MỤC MỤC
CHƯƠNG I: CÁC THÔNG SỐ ĐỊNH MỨC 8
1. Tốc độ đồng bộ 8
2. Dòng điện định mức (pha)
CHƯƠNG II: KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 9
3. Công suất tính toán 9
4. Đường kính Stato 9
5. Bước cực 9
6. Chiều dài tính toán lõi lõi sắt Stato(l δ ) 9
7. Chiều dài thực của Stato 9
8. So sánh phương án 9
9. Số rãnh Stato 9
10. Bước rãnh Stato .10
11. Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh 10
12. Số vòng dây nối tiếp của một pha dây quấn Stato 10
13. Tiết diện và đường kính dây .10
14. Tính lại mật độ dòng điện trong dây dẫn Stato . 11
15. Kiểu dây quấn 11
16. Từ thông khe hở không khí .11
17. Mật độ từ thông khe hở không khí .12
18. Xác định sơ bộ chiều dài răng Stato 12
19. Xác định sơ bộ chiều cao gông .13
20. Kích thước răng, rãnh và cách điện rãnh .13
21. Chiều rộng răng Stato .16
22. Chiều cao gông từ Stato .17
23. Khe hở không khí .17
CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ DÂY QUẤN RÃNH VÀ GÔNG RÔTO . 18
24. Số rãnh Rôto 18
25. Đường kính ngoài Rôto 18
26. Đường kính trục Rôto .18
27. Bước răng Rôto .18
28. Xác định sơ bộ chiều rộng răng Rôto 18
29. Xác định sơ bộ chiều cao gông từ Rôto . 18
30. Dòng điện trong thanh dẫn Rôto .19
31. Dòng điện trong vành ngắn mạch 19
32. Tiết diện thanh dẫn .19
33. Tiết diện vành ngắn mạch .19
34. Kích thước răng, rãnh Rôto 20
35. Vành ngắn mạch
36. Diện tích rãnh Rôto .21
37. Tính các kích thước thực tế .21
38. Chiều cao gông Rôto 22
39. Độ nghiêng rãnh Stato 22
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN MẠCH TỪ 24
40. Hệ số khe hở không khí .24
41. Sức từ động trên khe hở không khí .24
42. Mật độ từ thông ở răng Stato 25
43. Cường độ từ trường trên răng Stato .25
44. Sức từ động trên răng Stato 26
45. Mật độ từ thông trên răng Rôto 26
46. Cường độ từ trường trung bình trên răng Rôto . 26
47. Sức từ động trên răng Rôto .26
48. Hệ số bão hoà răng .27
49. Mật độ từ thông trên gông Stato 27
50. Cường độ từ trường trên gông Stato .27
51. Chiều dài mạch từ gông từ Stato .27
52. Sức từ động trên gông Stato 27
53. Mật độ từ thông trên gông Rôto .28
54. Cường độ từ trường trên gông Rôto 28
55. Chiều dài mạch từ gông từ Stato .28
56. Sức từ động trên gông Stato 28
57. Sức từ động tổng của toàn mạch
59. Dòng điện từ hoá 29
CHƯƠNG V: THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN 29
60. Chiều dài phần đầu nối dây quấn Stato .29
61. Chiều dài phần đầu nối của dây quấn Stato khi ra khỏi lõi sắt .30
62. Chiều dài trung bình 1/2 vòng dây của dây quán Stato 30
63. Chiều dài dây quấn của 1 pha Stato .30
64. Điện trở tác dụng của dây quấn Stato .30
65. Điện trở tác dụng của dây quấn Rôto .31
66. Hệ số quy đổi điện trở Rôto về Stato 32
67. Điện trở Rôto sau khi quy đổi về Stato .32
68. Hệ số từ tản Stato .32
69. Điện kháng tản dây quấn Stato 34
70. Hệ số từ dẫn tản Rôto .35
71. Điện kháng tản dây quấn Rôto 36
72. Điện kháng tản Rôto đã quy đổi về Stato 37
73. Điện kháng hỗ cảm (Khi không xét rãnh nghiêng) .37
74. Điện kháng tản khí xét đến rãnh nghiêng 37
CHƯƠNG VI: TỔN HAO TRONG THÉP VÀ TỔN HAO CƠ 39
75. Trọng lượng răng Stato 39
76. Trọng lượng gông từ Stato 39
I. Tổn hao chính trong thép 39
77. Tổn hao cơ bản trong lõi sắt Stato 39
II. Tổn hao phụ trong thép Stato 40
78. Tổn hao bề mặt trên răng Stato .40
79. Tổn hao đập mạch trên răng Stato .41
III. tổn hao phụ trong Rôto .41
80. Tổn hao bề mặt trên răng Rôto
81. Tổn hao đập mạch trong răng Rôto .42
82. Tổng tổn hao trong thép lúc không tải 43
83. Tổn hao đồng trong dây quấn Stato .43
84. Tổn hao cơ 44
85. Tổng tổn hao của toàn máy khi không tải .
86. Hiệu suất của động cơ .44
CHƯƠNG VII: ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC . 46
87. Số liệu định mức viết ra từ bảng trên .48
88. Hệ số trượt ứng với M max : 48
89. Bội số mômen cực đại .48
CHƯƠNG VIII: ĐẶC TÍNH MỞ MÁY . 49
90. Tham số động cơ điện khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài của dòng điện (khi s=1) 49
91. Tham số của động cơ khi xét hiệu ứng mặt ngoài dòng điện và sự bão hoà từ trường tản 52
92. Dòng điện mở máy khi s=1 .55
93. Bội số dòng điện mở máy .56
94. Bội số mômen mở máy .56
CHƯƠNG IIX: TÍNH TOÁN NHIỆT 58
95. Nhiệt trở trên mặt lõi sắt Stato .59
96. Nhiệt trở phần đầu nối của dây quấn Stato .60
97. Nhiệt trở đặc trưng độ cho độ chênh nhiệt giữa không khí nóng bên trong máy và vỏ máy
98. Nhiệt trở bề mặt ngoài vỏ máy .61
99. Nhiệt trở trên lớp cách điện 62
100. Độ tăng nhiệt của vỏ máy với môi trường .63
101. Độ tăng nhiệt của dây quấn Stato với môi trường .63
102. Độ tăng nhiệt của của lõi sắt Stato . 65
CHƯƠNG IX: TRỌNG LƯỢNG VẬT LIỆU TÁC DỤNG 65
103. Trọng lượng thép Sillic cần chuẩn bị sẵn .65
104. Trọng lượng đồng của dây quấn Stato 65
105. Trọng lượng nhôm Rôto 66
106. Chỉ tiêu kinh tế và vật liệu tác dụng 66
72 trang |
Chia sẻ: banmai | Lượt xem: 3458 | Lượt tải: 4
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Thiết kế động cơ không đồng bộ 3 pha rô to lồng sóc, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
FZ1 = 97,25 (A) Sức từ động trên răng Stato, tính ở nục 44
FZ2 = 53,43 (A) Sức từ động trên răng Rôto, tính ở nục 47
Fg1 =123,1 (A) Sức từ động trên gông Stato, tính ở nục 52
Fg2 = 38 (A) Sức từ động trên gông Rôto, tính ở nục 56
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 29
Thay số vào ta được:
F∑ = 729,6+ 97,25 + 53,43 + 123,1+ 38 = 1041,38 (A)
57. Hệ số bão hoà toàn mạch
43,1
6,729
38,1041 === Σ
δ
μ F
Fk
58. Dòng điện từ hoá
∗ Theo công thức 4- 83 Tr 73 Giáo trình TKMĐ:
( )A
kWm
FpI
dq
79,5
925,0.144.3.9,0
38,1041.2
...9,0
.
111
=== Σμ
Trong đó: F∑ =1041,38 (A) tính ở mục 57
W1=144(vòng) số vòng dây của dây quấn Stato, tính ở mục 12
kdq1 =0,925 hệ số dây quấn Stato, tính ở mục 15
∗ Dòng điện từ hoá tính theo đơn vị phần trăm:
%4,26%100.
9,21
79,5%100.%
1
===
dmI
II μμ
Trong đó: Iđm =21,9 (A) dòng điện đực mức, tính ở mục 2
Nhận xét: Với động cơ không đồng bộ có 2p=4 thì %μI =(30%-35%) .Do vậy
giá trị %μI trên là có thể chấp nhận được
CHƯƠNG V: THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN
59. Chiều dài phần đầu nối dây quấn Stato
Theo công thức 3- 29 và 3- 30 Tr 49 Giáo trình TKMĐ ta có:
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 30
lđ1 =Kđ1.τy1 + 2B1
Trong đó:
Kđ1, B1 được tra trong bảng3- 4 Tr 49 Giáo trình TKMĐ, đối với loại động
cơ 2p=4, phần đầu nối không băng cách điện ta có: Kđ1 =1,3 và B1 = 1,0 (cm)
( )
1
1 ..
1 Z
yhD r
y
+= πτ là bề rộng trung bình của phần tử (theo công thức 3- 30)
Trong đó:
D = 18 (cm) đường kính trong Stato, tính ở mục 4
hr1 =2,3 (cm) chiều cao rãnh Stato, tính ở mục 20
Z1 =7,2 số rãnh Stato, tính ở mục 9
Thay số vào ta được:
( ) ( ) ( )cmyhD ry 28,1348
10.3,218.
72
. 1
1 =+=+= ππτ
Từ đó ta có: lđ1 = Kđ1.τy1 + 2B1 =1,3.13,28 + 2.1 = 19,264(cm)
60. Chiều dài phần đầu nối của dây quấn Stato khi ra khỏi lõi sắt
Chiều dài trung bình 21 vòng dây của dây quán Stato
l1/2 tb = l1 + lđ1 = 11 +19,264= 30,264 (cm)
61. Chiều dài dây quấn của 1 pha Stato
l1 = 2.W1.l1/2 tb.10-2 =2.144.30,264.10-2 = 87,16 (m)
62. Điện trở tác dụng của dây quấn Stato
( )
111
1
01 ..
