Động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc công suất nhỏ ba pha và một pha

dụng và loại đặc biệt . Động cơ công suất nhỏ loại thông dụng chủ yếu được dùng trong công nghiệp nhẹ, cộng nghiệp thực phẩm, xí nghiệp y tế, nông nghiệp, các ngành tiểu thủ công nghiệp và sử dụng rộng rải trong đời sống hàng ngày.Cũng có khi dùng trong các loại trang bị tự động làm động cơ kéo phụ. Loại sau dùng trong trang bị tự động, hàng không, tàu thủy và cơ cấu khống chế khá. Động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc công suất nhỏ ba pha và một pha là loại phổ biến nhất trong các loại động cơ xoay chiều công suất nhỏ. Có thể dùng các động cơ này để kéo các máy tiện nhỏ, máy ly tâm, máy nén, máy bơm nước, máy xoay xát nhỏ, quạt gió, máy ghi âm … Trong thực tế người ta thường gặp trường hợp có động cơ điện ba pha nhưng chỉ có lưới điện cung cấp một pha. Gặp trường hợp này, trước đây ta phải quấn lại động cơ điện nhưng hiện nay vấn đề đó được giải quyết. Để hạ giá thành công nghệ đơn giản và sử dụng thuận lợi, người ta còn chế tạo một loại động cơ điện có kết cấu dây quấn và dây quấn chung cho tất cả các loại động cơ điện công suất nhỏ tức là thông dụng cho cả ba pha và một pha (với các loại phần tử khởi động khác nhau) gọi tắt là động cơ điện không đồng bộ công suất nhỏ vạn năng. Hiện nay phương pháp tính toán thiết kế tối ưu cho các loại động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc đều được thực hiện bằng máy tính. Nhưng để thực hiện được việc thiết kế tự động cũng phải nắm vững cách thiết kế bằng phương pháp thông thường. Trong đồ án thiết kế này động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc vạn năng (làm việc với nguồn ba pha và một pha) được thiết kế với các bước sau : Xác định kích thước cơ bản . Xác định các thông số dây quấn đối với nguồn ba pha và thông số dây quấn chính đối nguồn một pha. Xác định kích thước răng rãnh stata. Xác định kích thước răng rãnh rôto. Xác định các thông số dây quấn pha phụ. Tính toán kiển tra. PHẦN I TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VẠN NĂNG Thực chất của việc thiết động cơ không đồng bộ vạn năng là thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha và một pha. Do đó ta đi tìm hiểu động cơ không đồng bộ vạn năng như sau: Trong thực tế khi không có động cơ một pha ta sử dụng động cơ ba pha để làm việc với lưới điện một pha. Trong trường hợp này cuộn dây ba pha được nối với phần tử lệch pha theo một sơ đồ nhất định để tạo ra từ trường quay, thông thường là từ trường quay không đối xứng. Trên hình 3.20 vẽ các sơ đồ mạch điện khác nhau thường gặp của động cơ không đồng bộ ba pha khi làm việc với lưới điện một pha. Các sơ đồ hình 3.20a, b, c sử dụng khi các pha của cuộn dây stato nối cứng hình sao, các sơ đồ hình 3.20 d, d’, e được sử dụng khi cuộn dây stato nối cứng theo hình tam giác. Các sơ đồ c, e được coi là tốt nhất trong