duk
Trong đó:
Diện tích cách điện rãnh
Scd= c.(d2s + 2.hrs)= 0,5.(10,1 + 2.11,2)=6,5 (mm2)
Diện tích rãnh có ích
Sr = Srs – Scd = Srs – c.(d2s + 2.hrs) =
= 80,6 – 6,5 = 74,1 (mm2)
Đồ án tốt nghiệp
17
CHƯƠNG 3
XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC RĂNG RÃNH RÔTO
1. Rãnh rô to có dạng tròn, quả lê.
Thường là rãnh miệng kín để đảm bảo độ bền của khuôn dập và tiện
cho việc đúc nhôm.
Theo quan điểm về chế tạo khuôn dập thì rãnh tròn đơn giản nhất
nhưng tiết diện thanh dẫn rôto có thể không đủ.Do đó thường chọn rãnh quả
lê,với dạng này thì chiều rông răng được đều theo chiều cao của rãnh hơn.
2. Chọn rãnh hình quả lê
3. Chiều cao miệng rãnh.
Đối với động cơ công suất nhỏ,để đảm bảo độ bền của khuôn dập,
chiều cao miệng rãnh nhỏ nhất lấy vào khoảng
h4r = (0,3 ÷ 0,4) mm
Ta chọn h4r = 0,4 mm
4. Chiều rộng miệng rãnh
b4r = (1 ÷ 1,5) mm
Chọn b4r = 1 mm
5. Làm rãnh nghiêng ở rôto và chọn thanh dẫn bằng nhôm nhằm làm
giảm tiếng ồn và mômen ký sinh.
bn
h4r
b4r
d2r
d1r
h1
2r
Đồ án tốt nghiệp
18
6. Hệ số dây quấn rôto
9974,0
795,0
2
795,0sin.22sin.2 =
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
=
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
==
n
n
ndqr kk α
α
Trong đó:
nα : góc ở tâm rãnh nghiêng
)(328,047,0.
18
.2.2...2 radian
Z
p
n
r
n === πβπα
βn:Độ nghiêng rãnh biểu thị bằng phân số của bước răng stato
076,1
39,8
03,9 ====
r
s
r
n
n t
t
t
bβ
bn - độ nghiêng của rãnh tĩnh theo cung tròn của rôto và nghiêng
1/16 vòng tròn nghĩa là một bước rãnh stato⇒ bn=ts=9,03 (mm)
7. Dòng điện tác dụng trong thanh dẫn rôto
)(27,138
974,0.17
924,0.3620.2.2.186.0.92,0
.
...2..
A
kZ
kWmIk
I
dqrr
dqAsAdmI
td ===
Ta có quan hệ kI = f(cosϕ), cosϕ = 0,9 , tra hình 10.5 tài liệu [I] ta có
kI = 0,92.
8. Bề rộng răng rôto
bzr )(3,397,0.3,1
39,8.5,0
.
. mm
kB
tB
czr
r === δ
Trong đó :
αn
bnnnnnnnnbnn
d
53.45091875
Đồ án tốt nghiệp
19
Bzr-Mật độ từ thông răng stato,chọn Bzr =1,3 (T).
Kc-Hệ số ép chặt,kc
9. Đường kính phía trên rôto
( ) ( ) )(168,4
17
17.3,34,0.23,0.246...2.2. 4
1 mmZ
ZbhDd
r
rzrr
r =+
−−−=+
−−−= π
π
π
δπ
Chọn d1r =4,2 (mm)
10. Đường kính phía dưới rôto
Chọn d2r =2,4 (mm)
11. Chiều cao phần thẳng rãnh rôto
( )
( ) )(77,44,23,3.182,43,0.246.5,0
..2.2.5,0 24112
mm
dbZhdDh rzrrrrr
=⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ +−−−
=⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ +−−−−=
π
πδ
Chọn h12r =4,8 (mm).
12. Chiều cao rãnh rôto
hrr = h12r + 0,5.(d1r + d2r) + h4r = (mm)
= 4,8 + 0,5.(4,2 + 2,4) + 0,4 = 8,5 (mm)
13. Vì rãnh hình quả lê nên chiều cao tính toán của răng rôto khác với
chiều cao tính toán của rãnh rôto (hzr # hrr).
hzr = hrr – 0,1.d2r = 8,5 – 0,1.2,4 = 8,26 (mm)
h1
2r
=
4.
8
d1r=4.2
d2r=2.4
b4r=1
h4r=0.42
Đồ án tốt nghiệp
20
14. Chiều cao gông rôto.
)(61,826,8
2
6/14.53,0.246
2
6/.5.2
mmh
dD
h zr
t
gr =−−−=−−−= δ
15. Diện tích rãnh rôto.
( ) ( )
( ) ( ) )(02,254,22,4.8,4.5,04,22,4.
8
..5,0.
8
222
2112
2
2
2
1
mm
ddhddS rrrrrrr
=+++=
=+++=
π
π
16. Dòng điện trong vòng ngắn mạch
)(191
17
2.sin.2
27,138
.sin.2
A
Z
p
II
r
td
v =
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛= ππ
17. Mật độ dòng điện trong vòng ngắn mạch
Jv = (0,6 ÷ 0,8)Jtd = (0,6 ÷ 0,8).(2 ÷ 3) A/mm2
Chọn Jv = 2,5 A/mm2
18. Tiết diện vành ngắn mạch
)(4,76
5,2
191 2mm
J
IS
v
v
v ===
19. Chiều cao vành ngắn mạch
bv≥1,2h12r=1,2.8,5=10,2
Chọn bv = 11 mm
)(95,6
11
4,76 mm
b
Sa
v
v
v ===
Chọn av = 7 mm.
20. Tiết diện vành ngắn mạch sau khi đã làm tròn
Sv = av.bv = 7.11= 77 (mm2)
Đồ án tốt nghiệp
21
21. Mật độ dòng điện lúc này
)A/mm(48,2
77
191 2===
v
v
v S
IJ
22. Đường kính vành ngắn mạch
Dv = D – av – 2.δ = 46 -7 – 2.0,3 = 38,4 (mm)
CHƯƠNG 4
XÁC ĐỊNH TRỞ KHÁNG STATO VÀ RÔTO
I. Xác định thành phần trở kháng stato
Độ chính xác của tính toán động cơ điện dung phụ thuộc vào độ chính
xác của tính toán tham số. Vì vậy việc xác định điện trở, điện kháng dây
quấn stato và rôto là rất quan trọng.
1. Chiều dài phần đầu nối của dây quấn stato
lđ = kI.τy +2.B =1,3.3,37 +2.1 =6,38 (cm)
Đồ án tốt nghiệp
22
trong đó:
kI - hệ số kinh nghiệm, kI = 1,3 khi 2p =4
B – hệ số kinh nghiệm B = (0,5 ÷ 1,5), ở đây ta chọn B = 1
Vì là dây quấn đồng khuôn nên:
.τy ( ) ( ) )(37,34
3.
2.2
12,16,4..
.2
.
. cm
p
hD rs =+=+= πβπ
Bước dây bình quân y=3 ; β =3/4
2. Chiều dài trung bình nửa vòng dây quấn stato
ltb = lđ + l = 1,8 + 6,381 = 8,181 (cm)
3. Tổng chiều dài dây quấn stato
lsA = 2.ltb.WsA.10-2 = 2.8,181.366.10-2 = 592,3 (m)
4. Điện trở tác dụng của dây quấn stato
)(8,401
0314,0
3,592.10.13,2
.
