Thiết kế động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc

đường kính ngoài stato theo tiêu chuẩn =27,2 cm. Đường kính trong stato Theo bảng 10-2,với số cực 2p = 4 ta có KD= 0,64 ~ 0,68,do đó đường kính trong của stato là: D = (0,64 ~ 0,68).Dn =(0,64 ~ 0,68).27,2=17,4-18,5 Ta chọn : D =180 mm =18 cm Công suất tính toán Trong đó: KE =f(p) được tra trong hình 10-2 trang 231 TKMĐ- Trần Khánh Hà Với p=2 ta tra được kE =0,975 Chiều dài tính toán lõi sắt Stato(ld) Sơ bộ chọn ad =0,64 :hệ số cung cực từ ks =1,11: hệ số dạng sóng kdq =0,92 : chọn dây quấn 1 lớp, bước ngắn Theo hình 10-3a trang 234 TKMĐ- Trần Khánh Hà, Với D =27,2 cm ta tra được: A=330 A/cm mật độ tự cảm khe hở không khí: Bd =0,76 T lấy chuẩn ld =15cm Do lỏi sắt ngắn nên làm thành một khối. Chiều dài lỏi sắt stato, Roto bằng: l1=l2=ld=11 (cm) Bước cực Lập phương án so sánh Hệ số Dòng điện pha định mức Số rãnh stato Chọn số rãnh mỗi pha trên một cực q1=4 Khi đó số rãnh của stato là : rãnh Bước rãnh Stato Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh Ta chọn ur=14 rãnh Trong đó: a1 : số nhánh song song, chọn a1 =1 A =330 (A/cm) : đã chọn ở mục 5 Số vòng dây nối tiếp của một pha dây quấn Stato Tiết diện và đường kính dây Trong đó: a1 =1 số nhánh song song n1: số sợi dây ghép song song, chọn n1 =2 J1: mật độ dòng điện dây quấn Stato Theo phụ lục IV, Bảng IV,1 trang 464 Giáo trình thiết kế máy điện- Trần Khánh Hà (ấn bản mới): Dãy công suất chiều cao tâm trục của động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc, kiểu kín TCVN-1987-94 cách điện cấp B. Công suất P=15 (KW), số đôi cực 2p =4ị h=160 (mm) Theo hình 10-4bTr 237,chọn tích số AJ=1881 A2/cm.mm ị mật độ dòng điện: Vởytiết diện sơ bộ của dây dẫn stato là: ị Theo phụ lục VI ,bảng VI-1 chọn dây quấn tráng men PETV có đường kính d/dcd=1,81/1,905(mm ) có tiết diện bằng S1=2,57 ( mm2 ) Kiểu dây quấn Chọn dây quấn 1 lớp bước đủ với y=10 Vì U=220(V) và chiều cao tâm trục của máy h<=160(mm) nên ta có thể chọn dây quấn một lớp đồng tâm đặt vào rãnh 1/2 kín ị hệ số bước đủ : Hệ số dây quấn Hệ số dây quấn bước đủ: Hệ số quấn rải: Kr= Trong đó q1=4; a=p.360/Z1=2.360/48=15 Hệ số dây quấn Stato: Kdq1 =Ky1.Kr =1.0,958=0,958 Từ thông khe hở không khí Theo công thức 4- 80 Tr 114 Giáo trình TKMĐ: Trong đó: KE =0,975 chọn ở mục 3 Ks =1,11 chọn ở mục6 W1 =104 tính ở mục12 Kdq1 =0,958chọn ở mục15 Mật độ từ thông khe hở không khí Trong đó: f =0,0097 T xác định ở mục 16 ad =0,64 hệ số cung cự từ, xác định ở mục 6 t =14,14 (cm) xác định ở mục 6 ld =15(cm) xác định ở mục 5 Kiểm tra :A=1,2%<5% Nhận xét:Sai số A là hoàn toàn chấp nhận được Sai số =7,5%>5% Nhận xét:Do sai số >5% nên nó vượt quá giá trị cho phép .