các sơ đồ trên vì có thể cho đặc tính khởi động và làm việc tương đối tốt nếu chọn đúng điện dung của tụ. Các sơ đồ 3.20 g, h được sử dụng trong trường hợp động cơ có sáu đầu ra. Khi mắc mạch dây quấn theo các sơ đồ trên động cơ gần như không khác so với động cơ hai pha thông thường: hai pha mắc nối tiếp tạo ra cuộn dây chính(cuộn dây làm việc), cuộn còn lại là cuộn phụ (cuộn khởi động) lệch pha 900 điện so với cuộn chính. Động cơ không đồng bộ vạn năng là động cơ có thể làm việc với lưới điện ba pha cũng như lưới điện một pha xoay chiều. Những động cơ này được chế tạo như những động cơ ba pha nhưng được tính toán sao cho với sơ đồ mắc mạch nhất định có thể cho ra những đặc tính chấp nhận được khi làm việc với lưới điện một pha. Thông thường khi nuôi bằng nguồn điện một pha động cơ có đặc tính làm việc và khởi động kém hơn và công suất chỉ bằng 70% đến 85% công suất của động cơ khi dùng nguồn ba pha. Cần chú ý rằng không phải bất cứ động cơ không đồng bộ ba pha nào cũng đều có thể chuyển sang làm việc với lưới điện một pha. Tỉ số răng rãnh giữa stato và gông rôto phải thích hợp không chỉ cho động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc ba pha mà cả một pha. Hình 3.20 Sơ đồ mắc mạch điện của động cơ ba pha để làm việc với nguồn một pha. Sự khác biệt giữa thiết kế ba pha và một pha của động cơ không đồng bộ vạn năng: Khi nghiên cứu thiết kế động cơ không đồng bộ vạn năng là ta đi tìm hiểu phương pháp thiết kế riêng từng phần cho từng loại riêng biệt (ba pha, một pha). Sau khi ta thiết kế xong cho ba pha xong ta tiến hành vẽ đặc tính làm việc cho ba pha và xem tất các yêu cầu mà nhà thiết kế đưa ra. Trước khi đi vào thiết kế cho một pha ta phải tìm hiểu thêm về thiết kế động cơ không đồng bộ một pha rôto lồng sóc. Mà bài toán nói về thiết kế cho một pha nó liên quan đến ba pha mà ta đã thiết kế vừa xong. Do đó ta phải thiết kế nhiều lần mới thoải mãn mà yêu cầu mà nhà thiết kế đưa ra về tốc độ, công suất, bội số mômen khởi động, bội số mômen max … Do đó muốn tìm hiểu rõ hơn chúng ta sẽ đi vào trình tự thiết kế cho ba pha và một pha của động cơ không đồng bộ vạn năng. Sau đây ta sẽ tiến hành đi thiết kế cho động cơ cho ba pha của động cơ vạn năng. PHẦN II CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 1.Công suất điện mức của động cơ điện ba pha đẳng trị : Với : Hệ số qui đổi tra theo sách động cơ không đồng bộ ba pha và một pha công suất nhỏ của thầy Trần Khánh Hà (tài liệu 1) trang 19 với động cơ ba pha. 2.Công suất tính toán của động cơ điện ba pha : Trong đó : Chọn Chọn 3.Xét đến yêu cầu tiếng ồn ít, dùng thép cán nguội ký hiệu 2013: Chọn mật độ từ thông khe hở không khí theo tài liệu 1 trang 23. 4.Chọn tải đường : Tải đường A=90 ¸ 180 (A/cm) Chọn tải đường A=157,517 (A/cm) theo tài liệu 1 trang 23 5.