Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn
MỤC LỤC
Trang
Lời mởđầu 1
A/- Giới thiệu vềđộng cơ không đồng bộ Roto dây quấn. 2
I/- Máy điều chỉnh cảm ứng. 2
II/- Các phương pháp điều chỉnh điện áp ba pha. 11
B/- Thiết kế máy điều chỉnh điện áp ba pha. 15
I/- Dây quấn rãnh Stato và khe hở không khí. 15
II/- Tính toán mạch từ. 22
III/- Tính toán tham số. 26
IV/- Tính toán tổn hao. 33
V/- Đặc tính làm việc. 33
VI/- Tính toán tham sốΔU. 34
1/- Máy điều chỉnh cảm ứng kép. 34
2/- Độ thay đổi điện áp. 36
VII/- Tính toán nhiệt. 42
VIII/- Trọng lượng vật liệu tác dụng và chỉ tiêu sử dụng. 46
IX/- Phương pháp tính toán nhiệt đơn giản. 47
LỜI NÓI ĐẦU
Trên thực tế sản xuất (trong công nghiệp cũng như trong nông nghiệp) các
nhà máy điện xoay chiều, đặc biệt là các nhà máy điện xoay chiều ba pha, được
sử dụng. Đối với loại máy điện không đồng bộ có quá trìh chế tạo sản xuất đơn
giản, tính năng làm việc rất hiệu quả và chính xác lại thêm giá thành hạ khiến
loại máy này luôn là đề tài nghiên cứu để phát huy.
Máy điều chỉnh cảm ứng ba pha là một ứng dụng phổ biến của máy điện
không đồng bộ. Với điện áp đưa vào là một giá trị nhất định thì ởđầu ra cho điện
áp có thể thay đổi được trong một khoảng tương đối rộng từ 0(V) ÷giá trị nào đó
theo thết kế. Tất nhiên có nhiều phương pháp làm thay đổi điện áp như phương
pháp dùng Tiristor, dùng biến áp tự ngẫu nhưng những phương pháp đó không
cho phép điều chỉnh ngay trong khi máy mang tải, không đưa ra điện áp hình
sin(dùng Tiristor) hay phương pháp sinh ra nhiệt và tia lửa điện (máy biến áp tự
ngẫu dùng chổi than).
Trong khoá luận thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha này, chắc rằng
có các số liệu tính toán và các phương pháp chọn không thể không tránh khỏi
những sai sót, vì đây là lần đầu tiên em được tiếp xúc với một đề tài khoa học
tuy nhỏ nhưng cũng đòi hỏi phải có sự tổng kết về kiến thức. Do vậy em kính
mong các thầy cô hết lòng chỉ dẫn để bài khoá luận của em mang tính chính xác,
xác thực cao phù hợp với tiêu chuẩn đã đặt ra.
Bài khoá luận được hoàn thành mà không thể thiếu sự hướng dẫn hết lòng
của thầy giáo Vũ Gia Hanh – Người thầy ưu tú của nhiều thế hệ và các thầy cô
trong khoa TBĐ - ĐT những người đã truyền cho em những kiến thức quý báu
trong suốt hơn ba năm qua.
57 trang |
Chia sẻ: banmai | Lượt xem: 1920 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
số (như đã biết trong phần thứ nhất,
Chương 3, sách Máy Điện I ) :
F1 = π
2
1m
p
kw dq11 I1
F2 = π
2
2m
p
kw dq22 I2
Trong đó :
m1, m2 - Số pha của dây quấn Stato và Roto;
p - Số đôi cực;
w2, w1, kdq1, kdq2 - Số vòng dây nối tiếp trên một pha và hệ số dây quấn
Stato, Roto.
Hai s.t.đ. này cũng quay với tốc độ đồng bộ n1 = 60 f1/p và tác dụng với
nhau để sinh ra s.t.đ. tổng trong khe hở F0. Vì vậy phương trình cân bằng về
s.t.đ. có thể viết :
FFF o′=+
•••
21
hay FFF o 2(1
•••
−+= )
Giống như cách phân tích MBA, ở đây có thể coi như dòng điện Stato I1
gồm hai thành phần : Một thành phần là Io tạo nên s.t.đ.
F o
•
= π
2
1m
p
kw dq11 I o
•
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 5
Và Một thành phần là (- I ′• 2 ) tạo nên s.t.đ
( - F ′• 2 ) = − π
2
1m
p
kw dq11 I ′• 2
Bù lại s.t.đ. F2 của dòng điện thứ cấp I 2
•
. Như vậy ta có :
I1
•
= I o
•
+ (- I ′• 2 )
hay I1
•
+ I ′• 2 = I o
•
So sánh s.t.đ. F2 do dòng điện I2 của Roto và thành phần I2′ của dòng điện
Stato sinh ra, ta có :
Ikwm p
dq
2
222
2 ××××π = I
kwm
p
dq ′×××× 2111 2π
Từ đó tìm ra được tỷ số biến đổi dòng điện :
ki = I
I
2
1 =
kwm
kwm
dq
dq
222
111
××
××
Dòng điện quy đổi của Roto sang Stato bằng :
I ′2 = k
I
i′
2
Từ thông chính φ do s.t.đ. Fo sinh ra trong khe hở quét qua hai dây quấn
Stato và Roto và cảm ứng ở đó những s.đ.đ. mà trị số bằng :
E1 = 4.44×f1×w1×kdq1φ
E1 = 4.44×f2×w1×kdq2φ
Khi Roto đứng yên, f1 = f2 nên tỷ số biến đổi điện áp của máy điện không
đồng bộ bằng :
Ke = E
E
2
1 =
kw
kw
dq
dq
22
11
×
×
Quy đổi E2 sang bên sơ cấp ta được:
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 6
E′2 = E1 = ke × E2
Do từ thông tản của Stato φσ1 nên trong dây quấn Stato sẽ cảm ứng nên
s.đ.đ. tản Eσ1 = - j×I1×x1, trong đó x1 là điện kháng tản của dây quấn Stato. Nếu
xét cả điện áp rơi trên điện trở r1 của dây quấn Stato I1r1 thì phương trình cân
bằng về s.đ.đ. trong mạch điện Stato bằng :
U 1
•
= -( EE 011
••
+ ) + rI 11×
•
= - Ei
•
+ ×
•
I1 ( r1 + j x1)
U 1
•
= - zIE 111 ×+
•
Trong đó z1 = r1 + j x1 là tổng trở của dây quấn Stato.
Trên dây quấn Roto cũng vậy. Do dây quấn Roto ngắn mạch nên phương
trình cân bằng về s.đ.đ. trong mạch điện Roto như sau :
0 = - E 2
•
+ I 2
•
( r2 + j x2 ) = - E 2
•
+ I 2
• ×z2′
Trong đó :
r2 = - Điện trở Roto bao gồm cả điện trở phụ mắc vào nếu có;
x2 = - Điện kháng tản trên dây quấn Roto;
z2 = r2 + j×x2 – Tổng trở của dây quấn Roto.
Cũng giống như ở m.b.a. ta có thể viết :
=
•
E1 zI mo×
•
= I o
• × (rm + j xm)
Trong đó :
Io - Dòng điện từ hoá sinh ra sức từ động Fo;
rm - Điện trở từ hoá đặc trưng cho tổn hao sắt;
xm - Điện kháng từ hoá biểu thị sự hỗ cảm giữa Stato và Roto.
Muốn quy đổi điện trở và điện kháng Roto sang bên Stato phải áp dụng
nguyên tắc tổn hao không đổi và góc pha giữa Eq và I2 không đổi. Khi quy đổi r2
ta có :
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 7
mu×I22×r2 = m1×I2′2×r2
Từ đó ta được :
r′2 = m
m
1
2 × (
I
I′2
2 )2×r2 = m
m
1
2 × (
kwm
kwm
dq
dq
222
111
××
××
)2 × r2
r′2 = ke × ki × r2 = k × r2
Trong đó k = ke × ki là hệ số quy đổi của tổng trở.
Khi quy đổi x2 ta có :
tgϕ2 = r
x
2
2 =
r
x′
′
2
2
và được x2′ = r
r
2
2′ × x2 = k × x2
Khi viết phương trình trên ta coi như trục dây quấn Stato và Roto cùng
pha trùng nhau ( hình 16-1a ).
Trong trường hợp chung, giả sử dây quấn Roto lệch với dây quấn Stato
một góc không gian β theo chiều của từ trường quay (hình 16-1b), thì khi từ
trường quay quét qua các dây quấn ta có :
E& 2 = ke
1 × E& 1 × e-jβ
××==
z
E
kz
EI
e 2
1
2
2
2
1 &&& e-jβ
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 8
H16-1 : SƠ ĐỒ MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ CÓ TRỤC DÂY QUẤN STATO VÀ
ROTO
Ta thấy khi dây quấn Roto dịch phía trước dây quấn Stato một góc không
gian β thì s.đ.đ. và dòng điện của nó chậm sau một góc pha β về thời gian so vớ
khi hai dây quấn cùng pha có trục trùng nhau. Trong trường hợp đó, biên độ của
s.t.đ. quay F2 do dòng điện của Roto (thí dụ pha α) chậm một khoảng thời gian
ứng với thời gian cần thiết để F2 quay đi một góc β. Vì ở đây(hình 16-1b) trục
pha a của Roto đã có vị trí vượt trước trục pha A của Stato một góc β nên s.t.đ F2
có vị trí tương đối so với s.t.đ F1 hoàn toàn như khi trục hai dây quấn Stato và
Roto trùng nhau như đã xét ở trường hợp của hình 16-1a. Kết quả là s.t.đ. tổng F0
và từ thông tổng tương ứng sẽ không đổi, do đó trị số của s.đ.đ. điện áp, dòng
điện đều không thay đổi.