. 2750 Ω=== −aS
lR
sA
sA
sA ρ
trong đó ρ75 = 2,13.10-2 Ω.mm2/m - điện trở suất của kim loại bằng đồng
dùng trong động cơ ở nhiệt độ 750 C.
5. Điện trở stato tính theo đơn vị tương đối
34,0
8,1182
8,401* ===
dm
sA
sA R
RR
với:
)(8,1182
186,0
220 Ω===
dm
dm
dn I
UR
6. Hệ số từ dẫn của từ tản rãnh λrs
Nó phụ thuộc vào kích thước và hình dạng rãnh cũng như loại dây
quấn(một lớp hay hai lớp). Khi ta tính toán chỉ xét đến từ tản ở miệng rãnh
và thành rãnh; không xét đến từ tản ở ngoài rãnh
Hệ số từ dẫn rãnh hình nửa quả lê được xác định theo công thức:
Đồ án tốt nghiệp
23
189,11.
5,1
8,0
5,7
55,3
5,7.2
5,1785,01.
5,7.3
10
.
.2
785,0.
.3 14
4
1
2
1
4
1
1
=⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ ++−+=
=⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ ++−+= ββλ kb
h
d
h
d
b
k
d
h
s
s
ss
s
s
rs
trong đó:
Ta sử dụng dây quấn một lớp bước đủ nên ta có hệ số kβ = kβ1 = 1;
h2 = bcđ - d1s/2 = 0,2 - 7,5/2 = -3,55 (mm)
h1 = hrs – h4s – d1s/2 - bcđ - h2 – d2s/10 =
= 11,2 – 0,8 – 7,5/2 – 0,2 –(-3,55) –4,2/10 =10 (mm)
7. Hệ số từ dẫn của từ tản tạp λt
Xét đến ảnh hưởng của từ trường sóng bậc cao (sóng điều hoà răng và
sóng điều hoà dây quấn) gây nên từ thông móc vòng tản trong dây quấn
stato, có khi còn gọi là từ tản trong khe hở không khí và từ trường tương ứng
chủ yếu phụ thuộc vào sự dẫn từ của các đường sức từ trong khe hở không
khí.
Hệ số λt phụ thuộc vào kích thước máy điện( bước răng, khe hở
không khí) và số liệu dây quấn.Bề rộng miệng rãnh stato và rôto cũng có
ảmh hưởng nhất định đến từ tản tạp (hệ số khe hở không khí kδ phụ thuộc
vào bề rộng miệng rãnh).
788,181,0.
3,0.146,1.9,11
03,9.
..9,11
=== ssts k
t ζδλ δ
Trong đó:
ts = 9,03 mm;
δ = 0,3 mm – bề rộng khe hở không khí;
kδ = kδs.kδr = 1,091.1,05 = 1,146 – hệ số khe hở không khí;
091,1
03,9
5,103,9.
3,0
5,15
3,0
5,15
.5
5
44
4
=
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −+
+
=
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −+
+
=
s
sss
s
s
t
btb
b
k
δ
δ
δ
Đồ án tốt nghiệp
24
05,1
39,8
139,8.
3,0
15
3,0
15
.5
5
44
4
=
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −+
+
=
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −+
+
=
r
rrr
r
r
t
btb
b
k
δ
δ
δ
Có: Zs/Zr=16/17 và Zs/2p=16/4=4
Theo hình 4-9 tài liệu I.Tra ra sζ =0,81
8. Hệ số từ tản phần đầu nối của dây quấn stato
Từ tản đầu nối cũng rất phức tạp, phụ thuộc vào loại dây quấn và góc độ
nghiêng của phần đầu nối.
Hệ số từ tản phần đầu nối dây quấn phân tán hai mặt phẳng:
( ) ( ) 223,16,3.64,0381,6.
83,1
2.27,0.64,0..27,0 =−=−= τλ d
d
ds ll
q
9. Tổng hệ số từ dẫn stato
∑λs = λrs + λts + λds = 1,189 + 1,788 + 1,223 = 4,2
10. Điện kháng tản dây quấn chính stato
)(66,1952,4.
2.2
8,1.
100
3620.
100
50.158,0..
.
.
100
.
100
.158,0
22
Ω=⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛= ∑ sssAsA qplWfX λ
11. Điện kháng tản của dây quấn chính stato tính theo đơn vị tương đối
165,0
220
186.0.66,195.* ===
dm
dm
sAsA U
IXX
12. Điện trở tác dụng của rôto lồng sóc
pt
r
v
t
drr
dssA
r rk
Z
p
rr
kZ
kWmr .
.sin.2
.
.
...4
12
2
2
22
=
⎟⎟
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎜⎜
⎝
⎛
+= π
4
22
2
22
12 10.99,554974,0.17
924,0.3620.2.4
.
...4 ===
drr
dssA
kZ
kWmk
Trong đó:
kds = 0,924-Hệ số dây quấn stato
kdqr = kn = 0,974 – Hệ số dây quấn rôto lồng sóc khi làm rãnh nghiêng
Đồ án tốt nghiệp
25
13. Điện trở của phần trở rôto lồng sóc
)(10.473,0
17
2.sin.2
10.036,010.335,0
.sin.2
4
2
4
2
2
Ω=+=+= −
−
−
ππ
r
v
tpt
Z
p
rrr
Trong đó:
sr
r
t S
lr .75ρ= - điện trở tác dụng của thanh dẫn rôto làm bằng nhôm
sr
r
t S
lr .75ρ= = )(10.335,002,25
810,1.0465,0 4
2
Ω= −
−
rv - điện trở vành ngắn mạch;
Srr – tiết diện thanh dẫn tác dụng rôto (mm2);
lr- chiều dài tác dụng của rôto (mm).
)(10.036,0
7.11
10.47,3..
23
1
..
10..
. 4
22
75 Ω=== −
−− ππρ
vvr
v
v baZ
Dr
rrA = k12.rpt = 554,99.104.0,473.10-4 = 262,51 (Ω)
14. Điện trở rôto tính theo đơn vị tương đối
222,0
220
186,0.51,262.* ===
dm
dm
rr U
I
rr
15. Hệ số từ dẫn tản rãnh rôto
=+⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡ −+⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −=
r
r
r
r
rr
r
r
r
rr b
hk
d
b
S
d
d
h
4
4
1
4
22
1
1
1 .
.2
66,0
.8
.1.
.3 μ
πλ
091,1
1
4,01.
2,4.2
166,0
02,25.8
2,4.
1.
2,4.3
76,5
22
=+⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡
−+⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −= π
với:
h1r = h12r + 0,4. d2r = 4,8 + 0,4.2,4 =5,76 (mm)
kμ – hệ số cản.Đối với động cơ nhỏ kμ=1
16. Hệ số từ tản tạp rôto
336,2043,1.
05,1.3,0.9,11
839,0..
..9,11
=== r
r
r
tr k
t ζδλ δ
Đồ án tốt nghiệp
26
Ta có:
Vì Zr/2.p=17/2.2<5 nên:
0435,1
17/21
03,0
17.5
2.1
/1.5
.1
=−−+=
=−
Δ−+=
π
πζ
rr
r Zp
z
Z
p
Có: 33,3
3,0
14 ==δ
rb
119,0
39,8
14 ==
r
r
t
b
Theo hình 4-7 tài liệu I ta tra được zΔ =0,03.
17. Hệ số từ dẫn phần đầu nối
473,0
11
2
7.2
7,34.7,4lg.
17
2.sin.2.8,1.17
47,3.9,2
2
.2
.7,4
lg.
.sin.2..