Đường kính ngoài stato : Theo tài liệu 1 trang 24 ta chọn như sau : Tỷ lệ giữa chiều dài lõi thép với đường kính trong và đường kính trong lõi sắt Tỷ lệ giữa đường kính trong và ngoài : Mà KD=(0,485¸ 0,615) Ta chọn Sơ bộ đường kính ngoài : Trong đó : (vòng/phút) Theo tài liệu 1 trang 26 căn cứ vào đường kính ngoài tiêu chuẩn của dãy 4A theo chiều cao tâm trục ta chọn như sau : 6.Đường kính trong stato : 7.Bước cực stato : 8.Chiều dài tính toán stato : 9.Chọn khe hở không khí : Khe hở không khí động cơ điện công suất nhỏ thường chọn trong khoảng sau : Với 2p=2 và Hn=9 (cm) tra được theo sách thiết kế máy điện của thầy Trần Khánh Hà và cô Nguyễn Hồng Thanh trang 253. CHƯƠNG II DÂY QUẤN , RÃNH VÀ GÔNG STATO Việc chọn số rãnh của động cơ điện công suất nhỏ ở stato ZS và số rãnh rôto ZR có quan hệ mật thiết với nhau. Khi xét đến quan hệ đó phải chú ý đến các yếu tố sau đây : Đặc tính mômen M=f(n) không có chổ lõm nhiều do những mômen ký sinh đồng bộ và không đồng bộ sinh ra. Động cơ khi làm việc tiếng ồn do lực hướng tâm sinh ra nhỏ nhất. Tổn hao do phần răng sinh ra nhỏ nhất . Ngoài ra khi cho đường kính ngoài stato việc chọn số rãnh ZS còn phụ thuộc vào chiều rộng răng nhỏ nhất mà công nghệ cho phép. Chọn ZS=24 rãnh ZR=17 rãnh 10.Chọn kiểu dây quấn : Chọn dây quấn đồng khuôn bước ngắn. Khi sử dụng động cơ điện ba pha làm động cơ điện một pha ta nên dùng dây quấn bước ngắn để giảm sóng không gian bậc 3 của từ thông làm ảnh hưởng đến đặc tính khởi động của động cơ điện một pha. Với ZS=24 rãnh 2p=2 m=3 Số rãnh của một pha dưới một cực : Hệ số bước ngắn : Bước dây quấn : Góc điện giữa hai rãnh liên tiếp : 11.Hệ số dây quấn : Trong đó : :bậc một của sức từ động 12.Từ thông khe hở không khí : Sơ bộ chọn Hệ số bão hòa răng : Hệ số cung cực từ : Hệ số dạng sóng : kS=1,11 13.Số vòng nối tiếp của một pha : (vòng) Trong đó : KE=0.7 ¸ 0,9 trang 44 sách tài liệu 1 ta chọn KE=0,9 14.Số thanh dẫn trong một rãnh : (thanh dẫn) Trong đó : a=1 : số nhánh song song 15.Dòng điện pha định mức của động cơ : Trong đó : m=3: số pha 16.Chọn mật độ dòng điện trong dây quấn động cơ: Thường chọn trong khoảng J=6 ¸ 8 (A/mm2) . Đối với vật liệu là đồng ta chọn J=6,12(A/mm2). 17.Tiết diện dây quấn sợ bộ : Trong đó : Chọn n=1 :số sợi ghép song song 18.Chọn tiết diện dây quấn qui chuẩn : d=0,71(mm) dcđ=0,77(mm) SS=0,396 (mm2) 19.Rãnh và gông và stato : Căn cứ vào tiết diện dây dẫn trong rãnh này chiều rộng răng sẽ điều suốt chiều cao rãnh hơn nữa rãnh nữa quả lê sẽ có tiết diện lớn hơn dạng rãnh quả lê . 20.Sơ bộ định chiều rộng của răng : Lõi sắt của động cơ này dùng thép kỹ thuật điện cán nguội ký hiệu 2013. Hệ số ép chặt KC=0,96 bề mặt lá tôn phủ sơn cách điện . Đối với động cơ ít tiếng ồn thì mật độ từ thông trong răng vàgông stato không nên chọn quá lớn. Do đó ta chọn BZS=1,65(T) Bước răng stato : , (mục 3) Chiều rộng răng stato : 21.Chiều cao gông stato : 22.Chọn kích thước rãnh : Chiều cao miệng rãnh h4S=0,5(mm) Chiều rộng miệng rãnh : b4S= dcd + (1,1 ¸ 1,5)= 0,77+ (1,1 ¸ 1,5) =(1,87 ¸ 2,27)(mm) Chọn b4S=2(mm) 23.Các kích thước rãnh khác : (mm) 24.Chiều cao rãnh stato : 25.Chiều cao phần rãnh của răng : h12=hrS-0,5.(d1+2.h4S)=12,1-0,5(9+2.0,5) =6,92(mm) 26.Diện tích rãnh : 27.Diện tích cách điện rãnh : Cách điện rãnh của dãy động cơ công suất nhỏ 4A là một lớp bìa dán màn tổng hợp có chiều dày C= 0,2(mm). Dây quấn hai lớp nên dùng tấm lót giữa hai lớp là giấy cách điện có chiều dày là 0,2(mm). 1 2 3 4 1:Cách điện rãnh 2:Cách điện lớp 3:Dây quấn 4:Nêm Bảng kết cấu cách điện cách B Tên Vật liệu Kíchthước (mm) Số lớp Dây dẫn Cách điện lớp Nêm Giấy cách điện Giấy cách điện Dùng một lớp cách điện úp lên d/dcd=0,71/0,77 0,2 0,2 2 1 1 1 28.Diện tích có ích của rãnh : 29.Hệ số lấp đầy rãnh : Như vậy hệ số lấp đầy kd=0,72 < 0,75 thoả mãn yêu cầu. 30.Chiều cao gông stato thực sự : 31.Bề rộng răng stato : CHƯƠNG III DÂY QUẤN RÃNH VÀ GÔNG RÔTO Căn cứ vào tiết diện dây dẫn trong rãnh để chọn dạng rãnh và kích thước rãnh. Chọn rãnh quả lê vì rãnh này chiều rộng răng sẽ điều suốt cả chiều cao rãnh. Hơn nữa tiết diện thanh dẫn rôto sẽ thoả mãn được yêu cầu . Theo tài liệu 1 trang 66 ta chọn : Miệng rãnh rôto : b4R=1,5(mm) Chiều cao miệng rãnh rôto : h4R=0,5(mm) Để cho nhôm lấp đầy đáy rãnh khi đúc ta nên chọn đường kính đáy không được nhỏ hơn 2,5(mm). Do đó ta chọn d2R=2,5(mm). 32.Đường kính ngoài rôto : Trong đó: D=89,4(mm) , (mục 6) : khe hở không khí ( mục 9) 33.Bước răng rôto : 34.Sơ bộ định chiều rộng răng : Trong đó : Chọn BZR=1,65(T) ,(mục 3) 35.Đường kính rãnh rôto : Trong đó : ZR=17(rãnh) D=89,4(mm) , (mục 6) , (mục 9) 36.Chiều cao phần thẳng của rãnh rôto : Trong đó : , (mục 35) : Chiều rộng miệng rãnh rôto : (mục 34) : đường kính đáy nhỏ rôto. 37.Chiều cao rãnh : 38.Diện tích rãnh rôto : 39.Đường kính trong lõi sắt rôto : Trong đó : D=89,4(mm), (mục 6) 40.Chiều cao gông rôto : Trong đó : D’=88,6(mm), (mục 32) 41.Bề rộng răng rôto : CHƯƠNG IV TRỞ KHÁNG CỦA DÂY QUẤN STATO VÀ RÔTO 42.Chiều dài phần bình quân phần đầu nối stato : Trong đó : kI , B: hệ số kinh nghiệm l=6,44(cm) , (mục 8) Theo tài liệu 1 trang 71 ta có 2p=2 chọn: kI=1,2 , B=1(cm) 43.Chiều dài bình quân nữa vòng dây : Trong đó : l=6,44(cm) , (mục 8) 44.Tổng chiều dài dây dẫn của dây quấn một pha : Trong đó : WS=372(vòng) 45.Điện trở tác dụng của dây quấn stato : Vì đây là cách điện cấp B nên chọn tra theo tài liệu 1 trang 72 bảng 4.1 với vật liệu là đồng ở nhiệt độ . SS=0,396(mm2) , (mục 18) 46.Tính theo đơn vi tương đối : 47.Hệ số từ tản rãnh stato : Dây quấn hai lớp hình nữa quả lê Theo bảng 4.2 trang74 tài liệu 1 tra hệ số và với dây quấn hai lớp ba pha ta có: Dây quân hai lớp ba pha ta chọn : Chiều cao : Chiều cao h2: Vì h2 có giá trị âm nên mép dưới của dây quấn ở phía dưới tâm của phần nữa vòng tròn đường kính d1 . 