Từ phân tích trên ta rút ra kết luận là ở một thời điểm nhất định, trục s.t.đ.
của Roto so với vị trí của dây quấn Stato vẫn không vì vị trí dây quấn của Roto
mà thay đổi. Do đó phương trình cân bằng về s.t.đ. vẫn đúng. Khi trục dây quấn
Roto lệch với trục dây quấn Sato cùng pha thì chỉ có s.đ.đ. và dòng điện lệch đi
một góc pha thôi. Nhưng vì chúng ta chỉ cần dải ra dòng điện và s.đ.đ. của Stato
stato
r« to
stato
r« to
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 9
còn Roto chỉ tác dụng lên Stato thông qua s.t.đ. của nó, cho nên khi β = 0 hay β
≠ 0 ta coi như ở bên Stato không có gì thay đổi, vì vậy là dùng trường hợp β = 0
để lập quan hệ giữa Stato và Roto. Như vậy có thể tránh sự phức tạp khi xét
thêm góc β.
Tóm lại các phương trình cơ bản đặc trưng cho tình trạng làm việc ngắn
mạch của máy điện không đồng bộ khi quy đổi sang Stato bao gồm :
U& 1 = - zIE 111 ×+ &&
0 = - zIE ′′′ ×+ 222 &&
EE && 12 =′ (A)
III &&& 021 =+ ′
- zIE m×= && 01
Khi Roto đứng yên mà dây quấn Roto ngắn mạch, nếu muốn giới hạn các
dòng điện I1 và I2 trong dây quấn Stato và Roto đến các trị số định mức của
chúng thì cũng như ở máy biến áp lúc ngắn mạch cần phải giảm thấp điện áp đặt
vào. Điện áp ấy (gọi là điện áp ngắn mạch) vào khoảng 15 ÷ 25% Uđm. Cũng do
đó mà s.đ.đ. E1 trong máy nhỏ đi rất nhiều và từ công thức :
E1 = 4.44 × f1 × w1 × kdq1 × φ
E2 = 4.44 × f2 × w2 × kdq2 × φ
Ta thấy từ thông chính trong máy rất ít, nghĩa là s.t.đ từ hoá Fo rất nhỏ so
với F1 và F2 do đó trong phương trình :
FFF &&& 021 ′=+
hay )(
201 FFF &&& −+=
Có thể bỏ qua Fo. Lúc đó ta có :
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 10
≈=+ FFF &&& 021 0
hay ≈+ ′II && 21 0
Thay phương trình này vào phương trình thứ tư của (A) ta có thể tính được dòng
điện Stato I1 :
zz
UI ′+≈ 21
1
1
&& =
z
U
n
&
1
Trong đó :
zn = z1 + z2′ = ( r1 + r2′) + j×( x1+x2′)
zn = rn + j xn - là tổng trở ngắn mạch của máy điện không đồng bộ.
Khi U1 = Uđm thì I1 đó chính là dòng điện mở máy.
Đồ thị véctơ và mạch điện thay thế như hình 16-2 và 16-3 :
H16-2 : ĐỒ THỊ VÉC TƠ CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ KHI ROTO ĐỨNG YÊN
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 11
H16-3 : MẠCH ĐIỆN THAY THẾ CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ KHI NGẮN
MẠCH
II/-Các phương pháp điều chỉnh điện áp ba pha:
Có nhiều phương pháp điều chỉnh điện áp ba pha như phương pháp dùng
Tiristor, dùng biến áp tự ngẫu hay là bằng máy điều chỉnh cảm ứng.
1/- Bộ điều chỉnh xoay chiều ba pha bằng Tiristor.
Phương pháp này sử dụng các Tiristor mắc song song ngược để điều chỉnh
được điện áp, (hoặc dùng Triac).
Vì Anôt của Tiristor này nối với Catôt của Tiristor kia và ngược lại. Nên
trong mạch điều khiển cho cặp Tiristor nhất thiết phải dùng một biến áp xung có
hai cuộn dây thứ cấp cách ly với nhau. Các Điốt được dùng để khoá chặn các
xung âm.
Nói tóm lại, phương pháp điều chỉnh dòng ba pha bằng Tiristor cho thiết
bị nhỏ gọn, việc thay đổi góc mở α có thể được điều khiển tự động một cách
chính xác. Với loại tải nhỏ phương pháp này có thể đạt được hiệu suất cao.
Nhược điểm là điện áp và dòng điện ra không liên tục, không hình sin.
Điều này không có lợi cho máy điện quay với yêu cầu từ trường trong máy điện
quay phải là hình sin. Hơn nữa điện áp ra luôn luôn nhỏ hơn điện áp vào. Có
nghĩa là không chế tạo bộ tăng áp được.
2/- Điều chỉnh dòng xoay chiều ba pha dùng biến áp tự ngẫu :
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 12
Trong trường hợp điện áp của các lưới điện sơ và thứ cấp khác nhau
không nhiều nghĩa là tỷ số biến đổi điện áp nhỏ, để được kinh tế hơn về chế tạo
và vận hành người ta dùng máy biến áp tự ngẫu.
Máy biến áp tự ngẫu và máy biến áp hai dây quấn hoạt động theo nguyên
tắc cảm ứng điện từ. Đặt điện áp U1 vào cuộn W1 phía sơ cấp xuất hiện dòng I1
chạy qua. Dòng điện này tạo nên từ thông đi trong máy. từ thông biến thiên theo
định luật cảm ứng điện từ. Ở các cuộn dây W1 và W2 xuất hiện các s.đ.đ cảm ứng
e1 và e2.
Với loại máy biến áp này cho điện áp ra có tính chất giống như điện áp
vào. Tuy nhiên loại máy này có dung lượng không lớn và hệ số biến áp nhỏ nên
chỉ được dùng trong phòng thí nghiệm, chẳng hạn như kiểm tra không tải và
ngắn mạch của máy điện.
3/- Một vài cách điều chỉnh điện áp ba pha khác :
Người ta có thể điều chỉnh điện áp (điều thế) phía dây quấn cao áp hoặc hạ
áp, điều chỉnh có thể nhảy cấp hay liên tục, có thể điều thế dưới tải (dòng điện và
điện áp) hoặc điều thế không điện, trường hợp này điều chỉnh lúc ngắt điện cả
phía sơ cấp và phía thứ cấp.
Điều chỉnh nhảy cấp bằng cách thay đổi số vòng dây, mức điện áp điều
chỉnh nhỏ nhất là điện áp trên một vòng dây. Thường điều chỉnh số vòng dây,
giữ từ thông trong lõi thép không đổi. Người ta cũng điều chỉnh bằng cách giữ
vòng dây không đổi và thay đổi từ thông trong lõi thép. Trong thực tế, việc thay
đổi vòng dây bao giờ cũng kèm theo thay đổi từ thông.
Điều chỉnh liên tục bằng cách thay đổi từ thông móc vòng giữa dây quấn
sơ cấp và dây quấn thứ cấp, liên quan đến máy biến áp có phần tịnh tiến hoặc
chuyển động quay. Trường hợp riêng, nối tiếp cuộn kháng bão hoà phía đầu ra
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 13
của máy biến áp. Thay đổi điện áp bằng cách thay đổi điện kháng bão hoà (thay
đổi kìch từ).
Điều chỉnh điện áp nhảy cấp không điện đòi hỏi máy biến áp ngắt điện cả
hai phía cao áp và hạ áp. Máy biến áp ba pha còn phải luôn giữ số vòng dây ở
các pha bằng nhau. Chuyển mạch phải chắc chắn để dòng điện không phá hỏng
mặt tiếp xúc. Cấu tạo phần dây quấn điều chỉnh sao cho ở mọi vị trí của đầu
phân áp hai dây quấn đối xứng nhau, để không có từ trường tản không đối xứng,
nguyên nhân sinh ra lực điện động lớn ở dây quấn.
Điều chỉnh liên tục:
Điều chỉnh điện áp liên tục có thể dùng điều chỉnh cảm ứng (hình 17-10 – Sách
thiết kế MBA). Bản chất máy điều chỉnh là động cơ không đồng bộ Roto dây
quấn, Roto không quay mà được chỉnh quay tới vị trí lệch đi góc α. Dây quấn
Roto nối bằng dây cáp ngoài. Nhược điểm là làm lệch góc pha với lưới.
Để khắc phục người ta có thể dùng hai máy cảm ứng, mỗi máy cảm ứng sẽ
chịu điện áp bằng một nửa (hình 17-11- Sách thiết kế MBA), tiện lợi là Mômen
quay của hai phần cân bằng và lực ngắn mạch không có tác dụng làm quay Roto
vì cũng bị triệt tiêu. Máy được chế tạo hai trục.