.9,2
2
2
=
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ +⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
=
=
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ +⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
=
π
π
λ
ba
D
Z
plZ
D v
r
rr
v
dr
Trong đó :
a: chiều dày(hướng trục) của vành ngắn mạch
b: chiều rộng(hướng tâm)của vành ngắn mạch.
Dv:đường kính vành ngắn mạch.
18. Tổng hệ số từ tản rôto
∑λr = λdr + λtr + λrr = 0,473+2,336+1.091 =3,9
303,3
974,0
924,0.
17.8,1
16.8,1.9,3.
.
.
.'
22
=⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛= ∑∑
dqr
dqA
rs
sr
rr k
k
Zl
Zlλλ
19. Điện kháng rôto quy đổi sang stato
)(87,153
2,4
303,3.66,195
'
. Ω=== ∑
∑
s
r
sArA XX λ
λ
Đồ án tốt nghiệp
27
20. Điện kháng rôto tính theo đơn vị tương đối
13,0
220
186,0.87,153.* ===
dm
dm
rr U
IXX
Đồ án tốt nghiệp
28
CHƯƠNG 5
TÍNH TOÁN MẠCH TỪ
Hệ số ép chặt có phủ sơn cách điện của thép cán nguội 2211 chọn trong
bảng 5-1 trang 89 tài liệu I
Hệ số ép chặt : KC =0,95
Điện trở suất: ρ 1/50=2,6[w/kg]
1. Tính toán mạch từ bao gồm tính dòng điện từ hoá Iμ
Thành phần phản kháng của dòng điện không tải và dòng điện tương
ứng với khe hở không khí XmA.
2. Sức từ động khe hở không khí
Fδ = 1,6.kδ.δ.Bδ.104 = 1,6.1,146.0,03.0,5.104 = 275,04 (A)
3. Sức từ động ở răng stato
Fzs = 2.Hzs.hzs = 2.8,97.1,12 = 20,09 (A)
Trong đó:
Hzs: Cường độ từ trường phụ thuộc vào loại thép kĩ thuật và Bzs của răng
Hzs = f(Bzs) với:
Bzs =1,4(T)
Tra bảng quan hệ giữa Hzs và Bzs ở phụ lục 1.3(Tài liệu I) ta có Hzs
=8.97A/cm.
Vì rãnh nửa quả lê ta có hzs=hrs=11,2.
4. Sức từ động ở gông stato
)(9,19
2.2
)53,09,7.(.44,3
.2
).(
. A
p
hD
HF gsngsgs =−=
−= ππ
)(12,1
97,0.8,1.53,0.2
10.10.0376,2
...2
10. 444 T
klh
B
csgs
gs ===
−φ
Tra bảng quan hệ giữa Hgs và Bgs ở phụ lục 1.2(Tài liệu I) ta có
Hgs =3,44A/cm
Đồ án tốt nghiệp
29
5. Tổng sức từ động trên stato
Fs = Fzs + Fgs = 20,09 +19,9 = 39,99 (A)
6. Sức từ động ở răng rôto.
FZr = 2.HZr.hZr = 2.7,24.0,826 = 11,96 (A)
Ta có Hzr = f(Bzr); với Bzr = 1,3T, tra phụ lục 1-3 tài liệu I ta có:
Hzr = 7,24 A/cm.
7. Sức từ động ở gông rôto.
( ) ( ) )(57,1
2.2
.861,014,0..56,1
.2
.
. A
p
hd
HF grtgrgr =+=
+= ππ
)(69,0
97,0.8,1.861,0.2
10.10.0376,2
...2
10. 444 T
klrh
B
cgr
gr ===
−φ
Tra bảng quan hệ giữa Hgr và Bzr ở phụ lục 1.2(Tài liệu I)
Ta có :
Hgr =1,56A/cm
8. Tổng sức từ động rơi trên rôto
Fr = Fzr + Fgr = 11,96+1,57 =13,53 (A)
9. Tổng sức từ động của mạch từ
Fm = Fδ + Fs + Fr = 275,04+39,99+13,53=328,56 (A)
10. Dòng điện từ hoá
)(109,0
924,0.3620.3.9,0
56,328.2
...9,0
. A
kWm
FpI
dqAsA
m ===μ
11. Dòng điện từ hoá phần trăm
%6,58100.
186.0
109,0100.% ===
dmI
I
I μμ
12. Điện kháng ứng với từ trường khe hở không khí
)(84,1412
109,0
220.7,0
. Ω===
μI
UkX dmemA
13. Điện kháng ứng với từ trường khe hở không khí tương đối
19,1
220
186,0.84,1412.* ===
dm
dm
mAmA U
IXX
Đồ án tốt nghiệp
30
CHƯƠNG 6
TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC
Từ trường đập mạch của pha chính được phân tích thành tổng hai từ
trường quay thuận và quay ngược, ứng với mỗi từ trường quay ta có một sơ
đồ thay thế
1-Với dòng thứ tự thuận
2-Với dòng thứ tự thuận
Hình : Sơ đồ thay thế pha chính của động cơ điện dung
1. Tham số ban đầu của mạch điện thay thế pha chính
rrA = 262,51 Ω XRA =153,87 Ω
rsA = 401,8 Ω XSA = 195,66 Ω
XmA = 1412,84 Ω
Đồ án tốt nghiệp
31
2. Tính hệ số từ kháng của mạch điện
168.0
87,15384,1412
51,262 =+=+= rAmA
rA
XX
rα
902,0
87,15384,1412
84,1412 =+=+= rAmA
mA
XX
Xβ
3 Chọn hệ số trượt định mức.
Động cơ thiết kế là động cơ điện dung dùng làm quạt gió nên có yêu
cầu riêng: Mômen định mức của động cơ gần bằng mômen cực đại nên hệ số
trượt cũng gần bằng hệ số trượt cực đại, do đó hế số trượt định mức cũng
tương đối lớn.
Chọn s dm= 0,18 làm giá trị tính toán.
Tốc độ định mức:
nđm=nđb.(1-sđm)=1500.(1-0,18)=1230 vòng/phút
4. Điện trở tác dụng thứ tự thuận và thứ tự nghịch của mạch điện
)(68,635
19,0168,0
18,0.84,1412.902,0.168,0...
22221 Ω=+=+= βα
βα sXr mArA
( )( )
( )
( ) ( )Ω=−+
−=−+
−= 64,116
18,02168,0
18,02.84,1412.902,0.168,0
2
2...
22222 s
sXr mArA α
βα
5. Điện kháng thứ tự thuận và nghịch của mạch điện thay thế
( )Ω=+
+
=+
+
= 35,730
18,0168,0
18,0168,0.
87,153
51,262
.902,0.87,153
.
.. 22
2
22
2
1 s
s
X
r
XX rA
rA
rArA α
α
β
( )Ω=−+
−+
=−+
−+
= 53,149
)18,02(168,0
)18,02(168,0.
87,153
51,262
.902,0.87,153
)2(
)2(.
.. 22
2
22
2
2 s
s
X
r
XX rA
rA
rArA α
α
β
6. Tổng trở thứ tự thuận và nghịch của máy điện thay thế
ZrA1 = rrA1 + j.XrA1 = 635,68+ j.730,35 (Ω)
ZrA2 = rrA2 + j.XrA2 = 116,64+ j.149,53 (Ω)
7. Tổng trở mạch điện thay thế thứ tự thuận
ZA1 = rA1 + j.XA1 = (rsA + rrA1) + j.(XsA + XrA1) =
Đồ án tốt nghiệp
32
= (401,8 + 635,68) + j.(195,66 + 730,35) = 1037,5 + j.926,01
(Ω)
CHƯƠNG 7
TÍNH TOÁN PHA PHỤ.