Để hiệu chỉnh lại trị số này cho thích hợp thì ta phải giảm hệ số Kdq1 bằng cách sử dụng dây quấn bước ngắn với y=10 ,β=0,833 . kr= Kdq1 =Ky1.Kr =0,966.0,958=0,925 Sai số =3,9%<5% .Vậy sai số này là chấp nhận được Xác định sơ bộ chiều dài răng Stato Trong đó:ld = l1 =15 (cm) xđ ở mục 7 t1 = 1,178 (cm) xđ ở mục 10 Bd =0,736 (T) xđ ở mục 17 B’z1: mật độ từ thông răng Stato, theo bảng 11-2 trang 270 Giáo trình thiết kế máy điện-Trần Khánh Hà, với răng có cạnh song song thì Bz1=1,7 á1,85 (cm), ta chọn sơ bộ B’z1 =1,8 (T) Kc1: hệ số ép chặt của lõi sắt Stato, ta chọn Kc1 =0,95 Xác định sơ bộ chiều cao gông Trong đó: Bg1: mật độ từ thông gông Stato, chọn theo bảng 10-3: Bg1=1,5T Kích thước rãnh và cách điện rãnh Diện tích có ích của rãnh (tính sơ bộ) là: n1 =2 là số sợi dây ghép song song, được chọn ở mục 13 ur =18 xđ ở mục 11 dcđ =1,685 (mm), chọn ở mục 13 Chọn kiểu rãnh hình quả lê như hình vẽ Chiều cao rãnh Stato: h’g1 =2,3(cm) chiều cao gông, tính ở mục 19 Dn =27,2 (cm) đường kính ngoài Stato, tính ở mục 2 D =18 (cm) đường kính trong Stato, tính ở mục 3 Chiều cao thực của răng Stato: hZ1 = hr1 – h41 = 23 – 0,5 = 22,5 (mm) Bề rộng rãnh Stato: Chọn bề rộng miệng rãnh Stato là b41 =3,2 (mm) =0,32 (cm) h41 =0,5 (mm) =0,05 (cm) Chiều rộng rãnh Stato phía đáy tròn nhỏ: Chiều rộng rãnh Stato phía đáy tròn lớn: Trong đó: D =18 (cm) đường kính trong Stato, tính ở mục 3 Dn =27,2 (cm) đường kính ngoài Stato h’g1 =2,3 (cm) chiều cao gông Stato, tính ở mục 19 b’Z1 = 0,5 (cm) chiều rộng răng Stato, tính ở mục 19, Z1 = 48 (rãnh) tính ở mục Theo bảng VIII-1 ở phụ lục VIII chiều dày cách điện rảnh là c=0,5mm của nêm là c Tính hệ số lấp đầy kđ: _Diện tích của rãnh (trừ nêm): trong đó Diện tích lớp cách điện: Chọn tổng chiều dày cách điện: C = 0,4(mm) Chiều dày cách điện giữa 2 lớp: C’= 0,5(mm) _Diện tích có ích của rãnh: Sr =S’r - Scđ = 170; -31=139 (mm) Hệ số lấp đầy rãnh Stato: kđ Nhận xét: Với hệ số lấp đầy như trên là đạt yêu cầu kỹ thuật đặt ra Chiều rộng răng Stato Chiều rông răng Stato phía đáy rãnh phẳng: Theo công thức 4- 32 trang 101, Giáo trình thiết kế máy điện- Trần Khánh Hà Chiều rông răng Stato phía đáy rãnh tròn: Chiều rộng răng Stato trung bình: Chiều cao gông từ Stato Đối với động cơ có đáy rãnh Stato phẳng, theo công thức 4- 46a trang 67, Giáo trình TKMĐ ta có: Trong đó: hr1 =2,3 (cm) tính ở mục 20 Khe hở không khí Khí chọn khe hở không khí d ta cố gắng lấy nhỏ để cho dòng điện không tải