H17-10 : NGUYÊN LÝ ĐIỀU CHỈNH LIÊN TỤC NHỜ MÁY ĐIỀU CHỈNH CẢM ỨNG
Å
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 14
H17-11 : PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH KÉP
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 15
B/- THIẾT KẾ MÁY ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP BA PHA
1/- Các số liệu ban đầu :
Sđm = 30 (KVA) U1 = 380 (V) U2 = 0 ÷ 500 (V)
Cho trước lõi thép Stato và Roto của động cơ không đồng bộ ba pha Roto dây
quấn được cải tạo.
Kiểu bảo vệ, cách điện cấp E, làm việc liên tục.
2/- Nội dung phần thuyết minh và tính toán.
Các phương pháp điều chỉnh điện áp ba pha.
Tính điện từ : Dây quấn Stato, Roto, mạch từ tham số ΔU và η. Tính nhiệt ?
3/- Các bản vẽ và đồ thị : 3 bản Ao
Đối với Stato đã cho theo số liệu động cơ không đồng bộ Roto dây quấn :
Dn = 368 (mm)
D = 230 (mm).
Z1 = 36 (rãnh).
Z2 = 48 (rãnh).
Chiều dài lõi thép Stato = 135 ÷ 140 (mm).
Chiều cao tâm trục = 22.5 (cm).
Ta có dòng điện pha định mức : I1 =
U
Sdm
1
3
3
10
×
×
=
3803
30 103
×
× = 45.63 (A).
I/- Dây quấn, rãnh Stato và khe hở không khí :
1/- Số rãnh Stato : lấy q1 = 3
Z1 = m × 2p × q1 = 3 × 4× 3 = 36 (rãnh).
2/- Bước rãnh Stato :
t1 = Z
D
1
×π =
36
2314.3 × = 2.006 (cm).
3/- Số thanh dẫn tác dụng trong một rãnh :
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 16
Chọn số mạch nhánh // a1 = 3.
Ur1 = I
at
dm
A
1
11×× =
63.45
4006.2510 ×× = 67 (vòng).
Lấy Ur1 = 68 (vòng).
Chọn theo bảng 10.3 ( Sách Thiết kế máy điện ), ta có :
A = 510 ( A/cm) , Bδ = 0.84 (T).
4/- Số vòng dây nối tiếp một pha :
W1 =
ma
ZU r
11
11
2 ×
× =
332
6836
××
× = 136 (vòng).
5/- Kiểu dây quấn :
Chọn dây hai lớp bước ngắn : y = 5.
β = τ
y =
12
5 = 0.42
6/- Hệ số dây quấn được chọn theo số rãnh của một pha dưới một cực :
kđq1 = 0.934
kđq2 = 0.945
7/- Từ thông khe hở không khí :
φ =
kWfk
UK
dS
E
111
1
4 ×××
×
=
95.0136501.14
38097.0
××××
× = 0.012967 (Wb).
8/- Mật độ từ thông trong khe hở không khí :
Bδ = l1
410
××
×
τ
φ
αδ = 1405.1864.0
0130.0 104
××
× = 0.8 (T)
9/- Chiều rộng răng nơi nhỏ nhất :
bZ1 min = klB
ltB
CZ ××
××
1max
1 δδ =
95.0148.1
14006.28.0
××
×× = 0.938 (cm)
Trong đó theo bảng 10.5c ( Sách Thiết kế máy điện ) lấy BZ1 max = 1.8 (T).
Chọn tôn Silic 2312, hệ số ép chặt kc = 0.95.
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 17
10/- Chiều rộng rãnh hình chữ nhật : (Sơ bộ)
br1 = t1 – bZ1 min = 2.006 – 0.938 = 1.068 (cm).
11/- Tiết diện dây (Sơ bộ) :
Theo hình 10.4d (Sách thiết kế máy điện) ta có : AJ = 280 A2/ mm2.
Tính ra : J1 = A
AJ =
510
280 = 5.49 (A/ mm2)
Chọn hai sợi ghép song song n= 2. Tiết diện mỗi sợi dây.
S′1 = Jan
I
111
1
×× = 49.532
63.45
×× = 1.385 (mm
2)
Tra phụ lục IV – Sách thiết kế máy điện ta chọn S1 = 1.32 (mm2)
⇒ d/dcđ = 1.3/ 1.41 (mm)
12/- Kích thước rãnh Stato và sự điền đầy rãnh :
8,4
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 18
Rãnh stato
KÝch th−íc r·nh (mm)
C¸c môc
ChiÒu réng ChiÒu cao
- D©y dÉn PETP 115 cì
755.4
6.252.1
55.34.1 ××
× (mm2)
(xem phô lôc VI – 2 vμ VII – b)
- C¸ch ®iÖn r·nh (phô lôc
VIII – 5) kh«ng kÓ dung sai.
- KÝch th−íc r·nh trõ nªm.
2.6 × 2 = 5.2
2.2
7.4
1.52×20 =30.4
4.5
34.9
13/- Tổng chiều dày cách cách điện rãnh :
C = 0.2 + 0.2 = 0.4 (mm)
Hình 11
14/- Diện tích thực của rãnh trừ nêm :
S2′ = 35.2 − 3.3×8.5 = 271.15 (mm2)
15/- Diện tích lớp cách điện :
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 19
Scđ = 8.5 × 0.5 + 2[( 35.2 − 3.3) + 8.5] = 80.05 (mm2)
16/- Diện tích có ích của rãnh :
S2 = S2′ − Scđ = 271.15 − 80.05 =191.11 (mm2)
17/- Hệ số lấp đầy rãnh :
kđ = 11.191
682 41.1 221 ××=××
S
dU
r
rn = 1
18/- Mật độ dòng điện dây quấn Stato :
J1 = san
I
111
1
×× = 385.132
63.45
×× = 5.5×10
6 (A/mm2)
19/- khe hở không khí :
δ =
1200
D ( 1 +
p2
9 ) =
1200
230 ( 1 +
4
9 ) = 0.479 (cm)
Lấy δ = 0.5 (cm).
20/- Đường kính ngoài Roto :
D′ = D - 2δ = 230 – 2 × 0.5 = 229 (cm).
21/- Chiều dài lõi sắt Roto :
l2 = l1 + 0.5 = 14 + 0.5 = 14.5 (cm)
22/- Số rãnh Roto bằng 48 rãnh :
Z2 = 2p × m2 × q2 = 4×3×4 = 48 (rãnh).
Lấy q2 = 4.
23/- Bước răng Roto :
t2 = 48
9.22×π = 1.5 (cm)
24/- Điện áp E2 :
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 20
Theo yêu cầu của đồ án thiết kế điện áp ra U20 = 0 ứng với góc α = 0 độ. Chiếu
theo đồ thị véctơ ta có:
∑+= EUU && 120 = 0
⇔ )(
221 EEU E &&& ′′′∑ +−=−=
Do EEU &&& ′′′ 221 ,, cùng phương trong đó q EE && ′′′ 22 , bằng nhau do đó ta có
thể viết :
EU && ′= 21 2 ⇒ 220 = 2 E′2 ⇒ E′2 = 110 (V)
Ta có số vòng dây nối tiếp một pha dựa vào sự quan hệ biến áp
E2 = kwUk
kw
dqE
dq
111
22
×××
×
⇒ W2 = kUk
kwE
dqE
dq
21
112
××
××
=
945.022097.0
934.0136110
××
×× = 69.51 (vòng)
Lấy W2 = 70 (vòng).
25/- Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh :
Ur2 = 42
270
2
22
×
×=×
×
q
aw
p
= 17.5
Do dùnh dây quấn hai lớp nên số thanh dẫn tác dụng trong một rãnh phải là số
chẵn nên lấy Ur2 = 18.
26/- Dòng điện Stato :
I2 = K1 × I1 × V1 = 0.91 × 45.63 × 1.93 = 80.13 (A).
Trong đó theo hình 10.5c ( Sách Thiết kế máy điện ) ta có : KI = 0.91.
V1 = kwm
kwm
d
d
222
111
××
××
=
945.0703
934.01363
××
×× = 1.93
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 21
⇒ U2 = w
wU
2
1
1
3 ×× =
136
703803 ×× = 338.37 (V)
27/- Tiết diện thanh dẫn Roto :
S2 = naJ
I
222
2
×× = 427.5
80
×× = 1.75 (mm
2)
Theo phụ lục IV chọn S2 = 1.22
⇒ d/ dcđ = 1.25/ 1.33
28/- Kích thước rãnh Roto :
Sơ bộ lấy chiều rộng rãnh :
Br2 = 0.4 × 15 = 6 (mm).
Chọn thanh dẫn a = 36 , b = 10 (mm).
Tiết diện dây S′2 = 23.45 (mm2).