48.Hệ số từ tản tạp stato : Theo công thức trong bảng 4.3 trang 80 tài liệu 1 thì hệ số : Theo đường cong trong hình (4_3) đến hình (4_6) tài liệu 1 ta tra được các hệ số : F, G, F1, G1. Do đó ta tra được : F=2,2 F1=0,28 G1=0,44 G=1 (vì ) Các hệ số : Từ đường cong trong hình (4_7) tài liệu 1 tra được hệ số : Hệ số Vậy Hệ số khe hở không khí : Trong đó : Khi đó : Vậy : Trong đó : , (mục 7) , (mục 42) 50.Tổng hệ số từ dẫn stato : Trong đó : , (mục 47) , (mục 48) , (mục 49) 51.Điện kháng tản dây quấn stato : Trong đó : f=50(hz): tần số WS=372(vòng): (mục 13) q=4:số rãnh của một pha dưới một cực (mục 10) lS=6,44(cm) , (mục 8) 52.Tính theo đơn vị tương đối : 53.Điện trở thanh dẫn rôto : Rôto của động cơ điện được đúc bằng nhôm do đó : Trong đó : : Tra theo bảng 4.1 trang 72 tài liệu 1 với nhôm đúc rôto ở nhiệt độ 750C . , (mục 8) : tiết diện thanh dẫn cũng là diện tích rãnh rôto (mục 38). 54.Dòng điện trong thanh dẫn rôto : Trong đó : kI=0,77 : hệ số này phụ thuộc chủ yếu vào của máy trong tài liệu 2 sách thiết kế máy điện do thầy Trần Khánh Hà và cô Nguyễn Hồng Thanh . (vòng), (mục 13) Iđm=2,162(A), (mục 15) kdS=0,8295, (mục 11) 55.Dòng điện trong vòng ngắn mạch : 56.Tiết diện vành ngắn mạch : Chọn mật độ trong vòng ngắn mạch J1=(3 ¸ 5)(A/mm2) trang 66 tài liệu 1 chọn mật độ Jv=(0,6 ¸ 0,8).J1=(0,6 ¸ 0,8).(3 ¸ 5) (A/mm2). Chọn Jv=2,1(A/mm2). Chọn bv= 3,2.h12R= 3,2.18,6 = 59,6(mm) Vậy 57.Điện trở vành ngắn mạch của rôto : 58.Điện trở của phần tử rôto lồng sóc : Trong đó : :(mục 53) :(mục 57) 59.Hệ số qui đổi điện trở rôto sang stato : Trong đó : WS=372(vòng), (mục 13) ZR=17(rãnh) , (mục 11) : 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: . Độ nghiêng rãnh : Góc nghiêng rãnh : (rad) Hệ số rãnh nghiêng đồng thời là hệ số dây quấn của rôto : Vậy 60.Điện trở rôto đã qui đổi sang stato : 61.Tính theo đơn vị tương đối : 62.Hệ số từ tản rãnh rôto : : hệ số cản. Đối với động cơ công suất nhỏ ta lấy =1 63.Hệ số từ tản tạp rôto : Trong đó : Theo hình (4_7) trang 79 tài liệu 1 tra được hệ số Vì Trong đó : , (mục 48) , (mục 33) 64.Hệ số từ tản đầu nối rôto : Trong đó : Dv=29(mm), (mục 56) av=4(mm), (mục 56) bv=59,6(mm), (mục 56) 65.Hệ số từ tản rôto : Trong đó : ,(mục 62) ,(mục 63) , (mục 64) 66.Tổng từ dẫn tản của rôto : Trong đó : , (mục 11) , (mục 59) 67.Điện kháng tản dây quấn rôto qui đổi sang stato : Trong đó : :điện kháng dây quấn (mục 51) : tổng hệ số từ dẫn (mục 50) 68.Tính theo đơn vị tương đối : CHƯƠNG V TÍNH TOÁN MẠCH TỪ Tính toán mạch từ bao gồm tính dòng từ hoá , thành phần kháng của dòng diện không tải và điện kháng tương ứng với khe hở không khí . Lõi sắt của động cơ này dùng thép kỹ thuật điện cán nguội ký hiệu 2013. Hệ số ép chặt lấy bề mặt lá tôn phủ sơn cách điện . 