Tính toán dây quấn phụ theo điều kiện đạt được từ trường quay tròn ở
chế độ định mức.
Tham số của phụ đối với động cơ điện dung nó quyết định tính năng
làm việc và đặc tính khởi động, vậy nội dung của phần là tính toán xác định
các tham số của pha phụ và tính chọn phần tử phụ ( điện dung tụ điện).
Điều kiện để có từ trường tròn :
k2rA1 + rc – kxA1 = 0 (1)
k2xA1 - xc + krA1 = 0 (2)
1. Tỉ số biến áp
892,0
5,1037
01,926
1
1 ====
A
A
A R
Xtgk ϕ
2. Dung kháng trong dây quấn phụ
Từ trường quay tròn, do đó điện kháng tụ điện dược tính theo công
thức:
XC = k2.XA1 + k.rA1.
=0,8922.926,01 + 0,892.1037,5 = 1662,2 (Ω).
3. Điện dung cần thiết của tụ điện
μπ 916,12,1662.50.14,3.2
10
...2
10 66 ===
C
V xf
C
chọn CV = 2μ.
Đồ án tốt nghiệp
33
4. Tính lại tụ dung kháng
)(36,1592
2.50.14,3.2
10
...2
10 66 Ω===
V
C Cf
X π
5. để đảm bảo điều kiện từ trường tròn thì tỉ số biến áp phải xác định
theo công thức sau
887,0
01,926.2
36,1592.01,926.45,10375,1037
.2
..4 2
1
1
2
11 =++−=++−=
A
CAAA
X
xxrr
K
6. Số thanh dẫn trong 1 rãnh của dây cuốn phụ
UrB = k.UrA = 0,887.905 = 802,75(Thanh)
chọn UrB = 803 thanh.
7. Vòng dây của dây quấn phụ
WSB = UrB.p.q = 803.2.2 = 3212 (vòng)
8. Tỉ số giữa vòng dây hai cuộn
887,0
3620
3212 ===
SA
SB
W
Wt .
9. Sơ bộ tính ra tiết diện dây dẫn pha phụ
)(0354,0
887,0
0314,0 2mm
t
SS SAB ===
Dựa vào phụ lục 2 tài liệu I ta chọn dây men π∋T B tiết diện
không có cách điện là s=0,0353 mm
Đường kính trong không kể cách điện d = 0,212 mm.
Đường kính kể cả cách điện dcđ = 0,242 mm.
10. Kiểm tra hệ số lấp đầy
63,0
1,74
242,0.803. 22 ==−= cdr
cdñB
ldB SS
dUK .
11. Điện trở tác dụng pha phụ B
rSB = k.t.rSA = 0,887.0,887.401,8 = 316,13(Ω)
Đồ án tốt nghiệp
34
12. Tổng trở thứ tự thuận pha phụ B
ZB1 = (rSB + k2.rRA1)+j.(k2.xA1 – xC) =
= (316,13+ 0,8872.635,68)+j.(0,8872.926,01 – 1592,36)
= 816,25- j.863,81 Ω.
Do điện dung chọn là số nguyên nên điều kiện để đạt được từ trường
tròn là không được thoả mãn. vì vậy ta phải dùng công thức chung cho từ
trường elip để tính các tham số ở chế độ định mức.
13. Tổng trở thứ tự nghịch pha chính
ZA2 = rA2 + j.xA2 = (rSA + r’RA2) + j.( xSA + x’RA2)
= (401,8 + 116,64) + j.(195,66 +149,53)
= 518,44 + j.345,19 Ω.
14. Tổng trở thứ tự nghịch pha phụ
ZB2 = (rSB + k2.rRA2)+j.(k2.xA2 – xC)
= (316,16 + 0,8872.116,64)+j.(0,8662.345,19 – 1592,36)
= 407,89 - j.1320,8 Ω.
15. Thành phần thứ tự thuận nghịch của dây quấn Stato pha chính
Trong đó:
)(421602,0)(1073,0.1189,0
)81,863.25,816).(19,345.44,518()8,1320.89,407).(01,926.5,1037(
)19,345.44,518.(887.0.)8,1320.89,407.(.220
..
...
0
1221
22
1
AAj
jjjj
jjj
ZZZZ
ZkjZUI
BABA
AB
dmA
−∠=−=
−++−+
+−−=
+
−=
)(1220047,0)(004,0.0025,0
)81,863.25,816).(19,345.44,518()8,1320.89,407).(01,926.5,1037(
)01,926.5,1037.(887.0.)81,863.25,816.(.220
..
..
.
0
1221
11
2
AAj
jjjj
jjj
ZZZZ
ZkjZ
UI
BABA
AB
dmA
∠=+−=
−++−+
++−=
+
+=
Đồ án tốt nghiệp
35
ZA1 = 1037,5+ j.926,01 Ω
ZA2 = 518,44 +j.345,19 Ω
ZB1 = 816,25 - j.863,81 Ω
ZB2 = 407,89- j.1320,8 Ω
16. Sức điện động thứ tự thuận
E1 = IA1.ZrA1 = (0.1189-j.0,1073).(635,68+j.730,35)=
=155,04∠6,90 V
17. Kiểm tra hệ số kE
%71,0100.
7,0
705,07,0
100.
705,0
220
04,155
1
0
1
=−=−=Δ
===
E
EE
Eu
dm
E
k
kk
k
E
E
k
Sai số này rất bé so với 5% nên chấp nhận được.
Đồ án tốt nghiệp
36
CHƯƠNG 8
TÍNH TỔN HAO SẮT VÀ DÒNG ĐIỆN PHỤ.
Động cơ không đồng bộ công suất nhỏ cũng giống như máy điện
thường, khi làm việc có các loại tổn hao sau:
+ Tổn hao sắt ở Stato và Roto: Phụ thuộc vào mật độ từ thông và
tần số
+ Tổn hao trong dây quấn
+ Tổn hao cơ
+ Tổn hao phụ
Công nghệ gia công và chất lượng lắp ráp các chi tiết máy điện nhỏ có
ảnh hưởng rất lớn đến các tổn hao.
1. Trọng lượng răng stato
GZS = 7,8.ZS.bZS.hZS.lS.kC.10–3
= 7,8.16.0,32.1,12.1,8.0,97.10–3 = 0,078 (kg)
2. Trọng lượng răng roto
GZR = 7,8.ZR.bZR.hZR.lR.kC.10–3
= 7,8.17.0,33.0,826.1,8.0,97.10–3 = 0,063 (kg)
3. Trọng lượng gông stato
Ggs = 7,8.π.(Dn – hgs).hZS.lS.kC.10–3
= 7,8.3,14.(7,9 – 0,53).0,53.1,8.0,97.10–3 = 0,17 (kg)
4. Trọng lượng gông roto
GgR = 7,8.π.(dt + hgR).hZR.lR.kC.10–3
= 7,8.3,14.(1,4 + 0,861).0,861.1,8.0,97.10–3 = 0,083 (kg)
5. Tổn hao sắt trên răng stato
)(79,01,1.)50
50.(078,0.4,1.6,2.8,1
.)50.(...8,1
3,12
3,12
50
0.1
'
W
kfGBPP gcZSZStZS
==
=
Trong đó:
Đồ án tốt nghiệp
37
kgc = 1,1 theo bảng 6-2 tài liệu I
.