29/- Mật độ dòng điện Roto :
J2 =
S
I
'
2
2 =
08.14
80 = 5.68 (A/ mm2)
30/- Diện tích của rãnh trừ nêm :
Sr′ = =+2
11 bd ( hr − 2
1d − hn ) + 2
)2(14.3
21d×
S′r = 2
)2
8.9(14.3
)3.3
2
8.97.26(
2
7.78.9
2×+−−×+ = 199.5 (mm2)
31/- Diện tích cách điện rãnh với dây quấn hai lớp :
Scđ = C × (2h1 + πr1) + (2r1 + b1)C′
Scđ = 0.54× [2(26.7 − 2
8.9 ) + 3.14
2
8.9 ] + (9.8 + 7.7) = 40.6 (mm2)
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 22
32/- Diện tích có ích của rãnh :
Sr = Sr′ − Scđ = 199.5 − 40.6 = 158.9 (mm2)
33/- Hệ số lấp đầy rãnh:
kđ = S
dUn
r
cdr
2
22
××
=
9.158
33.1184 2×× = 0.6
Theo đồ án thiết kế phải tận dụng lõi thép Roto và Stato của máy điện không
đồng bộ Roto dây quấn, do đó khi thứ cấp.
34/- Đường kính trong Roto :
D2 = 0.3 D = 0.3 × 23 = 6.9 (cm).
Lấy D2 = 7 (cm).
( Trong gông Roto có một dãy lỗ thông gió dọc trục có đường kính lỗ dg2 = 15
(mm)).
II/-Tính toán mạch từ
35/- Mật độ từ thông trên răng Stato :
BZ1 max = klb
ltB
CZ ××
××
1min1
1 δδ =
95.01494.0
14006.281.0
××
×× = 1.8 (T)
Trong đó :
bZ1 min = t1 – br1 = 2.006 – 1.068 = 0.938 (cm).
bZ1 max = t1 × ( 1 + D
hr12 ) − br1
bZ1 max = 2.006 × ( 1 + 23
92.32× ) − 1.068 = 1.6 (cm)
BZ1 min = klb
ltB
CZ ××
××
1max1
1 δδ =
95.014622.1
14006.28.0
××
×× = 1.0 (T)
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 23
BZ1 tb = 2
min1max1 BB ZZ + =
2
0.18.1 + = 1.4 (T)
36/- Mật độ từ thông trên răng Roto :
BZ2 max = klb
ltB
CZ ××
××
2min2
2 δδ =
Trong đó :
bZ2 min = Z
hD r
2
2)2( −× ′π − br2
bZ2 min = 48
)67.29.22(14.3 −× − 0.6 = 0.7 (cm)
bZ2 max = Z
hh nD
2
42 )(2( +×−′×π − br2 = 48
))250.01.0(29.22(14.3 +−× − 0.6
bZ2 max = 0.852 (cm)
Vậy : BZ2 max = 95.05.147.0
145.18.0
××
×× = 1.74 (T)
BZ2 min = klb
ltB
CZ ××
××
2max2
2 δδ =
95.05.14852.0
145.18.0
××
×× = 1.43 (T)
BZ2tb = 2
min2max2 BB ZZ + =
2
43.174.1 + = 1.58(T)
37/- Mật độ từ thông trên gông Stato :
Bg1 = klh Cg ××
×
′ 11
4
2
10φ =
95.01498.22
01296.0 104
×××
× = 1.63 (T)
Trong đó :
h′g1 = 2
DDn − − hr1 − 3
2 dg1 × mg1
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 24
h′g1 = 2
238.36 − − 3.92 = 2.98 (cm)
38/- Mật độ từ thông gông Roto :
Bg2 = klh Cg ×××
×
′ 22
4
2
10φ =
95.05.1444.52
1296.0 104
×××
× = 0.86 (T)
Trong đó :
h′g2 = 2
DD −′ − hr2 + 6
1 d2 = 98.06
167.2
2
79.22 ×+−− = 5.44 (cm)
39/- Sức từ động khe hở không khí :
Fδ = 1.6 Bδ × Kδ × δ = 1.6 × 0.81 × 1.326 × 0.05 = 859 (A).
Trong đó : Kδ = Kδ1 × Kδ2 =1.02 × 1.3 = 1.326
Kδ1 = δγ ×− 11
1
t
t =
52.95.006.20
06.20
×− = 1.3
γ1 = ( δ
b41 )2 =
)5.0
3(
)5.0
5(
2
+δ = 9.52
Kδ2 = 5.0125.115
15
×− = 1.038
γ2 =
)5.0
7.3(
)5.0
7.3( 2
+δ = )5.07.3(5
)5.0
7.3( 2
+ = 0.6
40/- Sức từ động trên răng Stato :
FZ1 = 2hZ1 × HZ1
Trong đó :
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 25
HZ1 = 6
1 ( HZ1 max + HZ1 min + 4HZtb )
Với BZ1 max = 1.8 (T), BZ1tb = 1.4 (T), BZ1 min = 1 (T)
Theo phụ lục V.6 ( Sách thiết kế Máy Điện ) Ta có :
HZ1 max = 27 (A/cm) ; HZ1tb = 8.97(A/cm); HZ1 min = 4.03 (T)
⇒ HZ1 = 6
1
( 27 + 4.03 + 4×8.97 ) = 11.15 (A/cm)
⇒ FZ1 = 2 × 3.92 × 11.15 = 87.4 (A)
41/- Sức từ động trên răng Roto :
FZ2 = 2hZ2 × HZ2
Trong đó :
HZ2 = 6
1 ( HZ2 max + HZ2 min + 4HZ2tb )
Với: BZ2 max = 1.74 (T); BZ2tb = 1.58 (T); BZ2 min = 1.43 (T)
Theo phụ lục ta có :
HZ2 max = 21.4 (T); Hz2tb = 13.7 (T); HZ2 min = 9.55 (T)
HZ2 = 6
1 ( 21.4 + 9.55 + 4×13.7 ) = 14.29 (A/cm)
FZ2 = 2 × 2.67 × 14.29 = 76.3 (A)
42/- Hệ số bão hoà răng :
kZ = F
FFF ZZ
δ
δ 21++ =
859
3.764.87859 ++ = 1.2
43/- Sức từ động trên gông Stato :
Fg1 = Lg1 × Hg1
Trong đó :
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 26
Lg1 =
p
hD gn
2
)( 1−×π =
4
)98.28.36(14.3 −× = 8.46 (cm)
Theo phụ lục V.9 ( Sách thiết kế máy điện )
Với Bg1 = 1.63 (T) ta có Hg1 = 15.9 (A/cm)
Với Bg2 = 0.86 (T) ta có Hg2 = 2.16 (A/cm)
Fg1 = 8.46 × 15.9 = 134.5 (A)
44/- Sức từ động gông Roto :
Fg2 = Lg2 × Hg2
Trong đó :
Lg2 = p
hD g
2
)( 22 +×π =
4
)44.57(14.3 +× = 9.76 (cm)
⇒ Fg2 = 9.76 × 5.44 = 21(A)
45/- Tổng sức từ động toàn mạch :
F = Fδ + FZ1 + FZ2 + Fg1 + Fg2
F = 859 + 87.4 +76.3 + 134.5 + 21 = 1178.2 (A)
46/- Hệ số bão hoà toàn mạch :
Kμ = F
F
δ
=
859
2.1178 = 1.37
47/- Dòng điện từ hoá :
Iμ = kwm d
Fp
111
9.0 ×××
× =
934.013639.0
2.11782
×××
× = 6.9 (A)
I∗μ = I
I
1
μ =
63.45
9.6 = 0.15
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 27
III/- Tính toán tham số :
48/- Chiều dài trung bình nửa vòng dây quấn Stato :
ltb1 = l1 + lđ1
Trong đó : lđ1 = A + 1.57H + 2M + N
A =
)( 111
5.0
2
tf cc
HRy
−
−−τ =
49.0 21
52.15.02.18.26
−
×−− = 28.5
Theo 3.31 ( Sách thiết kế Máy Điện ) :
τy = p
HD a
2
)2(
3
βπ ×++×
=
4
833.0)2.152.128.36(14.3 ×+×+×
τy = 26.8
Theo 3.31 ( Sách thiết kế Máy Điện ) :
fC1 = BC + CC1 = BC + ( x1 + x2 )
Trong đó :
x1 = 0; x2 = 0.3 (cm)
fC1 = 0.734 + 0.3 = 1.034 (cm)
Trong đó : a2 = a3 − 2h2 = 1.2 − (2×0.2) = 0.8 (cm)
t
f
C
C
1
1 = 0.49
Theo bảng 3.7 và 3.8 ( Sách thiết kế Máy Điện ):
R = 1.2 (cm), H = 2.5 (cm), lấy N = 6.
⇒ lđ1 = 28.5 + ( 1.57 × 1.52 ) + (2 × 2.5) + 6 = 41.8 (cm)
ltb1 = 14 + 41.88 = 55.8 (cm)
49/- Chiều dài dây quấn một pha của Stato :
L1 = 2ltb × w1 × 10-2 = 2 x 55.88 x 136 x 10-2 = 152 (m)
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 28
50/- Chiều dài theo chiều trục của dây quấn Stato :
f1 = 0.5 × A t
f
C
C + M + N = 0.5 × 28.5 × 0.49 + 2.5 + 6
f1 = 15.48 (cm).