nhỏ và cosj cao, Nhưng khe hở không khí nhỏ sẽ khó khăn trong việc chế tạo và quá trình làm việc của máy: Stato rất dễ chạm với Rôto (sát cốt), làm tăng thêm tổn thất phụ, điện kháng tản tạp của động cơ cũng tăng lên, Theo công thức 10-21 trang 253, Giáo trình TKMĐ- Trần Khánh Hà, đối với loại Động cơ có công suất không lớn P=11KW) <20 (KW), 2p=4ta có: Do đó ta có suy ra chọn Chương IV Thiết kế dây quấn rãnh và gông rôto Số rãnh Rôto Thiết kế Rôto lồng sóc đúc nhôm, chọn số rãnh Rôto theo bảng 4- 2 trang 23, Giáo trình Động cơ không đồng bộ- phối hợp giữa số rãnh Stato và số rãnh Rôto của máy điện không đồng bộ Rôto lồng sóc: 2p =4 rãnh Rôto nghiêng, động cơ làm việc ở điều kiện bình thường: Z2 = 40(rãnh), Đường kính ngoài Rôto D’= D -2.d = 18-2.0,05=17,9(cm) = 179(mm) Trong đó: D = 18(cm) đường kính trong stato d = 0,05(cm) khe hở không khí, tính ở mục 23 Bước răng Rôto Xác định sơ bộ chiều rộng răng Rôto Theo công thức 4- 22 trang 62, Giáo trình TKMĐ- Trần Khánh Hà: Trong đó: Bd =0.736 (T) l2 = l1 =15(cm) t2 =1,4(cm) kC2: hệ số ép chặt lõi sắt Rôto Ta chọn hệ số ép chặt kC2 =0,95 BZ2: mật độ từ cảm trong răng Rôto, theo bảng 11- 2 trang 270, Giáo trình TKMĐ- Trần Khánh Hà, giá trị BZ2 =1,7 á 1,85 (T), ta chọn BZ2 = 1,8 (T) Dòng điện trong thanh dẫn Rôto Trong đó: kdq1 =0,925 xác định ở mục 15 , W1 =112 xác định ở mục12 Z2 =40 (rãnh) xác định ở mục 24 , m1 =3 số pha của dây quấn Stato kI =f(cosj): là hệ số dòng điện, được tra trong hình 10- 5 trang 244, Giáo trình TKMĐ ứng với cosjđm =0,875 thì kI =0,9 Dòng điện trong vành ngắn mạch Theo công thức 5- 10 Tr77 Giáo trình TKMĐ ta có: Tiết diện thanh dẫn bằng nhôm Với thanh dẫn nhôm thì Jtd =2,5 á 3,5 (A/mm2) ta chọn sơ bộ: Jtd =3 (A/mm2) Tiết diện thanh dẫn: Tiết diện vành ngắn mạch Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong vành ngắn mạch: JV =2,4 (A/mm2) b42 h42 dr2max dr2min bZ2tb b’Z2 b”Z2 D’ hr2 Kích thước răng, rãnh Rôto Do động cơ có chiều cao tâm trục h=160 (mm),do đó ta chọn dạng rãnh rôto là rãnh sâu hình quả lê như hình 10-8b trang 248 TL1 và có các thông số như sau: h42=0,5mm b42=1mm d1=7,2mm d2 =5,1mm hr2=20mm Chiều cao vành ngắn mạch a=24mm Chiều rộng vành ngắn mạch b=18mm Đường kính vành ngắn mạch: Dv=D-(a+1)=179-(28+1)=158 mm Khoảng cách giữa hai tâm đường tròn 2 đáy rãnh Rôto: Diện tích rãnh Rôto Trong đó: d1=7,2mm tính ở trên d2 =5,1mm tính ở trên h12 =17,5 (mm2) tính ở trên bV aV D’ DV Rôto Diện tích vành ngắn mạch Tính các kích thước thực tế: = hr2- d2 /3=20-7,2/3=17,6(mm)=17,6(cm) Bề rộng răng Rôto: Bề rộng răng Rôto chỗ hẹp nhất: Bề rộng răng Rôto chỗ rộng nhất: Trong đó: Z2 =40 (rãnh) xác định ở mục 24 , D’=17,9 (cm) xác định ở mục 25 dr2max = 7,2 (mm) xác định ở mục 33 , dr2min =5,1 (mm) xác định ở mục 33 h42 =5,4(mm) chọn ở mục 33 Bề rộng tb của răng Rôto: Chiều cao gông Rôto Đối với động cơ loại rãnh có đáy tròn, số đôi cực 2p=4, theo công thức 6- 51b tr 68- Giáo trình TKMĐ ta có: s Trong đó: d1=5,1mm : đường kính đáy tròn Rôto chỗ nhỏ nhất, hr2 =20 (mm): chiều cao của rãnh Rôto, Độ nghiêng rãnh Stato Để giảm bớt biên độ của các sóng bậc cao, ta có thể làm rãnh Stato, Rôto nghiêng, với cách dùng rãnh nghiêng ta sẽ có nghiều kiểu phối hợp rãnh Stato và Rôto, lấy độ nghiêng băndf một bước rãnh stato , Chương IV: Tính toán mạch từ Hệ số khe hở không khí Phía Stato: , Trong đó: b41 =3,2 (mm) là miệng rãnh Stato t1 = 11,78 (mm) bước rãnh Stato,mục 10 d =0,5 (mm) khe hở không khí, mục 23 Theo công thức 6- 11 Tr 67 Giáo trình TKMĐ: Thay số vào ta được: Phía Rôto: , Trong đó: t2 = 14 (mm) tính ở mục 26 ị kd =kd1,kd2 = 1,02.1,18 = 1,2 Sức từ động trên khe hở không khí Mạch từ có 2 đoạn qua khe hở không khí, bề rộng của khe hở không khí theo hướng hướng kính, theo công thức 4- 18 Tr 62 Giáo trình TKMĐ: Fd = 1,6.Kd.Bd .d.10=1,6.0,736.1,2.0,05.104 = 706,56(A) Trong đó: Bd =0,736 (T) mật độ từ thông khe hở không khí, tính ở mục 17 d =0,05 (cm) bề rộng khe hở không khí, chọn ở mục 23 Mật độ từ thông ở răng Stato (tính lại việc chọn BZ1 =1,85 T( ở mục 18), Theo công thức 4- 22 Tr 62 Giáo trình TKMĐ: Trong đó: Bd = 0,736 (T) tính ở mục 17 , t1 = 1,178 (cm) tính ở mục 10 bZ1 =0,495 (cm) tính ở mục 21 ,, kC1 =0,95 chọn ở mục 18 Cường độ từ trường trên răng Stato HZ1 =f(BZ1), giá trị của HZ1 được tra trong phụ lục V- 6 Trang 608 Giáo trình TKMĐ: Bảng và đường công từ hoá Với BZ1 =1,85 (T), ta dùng phương pháp nội suy từ 2 giá trị lân cận, tra bảng V-6 cho loại tôn Silic '12 Nội dung của phương pháp nội suy: Giả sử có 3 điểm cùng nắm trên một đường cong từ hoá, có toạ độ như hình vẽ: ã ã ã B H 1 2 3 B1 B2 B3 H1 H2 H3 Ta đã biết trước toạ độ của 2 điiểm: Điểm 1(B1,H1) Điểm 3(B3,H3) Điểm 2(B2,H2=?) Ta cần tìm trị số H2 của điểm 2, khi ta đã có các giá trị: B1, B3, H1, H3. Tuyến tính hoá đoạn 1, 2, 3 và sử dụng công thức sau: B B1 B2 B3 H H1 H2 =? H3 áp dụng phương pháp nội suy trên để tìm HZ1 tại gí trị BZ1 =1,85 (T) B 1,8 1,85 1,9 H 17,7 21,45 25,2 Sức từ động trên răng Stato FZ1 =2.h’Z1.HZ1 =21,9.27,0 = 102 (A) Trong đó: h’Z1 =22,67 (mm) =2,267 (cm), tính ở mục 20 Mật độ từ thông trên răng Rôto Tương tự cách tính mật độ từ thông trên