50
0.1P =2,6
6. Tổn hao sắt trên răng roto
)(19,135,1.)50
50.(063,0.3,1.6,2.8,1
.)50.(...8,1
3,12
3,12
50
0.1
'
W
kfGBPP gcZRZRtZR
==
=
7. Tổn hao sắt trên gông stato
)(887,01.)50
50.(17,0.12,1.6,2.6,1
.)50.(...6,1
3,12
3,12
50
0.1
'
W
fGBPP gSgStgS
==
=
8. Tổn hao sắt trên gông roto
)(164,0)50
50.(083,0.69,0.6,2.6,1
)50.(...6,1
3,12
3,12
50
0.1
'
W
fGBPP gRgRtgR
==
=
9. Tổn hao sắt tính toán của stato
PtS = P tZS + P tgS = 0,79 + 0,887 = 1,677 (W)
10. Tổn hao sắt tính toán của roto
PtR = PtZR + PtgR = 0,747 + 0,164 = 0.911 (W)
11. Khi E1 =151,23 (V) thì tổn hao sắt do từ trường thuận gây nên
)(775,1098,0677,1
)(098,018,0
220.705,0
04,155.911,0.
.
.
)(677,1
220.705,0
04,155.677,1
.
.
111
3,1
2
3,1
2
1
1
22
1
1
WPPP
WS
Uk
EPP
W
Uk
EPP
TRTST
dmE
TRTR
dmE
TSTS
=+=+=
=⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛=
=⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛=
12. Dòng điện phụ thứ tự thuận do tổn hao sắt gây nên
)(0057,0
04,155.2
775,1
.2 1
1
1 AE
PI TT ===
13. Sức điện động thứ tự nghịch
E2 = IA2.ZRA2 = (-0,0025+j.0,004).( 116,64+j149,53)
=0,897 ∠173,30 (V)
Đồ án tốt nghiệp
38
Vì sức điện động này nhỏ so với E1 nên ta có thể bỏ qua tổn hao sắt và dây
điện phụ do thành phần thứ tự nghịch sinh ra.
14. Dòng điện stato có xét đến tổn hao sắt ở cuộn dây chính
ISA1 = (I’A1 + IT1) +j.I’’A1 = (0,1189 +0,0057) - j.0,1073 =
=0,1246 - j.0,1073 (A)
ISA2 = (I’A2 + IT2) +j.I’’A2 = - 0,0025 + j.0,004 (A)
Trong đó:
I’A1, I’A2 - thành phần thực của IA1, IA2;
I’’A1, I’’A2 - thành phần ảo của IA1, IA2.
ISA = ISA1 + ISA2 = (0,1246-j0,1073)+( - 0,0025 + j0,004 ) =
=0,1221 – j.0,1033 (A) =0,16∠ -40,20 A
15. Dòng điện trong cuộn dây phụ
( )
( )
A
AjjjIII
A
Ajjj
k
I
k
IjI
A
Ajjj
k
I
k
IjI
SBSBSB
TA
SB
TA
SB
0
21
0
22
2
0
11
1
.
83,44186,0
)(1312,0.132,0)0028,0.0046.0()134,0.1274,0(
33,310054,0
)(0028,00046,0
877,0
0
887,0
004,00025,0..
45,46185,0
)(134,0.1274,0
887,0
0057,0
887,0
1073,01189,0..
∠=
=+=−++=+=
∠=
=+=++−−=+−=
∠=
=+=+−=+=
16. Mật độ dòng điện của dây quấn chính và phụ
)(27,5
0353,0
186,0
)(24,5
0314,0
1645,0
2
2
mmA
S
I
j
mmA
S
I
j
B
SB
SB
A
SA
SA
===
===
17. Dòng điện tổng stato lấy từ lưới
IS = ISA + ISB = (0,1247- j.0,1073) + (0,1331 + j.0,134) =
=0,2578 + j.0,0267 (A) =0,259 ∠5.90 A
Đồ án tốt nghiệp
39
18. Công suất điện từ
)(591,3264,116.0015.268,635.16,0.2
..2..2
22
'
2
2
2
'
1
2
1
W
rIrIP RAARAAdt
=−=
−=
19. Tổn hao cơ
).(37,4
)
100
79.()
1000
1215(6)
100
.()
1000
( 3232
W
DnnkPc
=
===
20. Tổn hao phụ
)(29,0
38,0
22.005,0.005,0 WPP dmf === η
21. Tổng công suất cơ trên trục
)(72,26)18,01.(591,32)1.(' WSPP dtR =−=−=
22. Tổn công suất cơ tác dụng lên trục
)(06,22
29,037,472,26'
W
PPPP fcoRR
=
−−=−−=
23. Mômen tác dụng
)/(12301500).18,01().1(
).(6,1744
1230.028,1
10.06,22
.028,1
10. 55
phutvongnSn
cmG
n
P
M
dbdm
R
=−=−=
===
24. Tổn hao đồng stato
)(72,21
62,313.186,08,401.16,0.. 2222
W
rIrIP SBSBSASADS
=
+=+=
25. Tổn hao đồng roto
)(877,5
)18,02(64,116.0047,0.218,0.68,635.16,0.2
)2.(..2...2
22
'
2
2
21
2
1
W
SrISrIP RAARAADR
=
−+=
=−+=
26. Tổng tổn hao
Đồ án tốt nghiệp
40
)(03,34
29,037,4773,1877,572,21
W
PPPPPP fcoTDRDS
=
++++=
++++=Σ
27. Công suất tiêu thụ
)(09,5603,3406,22 WPPP RS =+=Σ+=
28. Hiệu suất
%393,0
09,56
03,3411 =−=Σ−=
SP
Pη
29. Hệ số công suất
996,0
258,0
2563,0cos
'
===
S
S
I
Iϕ
30 . Điện áp rơI trên dây quấn phụ
)(8,87200
8.199513,7
)388,21404,1()2,202373,6(
)(388,21404,1
)36,159278,132089,407)(0028.00046,0(
).(
))(2,202373,6
)36,15928,86338,1132)(134.0*1274,0(
).(
0
21
222
111
V
j
jjUUU
Vj
jj
ZZIU
Vj
jjj
ZZIU
BBB
CBSBB
CBSBB
∠=
=+=
=−++=+=
+=
=+−+=
−=
+=
=+−+=
−=
31. Điện áp trên tụ điện
)(81,44301
9036,1592.19,451889,0.