51/- Điện trở Stato :
r1 = ρ115 × csL 11 1× = 351.9
152
41
1
×× = 0.13 (Ω)
r1∗ = r1× U
I
1
1 = 0.13 ×
380
63.45 = 0.0156
52/- Chiều dài trung bình nửa vòng dây Roto:
l2tb = l2 + lđ2 = 14.5 + 38.39 = 52.89 (cm)
Trong đó :
lđ2 = A + (10 ÷ 15) = 28.39 +10 = 38.39 (cm)
A =
)
2
(1
t
f
C
C
y
−
τ =
84.0 21
9.15
−
= 28.39 (cm)
τ y = pD hr2 )2( 2−
′×π
=
4
)6.29.22(14.3 −× = 15.9 (cm)
tC = Z
hrD
2
2)2( −′×π = 11.9 (cm)
t
f
C
C =
9.11
10 = 0.84
53/- Điện trở Roto :
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 29
r2 = ρ115 = as L 22 2× = 77.31
85.33
41
1 × = 0.032 (Ω)
Trong đó :
L2 = 2 × l2tb × w2 × 10-2 = 2 x 52.89 × 40 ×10-2 = 42.31 (m)
54/- Điện trở Roto đã quy đổi :
r2′ = γ × r2 = 17.76 × 0.032 = 0.56 (Ω)
Trong đó hệ số quy đổi :
γ = )( )( kwm
kwm
d
d
22
11
2
2
2
1
×
×
×
× = )(
)955.032(
947.0136
2
2
3
3
×
×
×
× = 17.76
r′∗2 = r2′ x U
I
1
1 = 0.56 ×
380
63.45 = 0.67
55/- Từ tản rãnh Stato :
λr1 = b
hh
r3
51− ×kβ + ( b
h
bb
h
h
h
r 4
4
4
3
2
2
2
3 +++ )×k
′β + b
h
r4
5 .
Trong đó theo phụ lục VIII.5 ( Sách thiết kế Máy Điện ) về cách điện rãnh :
h5 = 1 + 2
2.06.0 + = 1.4 (mm)
h1 = 3 (mm)
h2 = 0.5 + 4
6.02.0 + = 0.7 (mm)
h1 = 35.2 − (2×0.4) = 33.8 (mm)
h41 = 1 (m)
b41 = 5 (mm)
k′β = 4
31 β+ =
4
833.031 ×+ = 0.875
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 30
kβ = 4
1 ×(1 + 3k′β ) = 4
1 ×(1 + 3x0.875)
kβ = 4
1 x ( 1 + 3k′β ) = 4
1 ( 1 + 3×0.875 ) = 0.906
⇒ λr1 = 875.0)5
1
3268.10
33
68.10
7.0(906.0
68.103
4.18.33 ×+×+
×++××
−
λr1 = 1.6
56/- Từ tản phần đầu nối Stato :
λđ1 = 0.34 x l
q
1
1 x ( lđ − 0.64×β×τ )
λđ1 = 0.34 × 14
3 × ( 55.88 − 0.64×0.833×18.05 ) = 3.37
57/- Từ tản tập Stato :
λđ1 = ××
××
k
kkqt td
δδ
ϕ 1121 )( 119.0 σt1
Trong đó :
kt1 = 1 − 0.033× δ×t
b
1
2
41 = 1 − 0.033×
5.006.20
52
× = 0.918
λđ1 = 48.15.0
918.0106.209.0 )947.03( 2
×
×××× × = 1.12
58/- Điện kháng Stato :
x1 = 0.158 × 100
1f × (
100
1w )2 ×
qp
l
×
1 × Σλ1
x1 = 0.158 × 100
50 × (
100
136 )2 ×
23
14
× × 12.159.137.3
08.6
++ = 1.2
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 31
x′∗1 = x1 × U
I
1
1 = 1.2 ×
380
63.45 = 0.144
59/- Từ tản rãnh Roto :
λr2 = b
hh
r3
51− × kβ × ( b
h
r
2 +
bb
h
r 4
3
2
3
+ + b
h
4
3 ) × k′β + b
h
r4
5 .
Trong đó :
h5 = 0.5 + 2
2.2 = 0.6 (mm)
Theo cách điện ở phụ lục VIII.10 ( Sách thiết kế Máy Điện )
h2 = 0.5 + 4
2.2 + 0.15 = 1.2 (mm)
h3 = 2.5 (mm)
h1 = 37.9 − 2× 1.2 = 35.5 (mm)
h4 = 1 (mm)
b4 = 1.5 (mm)
br = 6 (mm)
⇒ λr2 = 63
6.15.35
×
− +
6
2.1 +
5.126
5.23
×+
× +
5.1
1
λr2 = 1.88 + 0.2 + 0.83 + 0.67 = 3.58
60/- Từ tản đầu nối Roto :
λđ2 = 0.34 × l
q
2
2 × ( lđ − 0.64×β×τ )
λđ2 = 0.34 × 5.14
4 × ( 35.5 − 0.64×18.05 )
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 32
λđ2 = 2.246
61/- Từ tản tạp Roto :
λt2 = k
kkqt td
δδ
ρ
×
×××× × 222 )( 229.0 × σ12
Trong đó :
kt2 = 1 − 0.033× 6
42
2
2
×t
b = 1 − 0.033 ×
5.0.1
5.1 2
× ≈ 1
λt2 = 48.15.0
11159.0 )955.04( 2
×
×××× × × 0.0076 = 2.02
62/- Điện kháng tản Roto :
x2 = 0.158 × 100
1f × (
100
2w )2 ×
qp
l
22
2
× × Σλ2
x2 = 0.158 × 100
50 × (
100
40 )2 ×
42
5.14
× × 02.2246.258.3
8.7
++
x2 = 0.17 (Ω)
63/- Điện kháng tản Roto đã thay đổi :
x′2 = γ × x2 = 8.24 × 0.179 = 1.47
x′∗2 = x′2 × U
I
1
1 = 1.47 ×
380
63.45 = 0.176
64/- Điện kháng từ hoá :
x12 = I
U
1
1 − x1 = 63.45
380 − 2.07 ≈ 44.27
x∗12 = x12 × U
I
1
1 = 44.27 ×
380
63.45 = 5.3
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 33
65/- Điện trở từ hoá :
λ12 =
I
p
m
Fe
μ
2×
=
2.8 23
5.337
× = 1.67 (Ω)
λ∗12 = λ12 × U
I
1
1 = 1.67 ×
380
63.45 = 0.2
IV/-Tính toán tổn hao :
66/- Tổn hao sắt chính :
PFe = P1/50 × ( 50
1f )2 × ( kg×Bg12×Gg1 + kZ×BZ12×GZ1 ) × 10-3
Trong đó :
P1/50 = 1.75 (w/kg), β = 1.4, kg = 1.6, kZ = 1.8.
Gg1 = π × (Dn − hg1) × hg1× l1× kC× γfe× 10-3
Gg1 = π × (36.8 − 2.98) × 2.98 × 14 × 0.95 × 7.8 ×10-3
Gg1 = 32.83
GZ1 = hZ1 × bZ1tb × Z1 × l1 × kC × γFe × 10-3
Trong đó :
BZ1tb = 2
max1min1 bb ZZ + =
2
068.1938.0 + = 1.003 (cm)
GZ1 = 3.92 × 1.003 × 36 × 14 × 0.95 × 7.8 × 10-3 = 14.68 (kg)
PFe = 1.75 × ( 50
50 )1.4 × (1.6 × 1.632 × 32.83 + 1.8 × 1.422 × 14.68)× 10-3
PFe = 337.5 (W)
67/- Tổn hao phụ :
Pf = 0.5% × P1 = 0.5% × 27000 = 0.135 (kW)
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 34
Trong đó P1 = s1cosϕ1 = 30000 × 0.9 = 27000 (kW).
68/- Tổn hao đồng trong dây quấn sơ cấp :
PCu1 = m1 × I12 × r1 ×10-3 = 3 × 45.632 × 0.13×10-3 = 0.812 (kW)
69/- Tổn hao đồng trong dây quấn thứ cấp :
PCu2 = m2 × I22 × r2×10-3 = 3 × 802 × 0.032 × 10-3 = 0.614 (kW)
70/- Tổn hao của máy :
ΣP = PFe + PCu1 + PCu2 + Pf = 0.337 + 0.812 + 0.614 +0.135 = 1.9 (kW)
71/- Hiệu suất của máy :
η =
P
P
1
2 = 1 −
P
p
1
∑ = 1 −
27000
9.1 = 0.93
VI/-Tính toán tham số ΔU:
1/-Máy điều chỉnh cảm ứng kép:
Máy điều chỉnh cảm ứng kép là một loại máy biến điện áp dựa trên
nguyên lý làm việc của máy điện không đồng bộ ba pha Roto dây quấn vơi Roto
đứng yên.
Kết cấu của máy điều chỉnh cảm ứng giống như máy điện không đồng bộ
Roto, dây quấn chỉ khác là dây quấn Stato và Roto ngoài sự liên hệ về từ còn có
sự liên hệ về điện trong biến áp tự ngẫu hai dây quấn. Máy điều chỉnh cảm ứng
có hai loại:
Loại đơn và loại kép. Ở đây ta xét về máy điều chỉnh cảm ứng kép.