răng Stato ở công thức 42 Xét phía răng Rôto rộng nhất (bZ2max): Cường độ từ trường HZ2min phía bZ2max: B 1,7 1,73 1,8 H 13,3 14,6 17,7 Với BZ2min =1,7 (T) ta có: Sức từ động trên răng Rôto FZ2 = 2h’Z2.HZ2 = 2.1,76.19,8 = 66, 8 (A) Trong đó: h’Z2 =hr2-d/3=20-7,2/3=1,76(cm), là chiều cao rãnh Rôto tính ở mục 36 Hệ số bão hoà răng Tính lại hệ số bão hoà răng đã chọn sơ bộ ở mục 6, theo công thức 4- 81 Tr72 Giáo trình TKMĐ: Trong đó: Fd = 706,56 (A) tính ở mục 39 , FZ1 = 102 (A) tính ở mục 42 FZ2 = 66.8 (A) tính ở mục 45 Mật độ từ thông trên gông Stato (tính lại việc chọn sơ bộ ở mục 19) Trong đó: F = 0,0097 (W) tính ở mục 16 , l1 =15 (cm) tính ở mục 5 kC1 =0,95 chọn ở mục 18 , hg1 =2,3(cm) tính ở mục 22 Cường độ từ trường trên gông Stato Tra bảng từ hóa ở phụ lục V-9 ta được:Hg1=8,15 A/cm Chiều dài mạch từ gông từ Stato Theo công thức 4- 48 Tr 107 Giáo trình TKMĐ: Sức từ động trên gông Stato Fg1 =Lg1.Hg1 =19,54.8,15=158,9 Mật độ từ thông trên gông Rôto Trong đó: F = 0,0097 (W) tính ở mục 16 , l2 =15(cm) tính ở mục 5 kC2 =0,95 chọn ở mục 18 , hg2 =23 (mm) = 43,7 (cm) tính ở mục 36 Cường độ từ trường trên gông Rôto Tra đường cong và bảng từ hóa ở phụ lục V-9, dùng phương pháp nội suy ta được: Với Bg2=1,86(T) ta tính được: Chiều dài mạch từ gông từ Stato Theo công thức 4- 53 Tr 108 Giáo trình TKMĐ: Trong đó: dt =5,4 (cm) đường kính trục Rôto, tính ở mục 36 hg2 = 4,37 (cm) tính ở mục 36 Sức từ động trên gông Stato Fg2 =Lg2.Hg2=7,64.1,86=14 (A) Sức từ động tổng của toàn mạch Theo công thức 4- 82 Tr 114 Giáo trình TKMĐ Fồ = Fd + FZ1 + FZ2 + Fg1 + Fg2 Trong đó: Fd = 706,56 (A) Sức từ động khe hở không khí, tính ở mục 39 FZ1 = 102 (A) Sức từ động trên răng Stato, tính ở nục 42 FZ2 = 66,8 (A) Sức từ động trên răng Rôto, tính ở nục 45 Fg1 =158,9 (A) Sức từ động trên gông Stato, tính ở nục 51 Fg2 = 14 (A) Sức từ động trên gông Rôto, tính ở nục 55 Thay số vào ta được: Fồ = 706,56+ 102 + 66,8 + 158,9+ 14 = 1048,2 (A) Hệ số bão hoà toàn mạch Dòng điện từ hoá Theo công thức 4- 83 Tr 73 Giáo trình TKMĐ: Trong đó: Fồ =1048,2 (A) tính ở mục 57 W1=112(vòng) số vòng dây của dây quấn Stato, tính ở mục 12 kdq1 =0,958 hệ số dây quấn Stato, tính ở mục 15 Dòng điện từ hoá tính theo đơn vị phần trăm: Trong đó: Iđm =29,3(A) dòng điện đực mức, tính ở mục 2 Nhận xét: Với động cơ không đồng bộ có 2p=4 thì =(30%-35%) .Do vậy giá trị trên là có thể chấp nhận được Chương V: tham số của động cơ điện Chiều dài phần đầu nối dây quấn Stato Theo công thức 3- 29 và 3- 30 Tr 68 Giáo trình TKMĐ ta có: lđ1 =Kđ1.ty1 + 2B1 Trong đó: Kđ1, B1 được tra trong bảng3- 4 Tr 69 Giáo trình TKMĐ, đối với loại động cơ 2p=4, phần đầu nối không băng cách điện ta có: Kđ1 =1,3 và B1 = 1,0 (cm) là bề rộng trung bình của phần tử (theo công thức 3- 30) Trong đó: D = 18 (cm) đường kính trong Stato, tính ở mục 3 hr1 =2,3 (cm) chiều cao rãnh Stato, tính ở mục 20 Z1 =48 số rãnh Stato, tính ở mục 9 Thay số vào ta được: Từ đó ta có: lđ1 = Kđ1.ty1 + 2B1 =1,3.13,28 + 2.1 = 19,264(cm) Chiều dài phần đầu nối của dây quấn Stato khi ra khỏi lõi sắt Chiều dài trung bình vòng dây của dây quán Stato l1/2 tb = l1 + lđ1 = 15 +19,264= 34,26 (cm) Chiều dài dây quấn của 1 pha Stato l1 = 2.W1.l1/2 tb.10-2 =2.112.34,26.10-2 = 776 (m) Điện trở tác dụng của dây quấn Stato Trong đó: l1 =76,70 (m) chiều dài dây quấn của 1 pha Stato, tính ở mục 63 n1 =2 số sợi dây ghép song song, chọn ở mục 13 a1 =1 số nhánh song song, chọn ở mục 13 S1 = 2.57 (mm2) tiết diện dây dẫn, tính ở mục 13 :là điện trở dây dẫn đồng Tính theo đơn vị tương đối: Điện trở tác dụng của dây quấn Rôto Điện trở thanh dẫn: Trong đó: l2 =71,36 (cm) chiều dài lõi sắt Rôto, tính ở mục 28 Sr2 =112 (mm2) diện tích rãnh Rôto, tính ở mục 36 Điện trở vành ngắn mạch: Trong đó: DV = 15,8 (cm) đường kính trung bình của vành ngắn mạch D’ = 17,9 (cm) đường kính ngoài Rôto, tính ở mục 25 SV = 504 (mm2) diện tích vành ngắn mạch, tính ở mục 35 Điện trở Rôto: Theo công thức 5- 14 Tr 77 Giáo trình TKMĐ ta có Trong đó: Rtd =5,8.10-5 (W) điện trở thanh dẫn, tính trên RV =1,07.10-6 (W) Điện trở vành ngắn mạch, tính ở trên Hệ số quy đổi điện trở Rôto về Stato Theo công thức 5- 16 Tr121 Giáo trình TKMĐ ta có: Điện trở Rôto sau khi quy đổi về Stato R’2 =g.R2 = 3220.0,79.10-4 =0,25 (W) Tính theo đơn vị tương đối: Hệ số từ tản rãnh Stato Hệ số từ tản rãnh Stato: Theo công thức 5- 23 Tr79 Giáo trình TKMĐ Đối với rãnh nửa kín, hình quả lê, dây quấn 2 lớp bước ngắn: Trong đó: Các kích thước như hình vẽ br1 = brr1min =d1=7,3 (mm) bề rộng rãnh Stato phía miệng rãnh (mục 20) h2 =-(d1/2-2.c-c’) = -(7/3-2.0,5-0,4) = -2,25 (mm) chiều cao nêm h41 =0,5 (mm) h1 =hr1- 0,1.d2 - 2.c - c’ =23 - 0,1.9,2 - 2.0,5 - 0,4=20,58 (mm) b41= 3 (mm) kb =f(b),k’b =f(b), được tính theo công thức 5-24,25 Giáo trình TKMĐ Với Thay số vào ta được: Hệ số từ dẫn tản tạp Stato Theo công thức 5- 39 Tr 82 Giáo trình TKMĐ ta có Trong đó: t1 =13,3 (mm) bước rãnh Stato, tính ở mục 10 q1 =4 tính ở mục 9 , kdq1 =0,925 tính ở mục 15 st1: Tra trong bảng 5- 2a Tr 86 với q1 =4; bước rút ngắn của dây quấn theo bước rãnh bằng 12-10=2 ta tra được giá trị 100st1 =0,62 ị st1 =0,0062 rt1: Tra theo bảng 