Thiết kế động cơ không đồng bộ vạn năng

12 . ...4 dRR dSS kZ kWm K = Trong đó : WS=372(vòng), (mục 13) ZR=17(rãnh) 8295,0=dSk , (mục 11) ndS kk = : hệ số dây quấn rôto Để giảm mômen ký sinh ở động cơ công suất nhỏ thường làm rãnh nghiêng ở rôto,bước nghiêng quãng một bước rãnh stato. Do đó: ( )cmtb Sn 17,1== . Độ nghiêng rãnh : 715,0 636,1 17,1 === R n n t bβ Góc nghiêng rãnh : 264,0 17 1..2...2 === πβπα R n Z p (rad) Hệ số rãnh nghiêng đồng thời là hệ số dây quấn của rôto : 992,0 264,0 2 264,0sin.2 2 sin.2 ==== n n dRn kk α α Vậy ( ) 406,68318 992,0.17 8295,0.372.3.4 2 22 12 ==K 60.Điện trở rôto đã qui đổi sang stato : ( )Ω=== − 286,1110.65,1.405,68318. 412 ptR rKr 61.Tính theo đơn vị tương đối : Đồ án tốt nghiệp Trang 28 111,0 220 162,2.286,11.* === dm dm RR U Irr 62.Hệ số từ tản rãnh rôto : R R R R t 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 +⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −+⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −= μπλ 5,2.1,0 2 4,95,01,25.1,0 2 2 1 41 −−−=−−−= RRRrRR ddhhh ( )mm6,19= μk : hệ số cản. Đối với động cơ công suất nhỏ ta lấy μk =1 5,1 5,01. 4,9.2 5,166,0 65,147.8 4,9.1. 4,9.3 6,19 22 +⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −+⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −= πλrR 327,1= 63.Hệ số từ tản tạp rôto : δδ ξλ k t RR tR ..9,11 .= Trong đó : 75,3 4,0 5,14 ==δ Rb Rd2 Rd1 Rh4 Rb4 Rh12 rRh Rd2.1,0 Đồ án tốt nghiệp Trang 29 1,0 36,16 5,14 == R R t b Theo hình (4_7) trang 79 tài liệu 1 tra được hệ số 04,0=ΔZ Vì 96,004,01;1 44 =−=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛=Δ−= δξ R R R R b t bfZ 907,2 135,1.4,0.9,11 96,0.36,16 ==tRλ Trong đó : 323,11 =δk , (mục 48) ( )mmtR 36,16= , (mục 33) 64.Hệ số từ tản đầu nối rôto : ( )ba D plZ D v R v dR +⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ = .2 .7,4 lg. 17 .sin.2.. .9,2 2πλ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ = 6,594 29.7,4lg. 17 1.sin.2.44,6.17 9,2.9,2 2π 015,0= Trong đó : Dv=29(mm), (mục 56) av=4(mm), (mục 56) bv=59,6(mm), (mục 56) 65.Hệ số từ tản rôto : 015,0907,2323,1 ++=++=∑ dRtRrRR λλλλ 245,4= Trong đó : 323,1=rRλ ,(mục 62) 907,2=tRλ ,(mục 63) Đồ án tốt nghiệp Trang 30 015,0=dRλ , (mục 64) 66.Tổng từ dẫn tản của rôto : 22 ' 992,0 8295,0. 24 17.245,4. . .. ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= ∑∑ dR dS SS RR RR k k Zl Zlλλ 19,4= Trong đó : 8295,0=dSk , (mục 11) 992,0=dRk , (mục 59) 67.Điện kháng tản dây quấn rôto qui đổi sang stato : ( )Ω=== ∑ ∑ 373,7 698,7 19,4.546,13. ' S R SR XX λ λ Trong đó : ( )Ω= 546,13SX :điện kháng dây quấn (mục 51) 698,7=∑ Sλ : tổng hệ số từ dẫn (mục 50) 68.Tính theo đơn vị tương đối : 072,0 220 162,2.373,7.* === dm dm SR U IXX Đồ án tốt nghiệp Trang 31 CHƯƠNG V TÍNH TỐN MẠCH TỪ Tính tốn mạch từ bao gồm tính dòng từ hố μI , thành phần kháng của dòng diện không tải và điện kháng tương ứng với khe hở không khí μX . Lõi sắt của động cơ này dùng thép kỹ thuật điện cán nguội ký hiệu 2013. Hệ số ép chặt lấy 96,0=ck bề mặt lá tôn phủ sơn cách điện . 69.Sức từ động khe hở không khí : 2,36310.04,0.135,1.5,0.6,110.....6,1 44 === δδδδ kBF (A) Trong đó : )(5,0 TB =δ : mật độ từ thông khe hở không khí (mục 3) 135,1=δk : hệ số khe hở không khí (mục 48) 04,0=δ (cm) :khe hở không khí (mục 9) 70.Mật độ từ thông trong răng stato : 66,1 96,0.369,0 17,1.5,0 . . === cZS S ZS kb t BB δ (T) Đồ án tốt nghiệp Trang 32 Trong đó : ( )TB 5,0=δ , (mục 3) ( )cmbZS 369,0= , (mục 31) ( )cmtS 17,1= , (mục 20) 71.Cường độ từ trường trên răng stato : Theo tài liệu 2 bảng V.5 trang 607 BZS=1,66(T) HZS=10,2(A/cm) 72.Sức từ động trên răng stato : ( )AhHF ZSZSZS 684,2421,1.2,10.2..2 === Trong đó : hZS=1,21(cm), (mục 24) 73.Mật độ từ thông trong răng stato : ( )T kb tB B cZR R ZR 68,196,0.369,0 636,1.5,0 . . === δ Trong đó : tR=1,636(cm), (mục 33) ( )cmbZR 369,0= , (mục 41) 74.Cường độ từ trường trong răng : Theo tài liệu 2 (sách thiết kế máy điện do thầy Trần Khánh Hà và cô Nguyễn Hồng Thanh) trang 607 bảng V.5 ta tra được : ( )TBZR 68,1= ( )cmAH ZR /8,10= 75.Sức từ động trên răng rôto : ( )AhHF ZRZRZR 121,52413,2.8,10.2..2 === Trong đó : hrR=15,1(mm), (mục 37) Đồ án tốt nghiệp Trang 33 ( )mmdhh RrRZR 13,244,9.1,01,25.1,0 1 =−=−= ( )mmd R 4,91 = , (mục 35) 76.Mật độ từ thông trên gông rôto : ( )T klh B cSgS gS 32,196,0.44,6.77,1.2 10.10.9,28 ...2 10. 444 === −φ Trong đó : ( )cmhgS 77,1= , (mục 30) ( )Wb410.9,28 −=φ ,(mục 12) ( )cmlS 44,6= , (mục 8) 77.Cường độ từ trường trên răng stato : Theo tài liệu 2 bảng V.8 trang 610 tra được : ( )TBgS 32,1= ( )cmAH gS /34,3= 78.Sức từ động ở gông stato : ( ) ( ) ( )A p hD HF gSngSgS 851,682 7,17149.34,3 2 . =−=−= ππ Trong đó : ( )cmhgS 77,1= , (mục 30) Dn=149(mm), (mục 5) 79.Mật độ từ thông trên gông rôto : ( )T klh B cRgR gR 22,196,0.44,6.92,1.2 10.10.9,28 ...2 10. 444 === −φ Trong đó : ( )cmhgR 92,1= , (mục 40) 80.Cường độ từ trường trên gông rôto : Theo tài liệu 2 sách thiết kế máy điện do thầy Trần Khánh Hà và cô Nguyễn Hồng Thanh trang 610 ta tra được : Đồ án tốt nghiệp Trang 34 ( )TBgR 22,1= ( )cmAH gR /72,2= 81.Sức từ động trên gông rôto : ( )AhHF gRgRgR 461,1092,1.2.72,2.2. === Trong đó : ( )cmhgR 92,1= , (mục 40) Các phần mạch từ Mật độ từ thông (T) Sức từ động (A) Khe hở không khí 5,0=δB 2,363=δF Rãnh stato 66,1=ZSB 684,24=ZSF Rãnh rôto 68,1=ZRB 121,52=ZRF Gông stato 32,1=gSB 851,68=gSF Gông rôto 22,1=gRB 461,10=gRF 82.Sức từ động của mạch từ : gRgSZRZS FFFFFF ++++= δ 461,10851,68121,52684,242,363 ++++= ( )A317,519= 83.Hệ số bão hồ : Hệ số bão hồ mạch từ 43,1 2,363 317,519 === δ μ F Fk Hệ số bão hồ răng : 2115,1 2,363 121,52684,242,363 =++=++= δ δ F FFF k ZRZSZ Như vậy hệ số bão hồ răng 5,12115,1 <=Zk là thoả mãn điều kiện. Đồ án tốt nghiệp Trang 35 84.Dòng điện từ hố : ( )A kWm FpI SS 623,0 8295,0.372.3.9,0 317,519.1 ...9,0 . ===μ 85.Điện kháng ứng với từ trường khe hở không khí : ( )Ω=== 817,317 623,0 220.9,0. μI UkX dmEm 86.Tính theo đơn vị tương đối : 12,3 220 162,2.817,317.