Sơ đồ nguyên lý và đồ thị véctơ của máy điều chỉnh cảm ứng kép (hình
20-6: Sách Máy Điện I).
Máy này gồm hai máy điều chỉnh cảm ứng đơn 1 và 2 ghép lại và Roto
của hai máy được nối chặt với nhau về cơ khí.
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 35
Theo hình vẽ 20-6 (Sách Máy Điện I ) ta thấy ở máy 2 thứ tự pha
ngược với máy 1 nên giữa hai máy từ trường quay ngược chiều nhau. Do đó góc
pha giữa E2 và E1 trong hai máy bao giờ cũng ngược chiều nhau bất kể Roto
quay theo chiều nào.
Theo đồ thị véctơ hình (20-6b - Sách Máy Điện I ):
Ta có điện áp đầu ra bằng :
U& 2 = U& 1 + E& 2 + E& 2 = U& 1× [1 − k12
1 (ej α + e-j α)]
Khi α = 0 ta có :
U2 min = U1 × (1 − k12
2 ) = 380 × (1 −
35.3
2 ) = 153.14 (V)
Khi α = 180o ta có :
U2 max = U1 × ( 1 + k12
2 ) = 380 × (1+
35.3
2 ) = 606 (V)
Công suất chuyển đổi trong máy điều chỉnh cảm ứng giống như ở biến áp
tự ngẫu. Máy điều chỉnh cảm ứng không có chổi than nên công suất máy có thể
lớn, làm việc chắc chắn, điều chỉnh được điện áp bằng phẳng và có thể điều
chỉnh được lúc có tải.
Góc pha U2 luôn luôn trùng với U1, còn Mômen điện từ sinh ra ở hai máy
điều chỉnh cảm ứng đơn bằng nhau và ngược chiều nhau nên trên trục máy
không chịu Mômen nào cả.
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 36
h4-3
a . Quan hệ ΔU = f(β) khi cosϕ2 = Cte
b . Quan hệ ΔU = f(cosϕ2) khi β = Cte
2/- Tính điện áp rơi ΔU :
72/- Sự thay đổi điện áp ra không tải U20 theo góc quay α của sơ cấp.
Phương trình U20 theo sơ đồ trên :
EEUU &&&& ′′′ ++= 22120
Giả sử góc quay α = 20o
α
U20
.
U1
.
E"2
.
E'2
.
ΣE .
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 37
U& 20 = 220∠0o + 110∠160o + 110∠160o
U& 20 = 220 − 206.7 = 13.3∠0o
Bằng cách tính tương tự ta thiết lập được bảng sau :
α 0 20 40 60 80 100 120
U20f 0 13.3 51.5 110 181.8 258 330
Bảng đó cho thấy rằng khi góc quay lớn lên thì điện áp đã tăng dần theo.
73/- Do dải điện áp rộng nên trong quá trình khảo sát sự thay đổi ΔU ta chỉ cần
khảo sát tại một vài giá trị điện áp hay sử dụng tới trong trường hợp non tải và
định mức.
* Tại giá trị : U20 = 380 (V), β = 1 (hệ số tải), tgϕ2 = 0.78
Theo phương trình :
EEUU &&&& ′′′ ++= 22120
Hoặc có thể viết đơn giản :
U& 20 − U1 = 2E2cos(180o − α)
220 − 220 = 2×110 × cos(180o − α) ⇒ α = 90o
U20f =
3
380
3
20 =U = 220 (V)
β =
I
I
dm2
2 = 1 ⇒ I2 = I2đm = 23.1 (A)
2E'&
-2. I2x2-2j.I2x2
U2
U1
ϕ
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 38
Theo đồ thị véctơ trên có phương trình điện áp tải.
)(2 212212 xrEEUU jIf +−++= ′′′ &&&&&
U sf& = 220∠0o + 110∠90o + 110∠- 90o + 2×23.1∠- 36.8(0.12+j 0.14)
U sf& = 211∠- 0.5o
ΔU = U20 − U2f = 220 − 211 = 9 (V)
bằng cách tính tương tự với các giá trị β khác nhau và góc lệch pha giữa
dòng điện và điện áp tải thay đổi ta có bảng sau :
β
tgϕ2
0.2 0.4 0.6 0.8 1
- 0.75 0.09 0.18 0.25 0.32 0.41
0 1.19 2.2 3.3 4.4 5.5
0.75 1.7 3.39 5 6.6 8.29
Cách tra bảng :
Dóng β theo chiều dọc, tgϕ2 theo chiều ngang gặp tại ô chứa giá trị ΔU.
Từ bảng giá trị ΔU ta vẽ được đặc tính ΔU.
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 39
* Tại các giá trị : U20 = 500 (V) ⇒ U20f = 289 (V)
Xét ở tgϕ2 = 0.75 tải cảm β =1
Từ công thức :
U20f − U1 = 2 Ecos(180o − α)
289 − 220 = 2×110cos (180o − α)
α = 108.2o
Theo sơ đồ trên ta có thể suy ra phương trình điện áp tải.
)(2 2122212 xrIEEUU jf +−++= ′′′ &&&&&
=U f& 2 220∠0o + 110∠71.7o + 110∠-71.7o−2×23.1∠-36.8(0.12+j 0.14)
=U f& 2 284.5 − j 5.1 = 284∠-1o
ΔU = U20 − U2f = 289 − 284 = 5 (V)
Bằng cách tính tương tự nhưng với β và tgϕ2 thay đổi ta lập được bảng tra
ΔU.
β
tgϕ2
0.2 0.4 0.6 0.8 1
- 0.75 0.16 0.22 0.28 0.36 0.42
0 1.0 2.1 3.2 4.3 5.4
2E'&
2E"&
-2. I2x2
-2j.I2x2U2f
U1ϕ
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 40
0.75 2.4 4 5.6 7.2 8.8
Dựa vào bảng ta vẽ các đường đặc tính ΔU.
Đường đặc tính trong trường hợp U20 = 380V
0,2 0,4 0,6 0,8 1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
tgϕ2 = 0
tgϕ2 = −0,75
tgϕ2 = 0,75
β
ΔU (V)
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 41
Đường đặc tính trong trường hợp U20 = 500V
0,2 0,4 0,6 0,8 1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
tgϕ2 = 0
tgϕ2 = −0,75
tgϕ2 = 0,75
β I2I2®m
ΔU(V)
0,1 0,3 0,5 0,7 0,9
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 42
VII/-Tính toán nhiệt :
Động cơ điện không đồng bộ kiểu bảo vệ IP23 được tính toán nhiệt theo
sơ đồ thay thế nhiệt ở hình 86 ( Sách thiết kế Máy Điện ). Máy có gió thổi trực
tiếp trên bề mặt lõi sắt và phần đầu nối của dây quấn.
H8-6 : SƠ ĐỒ THAY THẾ NHIỆT CỦA STATO MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU KIỂU
BẢO VỆ IP23
Máy có hai nguồn nhiệt là tổn hao trong đồng của dây quấn và tổn hao sắt
của lõi sắt Stato :
QCu = PCu
QFe = PFe
Để đơn giản hoá, coi dây quấn và lõi sắt là những khối đồng nhất thì dòng
nhiệt của dây quấn đi ra môi trường xung quanh theo hai đường :
- Qua cách điện rãnh vào lõi sắt rồi tản ra bề mặt lõi sắt RFe.
- Từ đầu nối dây quấn với nhiệt trở bề mắt phần đầu nối RCu vào môi trường.
74/- Tổn hao đồng trên Stato :
QCu1 = PCu1 + 0.5 Pf = 0.812 + 0.5 × 0.135 =0.88 (kW)
75/- Tổn hao sắt trên Stato :
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 43
QFe = PFe = 0.337 (kW)
76/- Tổn hao trên Roto :
QR = PCu2 + 0.5Pf = 0.614 + 0.5×0.135 = 0.681 (kW)
70/- Nhiệt trở trên mặt lõi sắt Stato :
RFe = RFeg + Rδ = )
11(1
1 αα δggDS +×
Trong đó:
SDn = π × Dn × l = π × 36.8 × 14 = 1617.7 (cm2)
αg = hg
Fe
1
λ =
98.2
30 10 2−× = 0.1 (W/cm2. oc)
αδg = 0.09 (W/cm2. oc)
RFe = 7.1617
1 × (
09.0
1
1.0
1 + ) = 2.93 ×10-5 (oC/W)
77/- Nhiệt trở phần đầu nối dây quấn Stato :
Rđ = SdC
C
×λδ + Sdd ×λ
1
Trong đó : δC = 0.02 (cm) (Cách điện đầu nối bằng băng vải)
λC = 0.16 × 10-2 (W/ oC) đối với cách điện cấp B, F ( Tra bảng 8.1- Sách
thiết kế Máy Điện )
λđ = ( 1 = 0.54 VR2 ) × 10-3 = ( 1 + 0.54×18.0552 ) × 10-3
= 0.177 (W/cm2 oC)
VR = 6000
nD××π =
600
150023××π = 18.055 (m/s)
Sđ = 2Z1× Cb × Iđ = 2 × 36 × 5.4 × 41 = 15940.8 (cm2)
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 44
Ở đây chu vi bối dây Cb = 5.4 (cm), lđ = 41 (cm).