.75 San
lR ρ= Trong đó:
l1 =87,16 (m) chiều dài dây quấn của 1 pha Stato, tính ở mục 63
n1 =2 số sợi dây ghép song song, chọn ở mục 13
a1 =1 số nhánh song song, chọn ở mục 13
S1 = 1,99 (mm2) tiết diện dây dẫn, tính ở mục 13
( ) ( )mmmCu 20 .0217,046175 Ω≈=ρ :là điện trở dây dẫn đồng
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 31
( ) ( )Ω===⇒ 476,099,1.1.2
16,87.
46
1
..
.
111
1
01 75
rSan
lR ρ
Tính theo đơn vị tương đối:
0,0474
220
9,21.476,0.
1
11
1
* ===
U
IRR dm
63. Điện trở tác dụng của dây quấn Rôto
∗ Điện trở thanh dẫn:
( )Ω=== −− 5-2
2
2
2 4,27.10
112
10.11.
23
110..
r
Altd S
lR ρ
Trong đó: ( ) ( )mmmAl 20 .0435,023175 Ω≈=ρ
l2 = 11 (cm) chiều dài lõi sắt Rôto, tính ở mục 28
Sr2 =112 (mm2) diện tích rãnh Rôto, tính ở mục 36
∗ Điện trở vành ngắn mạch:
V
V
AlV SZ
DR
.
10...
2
2−
= πρ
Trong đó: DV = 15,8 (cm) đường kính trung bình của vành ngắn mạch
D’ = 17,9 (cm) đường kính ngoài Rôto, tính ở mục 25
SV = 432 (mm2) diện tích vành ngắn mạch, tính ở mục 35
( )Ω=== −−− 62
2
2
10.25,1
432.40
10.8,15..
23
1
.
10..
. ππρ
V
V
AlV SZ
DR
∗ Điện trở Rôto:
Theo công thức 5- 14 Tr 77 Giáo trình TKMĐ ta có
( )Ω=
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
+=Δ+=
−
− 4-
2
6
5
22 10486,0
72
sin.2
10.09,1.210.84,4
.2
π
V
td
RRR
Trong đó: Rtd =4,84.10-5 (Ω) điện trở thanh dẫn, tính trên
RV =1,09.10-6 (Ω) Điện trở vành ngắn mạch, tính ở trên
3292,0
57
180.sin.2.sin.2
2
===Δ ππ
Z
p
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 32
64. Hệ số quy đổi điện trở Rôto về Stato
Theo công thức 5- 16 Tr77 Giáo trình TKMĐ ta có:
( ) ( )
65,784
72
925,0.66.3.4...4 2
2
2
111
=
==
Z
kWm dqγ
65. Điện trở Rôto sau khi quy đổi về Stato
R’2 =γ.R2 = 784,65.0,486.10-4 =0,0381 (Ω)
Tính theo đơn vị tương đối:
0145,0
220
73,83.0381,0.
1
1
'
2
2
* ===
dm
dm
U
IRR
66. Hệ số từ tản rãnh Stato
∗ Hệ số từ tản rãnh Stato: Theo công thức 5- 23 Tr79 Giáo trình TKMĐ
Đối với rãnh nửa kín, hình quả lê, dây quấn 2 lớp bước ngắn:
'
41
41
1
241
1
1
1 ..2
785,0.
.3 ββ
λ k
b
h
b
h
b
bk
b
h
rr
r ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ ++−+=
Trong đó: Các kích thước như hình vẽ
br1 = brr1min =d1=6 (mm) bề rộng rãnh Stato phía miệng rãnh (mục 20)
h2 =-(d1/2-2.c-c’) = -(7/2-2.0,4-0,5) = -2,2 (mm) chiều cao nêm
h41 =0,5 (mm)
h1 =hr1- 0,1.d2 - 2.c - c’ =36 - 0,1.9,4 - 2.0,4 - 0,5=33,76 (mm)
b41= 3 (mm)
kβ =f(β),k’β =f(β), được tính theo công thức 5-24,25 Giáo trình TKMĐ
Với
90625,0
4
875,0.31
4
.31
875,0
4
833,0.31
4
.31
833,0
12
10
'
'
=+=+=⇒
=+=+=⇒
===
β
β
β
β
τβ
k
k
k
y
Thay số vào ta được:
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 33
983,1
875,0.
3
5,0
7
2,2
7.2
5,0785,090625,0.
7.3
76,33
1
=
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ +−−+=rλ
67. Hệ số từ dẫn tản tạp Stato
Theo công thức 5- 39 Tr 82 Giáo trình TKMĐ ta có
( )
1
411
2
111
1 ..
....
.9,0 t
tdq
t k
kkqt σδ
ρλ
δ
=
Trong đó:
+ t1 =13,3 (mm) bước rãnh Stato, tính ở mục 10
+ q1 =4 tính ở mục 9
+ kdq1 =0,925 tính ở mục 15
+ σt1: Tra trong bảng 5- 2a Tr 86 với q1 =4; bước rút ngắn của dây quấn theo
bước rãnh bằng 12-10=2 ta tra được giá trị 100σt1 =0,62 ⇒ σt1 =0,0062
+ ρt1: Tra theo bảng 5- 3 Tr 86 Giáo trình TKMĐ,
với loại rãnh làm nghiêng: q1 =4; tỉ số 193
572 ==
p
Z ta tra được
với q=4 và Z2/p=15 : ρt1= 0,9
với q=4 và Z2/p=20 : ρt1= 0,84
Ngoại suy ra ta có:với q=4 và Z2/p=19 :
ρt1= 88,0)1920(1520
8,09,09,0 =−−
−−
ρt1 = 0,88
-Theo công thức 5- 41 Tr 83
999,0
7,0.3,13
3.033,01
.
.033,01
2
1
2
41
41
=−=
−= δt
bk
với: b41 =3 (cm)
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 34
t1 = 13,3 (cm)
δ = 0,7 (cm)
+ kδ =1,15 tính ở mục 40
Thay số vào ta được:
( ) 233,10062,0.
15,1.7,0
999,0.88,0.925,0.4.3,13.9,0
2
1 ==tλ
68. Hệ số từ tản đầu nối
Theo công thức 5- 44 Tr83 đối với dây quấn 2 lớp
λđ1 =0,34.
δl
q1 .(lđ1 - 0,64.β.τ)
= 0,34.
5,18
4 .(25,81 - 0,64.0,833.16)
=1,27
Trong đó: lđ1 =25,81 (cm) chiều dài phần đầu nối dây quấn Stato (mục 40)
β = 0,833 tính ở mục 15
τ = 16 (cm) tính ở mục 5
69. Tổng hệ số từ dẫn tản
Σλ1 =λr1 + λt1 + λđ1
= 1,983+1,233+1,27
= 4,486
70. Điện kháng tản dây quấn Stato
Theo công thức 5- 20 Tr79 Giáo trình TKMĐ ta có:
( )Ω=
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=
Σ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=
253,0
486,4.
4.3
5,18.
100
66.
100
50.158,0
.
.
.
100
.
100
.158,0
2
1
1
2
11
1 λδqp
lWfX
Tính theo đơn vị tương đối:
0963,0
220
73,83.253,0.
1
11
1
* ===
U
IX
X dm
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 35
71. Hệ số từ dẫn tản rãnh Rôto
∗ Hệ số từ dẫn tản ở rãnh Rôto: loại rãnh hình quả lê0
Theo công thức 5- 30 Tr80 ta có:
42
4242
2
2
2
1
2 ..2
66,0
.8
.
1.
.3 b
hk
b
b
S
b
b
h
r
r +⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡
−+⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −= πλ
Trong đó: k=1
Sr2 =166,3 (mm2) diện túch rãnh Rôto (mục 36)
b = dr2max =6 (mm) bề rộng rãnh Rôto phía miệng rãnh (mục 34)
h1= hr2 - 0,1.d = 30 -0,1.6 =29,4 (mm) chiều cao rãnh Rôto (mục 34)
h42=1mm,b42 =1,5 (mm)
Thay số:
569,2
5,1
11.
6.2
5,166,0
3,166.8
6.1.
6.3
4,29
22
2
=
+⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡ −+⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −= πλr
72. Hệ số từ tản tạp Rôto
Theo công thức 5- 40 Tr 83
( )
2
422
2
222
2 ..
....
.9,0 σ
δδ
ρλ
k
kkqt tdq
t =
Trong đó: t2 =16,73 (mm) tính ở mục 27
Đối với dây quấn Rôto lồng sóc thì:
167,3
6.3
57
2.3
2
2 === p
Zq và kdq2 = 1; ρt2 =1
với Rôto to lồng sóc rãnh nửa kín thì kt2 ≈ 1
σ2: được tra trong bảng 5- 2c Tr87
với
6
19
6.3
57
2.3
2
2 === p
Zq ta ngoại suy giữa q2=3 và q2=20/9
q2=3 thì 100σ2=1,02
q2=19/6 thì 100σ2=0,82
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 36
92,0
)3
6
19(
3
6
20
82,002,102,1100 2
=
−
−
−−=σ
Thay số ta được: ( ) 726,10092,0.
15,1.07,0
1.167,3.673,1.9,0
2
2 ==tλ
73. Hệ số từ dẫn tản phần đầu nối:
Theo công thức 5- 45 Tr84, với Rôto lồng sóc đúc nhôm, vòng ngắn mạch
coi ở liền, sát với đầu lõi sắt Rôto:
ba
D
lZ
D VV
d .2
.7,4log.
..
.3,2
2''
2
2 +Δ= δ
λ
Trong đó:
DV = 27,4 (cm) đường kính trung bình của vành ngắn mạch (mục65)
lδ’’ ≈ l2 =18,5 (cm) đối với Rôto lồng sóc không có rãnh thông gió
57
3sin.2.sin.2
2
ππ ==Δ
Z
p
aV =3 (cm) và bV =2 (cm) kích thước vành ngắn mạch, tính ở mục 35
Thay số: 717,0
2.23
4,27.7,4lg.