* === dm dm mm U IXX CHƯƠNG VI TÍNH TỐN TỔN HAO Ta biết tổn hao sinh ra trong quá trình làm việc của máy điện về bản chất gắn liền với quá trình điện từ trong máy và chuyển động cơ của rôto. Tổn hao trong máy càng nhiều thì hiệu suất của máy càng thấp. Mặt khác tổn hao thốt ra dưới dạng nhiệt làm cho máy bị nóng sẽ làm giảm tuổi thọ và độ tin cậy cách điện của máy điện. Tổn hao trong máy điện được phân làm các loại sau: Đồ án tốt nghiệp Trang 36 Tổn hao trong thép ở stato và rôto do từ trễ và dòng điện xốy khi từ thông chính biến thiên. Ngồi ra tổn hao sắt còn tính đến tổn hao phụ còn gọi là tổn hao bề mặt và tổn hao đập mạch do sự thay đổi từ trở và vị trí tương đối của rãnh rôto và stato. Tổn hao phụ khi có tải do sự đập mạch của từ thông tản trong máy điện xoay chiều. Tổn hao cơ do ma sát ở vòng bi ma sát giữa không khí với các bộ phận quay, tổn hao trên quạt gió. Ở những máy điện với điện áp và tốc độ quay không đổi khi chuyển từ chế độ không tải sang chế độ định mức tổn hao thép và tổn hao cơ thay đổi rất ít. Vì vậy các tổn hao này gọi là tổn hao không tải. 87.Trọng lượng răng stato : 310......8,7 −= cSZSSZSZS klhZbG 310.96,0.44,6.21,1.24.3675,0.8,7 −= ( )kg514,0= Trong đó : ( )cmbZS 3675,0= : bề dày răng stato (mục 31) ( )cmhZS 21,1= : chiều cao răng stato (mục 24) ( )cmlS 44,6= , (mục 8) 88.Trọng lượng răng rôto : 310......8,7 −= cRZRRZRZR klhZbG 310.96,0.44,6.413,2.17.5067,0.8,7 −= ( )kg002,1= Trong đó : ( )cmbZR 5067,0= : chiều rộng răng rôto ( mục 41) ( )cmhZR 413,2= :chiều cao răng rôto (mục 75) Đồ án tốt nghiệp Trang 37 ( )cmlR 44,6= , (mục 8) 89.Trọng lượng gông stato : ( ) 310......8,7 −−= cSgSgSngS klhhDG π ( ) 310.96,0.44,6.77,1.77,19,14..8,7 −−= π ( )kg517,3= Trong đó : ( )cmh gS 77,1= ,(mục 30) ( )cmDn 9,14= , (mục 5) 90.Trọng lượng gông rôto : ( ) 310......8,7 −−= cRgRgRtgR klhhDG π Trong đó : ( )cmDt 68,2= :đường kính trục rôto (mục 39) ( )cmhgR 92,1= :chiều cao gông rôto (mục 40) 91.Suất tổn hao trên răng stato : gcZSZSTZS k fGBpP . 50 ....8,1 3,1 2 50 1 ' ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= 8,0. 50 50.514,0.66,1.5,2.8,1 3,1 2 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= ( )W736,5= Trong đó : BZS=1,66(T), (mục 70) ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= kgWp 5,2501 Tương ứng với thép 2013 tài liệu 1 bảng 9_2. Chọn hệ số gia công kgc=0,8 92.Tổn hao sắt trên răng rôto : Đồ án tốt nghiệp Trang 38 gcZRZRTZR k fGBpP . 50 ....8,1 3,1 2 50 1 ' ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= 8,0. 50 50.002,1.68,1.5,2.8,1 3,1 2 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= ( )W454,11= Trong đó : BZR=1,68(T), (mục 73) 93.Tổn hao sắt trên gông stato : 3,1 2 50 1 ' 50 ....6,1 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= fGBpP gSgSTgS 3,1 2 50 50.517,3.32,1.5,2.6,1 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= ( )W152,24= Trong đó : ( )TBgS 32,1= , (mục 89) ( )kgGgS 517,3= , (mục 89) 94.Tổn hao sắt trên răng rôto : 3,1 2 50 1 ' 50 ....6,1 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= fGBpP gRgRTgR 221,0.22,1.5,2.6,1 2= ( )W307,1= Trong đó : ( )TBgR 22,1= , (mục 79) ( )kgGgR 221,0= , (mục 90) 95.Tổn hao sắt tính tốn của stato : ( )WPPP TgSTZSTS 248,30512,24736,5''' =+=+= 96.Tổn hao sắt tính tốn của rôto : Đồ án tốt nghiệp Trang 39 ( )WPPP TgRTZRTR 761,12307,1454,11''' =+=+= 97.Tổn hao cơ : 42 100 . 1000 . 1000 1.3,1 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −= nncö DnDP 42 100 149. 1000 3000. 1000 9,141.3,1 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −= ( )W105,22= 98.Tổn hao phụ : ( )WPPf 208,572,0 750.005,0.005,0 === η 99.Tổn hao không tải : ( )WPPPP cöTRTS 114,65105,22761,12248,30''0 =++=++= Đồ án tốt nghiệp Trang 40 CHƯƠNG VII ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC VÀ ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG Bảng số liệu đặc tính làm việc của động cơ không đồng bộ ba pha. ( )Ω= 65,8Sr , (mục 45) ( )Ω= 546,13SX , (mục 51) ( )Ω= 286,11Rr , (mục 60) ( )Ω= 373,7RX , (mục 67) ( )Ω= 817,317mX , (mục 85) 043,1 817,317 546,13111 =+=+= m S X XC 088,121 =C ( )AII dbx 623,0== μ , (mục 84) ( )A U rIP I dm STS dbr 058,0220.3 65,8.623,0.3248,30 .3 ..3 2' =+=+= μ ( )VXIUE S 611,214546,13.623,0220.1 =−=−= μ 922,108 17 8295,0.372.6..6 === R dSS I Z kW k ( )A k II I 665,1 922,108 330,1812' 2 === 088,0 611,214 286,11.665,1. 1 ' 2 === E rIS Rdm 554,0 373,7 043,1 546,13 286,11 1 = + = + = R S R m X C X rS Trong đó : ( )WPTS 248,30' = , (mục 95) Đồ án tốt nghiệp Trang 41 372=SW (vòng), (mục 13) 8295,0=dSk , (mục 11) Sơ đồ mạch điện thay thế của động cơ không đồng bộ Bảng số liệu đặc tính làm việc của động cơ không đồng bộ ba pha. dbI mXC1 1I 1 ' 2 C I− ( )RS XCXjrC 111 ++ s r C S1 dmU Đồ án tốt nghiệp Trang 42 100.Công cơ tác dụng trên trục : ( )WPR 664,750= Ta thấy ( )WPR 664,750= nằm trong phạm vi giới hạn cho phép. dmRdm PPP ≥=≥ 664,750.05,1 750664,750750.05,1 ≥=≥ RP ( ) ( ) ( )WWPW R 750664,7505,787 ≥=≥ 101.Bội số mômen cực đại : Đồ án tốt nghiệp Trang 43 6,2 554,0 0828,0. 445,1 081,6. 22 ' 2 ' 2max max =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛== m dm dm m dm S S I I M M m Theo yêu cầu đề bài 2,2maxmax ≥= dmM Mm . Ta thấy 2,26,2max ≥=m nên thoả mãn điều kiện đã đề ra . • Mômen định mức: ( ) ( ) 664,750.0828,01.3000 10.4,97. 1 10.4,97 33 −=−= Rdmdbdm P Sn M ( )cmG.699,26571= • Mômen cực đại : ( )cmGMM dm .417,69086699,26571.6,2.6,2max === 102.Ở chế độ khởi động : Ta có : 0=n khi đó hệ số trượt tương ứng sẽ là 1 3000 03000 =−=−= db db n nnS 103.Tổng trở ngắn mạch với s =1: ( )Ω=+=+= 936,19286,1165,8rsn rrr ( )Ω=+=+= 919,20373,7546,13rsn xxx ( )Ω=+=+= 897,28919,20936,19 2222 nnn xrZ 104.Dòng điện khởi động : ( )Α=== 613,7 897,28 220 n dm R Z U I 105.Bội số dòng điện khởi động : 521,3 162,2 613,7 === dm k k I I i Trong đó : Đồ án tốt nghiệp Trang 44 Iđm=2,162(A), (mục 15) Theo yêu cầu đề bài 5≤ki .Ta thấy 521,3=ki là thoả mãn điều kiện yêu cầu đề bài đặt ra . 023,1 817,317 373,7112 =+=+= m R x xC ( )Α=== 442,7 023,1 373,7 2 ' 2 C I I kk Trong đó : ( )Α= 613,7kI , (mục 104) 106.Bội số mômen khởi động : 19,20828,0. 445,1 442,7. 