0
0
V
ZIU CSBC
−∠=
−∠∠==
Nhận xét:
Điện áp trên tụ luôn lớn hơn điện áp lưới.Do đó là điểm cần lưu
ý khi chọn tụ.Điện áp của tụ không thể nhỏ hơn giá trị tính trên bởi vì
ở một số chế độ làm việc khi có từ trường elip, điện áp trên tụ có thể
lớn hơn so với khi từ trường tròn
Chọn tụ điện có điện áp làm việc là 400 V
Đồ án tốt nghiệp
41
Bảng tính toán đặc tính làm việc
Tham
số Đơn vị
Hệ số trượt
0.07 0.09 0.11 0.13 0.15 0.17 0.18 0.19
R’RA1 Ω 452.44 530.47 584.03 616.8 633.12 637.14 635.67 632.4
X’RA1 Ω 1221.5 1126.1 1028.1 933.54 845.8 766.6 730.3 696.3
R’RA2 Ω 110.1 111.23 112.39 113.57 114.78 116.01 116.64 117.27
X’RA2 Ω 148.35 148.54 148.75 148.96 149.18 149.41 149.53 149.64
RA1 Ω 854.2 932.27 985.83 1018.6 1035 1038.9 1037.5 1034.2
XA1 Ω 1417.1 1321.7 1223.8 1129.2 1041.5 962.25 926.01 891.98
RA2 Ω 511.89 513.03 514.19 515.37 516.58 517.81 518.44 519.07
XA2 Ω 344.01 344.21 344.41 344.62 344.84 345.07 345.79 345.3
IA A 0.1185 0.1205 0.1258 0.1332 0.1419 0.1514 0.1536 0.1602
Pdt W 20.06 23.82 26.77 29.06 30.8 32.09 32.59 33.01
P’R Vg/p 18.66 21.68 23.83 25.28 26.18 26.63 26.73 26.74
PR G.m 14 17.02 19.17 20.62 21.52 21.97 22.07 22.08
MR W 976.1 1212 1396.9 1537.3 1641.8 1716.9 1745 1767.8
Pt1 W 1.705 1.716 1.729 1.741 1.754 1.768 1.775 1.782
Pt2 A 0.0088 0.0062 0.004 0.0023 0.0011 0.00031 0.00012 0.00005
ISA W 0.1537 0.154 0.1554 0.1574 0.1605 0.1788 0.1645 0.1661
Pđs W 19.5 19.56 19.87 20.37 21.01 21.75 22.15 22.56
Pdr W 2.56 2.88 3.39 4.01 4.72 5.48 5.88 6.28
tP W 29.45 28.83 29.65 30.79 32.15 33.56 34.46 35.28
PS 42.45 45.85 48.82 51.41 53.67 55.64 56.53 57.36
Hs 0.33 0.37 0.39 0.384 0.387 0.39 0.392 0.394
Cosϕ 0.832 0.885 0.925 0.946 0.973 0.994 0.996 0.997
Đồ án tốt nghiệp
42
CHƯƠNG IX
TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ KHỞI ĐỘNG.
Khi hệ số trượt S = 1 thì điều kiện đạt được mômen khởi động lớn nhất và
dòng điện khởi động nhỏ nhất là mâu thuẫn nhau. Nên khi xác định đặc tính
khởi động của động cơ điện thì phải xác định chỉ tiêu nào là quan trọng nhất.
Thực tế khi thiết kế yêu cầu mômen khởi động càng lớn càng tốt, với dòng
không lớn lắm. Vậy khi thiết kế ta cần chú ý các điểm sau:
• Với dòng khởi động đã cho phải đạt được mômen khởi động lớn nhất.
• Với dòng điện khởi động đã cho phải đạt được hệ số phẩm chất lớn
nhất.
1. Tham số của mạch điện thay thế dây quấn chính
( ) ( )
( ) ( )
)(8,1301.94,479
)36,159233,369.887,0.()22,208.887,062,313(...
)(33,369.02,610
)67,17366,195.()22,2088,401(.
)(67,173
1168,0
1168,0.87,153
51,262
.87,153.902,0
1
1.
..
)(22,208
1168,0
84,1412.902,0.168,0
1
..
222'2
''
22
'
22
'
Ω−=
−++=−++=
Ω+=
+++=+++=
Ω=+
+⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
=+
+⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
=
Ω=+=+=
j
jXXkjrkrZ
j
jXXjrrZ
X
r
XX
Xr
CAKRAKSBBK
RAKSARAKSAAK
RA
RA
RARAK
mA
RAK
α
α
β
α
βα
2. Dòng điện thứ tự thuận của dây quấn chính
)(8,27224,0)(2691,0.1836,0
8,1301.94,479
887,0.
33,369.02,610
1.
2
220.1.
2
0
'
1
AAj
j
j
jZ
kj
Z
UI
BKAK
dm
AK
−∠=−=
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
−−+=⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −=
3. Dòng điện thứ tự ngịch của dây quấn chính
)1094,0.0804.0
8,1301.94,479
887,0.
33,369.02,610
1.
2
220.1.
2
'
21
Aj
j
j
jZ
kj
Z
UI
BKAK
dm
A
+=
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
−++=⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ +=
Đồ án tốt nghiệp
43
4. Dòng điện tổng của dây quấn chính
)(2,31309,0)(1598,02639,0
)1094,00804,0()2691.0.1836,0(' 2
'
1
AAj
jjIII AKAKAK
−∠=−=
++−=+=
5. Dòng điện tổng của pha phụ
)(1,701581,0
)(1487.0.0538,0
877,0
)0566,0.0687,0(.
877,0
)1052,0.2012,0(.
... 21'''
A
Ajjjjj
k
Ij
k
IjIjII AKAKBKBKBK
∠=
−=−−−=
−=+=
6. Mật độ dòng khởi động dây quấn chính
203,10
0,0314
315,0
S
mmAIJ
A
AK
AK ===
7. Mật độ dòng dây quấn phụ
249,4
0,0353
1586,0
S
mmAIJ
B
BK
BK ===
8. Dòng điện khởi động tổng
)(3,2325,0
)(0129,03245,0'
A
AJIII BKAKK
−∠=
−=+=
9. Bội số dòng khởi động
24,1
2621,0
325,0 ===
dm
K
K I
Ii
10. Hệ số công suất tổng lúc khởi động
998,0
325,0
3245,0cos
'
===
K
K
I
Iϕ
10. Công suất điện từ lúc khởi động
PđTk= 87,1792,204).089,0227,0.(2)..( 22'2 22 1 =−=− RAKAKAK rIIm ( W)
Đồ án tốt nghiệp
44
11. Mômen khởi động
)(115992,204).089,0227,0.(2.