57
3.sin.2.5,18.57
4,27.3,2
.2
.7,4
log.
..
.3,2
22''
2
2 =+⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
=+Δ= πλ δ ba
D
lZ
D VV
d
74. Hệ số từ tản do rãnh nghiêng
518,0
673,1
33,1.64,1.5,0..5,0
22
2
2
=
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛=
t
bn
trn λλ
75. Hệ số từ dẫn Rôto
Σλ2 =λr2 + λt2 + λđ2 +λrn =2,569 + 1,726 + 0,717 +0,518 = 5,444
76. Điện kháng tản dây quấn Rôto
Theo công thức 5- 49 Tr84 với Rôto lồng sóc:
X2 =7,9.f2.l2.Σλ2.10-8
=7,9 .50.18,5.5,444. 10-8
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 37
= 4.10-4 (Ω)
77. Điện kháng tản Rôto đã quy đổi về Stato
X’2 =γ.X2 =784,65.4.10-4 =0,314 (Ω)
Trong đó:
( )
65,784
...4
2
2
111 ==
Z
kWm dqγ là hệ số quy đổi điện trở Rôto về
Stato tính ở mục 66
78. Tính theo đơn vị tương đối
12,0
220
73,83.314,0.
1
1
'
2'
2
* ===
U
IXX dm
79. Điện kháng hỗ cảm (Khi không xét rãnh nghiêng)
( )Ω=
−=−=
407,7
72,28
253,0.72,28220. 11
12 μ
μ
I
XIU
X
Trong đó: U1 =220 (V) điện áp pha đặt vào dây quấn Stato
Iμ =28,72 (A) dòng điện từ hoá, tính ở mục 59
X1 =0,253 (Ω) Điện kháng tản dây quấn Stato, tính ở mục 69
Tính theo đơn vị tương đối:
82,2
220
73,83.407,7.
1
112
12
* ===
U
IX
X dm
80. Điện kháng tản khí xét đến rãnh nghiêng
- Xét góc rãnh nghiêng:
Theo công thức Tr 88 Giáo trình TKMĐ:
n
pbc
c
.2. ππτγ ==
Trong đó: bc =1,33 (cm): độ nghiêng của rãnh, tính toán ở mục 39
0
0
5
72
1.360
72
1
5,30.
33,1
.
1 ==⇒=== cD
b
n
C γππ (điện)
3,30
253,0.72,28
220
. 1
1 ===
XI
U
μ
ε
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 38
Tra bảng 5- 3 Tr91, Giáo trình TKMĐ ta xác định được trị số của σn =1,05
(σn: là hệ số rãnh nghiêng)
X’1n = σn,X1 =1,05,0,9307 = 0,9772 (Ω)
X’2n =σn,X’2 = 1,05,0,5737 = 0,6024 (Ω)
83. Tính lại trị số kE
97,0
220
253,0.72,28220.
1
11
'
=−=−=
U
XIU
kE
μ
Trị số này không sai khác nhiều so với trị số kE =0,975 đã chọn sơ bộ ở mục 3,
ta tính độ sai lệch tương đối:
( ) ( )
( )
%1%513,0%100.
975,0
975,097,0
%100.%
<=−=
−=Δ
chän
chänto¸n rÝnh
E
EE
E k
kk
k
nên không cần tính lại.
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 39
CHƯƠNG VI: TỔN HAO TRONG THÉP VÀ TỔN HAO CƠ
81. Trọng lượng răng Stato
GZ1 = Fe.Z1.hr1.bZ1.l1.kC1.10-3
Trong đó: Fe = 7,8 (kg/m3) trọng lượng riêng của thép làm răng Stato
hZ1 = 3,13 (cm) chiều cao răng Stato, tính ở mục 20
bZ1 = 0,65 (cm) bề rộng răng Stato, tính ở mục 21
l1 =18,5 (cm) chiều dài lõi sắt Stato, tính ở mục 6
kC1 =0,95 hệ số ép chặt lõi sắt Stato, chọn ở mục 18
⇒ GZ1 =7,8.72.0,65.3,13.18,5.0,95.10-3
= 20,08 (kg)
82. Trọng lượng gông từ Stato
Gg1 = Fe.l1.lg1.hg1.2p.kC1.10-3
Trong đó:
lg1 = 21,06 (cm) chiều dài mạch từ gông từ Stato, tính ở mục 55
hg1 = 3,47 (cm) chiều cao gông từ Stato, tính ở mục 22
⇒ Gg1 =7,8.18,5.21,06.3,47.6.0.95.10-3 = 60,1 (kg)
TỔN HAO CHÍNH TRONG THÉP
83. Tổn hao cơ bản trong lõi sắt Stato
∗ Tổn hao trong răng: Theo công thức 6- 2 Trang 94 TKMĐ ta có:
PFeZ1 =kgiacông Z1.pFeZ1.GZ1. 12 ZB . 10-3
Trong đó: pFeZ1=2,5
• kgiacông Z1 =1,8 hệ số gia công răng Stato, đối với động cơ có P ≤ 250 (KW)
• GZ1 = 20,08 (kg) trọng lượng răng Stato, tính ở mục 75
Thay số vào ta được:
PFeZ1 =1,8.2,5.1,7882 .20,08.10-3
= 0,289 (KW)
∗ Tổn hao trong gông Stato
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 40
PFeg1 =kgiacông g1.pFeg1.Gg1.10-3 (Theo công thức 6-3 Trang 94 TKMĐ)
Trong đó: Gg1 = 60,1 (kg) trọng lượng gông từ Stato, tính ở mục 76
kgiacông g1 =1,6 hệ số gia công gông Stato, với Pđộng cơ ≤ 250 (KW)
Thay số vào ta được:
PFeg1 = 1,6.2,5.1,32 .60,1.10-3
= 0,4063 (KW)
∗ Tổn hao cơ bản trong lõi sắt Stato:
PFe1 =PFeZ1 + PFeg1 = 0,289 + 0,4063
= 0,6953 (KW)
TỔN HAO PHỤ TRONG THÉP STATO VÀ RÔTO
84. Tổn hao bề mặt trên răng Stato
Theo công thức 6-7 trang 142
[ ] 71141111 10.... −−= lZbtpP bmbm
Trong đó :
( )
( )
876,218
673,1.2768,0.10.
10000
1000.57.5,1.5,0
..10.
10000
...5,0
2
5,1
2
20
5,1
12
0
=
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛= tBnZkpbm
Với : β0 = 0,29
b41/δ = 3/0,7 = 4,285
B0 = β0.kδ.Bδ = 0,29.1,15.0,83 = 0,2768
Thay số vào ta có :
)(0379,0
10.876,218.5,18).03,033,1.(72 7
Kw
Pbm
=
−= −
85. Tổn hao bề mặt trên răng rôto
Theo công thức
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 41
7224222 10..)..( −−= bmbm plbtZP
Trong đó :
( )
( )
08,70
33,1.1432,0.10.
10000
1000.72.2.5,0
..10.
10000
...5,0
2
5,1
2
10
5,1
11
0
=
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛= tBnZkpbm
Với : β0 = 0,15
b42/δ = 1,5/0,7 = 2,143
B0 = β0.kδ.Bδ = 0,15.1,15.0,83 = 0,1432
Thay số vào ta có :
)(011255,0
0810,70.5,18).015,0673,1.(57 7
Kw
Pbm
=
−= −
86. Tổn hao đập mạch trên răng Stato
Theo công thức 6-13 Trang 97 TKMĐ, với loại thép ∋12 ta có:
31
2
13
12 10....
10
..11,0 −⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛= Zdm GBnZm¹ch1dËpP
Trong đó:
_ Z2 =57 số rãnh Rôto
_ n ≈ n1 = 1000 (Vòng/phút) tốc độ đồng bộ
_ GZ1=20,08 (Kg)
_ Bđm1: biên độ dao động của từ trường trong vùng liên thông răng (rãnh) Rôto
và Stato theo vị trí tương đối của rãnh Rôto và Stato,
Theo công thức 6-10 Trang 97 TKMĐ ta có:
1
2
2
1 ..2
.
Zdm Bt
B δγ= Trong đó: 643,02 =ν tính ở mục 39
= 0,7 (mm) khe hở không khí, tính ở mục 23
t2 = 16,73 (mm) tính ở mục 27
( )TBZ 1,731 = tính ở mục 42
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 42
( )TB
t
B Zdm 0,0232773,1.73,16.2
7,0.643,0.
.2
.
1
2
2
1 ===⇒ δγ
Thay số vào ta được tổn hao đập mạch trong răng Rôto là:
( )KW0,003886
10.08,20.02327,0.
10
1000.57.11,0 3
2
3
=
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛= −m¹ch1dËpP
87. Tổn hao đập mạch trong răng Rôto
Theo công thức 6-13 Trang 97 TKMĐ, với loại thép ∋12 ta có:
32
2
24
1 10...10.
10
..11,0 −⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛= Zdm GBnZm¹ch2dËpP
Trong đó: Z1 =72 số rãnh Stato, tính ở mục 9
n = n1 = 1000 (Vòng/phút) tốc độ đồng bộ
GZ2 Trọng lượng sắt răng Rôto, được tính theo công thức:
GZ2 = Fe.Z2.hZ2.bZ2.l2.kC2.10-3
Trong đó: Fe = 7,8 (kg/m3) trọng lượng riêng của thép làm răng Stato
hZ2 =2,8 (cm) chiều cao răng Rôto, tính ở mục 37
bZ2 = 0,849 (cm) bề rộng răng Rôto, tính ở mục 37
l2 =18,5 (cm) chiều dài lõi sắt Rôto, tính ở mục 28
kC2 =0,95 hệ số ép chặt lõi sắt Rôto, chọn ở mục 28
Z2 = 57 số rãnh Stato, tính ở mục 24
⇒ GZ2 =7,8.57.2,8.0,849.18,5.0,95.10-3 = 18,575 (kg)
Tính Bđm2: biên độ dao động của từ trường trong vùng liên thông răng
(rãnh) Stato và Rôto theo vị trí tương đối của rãnh Stato và Rôto,
Theo công thức 6-10 Trang 97 TKMĐ ta có:
tbZdm Bt
B 2
1
1
2 ..2
.δγ= Trong đó: = 1,978 tính ở mục 40
= 0,7 (mm) khe hở không khí, tính ở mục 23
t1 =1,33(cm) bước rãnh Stato, mục 10
BZ2tb = 1,73 (T) tính ở mục 45
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 43
( )TB
t
B tbZdm 0,0973,1.3,13.2
7,0.978,1.