69.Sức từ động khe hở không khí : (A) Trong đó : : mật độ từ thông khe hở không khí (mục 3) : hệ số khe hở không khí (mục 48) (cm) :khe hở không khí (mục 9) 70.Mật độ từ thông trong răng stato : (T) Trong đó : , (mục 3) , (mục 31) , (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 : Trong đó : hZS=1,21(cm), (mục 24) 73.Mật độ từ thông trong răng stato : Trong đó : tR=1,636(cm), (mục 33) , (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 : 75.Sức từ động trên răng rôto : Trong đó : hrR=15,1(mm), (mục 37) , (mục 35) 76.Mật độ từ thông trên gông rôto : Trong đó : , (mục 30) ,(mục 12) , (mục 8) 77.Cường độ từ trường trên răng stato : Theo tài liệu 2 bảng V.8 trang 610 tra được : 78.Sức từ động ở gông stato : Trong đó : , (mục 30) Dn=149(mm), (mục 5) 79.Mật độ từ thông trên gông rôto : Trong đó : , (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 : 81.Sức từ động trên gông rôto : Trong đó : , (mục 40) Các phần mạch từ Mật độ từ thông (T) Sức từ động (A) Khe hở không khí Rãnh stato Rãnh rôto Gông stato Gông rôto 82.Sức từ động của mạch từ : 83.Hệ số bão hoà : Hệ số bão hoà mạch từ Hệ số bão hoà răng : Như vậy hệ số bão hoà răng là thoả mãn điều kiện. 84.Dòng điện từ hoá : 85.Điện kháng ứng với từ trường khe hở không khí : 86.Tính theo đơn vị tương đối : CHƯƠNG VI TÍNH TOÁN 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 thoát 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: Tổn hao trong thép ở stato và rôto do từ trễ và dòng điện xoáy khi từ thông chính biến thiên. Ngoài 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 : Trong đó : : bề dày răng stato (mục 31) : chiều cao răng stato (mục 24) , (mục 8) 88.Trọng lượng răng rôto : Trong đó : : chiều rộng răng rôto ( mục 41) :chiều cao răng rôto (mục 75) , (mục 8) 89.Trọng lượng gông stato : Trong đó : ,(mục 30) , (mục 5) 90.Trọng lượng gông rôto : Trong đó : :đường kính trục rôto (mục 39) :chiều cao gông rôto (mục 40) 91.Suất tổn hao trên răng stato : Trong đó : BZS=1,66(T), (mục 70) 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 : Trong đó : BZR=1,68(T), (mục 73) 93.Tổn hao sắt trên gông stato : Trong đó : , (mục 89) , (mục 89) 94.Tổn hao sắt trên răng rôto : Trong đó : , (mục 79) , (mục 90) 95.Tổn hao sắt tính toán của stato : 96.Tổn hao sắt tính toán của rôto : 97.Tổn hao cơ : 98.Tổn hao phụ : 99.Tổn hao không tải : 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. , (mục 45) , (mục 51) , (mục 60) , (mục 67) , (mục 85) , (mục 84) Trong đó : , (mục 95) (vòng), (mục 13) , (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. 100.Công cơ tác dụng trên trục : Ta thấy nằm trong phạm vi giới hạn cho phép. 101.Bội số mômen cực đại : Theo yêu cầu đề bài . Ta thấy nên thoả mãn điều kiện đã đề ra . Mômen định mức: Mômen cực đại : 102.