1500
10.4,97
)..(2.10.4,97
22
3
'2
2
2
1
3
Gcm
rII
n
M RAKAKAK
db
K
=−=
=−=
12. Bội số mômen khởi động
65,0
1777
1159 ===
dm
K
K M
Mm
13. Công suất tiêu thụ lúc khởi động
)(36,71998,0.325,0.220cos.. WIUP KKdmSK === ϕ
14. Điện áp trên dây quấn phụ lúc khởi động
UBK = IBK.(ZBK - Zc) =
= (0,0528 – 0,1487j).(475,75 – j1307,91 – j1592,36) =
87,91∠100,8(V)
15. Điện áp trên tụ lúc khởi động
Uc = IBK.Zc = (0,0528-j0,1487).(-j1592,36) = 252,55∠-20,1 (V)
Đồ án tốt nghiệp
45
Bảng tính toán đặc tímh khởi động:
Tham số Đơn vị
Hệ số trượt
0.25 0.3 0.45 0.6 0.75 1
r'RA1 Ω 589.97 543.28 417.57 330.88 271.82 208.22
X’RA1 Ω 590 442.13 294.23 231.16 199.50 173.67
r’RA2 Ω 121.22 124.72 136.52 150.75 168.23 208.22
X’RA2 Ω 150.39 151.08 153.54 156.83 161.33 173.67
RA1 Ω 991.77 945 819.36 732.69 673.62 610.02
XA1 Ω 729.74 637.79 489.88 426.83 395.16 369.33
RB1 Ω 788.29 743.56 644.65 576.45 529.98 479.94
-JB1 Ω 1018.2 1090.6 1206.9 1256.5 1281.5 1301.8
RA2 Ω 523.02 526.52 583.32 552.55 570.03 610.01
XA2 Ω 346.05 346.74 349.20 352.49 357 369.33
RB2 Ω 411.5 414.25 423.53 434.73 448.49 479.94
-JXB2 Ω 1320.1 1319.6 1317.6 1315 1311.5 1301.8
IA1 A 0.170 0.1776 0.195 0.2072 0.2155 0.2237
IA2 A 0.017 0.0284 0.0528 0.0676 0.0773 0.0863
IA A 0.186 0.2053 0.2477 0.2716 0.2921 0.3085
IB A 0.1715 0.1692 0.1605 0.1576 0.1572 0.1586
Pdt W 34.21 34.05 31.02 27.02 23.23 17.74
Pr W 21 19.18 12.41 6.14 1.14
N Vg/p 1125 1050.00 825 600.00 375.00
M G.cm 1815.8 1777.1 1462.2 1253.60 1173.40 1159.40
Đồ án tốt nghiệp
46
PHẦN III
VẼ ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC VÀ ĐẶC TÍNH CƠ BẰNG
MATLAB
a) Đặc tính làm việc:
function tuan2
anpha=.168;
beta=.902;
xma=1412.84;
xra=153.87;
rra=262.51;
rsa=401.84;
xsa=195.66;
rsb=313.62;
k=0.864
for m=1:1000
s(m)=0.0005*m;
rra1p(m)=anpha*beta*xma*s(m)/(anpha^2+s(m)^2);
xra1p(m)=xra*beta*(rra*anpha/xra+s(m)^2)/(anpha^2+s(m)^2);
rra2p(m)=anpha*beta*xma*(2-s(m))/(anpha^2+(2-s(m)^2));
xra2p(m)=beta*xra*(rra*anpha/xra+(2-s(m))^2)/(anpha^2+(2-s(m))^2);
ra1(m)=rsa+rra1p(m);
xa1(m)=xsa+xra1p(m);
rb1(m)=rsb+k^2*rra1p(m);
xb1(m)=(k^2*xa1(m)-1592.36);
ra2(m)=rsa+rra2p(m);
xa2(m)=xsa+xra2p(m);
rb2(m)=rsb+k^2*rra2p(m);
xb2(m)=(k^2*xa2(m)-1592.36);
zb2(m)=rb2(m)+j*xb2(m);
zb1(m)=rb1(m)+j*xb1(m);
za1(m)=ra1(m)+j*xa1(m);
za2(m)=ra2(m)+j*xa2(m);
Ia1(m)=220*(zb2(m)-j*k*za2(m))/(za1(m)*zb2(m)+za2(m)*zb1(m));
Ia2(m)=220*(zb1(m)+j*k*za1(m))/(za1(m)*zb2(m)+za2(m)*zb1(m));
Ia(m)=Ia1(m)+Ia2(m);
Isa(m)=Ia(m)+0.0059;
Đồ án tốt nghiệp
47
n(m)=1500*(1-s(m));
Pdt(m)=2*abs(Ia1(m))^2*rra1p(m)-2*abs(Ia2(m))^2*rra2p(m);
Pco=6*(n(m)/1000)^2*(79/100)^3;
Pr(m)=Pdt(m)*(1-s(m))-0.29-Pco;
M(m)=Pr(m)*10^5/(1.028*n(m));
Pdr(m)=2*abs(Ia1(m))^2*rra1p(m)*s(m)+2*abs(Ia2(m))^2*rra2p(m)*(2-
s(m));
mm(m)=M(m)/(22*10^5/(1.028*1215));
Isb(m)=j*(Ia1(m)-Ia2(m))/k +0.0059/k;
Pds(m)=abs(Isa(m))^2*rsa + abs(Isb(m))^2*rsb;
tP(m)=Pdr(m)+Pds(m)+1.784 + 4.37 + 0.29;
Ps(m)=Pr(m)+tP(m);
hs(m)=1-tP(m)/Ps(m);
Is(m)= Isa(m)+Isb(m);
cosp(m)=real(Is(m))/abs(Is(m));
if s(m)> 0.19
break
end
end
plot(Pr,hs)% dac tinh hieu suat
axis([0 22 0 1])
grid on
hold on
plot(Pr,n/1500,'k')%toc do
plot(Pr,cosp,'g')% cosp
plot(Pr,abs(Isa),'r')
%A=[s(225) M(225) n(225);s(405) M(405) n(405);s(705) M(705) n(705)]
b) Đặc tính cơ:
function tuan1
anpha=.168 ;
beta=.902;
xma=1412.84;
xra=1153.87;
rra=262.51;
rsa=401.8;
xsa=195.66;
rsb=313.62;
k=0.877
for m=1:1000
Đồ án tốt nghiệp
48
s(m)=0.005*m;
rra1p(m)=anpha*beta*xma*s(m)/(anpha^2+s(m)^2);
xra1p(m)=xra*beta*(rra*anpha/xra+s(m)^2)/(anpha^2+s(m)^2);
rra2p(m)=anpha*beta*xma*(2-s(m))/(anpha^2+(2-s(m)^2));
xra2p(m)=beta*xra*(rra*anpha/xra+(2-s(m))^2)/(anpha^2+(2-s(m))^2);
ra1(m)=rsa+rra1p(m);
xa1(m)=xsa+xra1p(m);
rb1(m)=rsb+k^2*rra1p(m);
xb1(m)=(k^2*xa1(m)-1592.36);
ra2(m)=rsa+rra2p(m);
xa2(m)=xsa+xra2p(m);
rb2(m)=rsb+k^2*rra2p(m);
xb2(m)=(k^2*xa2(m)-1592.36);
zb2(m)=rb2(m)+j*xb2(m);
zb1(m)=rb1(m)+j*xb1(m);
za1(m)=ra1(m)+j*xa1(m);
za2(m)=ra2(m)+j*xa2(m);
Ia1(m)=220*(zb2(m)-j*k*za2(m))/(za1(m)*zb2(m)+za2(m)*zb1(m));
Ia2(m)=220*(zb1(m)+j*k*za1(m))/(za1(m)*zb2(m)+za2(m)*zb1(m));
Ia(m)=Ia1(m)+Ia2(m);
Isa(m)=Ia(m)+0.0059;
n(m)=1500*(1-s(m));
Pdt(m)=2*abs(Ia1(m))^2*rra1p(m)-2*abs(Ia2(m))^2*rra2p(m);
Pco=6*(n(m)/1000)^2*(79/100)^3;
Pr(m)=Pdt(m)*(1-s(m))-0.29-Pco;
M(m)=Pr(m)*10^5/(1.028*n(m));
Pdr(m)=2*abs(Ia1(m))^2*rra1p(m)*s(m)+2*abs(Ia2(m))^2*rra2p(m)*(2-
s(m));
%mm(m)=M(m)/(22*10^5/(1.028*1215));
Isb(m)=j*(Ia1(m)-Ia2(m))/k +0.0059/k;
Pds(m)=abs(Isa(m))^2*rsa + abs(Isb(m))^2*rsb;
tP(m)=Pdr(m)+Pds(m)+1.784 + 4.37 + 0.29;
Ps(m)=Pr(m)+tP(m);
hs(m)=1-tP(m)/Ps(m);
Is(m)= Isa(m)+Isb(m);
cosp(m)=real(Is(m))/abs(Is(m));
Đồ án tốt nghiệp
49
if s(m)> .94
break
end
end
plot(s,M,'b')
grid on
hold on
%A=[s(225) M(225) n(225);s(405) M(405) n(405);s(705) M(705) n(705)]
Đồ án tốt nghiệp
50
Đặc tính khởi động chạy bằng chương trình Matlab
Đặc tính làm việc chạy bằng chương trình Matlab
1400
1600
1800
2000
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Đồ án tốt nghiệp
51
CHƯƠNG 11
Đặc tính khởi động chạy bằng chương trình Matlab
Đồ án tốt nghiệp
52
PHẦN IV
CHUYÊN ĐỀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ
I. Cơ sở điều chỉnh tốc độ của động cơ công suất nhỏ.
Như ta đã biết :Trong khi thiết kế môt số yêu cầu để đạt điều kiện từ
trường tròn là không được thoã mãn.Do đó từ trường trong động cơ là từ
trường elíp.Một từ trường elíp có thể phân tích thành hai từ trường quay tròn
thuận và quay ngược.