5- 3 Tr 86 Giáo trình TKMĐ, với loại rãnh làm nghiêng: q1 =4; tỉ số ta tra được với q=4 và Z2/p=15 : rt1= 0,9 với q=4 và Z2/p=20 : rt1= 0,84 Ngoại suy ra ta có: với q=4 và Z2/p=19 : rt1= rt1 = 0,88 -Theo công thức 5- 41 Tr 83 với: b41 =3 (cm) t1 = 11,78 (cm) d = 0,7 (cm) kd =1,2 tính ở mục 39 Thay số vào ta được: Hệ số từ tản đầu nối Theo công thức 5- 44 Tr83 đối với dây quấn 2 lớp lđ1 =0,34..(lđ1 - 0,64.b.t) = 0,34..(19,264- 0,64.0,833.14,14)=1,06 Trong đó: lđ1 =19,264 (cm) chiều dài phần đầu nối dây quấn Stato (mục 40) b = 0,833 tính ở mục 15 , t = 14,14 (cm) tính ở mục 5 Tổng hệ số từ dẫn tản Sl1 =lr1 + lt1 + lđ1 = 1,393+1,19+1,06 = 3,643 Điện kháng tản dây quấn Stato Theo công thức 5- 20 Tr79 Giáo trình TKMĐ ta có: Tính theo đơn vị tương đối: Hệ số từ dẫn tản rãnh Rôto Hệ số từ dẫn tản ở rãnh Rôto: loại rãnh hình quả lê0 Theo CT 5- 30 Tr80 ta có: Trong đó: k=1 , h42=1mm,b42 =0,5 (mm) Sr2 =112 (mm2) diện túch rãnh Rôto (mục 36) b = dr2max =7,2 (mm) bề rộng rãnh Rôto phía miệng rãnh (mục 34) h1= hr2 - 0,1.d = 30 -0,1.6 =29,4 (mm) chiều cao rãnh Rôto (mục 34) Thay số: Hệ số từ tản tạp Rôto Theo công thức 5- 40 Tr 83 : Trong đó: t2 =14(mm) tính ở mục 27 Đối với dây quấn Rôto lồng sóc thì: và kdq2 = 1; rt2 =1 với Rôto to lồng sóc rãnh nửa kín thì kt2 ằ 1 s2: được tra trong bảng 5- 2c Tr87 với ta ngoại suy giữa q2=3 và q2=20/9 q2=3 thì 100s2=3. , q2=19/6 thì 100s2=0,82 Thay số ta được: Hệ số từ dẫn tản phần đầu nối: Theo công thức 5- 45 Tr84, với Rôto lồng sóc đúc nhôm, vòng ngắn mạch coi ở liền, sát với đầu lõi sắt Rôto: Trong đó:DV = 15,8 (cm) đường kính trung bình của vành ngắn mạch (mục65) ld’’ ằ l2 =18,5 (cm) đối với Rôto lồng sóc không có rãnh thông gió aV =2,8 (cm) và bV =1,8 (cm) kích thước vành ngắn mạch, tính ở mục 35 Thay số: Hệ số từ tản do rãnh nghiêng Hệ số từ dẫn Rôto Sl2 =lr2 + lt2 + lđ2 +lrn =1,48 + 1,8 + 0,7 +0,6 = 4,58 Điện kháng tản dây quấn Rôto Theo công thức 5- 49 Tr84 với Rôto lồng sóc: X2 =7,9.f2.l2.Sl2.10-8 =7,9 .50.15.4,58. 10-8 = 2,7.10-4 (W) Điện kháng tản Rôto đã quy đổi về Stato X’2 =g.X2 =3220.2,7 =0,86 (W) Trong đó: là hệ số quy đổi điện trở Rôto về Stato tính ở mục 66 Tính theo đơn vị tương đối Điện kháng hỗ cảm (Khi không xét rãnh nghiêng) Trong đó: U1 =220 (V) điện áp pha đặt vào dây quấn Stato Im =7,24 (A) dòng điện từ hoá, tính ở mục 59 X1 =0,676 (W) Điện kháng tản dây quấn Stato, tính ở mục 69 Tính theo đơn vị tương đối: Điện kháng tản khí xét đến rãnh nghiêng Xét góc rãnh nghiêng: Theo công thức Tr 88 Giáo trình TKMĐ: Trong đó: bc =1,33 (cm): độ nghiêng của rãnh, tính