.2
.
2
1
1
2 ===⇒ δγ
Thay số vào ta được tổn hao đập mạch trong răng Rôto là:
( )KW 0,085810.575,18.09,0.10.
10
1000.72.11,0 3
2
4 =⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛= −m¹ch2dËpP
88. Tổng tổn hao trong thép lúc không tải
Theo công thức 6-15 Trang 97 TKMĐ ta có
PΣFe = PFe1 + PbmZ1 + PđmZ1 + PbmZ2 + PđmZ2 =
= 0,6053 + 0,0379 + 0, 003886+ 0,011255 + 0,0858
= 0,744141 (KW)
Trong đó: PFe1: tổn hao cơ bản (chính) trong lõi sắt, tính ở mục 77
PbmZ1: tổn hao bề mặt răng Stato (tổn hao phụ), tính ở mục 78
PđmZ1: tổn hao đập mạch răng Stato, tính ở mục 79
PbmZ2: tổn hao bề mặt răng Rôto, tính ở mục 80
PđmZ2: tổn hao đập mạch răng Rôto, tính ở mục 81
89. Tổn hao đồng trong dây quấn Stato
Theo công thức 6-17 Trang 98 TKMĐ ta có:
312111 10... −= RImPCu
Trong đó: m1 =3 số pha dây quấn Stato
I1 = 83,73 (A) dòng điện trong dây quấn Stato
R1 = 0,062 (Ω) điện trở tác dụng dây quấn Stato tính ở mục 64
Thay số vào ta được:
( )KW1,30410.062,0.73,83.310... 3231211 === −−RImPCu
90. Tổn hao đồng trong dây quấn Stato
Theo công thức 6-17 Trang 98 TKMĐ ta có:
322222 10.'.'. −= RImPCu
Trong đó: m2 =3 số pha dây quấn Stato
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 44
I’2 (A) dòng điện trong dây quấn rôto
R1 = 0,062 (Ω) điện trở tác dụng dây quấn Stato tính ở mục 64
Hệ số dòng điện:
43,6
57
925,0.66.6..6
2
11 ===
Z
kw
K dqI
Dòng điện rôto qui đổi về stato:
)(983,76
43,6
495' 22 AK
II
I
===
Thay số vào ta được:
( )KW0,677410.0381,0.983,76.310.'.'. 32322222 === −−RImPCu
91. Tổn hao cơ
Tổn hao cơ hay tônả hao vì ma sát phụ thuộc vào áp suất trên bề mặt ma
sát, hệ số ma sát và tốc độ chuyển động tương đối của bề mặt ma sát,
Theo công thức 6-28 Trang 100 TKMĐ đối với loại động cơ không có
rãnh thông gió hướng kính và có quạt thổi ngoài vỏ,theo công thức 6-19 ta có:
PCơ = 3
42
10.
10
.
1000
. −⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ n
T
DnK
Trong đó: Dn = 43,7 (cm) đường kính trong Stato, tính ở mục 4
n = 1000 (Vòng/phút) tốc độ quay của động cơ
KT: hệ số, với động cơ có 2p=6 4≥ ta có KT=1
PCơ = ( )KW0,364710.10
7,43.
1000
10001.10.
10
.
1000
. 3
42
3
42
=⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −−n
T
DnK
92. Tỏn hao không tải
P0= PCu1+ PCu2+ PFe +Pcơ=1,304+0,6774+0,6953+0,3647=3,0414 (Kw)
93. Hiệu suất của động cơ
- Tổn hao khi tải định mức: Pf = 0,005Pđm = 0,005.45 = 0,225 (KW)
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 45
- Tổng tổn hao khi không tải định mức:
ΣP =P0 + Pf = 3,0414 +0,225 = 3,2664 (KW)
- Hiệu suất của động cơ là:
%93 92,7%%100.
45
3,26641%100.1 0 ≈=⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −=⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ Σ−=
dmP
Pη
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 46
CHƯƠNG VII: ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC
∗ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ
R1 = 0,062 (Ω), tính ở mục 64 R'2 = 0,0381 (Ω), tính ở mục 67
X1 = 0,253 (Ω), tính ở mục 69 X’2 = 0,314 (Ω), tính ở mục 72
Xm = 7,407 (Ω), tính ở mục 73
1,034
407,7
253,011 11 =+=+=
mX
XC
IđbX = I = 28,72 (A), tính ở mục 59
IđbR ( )AU
RIP
dm
Fe 1,286
220.3
062,0.72,28.3695,3.
.3
..310. 2
1
1
23
=+=+= μ
E1 = U1 - I.X1 = 220-28,72.0,253 = 212,734 (V)
Hệ số trượt định mức:
sđm = 0,0138212,734
77.0,0381.
1
'
2
'
2 ==
E
RI
Hệ số trượt lớn nhất :
sm = 0,0682
314,0
034,1
253,0
.0,0381
'2
1
1
'
2 =
+
=
+ X
C
X
R
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 47
Lập bảng đặc tính làm việc theo hệ số trượt (s)
Stt s Đơn vị 0,01 0,0138 0,02 0,03 0,05 0,0682
1 [ ]Ω⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ +=
s
R
C
R
CRns
'
2
1
12
1 .
(Ω)
4,139
3,017
2,102
1,4224
0,879
0,662
2 [ ]Ω⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ += '2
1
12
1 . XC
X
CX ns
(Ω)
0,5975
0,5975
0,5975
0,5975
0,5975
0,5975
3 [ ]Ω+= 22 nsnsns XRZ (Ω) 4,182 3,076 2,1853 1,5428 1,0628 0,892
4 [ ]A
nsZ
U
CI 11
'
2 .= (A)
54,395
73,953
104,096
147,446
214,038
255,02
5
nsZ
nsRCos ='2ϕ
0,99
0,984
0,962
0,922
0,827
0,742
6
nsZ
nsXSin ='2ϕ 0,1429 0,1942 0,2734 0,3873 0,5622 0,6698
7 [ ]A
C
I
II dbrr
'
2
1
'
2
1 cos. ϕ+=
(A) 53,366 71,663 98,134 132,761 209,113 248,66
8 [A
C
I
II dbXX
'
2
1
'
2
1 sin. ϕ+=
(A)
36,237 42,61 56,244 83,948 145,1 193,916
9 [ ]AIII Xr 21211 += (A) 64,506 83,374 113,11 157,076 254,524 315,33
10
1
1
I
I
Cos r=ϕ 0,8273 0,8595 0,8676 0,8452 0,8216 0,7886
11 [ ]KWIUP r 3111 10...3 −= (Kw) 35,22 47,3 64,768 87,622 138 164,116
12 [ ]KWRIPCu 31211 10...3 −= (Kw) 0,774 1,293 2,38 4,589 12,05 18,5
13 [ ]KWRIPCu 3'22'22 10..3 −= (Kw) 0,3382 0,625 1,238 2,485 5,2363 7,434
14 Pf =0,005,P1 [KW] (Kw) 0,225 0,225 0,225 0,225 0,225 0,225
15 P0 =PFe +Pcơ [KW]
(Kw)
1,06 1,06 1,06 1,06 1,06 1,06
16 P=PCu1+
PCu2+Pf+P0 [KW]
(Kw) 2,3972 3,203 4,9036 8,359 18,5713 27,291
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 48
17
1
1
P
PΣ−=η 0,9319 0,9323 0,9243 0,90460 0,8654 0,8341
18 P2=P1- P [KW] (Kw) 32,8228 44,097 59,8644 79,263 119,428
7
136,897
94. Số liệu định mức viết ra từ bảng trên
Pđm =45 (KW) I’2đm = 74(A)
Iđm =83,73 (A) nđm = 1000 (vòng/phút)
sđm = 0,0138 đm = 0,9323%
Cosđm = 0,86
Theo bảng tính toán ở trên ứng với hệ số trượt này thì: I’2m = 89,415 (A)
95. Bội số mômen cực đại
3,049
0,2180
0,02970.
18,8994
415,89.