78/- Nhiệt trở đặc trưng cho độ chênh lệch giữa không khí nóng bên trong máy
và vỏ máy :
Rα′ = S′× αα
1 =
400002.0
1
× = 0.0125 (
oC/W)
Trong đó :
α = αo × ( 1 + Ko×VR2 ) × 10-3 = 1.42 × ( 1 + 0.06×18.0552 )×10-3
α = 0.02 (W/cm2.oC)
Sα′ = 4000 (cm2) xác định theo kết cấu máy.
79/- Nhiệt trở bề mặt ngoài vỏ máy :
Rα = SSSS nnnnnVV ′′′′′′′ ××+×+× ααλ
1
Trong đó :
Kg = 5.13.0
3.0
38.6
85.3
5.13.0
3.1
10
10
3
2
+××
×++=+×++ −
−
′ cb
b
cb
C
V
g
α
α
Kg = 1.72
Trong đó :
αV′ = 3.6×d-0.2 × V0.8 × 10-4 = 3.6 × 0.024-0.2 × 14.40.8 x 10-4
αV′ = 6.38×10-3 (W/cm2.oC).
Với đường kính tương đương d = 2.4 cm = 0.024 (m)
VV – Tốc độ gió thổi mặt ngoài vỏ máy đã tính đến sự suy giảm 50% theo
chiều dài gân tản nhiệt. Đường kính ngoài cánh quạt lấy bằng Dn.
VV = 0.5 × 6000
nDn××π = 0.5 ×
6000
15008.3614.3 ×× = 14.4 (m/s)
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 45
αg = β × λth ×(β×h) = 1 × 4×10-2th (1×2.5)
αg = 3.95× 10-2 (W/cm2.oC)
ở đây β = λαb V
′2 =
3.04
38.62
10
10
2
3
××
××
−
−
= 1
αV = kg × α′V = 1.72 × 6.38 × 10-3 = 10.97 × 10-3 ( W/cm2 oC)
Ở nắp sau, tốc độ gió của cánh quạt không bị suy giảm nên hệ số tản nhiệt trên
nắp có gió thổi bằng :
α′n = 3.6 × d-0.2 × v-0.8 × 10-4 = 3.6 × 0.024-02 × 2690.8 × 10-4
α′n = 10.5 × 10-3 ( W/cm2 oC)
Hệ số tản nhiệt trên nắp không có gió thổi :
α′′n = 1.42 × 10-3 ( W/cm2 oC)
Các diện tích tản nhiệt của vỏ máy (kể cả gân)
SV = 6000 (cm2) của nắp Sn = S′n = 1000 (cm2).
Chiều cao cánh h = 2.5 (cm), khoảng cách trung bình giữa các gân c = 1.5 (cm),
chiều dày gân b = 0.3 (cm) được xác định khi thiết kế kết cấu máy.
⇒ Rα =
100042.110005.10600097.10
1
101010 333 ××+××+×× −−−
Rα = 0.01286 (oC/W)
80/- Nhiệt trở trên lớp cách điện rãnh :
RC = q =×SCC
Cλδ 8.362816.0
03.0
10 2×× −
= 5.17×10-3 (oC/W)
Trong đó :
SC = Z1 × cb × l1 = 36 × 5.4 × 14 = 3628.8 (cm2)
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 46
81/- Độ chênh lệch của vỏ máy với môi trường :
θ0 = ( QCu1 + PFe + PR ) × Rα = ( 0.88 + 0.337 + 0.681 )× 0.01286
θ0 = 24.4 oC
82/- Độ tăng nhiệt của dây quấn Stato :
θ1 = θ
α
α
α
0
1
1
)(
+
+
++
+
+××+×++×
′
′′
RR
RR
RR
RRRPRPRRQ
d
CFe
d
CFe
RFeFeCFeCu
θ1=
0125.01
36.093.2
1
0125.01
36.093.2
0125.0681.093.2337.0)36.093.2(88.0
1010
1010101010
25
25
525
+
×+×+
+
×+×××+××+×+××
−−
−−
−−−
+ 24.4 oC = 3.23 + 24.44 = 27.67 oC
VIII/- Trọng lượng vật liệu tác dụng và chỉ tiêu sử dụng :
83/- Trọng lượng thép Silic cần chuẩn bị :
GFe = ( Dn + Δ )2 × l1 × kC × γFe × 10-3
GFe = ( 36.8 + 0.7 )2 × 14 × 0.95 × 7.8 × 10-3 = 145.9 (kg)
84/- Trong lượng đồng của dây quấn Stato :
G′Cu = Z1 × Ur1 × n × S1 × ltb × γCu × 10-5
G′Cu = 36 × 68 × 2 × 1.385 × 55 × 8.9 × 10-5 = 33.19 (kg)
85/- Chỉ tiêu kinh tế về vật liệu tác dụng :
Thép kỹ thuật điện :
gFe = 30
9.145=
P
GFe = 4.6 (kg/kW)
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 47
Đồng :
gCu = 30
19.33=
P
GCu = 1.106 (kg/kW)
IX/- Phương pháp tính toán nhiệt đơn giản :
Như đã tính toán ở trên, tính nhiệt có thể cho một kết quả khá chênh lệch
so với thực tế. Đó là vì những sai khác so với thực tế do quá trình công nghệ sự
khác nhau giữa tốc độ gió thực so với tốc độ gió thiết kế, do những giả thiết gần
đúng .v.v.. Nhưng dù là gần đúng thì chúng ta cũng biết được sự phân bố nhiệt
độ ở các bộ phận riêng rẽ của máy điện và các số liệu ấy vẫn có giá trị nhất định
đối với việc tính nhiệt. Vì vậy trong thực tế vẫn luôn luôn phải tính nhiệt nhưng
bao giờ cũng có khuynh hướng đơn giản hoá phương pháp tính toán trong chừng
mực có thể.
Sau đây là phương pháp và những công thức tính toán nhiệt đã đơn giản
hoá dùng trong các nhà máy. Các công thức này được xây dựng trên giả thuyết
cho rằng tất cả các tổn hao sinh ra trong vùng giới hạn bởi chiều dài tác dụng của
lõi sắt (Stato hay Roto) đều tản ra trên mặt trụ của lõi sắt, còn tổn hao trên phần
đầu nối dây quấn thì toả ra trên bề mặt tản nhiệt của phần đầu nối. Nếu gọi θ1 là
độ tăng nhiệt của dây quấn trong phạm vi chiều dài tác dụng l1 của lõi sắt và θđ là
độ tăng nhiệt của phần đầu nối dây quấn trên chiều dài lđ thì độ tăng nhiệt trung
bình của dây quấn (đối với không khí thổi trên bề mặt lõi sắt và phần đầu nối của
máy kiểu bảo vệ IP23) được xác định theo công thức :
θCu = ll
ll
d
dd
+
×+×
1
11 θθ
Độ tăng nhiệt của dây quấn stato (tính toán với Roto tương tự)
• Độ tăng nhiệt theo chiều dày lớp cách điện rãnh :
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 48
θC = c
t
C
CAJ
2
2
×
×××
λ
σρθ =
2.2116.0
02.05.12804020
1
10 2××
×××
− = 0.062
Trong đó :
δ - Chiều dày lớp cách điện rãnh của một phía
A - Tải đường (A/cm)
J – Mật độ dòng điện (A/mm2)
t2 – Bước răng phần ứng (cm)
C2 – Chu vi rãnh phần ứng (cm)
ρθ - Điện trở suất của dây dẫn ở nhiệt độ cho phép (với cách điện cấp B :
ρθ = 1/4020 Ωmm2/cm)
λc – Hệ số dẫn nhiệt của cách điện
• Độ tăng nhiệt của mặt ngoài lõi sắt phần ứng so với nhiệt độ không khí làm
nguội :
Dòng điện qua đơn vị bề mặt ngoài của lõi sắt phần ứng :
qα =
)1()1( 1 D
D
D
AJ
dnl
P
dn gg
Fe
gg ++×
+×+
×
π
ρθ
qα =
)
23
31(142314.3
5.337
23
31
2804020
1
+××
+
+
×
qα = 0.357
Ở đây:
D - Đường kính phần ứng.
ng, dg – Số lỗ và đường kính lỗ thông gió dọc trục.
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 49
l1 – Chiều dài phần ứng.
• Độ tăng nhiệt của mặt ngoài lõi sắt phần ứng so với nhiệt độ không khí làm
nguội :
θα = ααV
q
Ở đây :
αV – Hệ số tản nhiệt bề mặt.
- Ở hệ thống thông gió hướng kính :
αV = 6.6 × 10-3 × ( 1 + 0.1 × VR )
VR = 6000
15008.3614.3
6000
××=×Dnπ = 28.9 (m/s) – Tốc độ đường phản ứng.