Ở chế độ khởi động : Ta có : khi đó hệ số trượt tương ứng sẽ là 103.Tổng trở ngắn mạch với s =1: 104.Dòng điện khởi động : 105.Bội số dòng điện khởi động : Trong đó : Iđm=2,162(A), (mục 15) Theo yêu cầu đề bài .Ta thấy là thoả mãn điều kiện yêu cầu đề bài đặt ra . Trong đó : , (mục 104) 106.Bội số mômen khởi động : Trong đó : 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 ta thấy nên thoả mãn yêu cầu mà nhà thiết kế đặc ra . Mômen khởi động : Từ bảng số liệu đặc tính làm việc của động cơ không đồng bộ ba pha Tất cả các yêu cầu mà nhà thiết kế đặc ra 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 : Hệ số dây quấn của dây quấn chính : 108.Thông số dây quấn pha phụ đối với nguồn một pha : Số rãnh của dây quấn phụ dưới mỗi cực : Hệ số dây quấn của dây quấn phụ : 0,718 CHƯƠNG IX MẠCH ĐIỆN NỐI THÀNH MỘT PHA CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA TÍNH TOÁN 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 . Nên động cơ có thể mắc thêm tụ khởi động. Dùng cách đấy dây như sau : Tham số mạch điện thay thế của động cơ hai pha dẫn xuất từ động cơ điện ba pha . Do đó ta có : : điện trở của một pha dây quấn stato (mục 45). :điện kháng một pha dây quấn stato(mục 5). : điện trở dây quấn rôto đã qui đổi sang stato (mục 60). :điện kháng dây quấn rôto đã qui đổi sang stato (mục 67). :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 : 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 : Trong đó : mII, mIII:là số pha của máy điện hai pha và ba pha. Tham số mạch điện thay thế pha A: Điện trở tác dụng pha A: Điện kháng tác dụng pha A: Điện trở tác dụng của rôto qui đổi sang số pha và số vòng dây của pha A: Điện kháng từ hoá qui đổi sang dây quấn pha A: Điện kháng từ hoá qui đổi sang dây quấn pha A: Tham số mạch điện thay thế pha B: Điện trở tác dụng pha B : Điện kháng tác dụng pha B: Điện trở tác dụng của rôto qui đổi sang số pha và số vòng dây của pha B: Điện kháng rôto qui đổi sang dây quấn stato: Mạch địên thay thế của dòng điện thứ tự thuận pha A và pha B động cơ một pha cải tạo từ ba pha . 109.Hệ số trượt định mức : Ứng với tốc độ định mức : (vòng/phút) 110.Tính hệ số trở kháng của mạch điện : 111.Điện trở thứ thự thuận tương đương nhánh từ hoá và nhánh thứ cấp : 112.Điện khánh từ hoá thứ tự thuận tương đương nhánh từ hoá và nhánh thứ cấp : 113.Tổng trở thứ tự thuận : Trong đó : :(ở chương IX ) : (ở chương IX ) 114.Dung kháng dây quấn phụ : 115.Điện dung cần thiết : Chọn tụ có điện dung 116.Dung kháng thực sự : 117.Tổng trỏ thứ tự thuận pha phụ : Trong đó : , (chương IX) ,(chương IX) , (mục 112) ,(mục 112) 118.Tổng trở thứ tự nghịch tương đương nhánh từ hoá và nhánh thứ cấp: Điện trở : Điện kháng : 119.Tổng trở thứ tự nghịch pha chính : 120.Tổng trở thứ tự nghịch pha phụ : 121.Thành phần thứ tự thuận của dòng điện stato pha chính : Trong đó : Vậy 122.Thành phần thứ tự nghịch của dòng điện stato pha chính : 123.Sức từ động thứ tự thuận : 124.Sức từ động thứ tự nghịch : 125.Hệ số kE tính lại : Trong đó : Do đó : 126.Kiểm tra lại hệ số : là sai số nhỏ nên ta không cần tính lại. 127.Tổn hao sắt do từ trường thuận gây nên : Trong đó : : là tổn hao sắt do từ trường thuận stato gây nên . : là tổn hao sắt do từ trường thuận rôto gây nên . Trong