22 2 ' 2 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= dm dm k k SI I m Trong đó : ( )Α= 445,12dmI 0828,0=dmS Các số liệu này ta tra ở bảng số liệu đặc tính làm việc của động cơ không đồng bộ ba pha . Theo yêu cầu đề bài 2≥km ta thấy 19,2=km nên thoả mãn yêu cầu mà nhà thiết kế đặc ra . Mômen khởi động : ( )cmGMmM dmkkd .398,53143699,26571.19,2. === Từ bảng số liệu đặc tính làm việc của động cơ không đồng bộ ba pha 72,0≥η 73,0cos ≥ϕ 2,2≥kdm 2≥km Tất cả các yêu cầu mà nhà thiết kế đặc ra Đồ án tốt nghiệp Trang 45 CHƯƠNG VIII THÔNG SỐ DÂY QUẤN PHA CHÍNH VÀ PHA PHỤ ĐỐI VỚI NGUỒN MỘT PHA 107.Thông số dây quấn pha chính đối với nguồn một pha : Tỷ số rãnh stato của dây chính và dây phụ trong động cơ điện chọn là 2:1 tức là ZA =16, ZB =8 Số rãnh của dây quấn chính dưới mỗi cực : 8 2 24. 3 2 2 . 3 2 === p Z Q S A Hệ số dây quấn của dây quấn chính : 718,0 2 . 3 2sin. 24 1.sin.8 24 8.1.sin 2 .sin. .sin. .sin =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ = ππ π πβπ π S A S A dA Z pQ Z Qp k 108.Thông số dây quấn pha phụ đối với nguồn một pha : Số rãnh của dây quấn phụ dưới mỗi cực : 4 2 24. 3 1 2 . 3 1 === p Z Q S A Hệ số dây quấn của dây quấn phụ : Đồ án tốt nghiệp Trang 46 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ = 2 . 3 2sin. 24 1.sin.4 17 4.1.sin 2 .sin. .sin. .sin π π π πβπ π S B R B dA Z pQ Z Qp k 0,718 CHƯƠNG IX MẠCH ĐIỆN NỐI THÀNH MỘT PHA CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC Động cơ điện không đồng bộ ba pha có thể làm việc trong lưới điện một pha, thường đem dây quấn hai pha mắc nối lại làm pha A (pha chính) còn pha thứ ba lại làm pha phụ (pha B) và phần tử khởi động nối với pha này. Ở nguồn một pha khi động cơ khởi động với bội số mômen 1≥kdm . Nên động cơ có thể mắc thêm tụ khởi động. Dùng cách đấy dây như sau : Đồ án tốt nghiệp Trang 47 Tham số mạch điện thay thế của động cơ hai pha dẫn xuất từ động cơ điện ba pha . Do đó ta có : ( )Ω= 65,8sr : điện trở của một pha dây quấn stato (mục 45). ( )Ω= 546,13sx :điện kháng một pha dây quấn stato(mục 5). dmU3 KC Đồ án tốt nghiệp Trang 48 ( )Ω= 286,11Rr : điện trở dây quấn rôto đã qui đổi sang stato (mục 60). ( )Ω= 373,7Rx :điện kháng dây quấn rôto đã qui đổi sang stato (mục 67). ( )Ω= 817,317mx :điện kháng tương ứng với từ trường khe hở không khí (mục 85). Có thể nghiên cứu mạch điện đấu thành một pha của động cơ điện ba pha bằng phương pháp thành phần đối xứng của động cơ điện hai pha . Khi động cơ điện ba pha đấu thành hai pha thì tỷ số biến áp bằng : 3 1 . . == dAA dBB kW kW k Khi đem số pha qui đổi sang độnh cơ điện hai pha (m=2) và số vòng dây qui đổi của trở kháng rôto bằng : ( ) ( ) ( ) ( ) 2..3 .2 .. .. 2 2 2 2 2 12 === ΙΙΙ ΙΙ dBB dAA dBB dAA kW kW kWm kWmK Trong đó : mII, mIII:là số pha của máy điện hai pha và ba pha. • Tham số mạch điện thay thế pha A: ƒ Điện trở tác dụng pha A: ( )Ω=== 3,1765,8.2.2 SSA rr ƒ Điện kháng tác dụng pha A: ( )Ω== 546,13.2.2 SSA xx ƒ Điện trở tác dụng của rôto qui đổi sang số pha và số vòng dây của pha A: ( )Ω==== 572,22286,11.2.2.212 RRRA rrkr ƒ Điện kháng từ hố qui đổi sang dây quấn pha A: ( )Ω=== 746,14373,7.2.2 RRA xx Đồ án tốt nghiệp Trang 49 ƒ Điện kháng từ hố qui đổi sang dây quấn pha A: ( )Ω==== 451,953817,317.3.3.12 mmmA xxkx • Tham số mạch điện thay thế pha B: ƒ Điện trở tác dụng pha B : ( )Ω== 65,8SSB rr ƒ Điện kháng tác dụng pha B: ( )Ω== 546,13SSB xx ƒ Điện trở tác dụng của rôto qui đổi sang số pha và số vòng dây của pha B: ( )Ω===== 524,7286,11. 3 2. 3 2. 3 1.2 RRARARB rrrkr ƒ Điện kháng rôto qui đổi sang dây quấn stato: ( )Ω==== 915,4373,7. 3 1. 3 1.2 RARARB xxkx Mạch địên thay thế của dòng điện thứ tự thuận pha A và pha B động cơ một pha cải tạo từ ba pha . BZ2 SZ2 1AI AU BZ RZ BU RZ3 2 Đồ án tốt nghiệp Trang 50 109.Hệ số trượt định mức : 057,0=dmS Ứng với tốc độ định mức : ( ) ( ) 2829057,0130001 =−=−= dmdbdm Snn (vòng/phút) 110.Tính hệ số trở kháng của mạch điện : 026,0 746,14451,951 572,22 =+=+= RAmA RA xx rα 985,0 746,14451,953 451,953 =+=+= RAmA mA xx xβ 111.Điện trở thứ thự thuận tương đương nhánh từ hố và nhánh thứ cấp : ( )Ω=+=+= 893,325057,0026,0 451,953.026,0.985,0... 2222 ' 1 S Sx r mARA α αβ 112.Điện khánh từ hố thứ tự thuận tương đương nhánh từ hố và nhánh thứ cấp : 22 2 ' 1 . .. S S x r xx RA RA RARA + +⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ = α α β 22 2 057,0026,0 057,0026,0. 746,14 572,22 .746,14.985,0 + +⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ = ( )Ω= 845,147 113.Tổng trở thứ tự thuận : ( ) ( )' 1' 1111 RASARASAAAA xxjrrjxrZ +++=+= ( ) ( )845,147092,27893,3253,17 +++= j Đồ án tốt nghiệp Trang 51 ( )Ω+= 937,174193,343 j Trong đó : ( )Ω= 3,17SAr :(ở chương IX ) ( )Ω= 092,27SAx : (ở chương IX ) 114.Dung kháng dây quấn phụ : ( )Ω=+=+= 464,256193,343. 3 1937,174. 3 1.. 11 2 AAc rkxkx 115.Điện dung cần thiết : ( )F xf C c v μππ 418,12464,256.50..2 10 ...2 10 66' === Chọn tụ có điện dung ( )FCv μ4,12= 116.Dung kháng thực sự : ( )Ω=== 8,256 4,12.50..2 10 ...2 10 66 ππ vc cfx 117.Tổng trỏ thứ tự thuận pha phụ : ( ) ( )cSBRARASBB xxxkjrkrZ −+++= ' 12' 121 .. ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −++⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ += 8,256546,13845,147. 3 1893,325. 3 165,8 j ( )Ω−= 6,202287,117 j Trong đó : ( )Ω= 65,8SBr , (chương IX) ( )Ω= 546,13SBx ,(chương IX) ( )Ω= 845,147' 1RAx , (mục 112) ( )Ω= 893,325' 1RAr ,(mục 112) 118.Tổng trở thứ tự nghịch tương đương nhánh từ hố và nhánh thứ cấp: • Điện trở : Đồ án tốt nghiệp Trang 52 ( ) ( ) ( ) 2222 ' 2 057,0026,0 057,02.451,953.985,0.026,0 2 2... + −=−+ −= S Sxr mARA α βα ( )Ω= 115,11 • Điện kháng : ( ) ( )22 2 ' 2 2 2.. .. S Sx r xx RA RA RARA −+ −+⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ = α α β ( ) ( )22 2 057,02026,0 057,02026,0.746,14 572,22 .746,14.985,0 −+ −+⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ = ( )Ω= 750,14 119.Tổng trở thứ tự nghịch pha chính : ( ) ( )' 2' 2222 RASARASAAAA xxjrrjxrZ +++=+= ( ) ( )658,14092,27115,113,17 +++= j ( )Ω+= 750,41415,28 j 120.Tổng trở thứ tự nghịch pha phụ : ( ) ( )cSBRARASBB xxxkjrkrZ −+++= ' 22' 222 .. ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −++⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ += 8,256546,13658,14. 3 1115,11. 3 165,8 j ( )Ω−= 999,246355,12 j 121.Thành phần thứ tự thuận của dòng điện stato pha chính : 1221 22 1 .. ..3 BABA AB dmA ZZZZ jkZZUI + −= Trong đó : ( )( )999,246355,12.937,174193,343. 21 jjZZ BA −+= ( )Ω−= 426,62770055,37338 j ( )( )6,202287,117.75,41415,28. 12 jjZZ BA −+= Đồ án tốt nghiệp Trang 53 ( )Ω+= 193,782198,9378 j ( ) ( )193,782198,9378426,62770055,37338.. 1221 jjZZZZ BABA ++−=+ ( )Ω−= 233,61988253,46716 j Vậy ( ) ( ) 233,61988253,46716 75,41415,28. 3 1999,246355,12 .220.31 j jjj I A − +−− = 233,61988253,46716 605,205460,36.3.220 j j − −= ( )Aj 4569,08783,0 −= ( )Ae j 484,27.99,0 −= 122.Thành phần thứ tự nghịch của dòng điện stato pha chính : 1221 11 2 .. ..3 BABA AB dmA ZZZZ jkZZUI + += ( ) ( ) 233,61988253,46716 937,174193,343. 3 16,202287,117 .220.3 j jjj − ++− = 233,61988253,46716 348,53284,16.220.3 j j − += ( )Aj 03994,004872,0 += ( )Α= 344,39.063,0 je 123.Sức từ động thứ tự thuận : ( )' 1' 11111 .. RARAARAA jxrIZIE +== ( )( )845,147893,325.4569,08783,0 jj +−= ( )Vj 048,19769957,353 −= ( )Ve j 082,3.282,354= 124.Sức từ động thứ tự nghịch : ( )' 1' 12222 .. RARAARAA jxrIZIE +== ( )( )845,147893,325.03994,004872,0 jj ++= Đồ án tốt nghiệp Trang 54 ( )Vj 1582,10439,0 +−= ( )Ve j 171,92.159,1= 125.Hệ số kE tính lại : dm E U Ek .3 = Trong đó : ( ) ( )1582,10439,0048,19769957,35321 jjEEE +−+−=+= ( )Vj 8898,17726057,353 −= ( )Ve j 895,2.178,354 −= Do đó : 929,0 220.3 178,354 ==Ek 126.Kiểm tra lại hệ số Ek : 002,3100.9,0 929,09,0 100. =−=−=Δ Ebd EttEbd E k kk k 0000 52,3 ≤=Δ Ek là sai số nhỏ nên ta không cần tính lại. 127.Tổn hao sắt do từ trường thuận gây nên : 111 TRTST PPP += Trong đó : 1TSP : là tổn hao sắt do từ trường thuận stato gây nên . 1TRP : là tổn hao sắt do từ trường thuận rôto gây nên . ( )W Uk EPP dmE TSTS 281,323.220.9,0 282,354.248,30 3.. . 1'1 =⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= ( )W Uk EPP dmE TRTR 618,133.220.9,0 282,354.761,12 3.. . 1'1 =⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= Trong đó : ( )WPTS 248,30' = , (mục 95) Đồ án tốt nghiệp Trang 55 ( )WPTR 761,12' = , (mục 96) ( )VE 282,3541 = ,(mục 123) Vậy : ( )WPPP TRTST 899,45618,13281,32111 =+=+= 128.Dòng điện thứ tự thuận do tổn hao sắt gây nên : ( )A E PI TT 065,0282,354.2 899,45 .2 1 1 1 === 129.Tổn hao sắt do từ trường nghịch gây nên : 222 TRTST PPP += Trong đó : ( )W Uk EPP dmE TSTS 0003455,03.220.9,0 159,1.248,30 3.. . 2'2 =⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= ( )W Uk EPP dmE TRTR 0001457,03.220.9,0 159,1.761,12 3.. . 2'2 =⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= Vậy : ( )WPPP TRTST 0004912,00001457,00003455,0222 =+=+= 130.Dòng điện thứ tự nghịch do tổn hao sắt gây nên : ( )Α=== 000212,0 159,1.2 0004912,0 .2 2 2 2 E PI TA 131.Dòng điện stato có xét đến tổn hao sắt ở cuộn dây chính : ( ) ( ) 065,04569,08783,01" 1' 11 +−=++= jIjIII TAASA ( )Aj 4569,09433,0 −= ( )Α= − 844,25.048,1 je ( ) ( ) 000212,003994,004872,02" 2' 22 ++=++= jIjIII TAASA ( )Aj 03994,0048932,0 += ( )Α= 222,39.0632,0 je Đồ án tốt nghiệp Trang 56 Trong đó: ' 2' 1 , AA II : là thành phần thực của dòng điện 21, AA II . " 2" 1, AA II : là thành phần ảo của dòng điện 21, AA II . Vậy : ( ) ( )03994,0048932,04569,09433,021 jjIII SASASA ++−=+= ( )Aj 41696,0992232,0 −= ( )Α= − 793,22.0763,1 je 132.Dòng điện trong cuộn dây phụ : 21 SBSBSB III += Trong đó : ( ) 065,0.34569,08783,0.3111 +−=+= jjk I k IjI TASB 112583,052126,1791374,0 ++= j ( )Aj 52126,1903957,0 += ( )Α= 28,59.76957,1 je ( ) 000212,0.303994,004872,0.3222 ++−=+−= jjk I k IjI TASB 0003672,00843855,00691781,0 +−= j ( )Aj 0843855,00695453,0 −= ( )Α= − 507,50.10935,0 je Vậy : ( ) ( )0843855,00695453,052126,1903957,021 jjIII SBSBSB −++=+= ( )Aj 4368745,19735023,0 += ( )Α= 882,55.7356,1 je 133.Dòng điện tổng stato lấy từ lưới : SBSAS III += Đồ án tốt nghiệp Trang 57 ( ) ( )4368745,19735023,041696,0992232,0 jj ++−= ( )Α+= 0199145,19657343,1 j ( )Α= 422,27.214,2 je 134.Công suất điện từ : ' 222' 121 ..2..2 RAARAAdt rIrIP −= ( ) ( )[ ]115,11.063,0893,325.99,0.2 22 −= [ ]044,0408,3192 −= ( )W728,638= 135.Tổn hao cơ : ( )WPP dmcö 5,27550.05,0.05,0 === 136.Tổn hao phụ : ( )WPP dmf 167,466,0 550.005,0.005,0 === η 137.Công suất cơ trên trục : ( ) ( ) ( )WSPP dtR 32,602057,01728,6381.' =−=−= 138.Công suất cơ tác dụng trên trục : ( )WPPPP côfRR 653,570167,45,2732,602' =−−=−−= Ta thấy ( )WPR 653,570= nằm trong giới hạn cho phép dmRdm PPP ≥≥.05,1 550653,570550.05,1 ≥=≥ RP ( ) ( ) ( )WWPW R 550653,5705,577 ≥=≥ 139.Mômen tác dụng : ( )cmG n PM dm R .125,19622 2829.028,1 10.653,570 .028,1 10. 55 === 140.Tổn hao đồng stato : ( ) ( ) 65,8.7356,13,17.0763,1.. 2222 +=+= SBSBSASAdS rIrIP Đồ án tốt nghiệp Trang 58 ( )W096,46= Trong đó : ( )AI SA 0763,1= ,(mục 131) ( )Α= 7356,1SBI ,(mục 132) 141.Tổn hao đồng rôto : ( )srIsrIP RAARAAdR −+= 2...2.. ' 222' 121 ( ) ( ) ( )[ ]115,11.057,02.063,0057,0.893,325.99,0.2 22 −+= ( )W583,36= Trong đó : ( )Α= 99,01AI , (mục 121) ( )Α= 063,02AI , (mục 122) ( )Ω= 893,325' 1RAr , (mục 111) ( )Ω= 115,11' 2RAr , (mục 118) 142.Tổng tổn hao : fcôTTdRdS PPPPPPP +++++=∑ 21 167,45,270004912,0899,45583,36096,46 +++++= ( )W245,160= Trong đó : ( )WPdS 096,46= ,(mục 140) ( )WPdR 583,36= , (mục 141) ( )WPT 899,451 = , (mục 127) ( )WPT 0004912,02 = , (mục 129) ( )WPcô 5,27= , (mục 135) ( )WPf 167,4= , (mục 136) 143.Công suất tiêu thụ : Đồ án tốt nghiệp Trang 59 [ ]∑ =+=+= WPPP RS 898,730245,160653,570 144.Hiệu suất : 78,0 898,730 245,16011 =−=−= ∑ SP Pη Như vậy 66,078,0 ≥=η thoả mãn điều kiện. 145.Hệ số công suất : 88786,0 214,2 9657343,1cos ' === S S I Iϕ Như vậy hệ số công suất 88,088786,0cos ≥=ϕ là thoả mãn điều mà nhà thiết kế đặt ra. 146.