22
'
2
'
2max =⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛=
m
dm
dm
m
dm s
s
I
I
M
M
Đặc tính làm việc của máy được biểu diễn trong hình vẽ:
S
P2(KW)
η
I1
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
η
cosϕ I1(A)
5
10
0
cosϕ
s(%)
1
22
15
20
25
5 10 15 20
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 49
CHƯƠNG VIII: ĐẶC TÍNH MỞ MÁY
96. Tham số động cơ điện khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài của
dòng điện (khi s=1)
Để cải thiện đặc tính mở máy bằng cách lợi dụng hiện tượng hiệu ứng mặt
ngoài của dòng điện. Khi mở máy, do tần số Rôto cao nên dòng điện tập trung
lên phía trên rãnh, Vì vậy ta cần xác định độ sâu quy đổi hr của rãnh trong đó
dòng điện phân bố đều và trên cơ sở đó ta xác định điện trở thanh dẫn đặt trong
rãnh, Tương tự ta cũng tìm được chiều sâu quy đổi của rãnh hx và theo đó xác
định điện kháng của thanh dẫn,
Trị số hr và hx được xác định theo công thức 11-29 Trang 279 TKMĐ:
(mm)h vμ(mm) X ψϕ .1 a
ahr =+=
Trong đó: a là chiều cao nhôm trong rãnh (Rôto lồng sóc đúc nhôm)
Theo hình vẽ ta có: a = hr 2 - h42 = 30 -1 =29 (mm)
và là các hệ số phụ rhuộc vào trị số (chiều cao bằng số của rãnh)
Các thông số được xác định trong mục 34
b = d2 =d1= 6 (mm)
h42 =0,5 (mm)
b42 =1,5 (mm)
hr2 = 16,2 (mm)
h12 =12,1(mm) tính ở mục 70
b42
h42
b =dr2max
dr2min=b’
br
bx a
hr2
h12
hr hx
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 50
Theo công thức 11-30 Trang 279 TKMĐ
511 10....10..2 −−= ρπξ
fs
b
ba
r
Trong đó s: là hệ số trượt, khí mở máy s=1
rb
b : là tỉ số giữa bề rộng thanh dẫn và bề rộng rãnh, với Rôto lòng sóc 1=
rb
b
: điện trở suất của vật liệu thanh dẫn,
với thanh nhôm nhiệt độ dây quấn là 750C thì
46
1≈ρ
Từ đó ta có sa..067,0=ξ (công thức 11-31b Tr 279 TKMĐ), Thay số vào
ta được: 21,9431.29.067,0 ≈==ξ ,
Tra hình vẽ 10-13 Trang 279 TKMĐ ta được:
= 1 và =0,75
kR=1+
∗ Điện trở thanh dẫn khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài của dòng điện:
Rtd = kR.Rtd = 2.4,84.10-5 = 9,63.10-5 ()
Với Rtd =4,84.10-5 () điện trở thanh dẫn, tính ở mục 65
∗ Điện trở tác dụng của dây quấn Rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài của
dòng điện:
)(Ω.105,11
57
3.sin.2
10.09865,0.210.63,9
.2 5-
2
5
5
22 =
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
+=Δ+=
−
−
πξξ
V
td
RRR
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 51
Trong đó RV =0,09865.10-5 (), và
19
sin.2
57
3.sin.2.sin.2
2
πππ ===Δ
Z
p
_Quy đổi về Stato ta được:
R’2 =R2 = 784,65.11,5.10-5 = 0,09024 ()
Trong đó = 784,65 là hệ số quy đổi điện trở Rôto về Stato, tính ở mục 66
• Hệ số từ dẫn tản ở rãnh Rôto:
42
4242
2
2
2
1
2 ..2
66,0
.8
.
1.
.3 b
h
b
b
S
b
b
h
r
r +⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡
−+⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −= ψπλ ξ
Trong đó: Sr2 =166,3 (mm2) diện túch rãnh Rôto (mục 36)
b =6 (mm) bề rộng rãnh Rôto phía miệng rãnh (mục 34)
h1=29,4 (mm)
h42=1(mm)
b42 =1,5 (mm)
= 0,75 được tính ở trên
Thay số:
2,0934
5,1
175,0.
6.2
5,166,0
3,166.8
6.1.
6.3
4,29
22
2
=
+⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡ −+⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −= πλ ξr
∗ Tổng hệ số từ dẫn Rôto:
Σr2 =λr2 + λt2 + λđ2
=2,0934 + 1,64 + 0,717+0,518
= 4,9684
Với: λt2 và λđ2 được tính ở mục 70
* Điện kháng rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài
)(Ω0,2886
5,444
9684,40,314..
2
2'
2
'
2
=
=Σ
Σ= λ
λ ξ
ξ XX
∗ Tổng trở ngắn mạch khi sét đến hiệu ứng mặt ngoài:
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 52
( )Ω0,152240,090240,062'21 =+=+= ξξ RRRn
( )Ω=+=+= ,53960 0,28660,253'21 ξξ XXX n
( )Ω=+=+= 05615396,015224,0 2222 ξξξ nnn XRZ
Dòng điện ngắn mạch khi chỉ xét đến hiệu ứng mặt ngoài
)(4,392
561,0
2201 A
Z
UI
n
n ===
ξ
ξ
97. Tham số của động cơ điện khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài
của dòng điện và sự bão hoà của từ trường tản khi s=1
Sơ bộ chọn hệ số bão hoà : kbh=1,2
∗ Dòng điện ngắn mạch:
Khi chưa xét bão hoà: ( )A
Z
UI
n
dm
n 4,392561,0
220 ===
ξ
ξ
Theo công thức 11-40 Tr 281
( )A
IkI nbhnbh
470,88
1,2.392,4.
=
== ξξ
kbh: là hệ số bão hoà, với kiểu rãnh 1/2 kín, ta chọn sơ bộ kbh =1,2
∗ Sức từ động trung bình của một rãnh Stato:
Theo công thức 11-41 Trang 282 TKMĐ ta có:
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ +=
2
1
1
1
...
.
.7,0
Z
Zkkk
a
uI
F dqy
rnbh
rtb β
ξ
Trong đó: ur =22 là số thanh dẫn tác dụng của một rãnh Stato
a1 = 4 là số mạch nhánh song song, tính ở mục 11
ky1 = 0,966 hệ số dây quấn bước ngắn, tính ở mục 15
kdq1 = 0,925 là hệ số dây quấn Stato, tính ở mục 15
Z1 =72, Z2 =57 là số rãnh Stato và Rôto
k =f() là hệ số tính đến sức từ động nhỏ đi do bước ngắn
được tra theo đường cong hình 10-14 Trang 281 TKMĐ, với = 0,833 (được
tính ở mục 15) ta tra được: k = 0,88
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 53
Thay số vào công thức trên ta được:
( )A
Frtb
3714
57
72.966,0.925,088,0.
4
22.470,88 .7,0
=
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ +=
∗ Theo công thức Trang 282 ta có:
1,022
1,6731,33
07,0.5,264,0.5,264,0
21
=
++=++= ttCbh
δ
Với t1=1,33 (cm), t2=1,673 (cm) là bước rãnh Stato và Rôto,
∗ Mật độ từ thông quy đổi trong khe hở không khí:
Theo công thức 11-42 TKMĐ:
( )T3,245
022,1.07,0.6,1
10.3714
..6,1
10. 44 ===
−−
Φ
bh
rtb
C
FB δδ
_Theo hình 10-15 Trang 281 TKMĐ ta tra được: = 0,6
∗ Sự biến đổi tương đương của miệng rãnh Stato được tín theo công thức11-
44 Trang 283 TKMĐ:
C1 = (t1 -b41).(1- ) =(13,3 -3).(1 - 0,6) = 4,12 (mm)=0,412(cm)
∗ Sự giảm nhỏ của hệ số từ dẫn của từ trường tản do bão hoà:
Đối với rãnh 1/2 kín theo công thức 11-47 Trang 283 TKMĐ ta có:
0,4493
3,0.5,1412,0
412,0.
4,0
4,0.58,005,0
.5,1
.
.58,0
411
1
41
341
1
=
+
+=
+
+=Δ
bC
C
b
hh
bhλ
_Hệ số từ dẫn tản rãnh stato khi xét đến bão hoà từ tản:
r1bh =r1 - 1bh = 1,983 - 0,4493 = 1,534
Với r1 =1,983 là hệ số từ tản rãnh Stato, tính ở mục 68
_Hệ số từ tản tạp stato khi xét đến bão hoà mạch từ tản
t1bh = t1 = 0,6. 1,52 = 0,912
Với t1= 1,52 là hệ số từ dẫn tạp rãnh Stato, tính ở mục 68
* Tổng hệ số từ tản stato khi xét mạch bão hoà từ tản:
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 54
_đ1 = 1,27 là hệ số từ tản đầu nối, tính ở mục 68
⇒ Σλ1bh =λr1bh + λt1bh + λđ1 = 1,534 + 0,912 + 1,27 = 3,716
∗ Điện kháng tản Stato khi xét đến bão hoà của từ tản:
( )Ω0,197
4,773
716,30,253..
1
1
11
=
=Σ
Σ= λ
λ bh
bh XX
Trong đó: X1 =0,253 (Ω) là điện kháng tản dây quấn Stato, tính ở mục 69,
1 =4,773 là tổng hệ số từ dẫn tản, tính ở mục 68
∗ Sự biến đổi tương đương của miệng rãnh Rôto lồng sóc thường được tính
theo công thức 11-52 Trang 283 TKMĐ:
C2 = (t2 – b42).(1- ) =( 1,673 – 0,15).(1 - 0,6) = 0,6092 (mm)
∗ Sự giảm nhỏ hệ số từ dẫn tản rãnh Rôto do bão hoà:
Theo công thức 11-52 Tr 283 TKMĐ đối với loại rãnh 1/2 kín ta có
0,535
15,06092,0
6092,0.
15,0
1,0.
422
2
42
42
2 =⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
+=⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
+=Δ bC
C
b
h
bhλ
*Hệ số từ tản rãnh rôto khi xét đến bão hoà mạch từ
r2bh = r2 –2bh= 2,0934 – 0,535 = 1,5584
Với r2ξ =2,0934 là hệ số từ tản rãnh Rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài
* Hệ số từ tản tạp rôto khi xét đến bão hoà mạch từ tản
t2bh = .t2 = 0,6.1,64 = 0,984
Với t2 = 1,64 hệ số từ tản tạp rãnh Rôto, tính ở mục 70
* Hệ số từ tản do rãnh nghiêng rôto khi xét đến bão hoà mạch từ tản
rnbh = .rn = 0,6.0,518 =
0,3108
* Tổng hệ số từ dẫn rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và độ bão hoà của
răng:
2bh = λr2bh + λt2bh +rnbh + λđ2
=1,5584+0,984+0,717+0,3108
=3,5702
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 55
Với đ2 = 0,717 hê số từ tản đầu nối, tính ở mục
∗ Điện kháng tản Rôto khi xét đến bão hoà của từ tản: theo công thức 11-57
( )Ω=
=Σ
Σ=
0,2059
5,444
3,57020,314..