-Đối với trường hợp đạt dược từ trường tròn thì chỉ còn thành phần quay
thuận.
-φđ=φthuận+φnghịch
-ứng với φthuận với hệ số trượt s sẽ sinh ra suất điện động rôto thuận
→Mômen do từ trường quay thuận sinh ra M1.
ứng với φnghịch với hệ số trượt (2-s) sẽ sinh ra suất điện động rôto nghịch
→Mômen do từ trường nghịch sinh ra M2.
Có: MΣ=M1+M2=f(s).
Đặc tính: (hình vẽ)
Như vậy :
Để điều chỉnh vận tốc quay của động cơ thì người ta thường gián tiếp
điều chỉnh giá trị của các thành phần mômen thứ tự nghịch M2
Khi M2 thay đổi →MΣ thay đổi →Tốc độ của động cơ thay đổi
-Bản chất của phương pháp điều chỉnh tốc độ này là làm thay đổi độ elíp của
từ trường quay.
Độ elíp của từ trường quay càng tăng thì thành phần từ trường quay
ngược càng lớn dẫn đến mômen tông càng bé→Tốc độ quay càng giảm.
Đồ án tốt nghiệp
53
2 Đối với phương pháp điều khiển tốc độ của động cơ điện dung dùng cho
quạt.
Đối với loại động cơ này,người ta không dùng các phương pháp trên mà
người ta thường điều chỉnh tốc độ cũng trên nguyên tắc là làm thay đổi độ
elíp của từ trường trên cơ sở thay đổi tỉ số biến áp k=Wpha phu/Wphachính.
-Sơ đồ:
Cơ cấu được nối theo kiểu vi sai
Khi tiếp điểm K thay đổi nếu số vòng dây pha phụ WB giảm thì số vòng
dây pha chính WA tăng dẫn đến tỉ số biến áp k=WB/WA giảm , các điều kiện
để đạt từ trường quay tròn lúc này không được thoã mãn ,độ elíp của từ
trường tăng.Từ trường ngược càng mạnh dẫn đến tốc độ quay của động cơ
giảm.
Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi vị trí của tiếp điểm K
Khi :K ở vị trí 3 tương ứng n=n3=ndm
Sơ đồ điều chỉnh tốc độ
w s A
w s b3
w s b1
w s b2
1 2 3
c
kkk
Đồ án tốt nghiệp
54
K ở vị trí 2 tương ứng n=n2
K ở vị trí 1 tương ứng n=n1.
-Theo TCVN4265-1999 thì khi thiết kế phải có:
n1=0,75 n3
n2=0,5 n3
- n3=ndm.
Theo lý thuyết chúng ta có thể từ các cấp tốc độ đã chọn trước, bằng phương
pháp tính toán các thông số của pha chính, pha phụ tương ứng,từ đó biết
được số vồng dây pha chính pha phụ tương ứng. Nhưng cách tính toán này là
rất phức tạp nên trong thực tế người ta không làm vậy.
-Trong thực tế để biết số vòng dây pha phụ WB tương ứng với các cấp tốc độ
nguời ta thay vị trí của tiếp điểm K và đo tốc độ ra của động cơ ,khi
n=n1→tính được số vòng dây pha phụ WB3
n=n2→Tính được WB2.
Ưu điểm:
Cấu tạo,sơ đồ điều khiển đơn giản,không phải mắc thêm các linh kiện điện
tử để điều khiển như các hệ điều chỉnh tốc độ khác.
Chi phí ít.Không tốn kém thêm nguyên vật liệu .
Tuy nhiên phương pháp điều khiển làm thay đổi độ elíp của từ trường cũng
không kinh tế vì có thêm tổn hao do từ trường ngược sinh ra.Điều này làm
giảm hiệu suất của động cơ.
+Một số yêu cầu khi thiết kế động cơ điện dung dùng cho quạt:
.Khi điện áp nguồn cấp thay đổi trong khoảng -15%Udm quạt vẫn có thể
khởi động với các tốc độ n1,n2,n3.
.Vì động cơ được dùng làm quạt gió nên khi thiết kế phải có giá trị của
mômen định mức Mdm gần với giá trị của Mômen cực đại Mm
Đồ án tốt nghiệp
55
ΔM=Mm-Mdm càng bé càng tốt
.Động cơ của em thiết kế có công suất 22 W tương ứng với loại quạt cánh
400 mm.Với mỗi loại cánh quạt có đặc tính cơ ổn định,riêng
ta có :Mômen cản của cánh quạt tỉ lệ với bình phương tốc độ
2.nkM cq =
trong đó:
k: hằng số đối với mỗi loại cánh
Vậy dặc tính Mcq có dạnh ổn định và có dạng parabol.
M
n0
Mmax
Mdm
sdm sm
Đồ án tốt nghiệp
56
yêu cầu:Mômen của cánh quạt tại tốc độ định mức phải trùng với Mômen
định mức.
Đặc tính cơ cánh quạt
2Mq=kn
Mq
n0
0
Mq
n
Mdm
sdm
Đồ án tốt nghiệp
57
KẾT LUẬN
Qua thời gian tìm hiểu và nghiên cứu phương pháp thiết kế Động cơ
không đồng bộ một pha điện dung dùng cho quạt có công suất 22 W. Với
sự hướng dẫn tận tình của cô giáo Nguyễn Hồng Thanh cùng sự giúp đỡ của
các bạn em trong thời gian qua em hoàn thành nhiệm vụ đồ án được giao.Đồ
án gồm những phần sau:
Phần I: Trong phần này em đã tìm hiểu và trình bày một số kiến thức
hỗ trợ.
Phần II:Từ những quan hệ rút ra ở trên, trong phần này chủ yếu tập
trung vào phần thiết kế và tính toán kiểm tra đối với loại động cơ của em.
Phần III: Trong phần này em có nêu phương pháp điều khiển tốc độ
quạt cũng như sơ đồ điều khiển.
Do thời gian và trình độ có hạn cùng với kiến thức thực tế chưa nhiều
nên em không thể tránh khỏi những sai sót và nhầm lẫn trong quá trình thiết
kế, em mong các thầy cô cùng các bạn thông cảm và chỉ bảo để em được
hoàn thiện hơn.
Một lần nữa em xin trân thành cảm ơn cô giáo Nguyễn Hồng Thanh
cùng các thầy các cô trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đồ án thiết kế tốt
nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn !
Đồ án tốt nghiệp
58
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Tác giả TRẦN KHÁNH HÀ
+Động cơ không đồng bộ một pha và ba pha công suất nhỏ
Bản in lần thứ hai xuất bản năm 2002
+Thiết kế máy điện xuất bản năm 1998
2. Tác giả NGUYỄN HỒNG THANH
+Máy điện trong điều khiển tự động
xuất bản năm 1999
+Thiết kế máy điện
Xuất bản năm 1998
3. Tác giả PHAN TỬ THỤ
+Máy điện I xuất bản năm 1996
+Máy điện II xuất bản năm 1996
4. Tác giả NGUYỄN ĐỨC SỸ
+Công nghệ chế tạo máy điện va máy biến áp
Xuất bản năm 1995
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- thiet_ke_dong_co_dien_3_pha_dien_dung_dung_cho_quat_6561.pdf