Điện áp trên dây quấn phụ : 21 BBB UUU += Trong đó : 21, BB UU là điện áp trên dây quấn phụ thành phần thứ tự thuận và nghịch. ( )CBSBB ZZIU −= 111 . ( )( )8,2566,202287,117.52126,1903957,0 jjj +−+= 802,2428,59 .2048,129..76957,1 jj ee= ( )Ve j 082,84.6369,228= ( )Vj 4184,2275736,23 += ( )CBSBB ZZIU −= 222 . ( )8,256999,246355,12..10935,0 507,50 jje j +−= − 424,38507,50 .7704,15..10935,0 jj ee−= ( )Ve j 083,12.7249324,1 −= ( )Vj 3609855,06863,1 −= Vậy : Đồ án tốt nghiệp Trang 60 ( ) ( )3609855,06863,14184,2275736,23 jjU B −++= ( )Vj 0574,2272599,25 += ( )Ve j 652,83.458,228= 147.Điện áp trên tụ : ( )8,256..7356,1. 882,55 jeZIU jCSBC −== 90882,55 .8,256..7356,1 jj ee −= ( )Ve j 118,34.70208,445 −= Như vậy ta chọn tụ có điện áp làm việc là ( )VU 600= 148.Mômen cực đại : ( )cmGM .202,66049max = Bội số mômen cực đại khi đó sẽ là : 366,3 125,19622 202,66049max max === dmM M m Ứng với hệ số trượt khi đó sẽ là : 554,0max =S Theo yêu cầu đề bài là : 5,1maxmax == dmM M m Ta thấy 366,3max =m là thoả mãn yêu cầu mà nhà thiết kế đề ra. Đồ án tốt nghiệp Trang 61 CHƯƠNG X TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ KHỞI ĐỘNG 149.Ở chế độ khởi động ta có : Khi n = 0 ta có hệ số trượt tương ứng : 1 3000 03000 =−=−= db db n nn S 150.Tổng trở tương đương của nhánh từ hố : ( )Ω=+=+= 401,241026,0 1.985,0.026,0... 2222 ' s sx r mARAK α βα 22 2 22 2 ' 1026,0 1026,0. 746,14 572,22 .746,14.985,0 . .. + +⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ =+ +⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ = s s x r xx RA RA RARAK α α β ( )Ω= 577,1 151.Tổng trở mạch điện thay thế dây quấn chính lúc khởi động : ( ) ( )'' RAKSARAKSAAK xxjrrZ +++= ( ) ( )577,1092,27401,243,17 +++= j ( )Ω+= 669,28701,41 j 152.Tổng trở mạch điện thay thế lúc khởi động : ( ) ( )CRAKRAKSBBK xxkjrkrZ −++= '2'2 .. ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −+⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ += 8,256577,1. 3 1401,24. 3 165,8 j Đồ án tốt nghiệp Trang 62 ( )Ω−= 274,256784,16 j 153.Dòng điện thứ tự thuận của dây quấn chính : ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −= BKAK dm AK Z kj Z UI 1. 2 .3 1 ( ) ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −−+= 3.274,256784,16 1 669,28701,41 1. 2 220.3 j j j 4274,002799,01329,21025,3 +−−= jj ( )Α−= 16089,25299,3 j ( )Α= − 474,31.1388,4 je 154.Dòng điện thứ tự nghịch của dây quấn chính : ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ += BKAK dm AK Z kj Z UI 1. 2 .3 2 ( ) ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −++= 3.274,256784,16 1 669,28701,41 1. 2 220.3 j j j 4274,002799,010491,21025,3 −+−= jj ( )Ω−= 10491,26751,2 j ( )Ae j 197,38.4039,3 −= 155.Dòng điện tổng của dây quấn chính : ( ) ( )10491,26751,216089,25299,321 jjIII AKAKAK −+−=+= ( )Α−= 2658,4205,6 j ( )Α= − 51,34.5299,7 je 156.Dòng điện tổng của pha phụ : k Ij k IjjIII AKAKBKBKBK 21 "' −=+= ( ) ( )10491,26751,2.316089,25299,3.3 jjjj −−−= ( )Α+= 4806,1097,0 j ( )Α= 252,86.4838,1 je Đồ án tốt nghiệp Trang 63 157.Dòng điện khởi động tổng : ( ) ( )4806,1097,02658,4205,6 jjIII BKAKK ++−=+= ( )Α−= 7852,2302,6 j ( )Α= − 843,23.89,6 je 158.Bội số dòng khởi động : 2,3 162,2 89,6 === dm K k I Ii Trong đó : ( )Α= 89,6KI , (mục 157) ( )Α= 162,2dmI , (mục 15) Như vậy theo yêu cầu đề bài 52,3 ≤=ki là thoả mãn yêu cầu mà ta cần thiết kế . 159.Hệ số công suất tổng lúc khởi động : 915,0 89,6 302,6cos ' === K K I Iϕ Trong đó : ( ) ( )AIAI KK 89,6,302,6' == , (mục 157) 160.Công suất điện từ lúc khởi động : ( ) ( ) ( )( )222 22 1' 4039,31388,4.401,24.2.. −=−= AKAKRAKdtK IIrmP ( )W52,270= Trong đó : m = 2: số pha của động cơ ( )Ω= 401,24'RAKr , (mục 150) ( )Α= 1388,41AKI , (mục 153) ( )Α= 4039,32AKI ,(mục 154) 161.Mômen lúc khởi động : Đồ án tốt nghiệp Trang 64 ( )cmG n PM db dtK K .85214,89333000.028,1 10.52,270 .028,1 10. 55 === Trong đó : 3000=dbn (vòng/phút) ( )WPdtK 52,270= , (mục 160) 162.Bội số mômen khởi động : ( )cmG M Mm dm K K .46,0125,19622 85214,8933 === Trong đó : ( )cmGM dm .125,19622= , (mục 139) Như vậy bội số mômen khởi động 46,0=Km 163.Công suất tiêu thụ lúc khởi động : ( )WIUP kKdmSK 957,1386915,0.89,6.220cos.. === ϕ Trong đó : ( )AI K 89,6= , (mục 157) 915,0cos =kϕ , (mục 159) 164.Điện áp trên dây quấn phụ lúc khởi động : ( )CBKBKBK ZZIU −= . 795,1252,86 .7922,16..4838,1 jj ee= ( )Ve j 047,88.9163,24= 165.Điện áp trên tụ lúc khởi động : ( )( )8,256.4806,1097,0. jjZIU CBKC −+== 90252,86 .8,256..4838,1 jj ee −= ( )Ve j 748,3.04,381 −= Đồ án tốt nghiệp Trang 65 PHẦN III CHUYÊN ĐỀ TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO ĐỘNG CƠ I.Vật liệu thường dùng trong thiết kế động cơ : Trong thiết kế máy điện vấn đề chọn vật liệu để chế tạo máy có một vấn đề rất quan trọng, ảnh hưởng rất lớn đến giá thành và tuổi thọ làm việc của máy. Có thể chia các loại vật liệu thường dùng để chế tạo máy điện ra làm các loại: Đồ án tốt nghiệp Trang 66 1.Vật liệu tác dụng: là những vật liệu dẫn điện và dẫn từ trong đó tạo nên quá trình biến đổi điện từ. 2.Vật liệu kết cấu: là những vật liệu chế tạo các chi tiết liên kết mạch điện, mạch từ hoặc các bộ phận truyền động của máy. 3.Vật liệu cách điện: là những vật liệu không dẫn điện, dùng để cách li các bộ phận dẫn điện với các bộ phận khác của máy, đồng thời cách li các dây dẫn điện với nhau. II.Công nghệ chế tạo mạch từ: Mạch từ của máy điện gồm hai phần: Mạch từ phần tĩnh và mạch từ phần quay. Đối với máy điện một chiều và một số máy phát đồng bộ phần quay là phần ứng. Đối với máy điện không đồng bộ và một số máy đồng bộ mạch từ phần tĩnh là phần ứng. Mạch từ phần ứng dẫn từ thông xoay chiều, còn mạch từ phần cảm và mạch từ rôto của động cơ không đồng bộ chủ yếu dẫn từ thông một chiều hoặc từ thông xoay chiều tần số thấp f2=s.f1=(2÷3)Hz. Do sự khác nhau đó mà công nghệ chế tạo phần ứng và công nghệ chế tạo lõi sắt phần cảm riêng biệt. 1.Công nghệ chế tạo lõi sắt phần ứng: Tôn kỹ thuật điện được sản xuất với nhiều kiểu thích thước khác nhau. Căn cứ vào kích thước lá tôn và tấm tôn ta phải chọn phương pháp dập như thế nào đểv cho phần thừa của tôn là ít nhất. Trình tự công nghệ chế tạo lõi sắt phần ứng của máy điện quay là gồm các bước sau: -Chọn kích thước tấm tôn và thiết kế qui trình cắt dập. -Thiết kế các lá tôn theo bản vẽ thiết kế. -Cán, tẩy bavia và sơn, tẩm cách điện các lá tôn. -Ghép các lá tôn thành lõi sắt theo kích thước bản thiết kế. -Gia công lại (tiện) để đạt được khe hở không khí cần thiết. Đồ án tốt nghiệp Trang 67 Đối với một số máy điện công suất không lớn, kích thứơc răng nhỏ còn phải thêm bước công nghệ ủ các lá tôn để phục hồi khả năng dẫn từ do khâu dập làm biến từ tính. 2.Công nghệ chế tạo mạch từ phần cảm: Trong máy điện không đồng bộ phần cảm rôto và lõi sắt của nó được chế tạo như đối với lõi sắt của phần ứng, chỉ có đều không cần cách điện các lá tôn vì tần số từ thông trong nó rất thấp f2=s.f1=(2÷3)Hz. Mạch từ phần cảm của máy điện một chiều và máy điện dẫn từ thông một chiều cho nên thật ra không phải dùng tôn kỹ thuật điện và cũng không nhất thiết phải ghép bằng các lá mỏng. Tuy nhiên vì lý do công nghệ mạch từ mà chúng được ghép từ các lá tôn thường và không cần cách điện giữa chúng. Trong một số máy điện một chiều lớn, do ở phần mỏm cực từ có từ thông của phần ứng (là từ thông xoay chiều) khép qua mạch, nên phần cực từ thường được ghép bằng tôn silic. III.Công nghệ chế tạo dây quấn: Dây quấn của máy điện phải đảm bảo các yêu cầu chính sau đây: -Cảm ứng được một suất điện động cho trước. -Cho phép được dòng điện nhất định đi qua mà không nóng quá nhiệt cho trước. -Chịu được những lực điện động cho trước(khi mở máy hoặc khi mang tải đột ngột, ngắn mạch đột ngột….). -Có độ tin cậy cao trong vận hành và tuổi thọ theo thiết kế. Ngồi ra đối với các máy điện đặc biệt sẽ có những yêu cầu đặc biệt như chống nổ, làm việc với tần số cao. Ngồi các yếu tố thiết kế tối ưu, công nghệ chế tạo dây quấn sẽ quyết định các yếu tố nói trên cũng như giá thành của máy. Giá thành của dây quấn phụ thuộc vào công suất, có thể chiếm từ 30% đến 50% giá thành của máy. Đồ án tốt nghiệp Trang 68 Dây quấn như đã biết là tổ hợp các cuộn dây (bối dây, phần tử ) hoặc thanh dẫn điện nối với nhau theo qui luật nhất định và được cách điện với lõi sắt. Dây quấn được đặt trong các rãnh của lõi sắt. Có nhiều dạng rãnh khác nhau, nhưng nói chung đều thuộc ba loại chính sau: -Rãnh kín: là loại rãnh không có miệng rãnh hoặc có miệng rãnh rất nhỏ (không đưa dây quấn qua miệng rãnh). Loại rãnh này dung cho rôto ngắn mạch hoặc dây quấn kiểu thanh. Các dây thanh được đưa vào rãnh từ hai đầu. -Rãnh nữa kín: có miệng rãnh đủ rộng để có thể chia dây dẫn tròn có đường kính nhỏ hơn 2,1(mm) qua miệng rãnh. Loại rãnh này thường được dùng cho các máy điện công suất nhỏ hơn 100(KW), điện áp đến 660 (V) hoặc phần ứng của máy điện một chiều công suất nhỏ dưới 15(KW). -Rãnh nữa hở: dùng cho động cơ một chiều công suất lớn hơn 220KW, rôto của máy không đồng bộ công suất từ 15đến 100(KW), dây quân stato của máy điện xoay chiều công suất lớn hơn 400(KW), các máy phát tuabin hơi và tuabin nước,các máy điện có điện áp cao có điện áp cao hoặc yêu cầu đặc biệt về độ tin cậy. Để giữ dây quấn trong rãnh người ta dùng nêm, đai kim loại hoặc đai sợi thuỷ tinh. Dây quấn có nhiều loại: một chiều, xoay chiều, một lớp, hai lớp, một pha, ba pha, dây quấn xếp, dây quấn dạng sóng, dây quấn phần ứng, dây quấn kích từ …Nhưng về mặt công nghệ chế tạo được chia làm các loại: dây quấn phần tử mền, dây quấn phần tử cứng, dây quấn kiểu thanh dẫn, dây quấn lồng sóc và dây quấn kiểu cực từ. IV.Công nghệ chế tạo rôto lồng sóc: Động cơ rôto lồng sóc được chế tạo đến công suất 1000KW, đối với động cơ công suất 160KW người ta dùng rôto đúc nhôm. Đối với dãy thông dụng dùng nhôm để đúc dây quấn rôto là nhôm tinh khiết. Trong một số trường hợp động cơ có hệ số trượt lớn người ta dùng nhôm hợp kim. Đồ án tốt nghiệp Trang 69 Phương pháp đơn giản nhất là phương pháp đúc tĩnh khi rôto đứng yên. Khi rôto nóng chảy ở nhiệt độ 7500 đến 8700 nhôm được rót vào đậu rót. Sau khi nhôm đông đặc người ta cho cơ cấu hoạt động để bỏ khuôn và lấy rôto ra. Để không khí thốt ra ngồi dễ dàng, khuôn được chế tạo sao cho nhôm lỏng dâng lần từ dưới lên qua các rãnh trong lõi sắt. Phương pháp này đơn giản nhưng chất lượng không cao, dễ bị rổ khuyết hay phế phẩm. Để nâng cao chất lượng đúc người ta áp dụng chế độ đúc rung. Theo phương pháp này tồn bộ khuôn đúc đặt lên một bàn có động cơ chạy lệch tâm để gây rung biên độ và tần số rung được hiệu chỉnh theo kinh nghiệm. Phương pháp hiện đại để đúc nhôm rôto là đúc dưới áp lực. Phương pháp này cho năng suất, độ tin cậy và chất lượng cao. V.Tẩm, sấy dây quấn: 1.Mục đích ý nghĩa của việc tẩm sấy dây quấn: Dây quấn máy điện sau khi chế tạo xong được đưa đến phân xưởng tẩm, sấy.Ở phân xưởng này người ta sấy khô dây quấn rồi nhúng vào sơn cách điện,sau đó đem sấy khô.Mục đích của công đoạn này là nâng cao tuổi thọ cách điện của dây quấn. Thời gian khắc phục của máy điện được kéo dài phụ thuộc vào các yếu tố sau: a) Tẩm, sấy nâng cao được cường độ cách điện của dây quấn. b) Tẩm, sấy nâng cao được độ bền điện của vật liêu cách điệ. c) Tẩm, sấy nâng cao khả năng chịu nhiệt của vật liệu cách điện. d) Tẩm sấy nâng cao khả năng chịu ẩm của vật liệu cách điện. e) Tẩm, sấy nâng cao độ bền cơ khí . f) Tẩm, sấy nâng cao khả năng truyền nhiệt. g) Tẩm sấy tạo ra lớp bảo vệ cách ly. 2.Quá trình tẩm, sấy: Đồ án tốt nghiệp Trang 70 Vật liệu trước khi tẩm sấy bao giờ cũng bị nhiễm ẩm kể cả vật liệu cao cấp. Bởi vậy trước khi tẩm cần phải sấy khô tồn bộ dây quấn. Trong trường hợp tẩm sơn emunxi thì không cần sấy vì dung môi sơn emunxi là nước. Hơi ẩm trong cách điện sẽ hổn hợp với nước trong sơn và được loại trừ sau khi sấy khô. Nhiệt độ sấy càng cao quá trình bay hơi của nước càng nhanh nhưng không được cao qua cấp chịu nhiệt tương ứng với vật liệu cách điện . Có thể đẩy nhanh quá trình sấy khô dưới áp thấp nhưng chú ý quá trình hút chân không phải sấy quấn đến nhiệt độ qui định trước. Phương pháp tẩm sơn cơ bản là nhúng tồn bộ dây quấn đã sấy khô (còn nóng) vào sơn cách điện. Sơn được thấm sâu vào cách điện nhờ mao dẫn và áp suất do khối lượng sơn bên trên tạo ra .Số lần tẩm sơn phụ thuộc vào điều kiện vận hành của máy điện và loại vật liệu cách điện được dùng. Khi tẩm