2
2'
2
'
2 λ
λ ξ
ξ
bh
bh XX
Với 2 =5,444 là tổng hệ số từ tản rãnh Rôto, tính ở mục 70
98. Những tham số ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoà
của dòng điện và sự bão hoà của từ tản.
*Tổng trở ngắn mạch
( )Ω0,152240,090240,062'21 =+=+== ξξξ RRRR nbhn
( )Ω=+=+= 4589,00,20590,253'21 bhbhn XXX ξξ
( )Ω=+=+= 4835,04589,015224,0 2222 bhnbhnbhn XRZ ξξξ
99. Dòng điện mở máy khi s=1
( )A455
4835,0
2201 ===
bhn
bhn Z
UI
ξ
ξ
Sự sai khác so với trị số dòng điện ngắn mạch khi xét bão hoà ở trên là:
15%13,76%%100.
455
392,4- 455
%100.% <==−=Δ
ξ
ξξ
ξ
nbh
bhnnbh
bhn I
II
I
Trị số Inbh sai khác giá trị đã giả thiết ban đầu không quá 15% nên không
cần tính lại,
100. Bội số dòng điện mở máy khi s=1
434,5
73,83
455
1
===
dm
k
k I
I
i
_Điện kháng hỗ cảm khi xét đến bão hoà mạch từ tản
( )Ω==== Σ 933,1067,407.1,47.. 121212 μ
δ
kX
F
FXX n
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 56
Trong đó: k =1,476 là hệ số bão hoà toàn mạch, tính ở mục 58
X12 = 7,407 () là điện kháng hỗ cảm, tính ở mục 73
1,02
10,933
0,205911
12
'
2
2 =+=+=
n
bh
bh X
X
C ξξ
_Dòng điện rôto khi mở máy qui đổi về stato
( )A446
1,02
455
'
2
'
2 ===
bh
k
m C
II
ξ
101. Bội số dòng điện mở máy
1,1096,10138,0.
0381,0
09024,0.
03,77
446
.
'
'
.
'
'
2
2
2
2
2
2
≈=⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛= dm
dm
k
k sr
r
I
Im ξ
Theo bảng 11-8b Trang 294 TKMĐ ta tra được bội số dòng điện mở máy
loại động cơ có công suất P<30(KW), tốc độ n=3000 (Vòng/phút) thì 7=
dmI
Imm ,
102. Bội số mômen mở máy
Theo công thức 11-78 Trang 295 TKMĐ ta tính được bội số mômen mở
máy: 1,51,7306
1
0,0297.
0,3227
0,3288.
18,8994
9216,142..
2
'
2
'
2
2
'
2
'
2 >=⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛=
s
s
R
R
I
I
M
M dm
dm
m
dm
mm ξ
Theo bảng 11-8a Trang 293 TKMĐ ta tra được Bội số mômen mở máy, đối
với loại động cơ kiểu kín có công suất P =11(KW), tốc độ n=3000 (Vòng/phút)
ta tra được bội số mômen mở máy: 5,1=
dm
mm
M
M
Các số liệu tính toán đặc tính mở máy:
s 1 0,7 0,5 0,218 0,2 0,1 0,05 0,0297
I1[A] 144,06 137,51 129,03 93,859 89,154 55,968 30,828 19,013
I’2[A] 142,92 136,42 128,01 93,114 88,446 55,524 30,583 18,862
I1/Iđm 6,843 6,532 6,129 4,458 4,235 2,659 1,464 0,903
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 57
Mn/Mđb 1,7306 1,5767 1,3882 0,7346 0,6628 0,2612 0,0792 0,0301
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 58
CHƯƠNG IIX: TÍNH TOÁN NHIỆT
Động cơ điện không đồng bộ kiểu kín IP44 này được tính toán nhiệt theo sơ đồ
thay thế ở hình 8-7.
Máy có quạt thổi ngoài vỏ máy qua các cánh tản nhiệt đồng thời có gió thổi
tuần hoàn trong vỏ máy nhờ cánh quạt đặt trên vành ngắn mạch của rôto lồng
sóc.Tâm máy cao h=250mm và chiều dài lắp đặt của vỏ máy là L,ký hiệu
3K.250L_6
I.Tính các nguồn nhiệt trong sơ đồ thay thế
103. Các nguồn nhiệt trong sơ đồ thay thế:
• Ta có sơ đồ nhiệt đơn giản dùng cho động cơ không đồng bộ kiểu kín
Trong đó:
Pcu: là tổn hao đồng
PFe: là tổn hao sắt
PR: là tổn hao trong Rôto
RFe: nhiệt trở chỗ tiếp giáp lõi sắt Stato
với vỏ và trên gông Stato,
R: nhiệt trở đặc trưng cho độ chênh
nhiệt giữabề mặt vỏ và nắp máy
với không khí làm mát
R’: nhiệt trở đặc trưng cho độ chênh
nhiệt giữavới không khí nóng bên
trong máy và vỏ máy,
Rcđ: nhiệt trở cách điện rãnh
∗ Tổn hao đồng trên Stato:
QCu1 =PCu1+0,5.Pf1 =1293+0,5.225=1405,5 (W)
PCu
PR
PFe
ΣP Rα
QFe RFe
QCu RCu
'αQ 'αR
'
αv
vđ Rcđ
Qcđ
vFe
vα
vg
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 59
Trong đó các giá trị PCu1 và Pf được tra trong bảng đặc tính làm việc khi
động cơ làm việc ở chế độ định mức,
∗ Tổn hao sắt trên Stato (bỏ qua tổn hao bề mặt):
QFe =PFe =P’Fe = 0,6953 (KW) =695,3 (W)
P’Fe tính ở mục 77
∗ Tổn hao trên Rôto:
QR =PCu2 +0,5.Pf +Pcơ +Pbm2+Pđm2
=0,625 + 0,5.0,225 + 0,3647 + 0,011255 + 0,0858
= 1,2(KW) = 1200 (W)
II. Tính các nhiệt trở
104. Nhiệt trở trên mặt lõi sắt Stato
Theo công thức 8-53 và 8-55 Trang 136 TKMĐ ta có:
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ +=+=
ggDn
gFegFe S
RRR
δ
δ αα
11.1
Trong đó:
11
1
.
1
. gggFe
g
Feg SS
h
R αλ ==
Rg: là nhiệt trở khe phụ của hở không khí công nghệ giữa lõi sắt Stato và
vỏ máy do công nghệ chế tạo gây ra,
Với : SDn = Dn.l1 = .43,7.18,5 = 2540 (cm2)
Dn là đường kính ngoài Stato, l1 là chiều dài lõi sắt Stato,
( )202
1
.0,08646
3,47
10.30 cmCw
hg
Fe
g ===
−λα
Fe =30.10-2 (w/oC,cm) là hệ số dẫn nhiệt của lá thép kỹ thuật điện Sillic trung
bình, được tra trong bảng 8-1 Tr124 TKMĐ
hg1 =3,47 (cm) là chiều cao gông Stato
g =0,08 ÷0,1 (w/0C,cm2) là hệ số truyền nhiệt kinh nghiệm
ta lấy g =g =0,08646
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 60
Thay số vào ta được:
( )WC
S
R o
ggDn
Fe /10.11,90,0091108646,0
1
0,08646
1.
2540
111.1 3−==⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ +=⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ +=
δαα
105. Nhiệt trở phần đầu nối của dây quấn Stato
Theo công thức 8-29 Trang 179 TKMĐ ta có:
dddc
c
d SS
R
.
1
. αλ
δ +=
c: là chiều dài cách điện phần đầu nối dây quấn, ta dùng loại vải thuỷ tinh
tấm có chiều dày: c = 4 (mm) =0,04 (cm),
c = 0,16.10-2 (w/0C) là hệ số được tra trong bảng 8-1 Tr124 TKMĐ với cách
điện cấp B
_Đối với dây quấn 2 lớp: Sd =2.Z1. Cb.lđ
Trong đó: Z1 =72 số rãnh Stato
lđ = 25,81 (cm) chiều dài trung bình của phần đầu nối dây
quấn, tính ở mục 60,
Cb: chu vi của bối dây, được lấy gần bằng chu vi rãnh Stato
( ) ( )
( ) ( )
cm)(3216,3
4
7,094,07,073,2)94,07,0.(.
4
1
4
).(.
4
1
2
2
2
122
11221
=
−+−++=
−+−++=
π
π dddhddCb
Với br1min =7 (mm), br1max =9,4 (mm), h12S =273 (mm), tính ở mục 36
⇒ Sd =2.Z1.Cb.lđ =2.72.3,3216.25,81
= 12345,2 (cm2)
đ =(1+0,56.vR2).10-3
Trong đó: ( )m/s13,766
60
862.30,5.10.
60
.. -2 === ππ nDvR
Với n=n1-sđm,n1 =1000 - 0,0138.1000 = 862 (Vòng/phút)
⇒ đ =(1+0,56.vR2).10-3 =(1+0,56.13,7662 ).10-3 = 0,107
Thay số vào công thức trên ta được:
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 61
( )WC
SS
R
o
dddc
c
d
2-
2-
.1028,00,0028
12345,2
1.
0,107
1
0,16.10
04,0
.
1
.
==
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ +=+= αλ
δ
106. Nhiệt trở đặc trưng cho độ cho độ chênh nhiệt giữa không
khí nóng bên trong máy và vỏ máy
Theo công thức 2-57 Trang 137 TKMĐ ta có:
'
'
.
1
α
α α SR =
S’ = 3000 (cm2) là bề mặt bên trong vỏ máy bao gồm những phần không
tiếp xúc với bề mặt ngoài của 2 nắp máy, được xác định theo kết cấu máy.
=o.(1+ko.0,5.v’) Trong đó: (m/s)44,3660
2910,9.10.1,29.
60
.. 2' ===
−ππ nDv n
ko = 0,07 ÷ 0,05, ta chọn ko =0,06
(w/oC.cm2) tra
bảng 8-2
⇒ 3,31.10-
3 (w/oC.cm2)
Thay số vào ta được: ( )WC
S
R o23'
' 10.10,070,1007
3000.10.31,3
1
.