⇒ αV = 6.6× 10-3 × ( 1 + 0.1× 28.9 ) = 0.026
⇒ θα =
10 361.6
357.0
−×=ααV
q
= 13.73
- Ở hệ thống thông gió hướng trục :
αV = 2.2 × 10-3 × ( 1 + 0.1 × Vq )
Trong đó :
Vq = 6000
nDq ××π =
6000
15001614.3 ×× = 12.56 (m/s)
⇒ αV = 2.2 × 10-3 × ( 1 + 0.1 × 12.56) = 4.96 × 10-3
⇒ θđ = ααV
q
=
10 396.4
357.0
−× = 71.98
• Độ tăng nhiệt của phần đầu nối dây quấn phần ứng so với nhiệt độ không khí
làm nguội :
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 50
Dòng nhiệt qua đơn vị diện tích bề mặt của phần đầu nối dây quấn :
qđ = 1.4 × ρθ × AJ
qđ = 1.4 × 1/4020 × 280 = 0.098
Độ tăng nhiệt của phần đầu nối dây quấn :
θđ = αVd
q
Trong đó :
αV = 3 ×10-3× ( 1 + 0.1v)
v – Tốc độ của bề mặt phần ứng ở hệ thống thông gió hướng kính hay tốc
độ vòng ngoài cánh quạt ở hệ thống quạt dọc trục (m/s).
v = 12.56
αV = 3×10-3 × ( 1 + 0.1 × 12.56 ) = 6.77×10-3
⇒ θđ =
10 377.6
098.0
−×
= 14.47
• Độ tăng nhiệt của dây quấn phần ứng :
θCu = 55
4147.1414)71.85062.0()(
1
1 ×+×+=+
×+×+
ll
ll
d
ddC θθθ α
θCu = 32.62
• Độ tăng nhiệt của mặt ngoài lõi sắt Stato θ so với môi trường :
Dòng nhiệt qua đơn vị diện tích bề mặt bằng :
Trong hệ thống thông gió hướng kính :
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 51
qα = ρθ × AJ + l
PP
D
fFe
1
1 5.0
××
×+
π
qα = 4020
1 × 280 +
142314.3
5.815.337
××
+ = 0.484
Trong hệ thống thông gió hướng trục :
qα = ρθ × AJ × lD
PP
D n
fFe
n
D
1
1 5.0
××
×++ π
qα = 148.3614.3
5.815.337
8.36
232804020
1
××
++×× = 0.3
Hệ số tản nhiệt bề mặt được xác định theo công thức :
αv = αo × ( 1 + 0.1v )
Khi thông gió hướng kính :
αv = 6.6×10-3 × ( 1 + 0.1 × 12.56 ) = 0.015
Khi thông gió hướng trục :
αv = 3.3×10-3 × ( 1 + 0.1 × 12.56 ) = 7.44×10-3
• Độ tăng nhiệt của mặt ngoài lõi sắt Stato :
θα1 = ααb
q
Khi thông gió hướng kính :
θα1 = 015.0
484.0 = 32.27 (oC)
Khi thông gió hướng trục :
θα1 =
10 344.7
3.0
−× = 40.32 (
oC)
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 52
• Độ tăng nhiệt độ θđ của mặt ngoài phần đầu nối dây quấn Stato so với nhiệt
độ môi trường :
θđ =
)56.1205.01(33.1
59.6
)05.01(33.1 10
10
10 3
3
3 ×+××
×=×+×× −
−
− v
qd
θđ = 3.044
Trong đó :
qđ = ρθ × AJ × 2.21
006.22804020
1
1
1 ××=
c
t
qđ = 6.59×10-3
• Độ tăng nhiệt của dây quấn Stato :
θCu = ll
ll
d
ddCC
+
×++×+
1
11 )()( θθθθ α
Khi thông gió hướng kính :
θCu = 4114
41)044.3062.0(14)27.32062.0(
+
×++×+ = 10.54 (oC)
Khi thông gió hướng trục :
θCu = 4114
41)044.3062.0(14)32.40062.0(
+
×++×+ = 12.59 (oC)
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 53
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 54
THIẾT KẾ KẾT CẤU
Thiết kế kết cấu gồm 6 phần chính
1/- Vỏ máy.
2/- Nắp máy.
3/- Vành ép lõi sắt thứ cấp sơ cấp. Giá đỡ sơ cấp.
4/- Ổ trục và cơ cấu hộp trục.
5/- Trục máy.
6/- Hệ thống thông gió và quạt gió.
Như đã nêu ở trên máy điều chỉnh cảm ứng vì không làm việc ở chế độ
động cơ nên một số chi tiết như trục máy, ở trục máy, vỏ máy có thể giảm nhỏ
vừa tăng tính kinh tế của máy vừa tăng tuổi thọ của máy.
Đây là loại máy điều chỉnh cảm ứng kép nên vỏ máy được thiết kế cho
phép ghép được hai lõi sắt thứ cấp, giữa lõi sắt và vỏ có khe hở thông gió.
Máy gồm có hai nắp trên và nắp dưới. Nắp dưới được lắp ổ trụcdể đỡ Roto
đồn thời gắn liền vơi chân để đỡ máy, do đó nắp dưới có đủ độ dầy, đứng vững.
Nắp bên trên chủ yếu định tâm cho sơ cấp cho nên nắp được chế tạo đơn giản và
được khoét lỗ thông gió. Bên trên của nắp có gắn thêm bộ phận tay quay để quay
Roto và cánh trượt.
Lõi sắt sơ cấp và thứ cấp được tận dụng của máy điện quay.
Ổ trục và cơ cấu hộp trục có thể lấy từ máy điện cỡ nhỏ.
Máy được đặt đứng nên trục máy không chịu lực uốn cho nên trục máy có
thể giản nhỏ.
Quạt gió làm mát được đặt dưới chân đế của máy thổi hắt từ dưới lên.
Kết cấu của máy được vẽ chi tiết trên bản vẽ Ao.
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 55
KẾT LUẬN
Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều chủ yếu làm động cơ
điện. Do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu suất cao giá thành hạ nên
động cơ không đồng bộ là một loại máy được dùng rộng rãi nhất trong ngành
kinh tế quốc dân vơí công suất từ vài chục đến hàng nghìn kW. Trong công
nghiệp thường dùng máy điện không đồng bộ làm nguồn động lực cho máy cán
thép loại vưà và nhỏ, động lực cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp
nhẹ .v.v.. Trong hầm mỏ dùng làm máy tời hay quạt gió. Trong nông nghiệp
dùng để làm máy bơm hay máy gia công nông sản phẩm. Trong đời sống hàng
ngày, máy điện không đồng bộ cũng dần dần chiếm một vị trí quan trọng: quạt
gió, máy quay đĩa, động cơ trong tủ lạnh .v.v.. Theo sự phát triển của nền sản
suất điện khí hoá, tự động hoá và sinh hoạt hằng ngày, phạm vi ứng dụng của
máy điện không đồng bộ ngày càng rộng rãi.
Thiết kế máy điện là một môn học chuyên ngành. Học môn này có thể căn
cứ vào yêu cầu của sản xuất thiết kế ra sản phẩm, vì vậy khi học phải có sự liên
hệ giữa lý luận và thực tế.
Có những tham số thiết kế không thể dựa vào kết quả tính toán tốt nhất từ
sự suy diễn lý luận vì bị công nghệ sản xuất hạn chế. Những kiến thức thực tễ đó
phải được tích luỹ trong quá trình tham gia sản xuất. Ngoài ra cần phải hiểu, nắm
vững và vận dụng được những quy luật liên quan giữa các đại lượng.
Tóm lại, thiết kế máy điện là phân tích ảnh hưởng của vật liệu tác dụng,
kích thước máy đến quy luật nội tại và quan hệ hàm số của các tham số và tính
năng.
Hà Nội, ngày 30 tháng 4 năm 2003.
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Sách thiết kế Máy Điện – PGS. Trần Khánh Hà
TS. Nguyễn Hồng Thanh
2. Sách thiết kế MBA – PGS. Phạm Văn Bình
PGS. Lê Văn Doanh
3. Sách Máy Điện I , II – PGS. Vũ Gia Hanh
Trần Khánh Hà
Phan Tử Thụ
Nguyễn Văn Sáu
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy điều chỉnh cảm ứng ba pha Roto dây quấn.
Đào Nguyên Ngọc Lớp K9-B1-TBĐ-ĐT. 57
MỤC LỤC
Trang
Lời mở đầu 1
A/- Giới thiệu về động cơ không đồng bộ Roto dây quấn. 2
I/- Máy điều chỉnh cảm ứng. 2
II/- Các phương pháp điều chỉnh điện áp ba pha. 11
B/- Thiết kế máy điều chỉnh điện áp ba pha. 15
I/- Dây quấn rãnh Stato và khe hở không khí. 15
II/- Tính toán mạch từ. 22
III/- Tính toán tham số. 26
IV/- Tính toán tổn hao. 33
V/- Đặc tính làm việc. 33
VI/- Tính toán tham số ΔU. 34
1/- Máy điều chỉnh cảm ứng kép. 34
2/- Độ thay đổi điện áp. 36
VII/- Tính toán nhiệt. 42
VIII/- Trọng lượng vật liệu tác dụng và chỉ tiêu sử dụng. 46
IX/- Phương pháp tính toán nhiệt đơn giản. 47
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- a3.PDF