trong bình chân không và áp lực phải theo một qui luật nhất định trước, theo thời gian và áp lực qui định (3 đến 5 phút dưới áp lực 7 đến 8 KG/cm2). Sau khi tẩm sơn để ráo người ta tiếp trục sấy khô sơn. Giai đoạn sấy khô sơn có thể chia làm hai giai đoạn: loại trừ dung môi của sơn và thiêu kết màng sơn. Thời gian sấy và nhiệt độ sấy phụ thuộc vào điện trở cách điện của vật liệu. Dây quấn sau khi tẩm sấy được phủ lên bề mặt một lớp sơn phủ. Lớp sơn phủ này có tác dụng cách ly với dây quấn môi trường. Sơn phủ thường có màn ghi hoặc màn hồng. Để tạo lớp sơn mỏng người ta dùng dầu phun sơn với áp suất 4 đến 6 (KG/cm2)tạo ra lớp bụi sơn bám vào bề mặt dây quấn. Sau khi sơn có thể để khô tự nhiên trong không khí hoặc sấy lại trong lò sấy. VI.Công nghệ chế tạo gối để trục (nắp máy): 1.Yêu cầu và các điều kiện trong việc gia công lắp máy: Đối với máy điện công suất nhỏ và vừa gối để trục đồng thời là nắp máy. Trong trường hợp này nắp máy và thân máy nối cứng với nhau thông qua gờ lắp Đồ án tốt nghiệp Trang 71 ráp và các bu lông. Đối với các máy điện công suất lớn gối để thường rời so với thân máy (máy kiểu hở). Nắp máy là một trong những thiết bị quan trọng của máy điện, nó xác định vị trí của rôto trong stato do đó xác định được hình dạng và kích thước của khe hở không khí (chuỗi kích B). Các kích thước của nắp máy cũng tham gia các chuỗi kich thước D (độ lệch trục quay rôto với vị trí bình thường so với mặt phẳng chân máy)và các chuỗi kích thước C(chuỗi kích thước dọc trục xác định kích thước ổ bi ). Nắp máy cần phải có đủ độ cứng, nhưng đều này thường mâu thuẩn với giảm khối lượng máy và tốc độ truyền nhiệt . Có thể tăng độ cứng bằng cách tăng các gân chịu lực, tất nhiên phải chấp nhận sự phức tạp và khối lượng gia công tăng. Cũng có thể tăng độ cứng bằng cách giảm chiều sâu nắp máy (nắp gần như phẳng). Trong trường hợp giờ nắp (ghép với thân)khoẻ hơn nhưng kéo dài thân máy để phần đầu nối không chạm vào nắp. Việc tính tốn độ cứng của nắp thường căn cứ vào chế độ gia công nắp (lực cặp, lực cắt)còn khi đã ghép vào thân thì độ cứng không còn đáng quan tâm nữa vì chính mối ghép với thân đã làm tăng độ cứng của nắp. 2.Vật liệu và phương pháp tạo phôi: Nắp máy điện thường được đúc bằng gan, hợp kim nhôm hoặc hàn thép, tương tự đối với thân . Nắp hàn từ thép ít dùng vì khó gia công cơ và chỉ dùng cho những máy đặc biệt có độ bền cao như động cơ chống nổ, các máy lớn chẳng hạn. Độ khó trong gia công cơ đối với loại nắp thép tăng khoảng 20 lần so với nắp gang. Phổ biến nhất là đối với máy điện công suất nhỏ và vừa là nắp đúc bằng gang xám. Đúc gang cho phép áp dụng các dây chuyền đúc tự động năng suất cao, đặc biệt là đối với nắp động cơ kiểu kín. Nắp gang đối với động cơ công suất nhỏ có thể đúc rất mỏng (khoảng 4mm). Đồ án tốt nghiệp Trang 72 Nắp hợp kim thường đúc dưới áp lực, đặc biệt là để gia công cơ nhưng độ cứng, độ chịu mài mòn và độ tin cậy trong vận hành không cao, giá thành nguyên liệu cao hơn. Trong thực tế cho thấy đối với nắp silumi nếu phải tháo nắp động cơ một số lần, mối ghép giữa nắp và thân, giữa ổ bi với nắp sẽ bị hỏng. Vì vậy thép hợp kim chỉ dùng trong các máy điện công suất nhỏ (chiều cao tâm trục nhỏ hơn 90mm) và thường có lót buồng ổ bi bằng gan, thép, hoặc kim loại gốm. Thực tế dùng nắp hợp kim nhôm có giá thành cao hơn gang 40%. Nếu không có ống lót buồng ổ bi thì nắp hợp kim nhôm hiện nay chỉ dùng cho các động cơ điện có chiều cao tâm trục không quá 50 đến 63 (mm) ngay cả trong tương lai gần khi tìm được những hợp kim nhôm có độ bền cao hơn. VII. Công nghệ chế tạo trục: Trục của máy điện là một chi tiết quay mang trên nó tồn bộ trọng lượng của rôto. Đối với máy điện công suất nhỏ và vừa trục được ép vào lõi sắt rôto. Đối với máy lớn giữa trục và lõi sắt rôto còn có một chi tiết trung gian đó là ống lồng nan kiểu hoa, mục đích là giảm trọng lượng rôto và tiết kiệm vật liệu tác dụng. Đối với các máy điện công suất 100KW trục được chế tạo từ thép cacbon mác 40 hoặc 45, đôi khi dùng cả thép CT5. Ngoại từ một số trường hợp đặc biệt như trục máy palăng điện, máy điện kèm hợp số …trục máy điện không cần qua nhiệt luyện. Để tạo phôi trục trên máy điện công suất nhỏ (chiều cao tâm trục nhỏ hơn 100mm)thông thường dùng các loại thép cán tròn, thép cán định hình bậc và thép cán xoắn phân đoạn. Sau khi cắt phôi từ các loại thép trên tiến hành gia công trục. Khi gia công trục có thể thực hiện theo hai phương phá: có tâm và vô tâm. Gia tâm trên trục các máy mài vô tâm để hơn nhiều so với gia công trên các máy định tâm. Tuy nhiên có nhiều nguyên nhân làm cho việc gia công trên máy vô tâm bị hạn chế. Đồ án tốt nghiệp Trang 73 Trước hết một số máy yêu cầu phải có lỗ tâm để còn sử dụng đến khi sửa chữa. Thứ hai là việc hiệu chỉnh các máy vô tâm khó hơn so với máy định tâm. Trong nhiều trường hợp có yêu cầu cao về độ chính xác kích thước hướng kính của ngưỡng trục dùng phương pháp vô tâm sẽ gặp nhiều khó khăn trong việc hiệu chỉnh thiết bị. Trong sản xuất lớn có tự động hố, quá trình gia công trên trục cần phải tính đến các điều kiện sau: 1.Các nguyên công cần được thực hiện với số lần định chuẩn và gá lắp lại tối thiểu. 