1 −
− ====
α
α α
107. Nhiệt trở bề mặt ngoài vỏ máy
Theo công thức 8-60 Trang 137 TKMĐ ta có: '''''' ...
1
nvnvVV SSS
R αααα ++=
Trong đó:
¾ Hệ số tản nhiệt của các cánh tản nhiệt:
V =kg.’V (Theo công thức 8-58 Trang 137 TKMĐ)
cb
b
cb
ck
V
g
g +++= .'α
α
b, c là các kích thước của cách và rãnh toả nhiệt, chọn b=0,7 (cm), c=3(cm)
- Theo công thức thực nghiệm 8-59 Trang 137 TKMĐ ta có:
’V=3,6.d-0,2.vv’0,8.10-4 = 3,6.(0,02)-0,2. (0,5.44,36)0,8.10-4 =9,394.10-3 (w/oC.cm2)
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 62
Trong đó: vv’= 0,5.v’ là tốc độ gió thổi ngoài vỏ máy đẫ xét đến sự suy
giảm chiều dài gân tản nhiệt, v’=44,36 (m/s) là tốc độ gió của cách quạt được
xác định theo kết cấu của cánh quạt và được tính ở trên (mục 97)
d là đường kính tương đương rãnh thông gió, có thể lấy d≈c=0,02 (m)
- Theo công thức 8-18 Trang 126 TKMĐ: ’g =.th(.h)
= 4.10-2 (w/oC,cm) là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm gân (thép lá kỹ
thuật, cách điện bằng sơn), tra bảng 8-1 Trang 124 TKMĐ.
0,819
7,0.10.4
9,394.10.2
.
.2
2
-3'
=== −b
V
λ
αβ
g = .th(.h) = 0,819.4.10-2.th(0,819.2,5)= 0,0317=3,17.10-2(w/oC.cm2)
- Thay số: 1,616
37,0
7,0.
9,394..10
3,17.10
37,0
3. 2-
-2
' =+++=+++= cb
b
cb
ck
V
g
g α
α
⇒ V =kg.’V =1,616. 9,394.10-3 =15,18.10-3 (w/oC.cm2)
¾ Tương tự ta cũng có hệ số tản nhiệt ở bề mặt bên của nắp máy phía có quạt:
'n =3,6.d-0,2.v’0,8.10-4 =3,6.(0,02)-0,2.(44,36)0,8.10-4 =16,36.10-3
(w/oC.cm2)
Với d=0,02 (cm) chọn ở trên, v’=44,36 (m/s) tính ở mục 97.
¾ ”n =0= (w/oC.cm2) tính ở mục 97.
¾ Sn’= Sn”=1000(cm2)
¾ SV =5000 (cm2)
Thay số vào công thức ban trên:
( )WC
SSS
R
nvnvVV
03-
333-'''''' 10,67.101000.10.42,11000.10.36,165000.15,18.10
1
...
1 =++=++= −−αααα
108. Nhiệt trở trên lớp cách điện
Theo công thức 8-52 Trang 136 TKMĐ ta có:
cc
c
c S
R
.λ
δ=
Trong đó: c =C = 0,6 (mm)=0,06 (cm) tổng chiều dày cách điện rãnh (mục 20)
Sc =Z1.Cb.l1 =30.6,066.9,1 = 1656,018 (cm2)
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 63
Cb = 6,066 (cm) là chu vi của rãnh Stato, tính ở mục 96
c = 0,16,10-2 (w/0C,cm) là hệ số được tra trong bảng 8-1 Tr124 TKMĐ
( )WC
S
R
cc
c
c
03
2 10.64,220,022641656,018.10.16,0
06,0
.
−
− ====⇒ λ
δ
9.1. Tính toán nhiệt độ
109. Độ tăng nhiệt của vỏ máy với môi trường
Theo công thức 8-61 Trang 138 TKMĐ ta có:
=(QCu1 + QFe + QR).R =(552,55+231,21+231,21). 10,67.10–3 =18,90C
Trong đó các trị số của QCu1, QFe, QR được tính trong mục 9.1
R10,67.10–3 (oC/W) là nhiệt trở bề mặt ngoài vỏ máy tính ở mục 98.
110. Độ tăng nhiệt của dây quấn Stato với môi trường
Theo công thức 8-62 Trang 138 TKMĐ ta có:
( )
α
α
α
α
θθ +
+
++
+
++++
=
'
'
'
1
1
1
....
RR
RR
RR
RRRQRQRRQ
d
cFe
d
cFe
RFeFecFeCu
Trong đó:
RFe = 32,2.10-3 (oC/W) Rc =22,64.10-3(oC/W)
Rđ =2,034.10–3 (oC/W) R’=10,07.10-2 (oC/W)
R10,67.10–3 (oC/W)
Thay số vào ta được:
( )
C0
2-3-3
1
78,2
9,18
07,10034,2
64,222,321
07,10034,2
64,222,32.,07.10989,398.102.10231,21.32,10.64,2232,2552,5.
=
+
+
++
+
++++
=
−
θ
111. Độ tăng nhiệt của của lõi sắt Stato
Theo công thức 8-63 Trang 138 TKMĐ ta có:
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 64
C
R
R
RQ
Fe
c
FeFe
Fe
0
-3
2,39
2,32
64,221
2.10231,21.32,
1
. =
+
=
+
=θ
Tóm lại, độ tăng nhiệt trên đề đạt yêu cầu cho phép về phát nóng của động
cơ
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 65
CHƯƠNG IX: TRỌNG LƯỢNG VẬT LIỆU TÁC DỤNG VÀ CHỈ TIÊU
SỬ DỤNG
112. Trọng lượng thép Sillic cần chuẩn bị sẵn
( )
( )
( )kg
klDG FeCnFe
270,2
103.8,7.95,0.5,18.7,07,43
10....
2
3
1
2
=
+=
Δ+= −γ
Trong đó: Dn =43,7 (cm) là đường kính ngoài của Stato, tính ở mục 4
Δ =0,7 (cm) là dung sai đường kính để chọn vật liệu ban đầu.
l1 =18,5 (cm) là chiều dài lõi sắt Stato, tính ở mục 7
kc =0,95 hệ số ép chặt
113. Trọng lượng đồng của dây quấn Stato
∗ Không tính cách điện:
( )kg1,32
.8,9.1031,44.57,2.2.22.72
10......
5-
5
1111
'
=
=
= −CutbrCu lsnuZG γ
Trong đó: ur =22 Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh, tínhd ở mục 11
n1 = 2 số nhánh song song, chọn ở mục 13.
s1 =2,57 (mm2) tiết diện dây quấn Stato, tính ở mục 13
ltb =44,31 (cm) Chiều dài trung bình 1/2 vòng dây của dây
quấn Stato, ính ở mục 62
Cu = 8,9 (kg/m3) trọng lượng riêng của đồng
∗ Kể cả cách điện:
( )kg53,32
1,32.
68,1
79,1.124,0876,0..124,0876,0
2
'
2
=
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡ ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛+=
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡ ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛+= CucdCu Gd
dG
Trong đó: (mm)
81,1
905,1=
cdd
d được xác định ở mục 13
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 66
114. Trọng lượng nhôm Rôto
(Không kể cách quạt ở vành ngắn mạch)
∗ Trọng lượng nhôm ở thanh dẫn:
( )kg4,524
10.6,2.5,19.165.5710.... 55222
=
== −−Alrtd lSZG γ
Trong đó: Z2 =57 là số rãnh Rôto
Sr2 =165 (mm2) là diện tích rãnh Rôto, tính ở mục 36
l2 = 18,5 (cm) là chiêg dài lõi sắt Rôto, tính ở mục 28
Al =2,6 (kg/m3) trọng lượng riêng của nhôm
∗ Trọng lượng nhôm ở vành ngắn mạch:
( )kg2,693
.10.601,6.2,64,27..210.....2 -55
=
== − πγπ AlVVV SDG
Trong đó:
DV =27,4 (cm) đường kính trung bình của vành ngắn mạch, tính ở mục 65.
SV = 601,6 (mm2) diện tích vành ngắn mạch, tính ở mục 35.
∗ Tổng trọng lượng nhôm ở Rôto:
( )kg7,217
693,2524,4
=
+=+=Σ VtdAl GGG
115. Chỉ tiêu kinh tế và vật liệu tác dụng
∗ Thép kỹ thuật điện: ( )lg/kw 6,004
45
2,270 ===
dm
Fe
Fe P
Gg
∗ Đồng: ( )kg/kw0,723
45
53,32 ===
dm
Cu
Cu P
Gg
∗ Nhôm: ( )kg/kw 0,1604
45
217,7 ===
dm
Al
Al P
G
g
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 67
Tên đầu sách Tác giả
1 Giáo trình thiết kế máy điện (ấn bản cũ) Trần Khánh Hà
2 Giáo trình thiết kế máy điện (ấn bản mới) Trần Khánh Hà
3 Tài liệu thiết Máy điện không đồng bộ
(Bộ môn Kỹ thuật Điện 1967)
ĐHBK Hà Nội
4 Thiết kế môn học: Máy điện không đồng bộ ĐHBK Hà Nội
5 Công nghệ chế tạo Máy điện và máy biến áp Nguyễn Đức Sĩ
6 Trong đồ án có sử dụng các phần mềm: Microsoft Word,
Microsoft Exel, Auto Cad14,…
7 ....... .....