đó : , (mục 95) , (mục 96) ,(mục 123) Vậy : 128.Dòng điện thứ tự thuận do tổn hao sắt gây nên : 129.Tổn hao sắt do từ trường nghịch gây nên : Trong đó : Vậy : 130.Dòng điện thứ tự nghịch do tổn hao sắt gây nên : 131.Dòng điện stato có xét đến tổn hao sắt ở cuộn dây chính : Trong đó: : là thành phần thực của dòng điện . : là thành phần ảo của dòng điện . Vậy : 132.Dòng điện trong cuộn dây phụ : Trong đó : Vậy : 133.Dòng điện tổng stato lấy từ lưới : 134.Công suất điện từ : 135.Tổn hao cơ : 136.Tổn hao phụ : 137.Công suất cơ trên trục : 138.Công suất cơ tác dụng trên trục : Ta thấy nằm trong giới hạn cho phép 139.Mômen tác dụng : 140.Tổn hao đồng stato : Trong đó : ,(mục 131) ,(mục 132) 141.Tổn hao đồng rôto : Trong đó : , (mục 121) , (mục 122) , (mục 111) , (mục 118) 142.Tổng tổn hao : Trong đó : ,(mục 140) , (mục 141) , (mục 127) , (mục 129) , (mục 135) , (mục 136) 143.Công suất tiêu thụ : 144.Hiệu suất : Như vậy thoả mãn điều kiện. 145.Hệ số công suất : Như vậy hệ số công suất là thoả mãn điều mà nhà thiết kế đặt ra. 146.Điện áp trên dây quấn phụ : Trong đó : là điện áp trên dây quấn phụ thành phần thứ tự thuận và nghịch. Vậy : 147.Điện áp trên tụ : Như vậy ta chọn tụ có điện áp làm việc là 148.Mômen cực đại : Bội số mômen cực đại khi đó sẽ là : Ứng với hệ số trượt khi đó sẽ là : Theo yêu cầu đề bài là : Ta thấy là thoả mãn yêu cầu mà nhà thiết kế đề ra. CHƯƠNG X TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ KHỞI ĐỘNG 149.Ở chế độ khởi động ta có : Khi n = 0 ta có hệ số trượt tương ứng : 150.Tổng trở tương đương của nhánh từ hoá : 151.Tổng trở mạch điện thay thế dây quấn chính lúc khởi động : 152.Tổng trở mạch điện thay thế lúc khởi động : 153.Dòng điện thứ tự thuận của dây quấn chính : 154.Dòng điện thứ tự nghịch của dây quấn chính : 155.Dòng điện tổng của dây quấn chính : 156.Dòng điện tổng của pha phụ : 157.Dòng điện khởi động tổng : 158.Bội số dòng khởi động : Trong đó : , (mục 157) , (mục 15) Như vậy theo yêu cầu đề bài là thoả mãn yêu cầu mà ta cần thiết kế . 159.Hệ số công suất tổng lúc khởi động : Trong đó : , (mục 157) 160.Công suất điện từ lúc khởi động : Trong đó : m = 2: số pha của động cơ , (mục 150) , (mục 153) ,(mục 154) 161.Mômen lúc khởi động : Trong đó : (vòng/phút) , (mục 160) 162.Bội số mômen khởi động : Trong đó : , (mục 139) Như vậy bội số mômen khởi động 163.Công suất tiêu thụ lúc khởi động : Trong đó : , (mục 157) , (mục 159) 164.Điện áp trên dây quấn phụ lúc khởi động : 165.Điện áp trên tụ lúc khởi động : 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: 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. 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. Ngoài ra đối với các máy điện đặc biệt sẽ có những yêu cầu đặc biệt như chống nổ, làm việc với tần số cao. Ngoài 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. 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 ._.