2.Khi thiết kế việc hiệu chỉnh công nghệ và dụng cụ cắt đối với bất cứ máy nào của dây chuyền tự động cần phải sao cho không phải chiệu chỉnh lại dụng cụ cắt bằng cách dùng các bloc dụng cụ đã lắp sẵn. 3.Khi thành lập trình tự các nguyên công cần phải tính sao cho đồng bộ có lợi nhất. Quá trình công nghệ gia công đối với mỗi trục được tiến hành theo các bước sau: xén mặt mút (phay), khoan lỗ tâm, tiện ngồi các bậc theo bản vẽ, lăn hoa hoặc phay rãnh then, mài các đoạn trục chỗ lắp ổ bi. Thực tế chế tạo máy điện cho thấy nhiều hãng sản xuất ít khi lăn hoa mà chủ yếu ép nóng có độ dôi để ghép rôto với trục. VIII.Lắp ráp máy điện: Máy điện được chế tạo rời từng chi tiếc sau đó lắp ghép lại với nhau để hồn thành một máy hoặc một tổ máy. Lắp ráp, hiệu chỉnh, kiểm tra là một khâu công nghệ quan trọng vì chất lượng của nó quyết định đến chất lượng và thời gian phục vụ của máy điện. Nếu lắp ráp không tốt thì có thể làm hỏng máy nhanh do một chi tiết hay một cụm chi tiết nào đó bị phá hỏng. Đặc điểm của máy điện là kích thước là kích thước và chuẩn loại rất khác nhau. Về công suất có thể chia máy điện làm các loại : máy cực nhỏ (dưới 0,6 Đồ án tốt nghiệp Trang 74 KW), máy trung bình (từ 100 đến 1000KW), máy lớn (lớn hơn 1000KW). Tuy nhiên kích thước của máy điện còn phụ thuộc vào tốc độ quay (tốc độ quay càng lớn thì kích thước càng nhỏ) cho nên các máy có tốc độ quay chậm liệt vào loại máy lớn. Máy điện được sản và xuất xưởng dưới hai dạng loại lắp ráp hồn chỉnh. Các máy trung bình và nhỏ thường xuất xưởng dưới dạng hồn chỉnh. Các máy lớn do hạn chế về phương tiện nâng hạ vận chuyển cho nên có thể xuất xưởng dưới dạng thiết bị rời chi tiết hoặc cụm chi tiết. Quy trình lắp ráp máy điện: Trước khi lắp phải kiểm tra tình trạng các chi tiết thật cẩn thận để khi lắp không phải tháo ra hoặc điều chỉnh lại. Công tác kiểm tra trước khi lắp ráp được làm tốt thì quá trình lắp ráp nhanh, thì quá trình lắp ráp thuận lợi và tuổi thọ của máy cao. Việc lắp ráp máy điện công suất nhỏ có gối để trục đồng thời là nắp khá đơn giản, chỉ cần tuân theo một số qui định và trật tự các bước là được. Các qui định khi lắp ráp của máy điện công suất nhỏ như sau: Việc đóng gõ bằng búa phải có vật đệm để tránh tạo vết trên gông, gõ đều trên vòng tròn. Gỡ nắp và thân máy phải đều không được lệch để tránh biến dạng và mòn bề mặt lắp ráp. Kiểm tra trình trạng của vòng bi hoặc bạc (độ căng hoặc lệch). Đầu trục mang tải nằm phía qui định (thường đứng nhìn vào hộp cực thì đầu trục nằm ở phía bên trên tay trái). Tất cả các bulông vít đều được vặn với một lực qui định. Tất cả các đầu dây ra trên bảng cực phải đúng theo qui định, phải đúng với chữ hoặc chỉ số đã đánh dấu. Đồ án tốt nghiệp Trang 75 Trình tự lắp ráp các máy nhỏ thường do phân xưởng lắp ráp qui định cho phù hợp với điều kiện của mình. Đối với máy điện lớn việc lắp ráp tại nơi sử dụng thường lắp theo trình tự sau: -Lắp đặt và kiểm tra tấm nền bệ và các gối đỡ trụ. -Lắp rôto của máy định tâm sơ bộ trục đối với trục của máy đã lắp (tuabin, máy bơm…). -Bỏ rôto và một gối để ra ngồi, lắp stato sau đó lắp lại rôto và gối để. -Định tâm chính xác rôto đối với stato cũng như trục máy công tác. Lắp ráp các chi tiết còn lại. Kết luận: Vì thời gian có hạn nên chuyên đề này chỉ giới thiệu qua những chi tiết chính về công nghệ chế tạo động cơ, không đi xâu vào từng chi tiết cụ thể mong thầy cô giáo thông cảm. SO SÁNH ĐẶC TÍNH BA PHA VÀ MỘT PHA Các thông số của động cơ ở chế độ ba pha và một pha được thiết kế . Chỉ số Ba pha Một pha η 0,795 0,78 cosϕ 0,986 0,88786 Đồ án tốt nghiệp Trang 76 mk 2,6 0,46 ik 3,521 3,2 Từ thông số trên ta thấy ở chế độ ba pha máy chịu quá tải lớn hơn. Ở chế độ một pha do có tụ làm việc nên hệ số công suất cosϕ của máy nhỏ hơn ở chế độ ba pha. Nhưng ở chế độ ba pha mômen khởi động lớn hơn mômen khởi động ở chế độ một pha. Hiệu suất của máy ba pha cao hơn máy một pha. KẾT LUẬN Nội dung tập thiêt kế này giới thiệu tính tốn động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc vạn năng (làm viẹc với nguồn ba pha và một pha) được trình bày từ chương I đến chương X, với các thông số của động cơ thiết kế và các thông số yêu cầu thiết như sau: Chỉ số Thông số động cơ Yêu cầu thiết kế Pđm(W) η cosϕ mk 750,664/570,653 0,795/0,78 0,986/0,88786 2,6/0,46 750/550 0,72/0,66 0,73/0,88 2,2/ Đồ án tốt nghiệp Trang 77 ik 3,521/3,2 5/5 Qua lần thiết kế này đã rất em rất nhiều trong hợp tổng hợp lại các kiến đã học và đã làm cho em hiểu được sâu hơn về nguyên lý, cấu tạo và các thông số tính năng, kỹ thuật của động cơ không đồng bộ ba pha và một pha công suất nhỏ rôto lồng sóc nói riêng và động cơ nói chung. Trong quá tính tốn thiết kế em phải hiệu chỉnh tính tốn lại rất nhiều lần các thông số mới có được kết quả chấp nhận được. Vì thời gian có hạn nên những phần phụ như trục, vỏ, bộ phận đảo chiều quay em chưa thiết kế được. Em rất mong được sự đóng góp ý kiến của của các thầy cô nhiều hơn nữa để đồ án em hồn thiện hơn. Sau cùng em chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn thiết bị Điện_Điện Tử , đặc biệt là cô giáo Nguyễn Hồng Thanh đã nhiệt tình giúp đỡ em hồn thành đồ án tốt nghiệp này. Đồ án tốt nghiệp Trang 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Trần Khánh Hà: Động cơ không đồng bộ ba pha và một pha công suất nhỏ(tài liệu 1). Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội xuất bản năm 2002. 2. Trần Khánh Hà_Nguyễn Hồng Thanh: Thiết kế máy điện (tài liệu 2). Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội xuất bản năm 2001. 3. Trần Khánh Hà: Máy điện 1, 2. Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội xuất bản năm 2001. 4. Nguyễn Hồng Thanh_Nguyễn Phúc Hải: Máy điện trong thiết bị tự động. Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội xuất bản năm 2001. 5. Nguyễn Đức Sỹ : Công nghệ chế tạo máy điện và máy biến áp. Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội xuất bản năm 1995. 6. Nguyễn Phú Xuân_Tô Đằng: Quấn dây sử dụng và sửa chữa động cơ điện xoay chiều thông dụng. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Thành Phố Hồ Chí Minh xuất bản năm 1998. Đồ án tốt nghiệp Trang 79 MỤC LỤC Phần I Tìm hiểu phương pháp thiết kế động cơ không đồng bộ vạn năng……………………………………………………….04 Phần II Chương I Xác định kích thước chủ yếu……………………………………09 Chương II Dây quấn rãnh và gông stato………………………………….12 Chương III Dây quấn rãnh và gông rôto……………………………………21 Chương IV Trở kháng của dây quấn…………………………………………..25 Chương V Tính tốn mạch từ ……………………………………………………….39 Chương VI Tính tốn mạch từ ………………………………………………………44 Chương VII Đặc tính làm việc và khởi động…………………………….49 Chương VIII Thông số dây quấn pha chính và pha phụ đối với nguồn một pha……………………………………………………..55 Chương IX Mạch điện nối thành một pha của động cơ KĐB Đồ án tốt nghiệp Trang 80 ba pha. Tính tốn chế độ định mức………………………56 Chương X Tính tốn chế độ khởi động…………………………………….73 Phần III Tìm hiểu công nghệ chế tạo động cơ…………………..78