PHẦN CHUYÊN ĐỀ
ĐỀ TÀI : ẢNH HƯỞNG CỦA TIẾT DIỆN RÃNH STATO ĐẾN HIỆU SUẤT CỦA MÁY
A- Hiệu suất là một yếu tố rất quan trọng trong máy điện nói chung và
động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc nói riêng . Hiên nay động cơ không đồng
bộ được sử dụng rộng rãi trong nền kinh tế quốc dân do những công dụng cơ
bản của nó và nó đã được sử dụng trên 80% tổng số máy điện đang dùng .Do
việc sử dụng rất lớn nên điện năng tiêu thụ rất nhiều . Vì vậy nghiên cứu hiệu
suất trong động cơ không đồng bộ có một ý nghĩa đặc biệt quan trọng .Ta chỉ
cần tăng hiệu suất lên một chút thì điện năng tiết kiệm được cũng rất lớn .Vấn
đề trên còn có ảnh hưởng đến môi trường bởi vì khi điện năng tiêu thụ càng lớn
thì sự ô nhiễm môi trường càng lớn và ngược lại .
Hiệu suất và tổn hao có quan hệ mật thiết với nhau .Tổn hao sinh ra trong
quá trình làm việc của máy điện về bản chất gắn liền với qúa trình điện từ trong
máy và chuyển động cơ của rôto .Tổn hao trong máy càng nhiều thì hiệu suất
của máy càng thấp và ngược lại .Mặt khác tổn hao thoát ra dưới dạng nhiện làm
nóng máy trong một chừng mực nhất định làm giảm tuổi thọ và độ tin cậy của
cách điện trong máy .Vì vậy ta chỉ cần xét bài toán ngược là xem xét các loại
tổn hao trong máy điện để nghiên cứu hiệu suất .
Tổn hao năng lượng trong quá trình làm việc của máy điện được xác định ở chế
độ xác lập ,do vậy trong thực tế chỉ cần xét đến tổn hao năng lượng trong một
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 68
đơn vị thời gian tức là tổn hao công suất . Tổn hao trong máy điện có thể phân
làm những loại sau:
1./ Tổn hao trong thép ở stato và roto do từ trễ và dòng điện xoáy khi từ
thông chính biến thiên .Ngoài ra trong tổn hao sắt còn tính đến cả tổn hao phụ
gọi là tổn hao bề mặt và tổn hao đập mạch do sự thay đổi từ trở và sự thay đổi
lần lượt vị trí tương đối của răng rãnh stato và rôto . Tổn hao sắt chủ yếu tập
chung trên stato còn trên rôto rất nhỏ do tần số của từ trường rôto là nhỏ .
2./ Tổn hao trong đồnd do hiệu ứng jun gây nên trong dây quấn stato và
dây quấn rôto
3./ Tổn hao phụ do sự đập mạch của từ thông tản .
4./ Tổn hao cơ do ma sát ở vòng bi và ma sát giữa không khí với các bộ
phận quay .
Nói chung , tổn hao trong máy điện không đồng bộ rôto lồng sóc chủ yếu
là tổn hao sắt và tổn hao đồng .
1.1./ Tổn hao chính trong thép .
Tổn hao chính trong thép vì từ trễ và dòng điện xoáy xuất hiện đồng thời
.Nguyên nhân là do hiên tượng từ hoá xoay chiều xẩy ra trong thép khi từ
trường biến đổi .Tổn hao chính trong thép phụ thuộc vào loại thép và được đặc
trưng bởi suất tổn hao thép pFe(w/kg).Tổn hao thép trong máy điện trên thực tế
còn phụ thuộc nhiều vào những thiếu sót trong qúa trình gia công lõi thép như
bavia , dũa thành rãnh khi đã ghép lõi sắt ,mài bề mặt stato và rôto ... do đó khi
tính toán tổn hao trên các phần của lõi sắt phải thêm các hệ số xét đến ảnh
hưởng của gia công .
Tổn hao thép trong răng và gông phần ứng được tính theo công thức sau :
.Trong răng : PFez=Kgcz .p1/50 .Bz2 .( f/50) . Gz .10-3
. Trong gông : PFeg=Kgcg .p1/50 .Bg2 .( f/50) . Gg .10-3
Trong đó :
Gz ,Gg – Trọng lượng răng và gông phần ứng
Kgcz , Kgcg – hệ số gia công răng và gông .
2.1./ Tổn hao đồng trong dây quấn
Theo đinh luật Jun – Lenxo tổn hao đồng trong dây quấn bằng :
Pcu= Ix2 .rx . 10-3 , Kw.
Trong đó :
Ix -dòng điện trong dây quấn x
Rx - điện trở của dây quấn quy về nhiệt độ làm việc tính toán .
B-Ta có thể dùng phương pháp thiết kế tối ưu để giải bài toán này .
a./ Tiêu chuẩn của thiết kế tối ưu là mục đính mà người thiết kế cần đạt được
tối đa trong quá trình thiết kế .
Tuỳ theo tính chất và mục đích sử dụng mà tiêu chuẩn thiết kế tối ưu sẽ thay
đổi .
b./ Các ràng buộc .
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 69
Là các giới hạn về công nghệ chế tạo , điều kiện kỹ thuật về vật liệu trong quá
trình làm cho tiêu chuẩn thiết kế tối ưu tốt nhất
c./ Để tiến hành tính toán cần xác định một tập hợp các thông số cấu trúc gọi
là các biến số độc lập : Giá trị tiêu chuẩn thiết kế tối ưu và các ràng buộc phụ
thuộc vào nó .
x1 , x2,….,xn : nlà biến số độc lập
Tiêu chuẩn phụ thuộc vào biến số độc lập gọi là hàm mục tiêu .
F(X) =f(x1 , x2…,xn) F gọi là hàm mục tiêu
R(j) =f(x1, x2…,xn) Rgọi là hàm ràng buộc
J=1,2,…,M
Mối quan hệ F(X)= f(x1, x2…, xn)là quan hệ phi tuyến .để giải quyết
F(X) = f(x1, x2,... ,xn)gọi là bài toán quy hoạch phi tuyến
Nhiệm vụ của bài toán phi hoạch phi tuyến là tìm các giá trị của các biến số độc
lập x1, x2,…,xnsao cho mục tiêu của đối tượng thiết kế. F(X)=f(x1,x2,…,xn ) (1)
đạt giá trị min hay max.
Với điều kiện xi >0 i =1,2,…,n và thoả mãn các ràng buộc Rj(x1,x2,…xm)
J =1, 2,…,m .
Tất cả các bài toán tối ưu hoá được quy về dạng (1) để tiện cho việc phận tích.
Thể hiện bằng hình học : n – biến số độc lập , không gian n chiều En, mỗi
chiều của không gian ứng với một biến . Mỗi một điểm trong không gian xr =
(x1r ,x2r ,…,xnr ) mỗi một cố thực là hình chiếu của véc tơ xr lên trục của toạ độ
tương ứng .
Tại mỗi điểm xr đó ta xác định giá trị của các hàm F( xr ) và Rj ( xr ) ,
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 70
j = 1,2,…,m .Tất cả các điểm thoả mãn hàm ràng buộc gọi là miền giới hạn .
Rj <= 0 , j = 1,2,…,m .
Xi >= 0 , i = 1, 2,…,n .
Miền giới hạn kí hiệu là G.
Giá trị của các hàm mục tiêu tại các điểm trong miền giới hạn G là các giá trị
vô hướng . Không gian n chiều của n biến số độc lập là không gian vô hướng
(Trường vô hướng ) đối với hàm mục tiêu F .
Như vậy trong các trường vô hướng của F ta có thể xác định được các đường
mức F trong miền giới hạn G ( tức F = const ) .không gian n chiều của các biến
số độc lập En là trường vô hướng ta có thể xây dựng các đường mức của Rj (
tức Rj = const )
C-Xét bài toán cụ thể : Nghiên cứu ảnh hưởng của tiết diện rãnh stato Srs tới
hiệu suất của máy
Ta có thể xét bài toán ngược : nghiên cứu ảnh hưởng của tiết diện rãnh stato
Srs tới hiệu suất của máy . Sau khi giải xong bài toán ngược ta suy luận ngược
lại để tìm lời giải cho bài toán này.
Giaỉ bài toán bằng phương pháp thiết kế tối ưu .
1./ Hàm mục tiêu Ps = min
2./ Biến số độc lập Srs = var
3./ Ràng buộc : 0,7 <= Slđ <= 0,75
4./ Dữ liệu :
Từ cảm trong khe hở không khí : Bs
Đường kính ngoài stato :Dn
Đường kính trong stato : D
Khe hở không khí :
Chiều dài lõi sắt stato : l1
Số cực : 2p
Số rãnh tác dụng dưới một cực từ : W1
Kích thước của dây quấn stato
5./ Điều kiện :
Bzmin <= Bzs <= Bzmax
Bgmin <= Bgs <= Bgmax
6./Khoảng cách biến thiên của Srs
Srsmin <= Srs <= Srsmax
Thuật toán : Ps =PFe+ Pcu
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 71
Khi tiết diện rãnh stato Srs tăng lên thì chiều cao gông hg giảm xuống . Do vậy
để đảm bảo từ thông đi trong gông không đổi thì mật độ từ thông ( từ cảm )
gông phải tăng lên . Mặt khác tổn hao trông gông có công thức :
PFeg = Kgcg Bg2 p1/50 ( f/50) Gg .10-3
Do vậy khi Bg tăng lên thì tổn hao thép trong gông sẽ tăng lên.
Khi tiết diện rãnh stato Srs tăng lên thì chiều rộng răng sẽ giảm xuống. Để đảm
bảo từ thông đi trong răng không đổi thì mật độ từ thông (từ cảm ) trong răng
sẽ tăng lên . Tổn hao thép trong răng có công thức sau :
PFez = Kgcz p1/50 Bz2 (f/50) . Gz .10-3
Do vậy khi Bz tăng lên thì tổn hao thép trên răng sẽ tăng lên.
Khi tiết diện rãnh stato Srs tăng lên thì diện tích của phần dây quấn chiến chỗ
trong rãnh sẽ tăng lên . Để dòng điện I không đổi thì mật độ dòng điện J sẽ phải
giảm xuống. Do vậy theo định luật Jun- Lenxo thì tổn hao đồng Pcu sẽ giảm
xuống .
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 72
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- dckdb_rotolongsoc11kw_70_0975.pdf