toán ở mục 39 (điện) Tra bảng 5- 3 Tr91, Giáo trình TKMĐ ta xác định được trị số của sn =1,05 (sn: là hệ số rãnh nghiêng) X’1n = sn,X1 =1,05,0,9307 = 0,9772 (W) X’2n =sn,X’2 = 1,05,0,5737 = 0,6024 (W) 80. Tính lại trị số kE Trị số này không sai khác nhiều so với trị số kE =0,975 đã chọn sơ bộ ở mục 3, ta tính độ sai lệch tương đối: nên không cần tính lại. Chương VI: tổn hao trong thép và tổn hao cơ Trọng lượng răng Stato GZ1 = gFe.Z1.hr1.bZ1.l1.kC1.10-3 Trong đó: gFe = 7,8 (kg/m3) trọng lượng riêng của thép làm răng Stato hZ1 = 1,9 (cm) chiều cao răng Stato, tính ở mục 20 bZ1 = 0,495 (cm) bề rộng răng Stato, tính ở mục 21 l1 =15(cm) chiều dài lõi sắt Stato, tính ở mục 6 kC1 =0,95 hệ số ép chặt lõi sắt Stato, chọn ở mục 18 ị GZ1 =7,8.48.0,495.1,9.1,5.0,95.10-3 = 5,02 (kg) Trọng lượng gông từ Stato Gg1 = gFe.l1.lg1.hg1.2p.kC1.10-3 Trong đó: lg1 = 19,54 (cm) chiều dài mạch từ gông từ Stato, tính ở mục 55 hg1 = 2,3 (cm) chiều cao gông từ Stato, tính ở mục 22 ị Gg1 =7,8.15.19,54.2,3.4.0,95.10-3 = 19,98 (kg) Tổn hao chính trong thép Tổn hao cơ bản trong lõi sắt Stato Tổn hao trong răng: Theo công thức 6- 2 Trang 94 TKMĐ ta có: PFeZ1 =kgiacông Z1.pFeZ1.GZ1.. 10-3 Trong đó: pFeZ1=2,5 kgiacông Z1 =1,8 hệ số gia công răng Stato, đối với động cơ có P Ê 250 (KW) GZ1 = 5,02 (kg) trọng lượng răng Stato, tính ở mục 81 Thay số vào ta được: PFeZ1 =1,8.2,5.1,82 .5,02.10-3 = 0,073 (KW) Tổn hao trong gông Stato PFeg1 =kgiacông g1.pFeg1.Gg1.10-3 (Theo công thức 6-3 Trang 94 TKMĐ) Trong đó: Gg1 = 60,1 (kg) trọng lượng gông từ Stato, tính ở mục 76 kgiacông g1 =1,6 hệ số gia công gông Stato, với Pđộng cơ Ê 250 (KW)= 0,4063 (KW) Tổn hao cơ bản trong lõi sắt Stato: PFe1 =PFeZ1 + PFeg1 = 0,037 + 0,173 = 0,246 (KW) Tổn hao phụ trong thép Stato và rôto Tổn hao bề mặt trên răng Stato Theo công thức 6-7 trang 142 Trong đó : Với : b0 = 0,31 b41/d = 32/0,5 = 6,4 B0 = b0.kd.Bd = 0,31.1,2.0,73 = 0,272 Thay số vào ta có : Tổn hao bề mặt trên răng rôto Theo công thức Trong đó : Với : b0 = 0,31 , b42/d = 3,2/0,5 = 6,4 B0 = b0.kd.Bd = 0,31.1,2.0,73 = 0,272 Thay số vào ta có : Tổn hao đập mạch trên răng Stato Theo công thức 6-13 Trang 97 TKMĐ, với loại thép '12 ta có: Trong đó: Z2 =48 số rãnh Rôto n n1 = 1500 (Vòng/phút) tốc độ đồng bộ , GZ1=20,08 (Kg) Bđm1: biên độ dao động của từ trường trong vùng liên thông răng (rãnh) Rôto và Stato theo vị trí tương đối của rãnh Rôto và Stato, Theo công thức 6-10 Trang 142 TKMĐ ta có: Trong đó: tính ở mục 39 d = 0,7 (mm) khe hở không khí, tính ở mục 23 t2 = 0,5 (mm) tính ở mục 27 tính ở mục 42 Thay số vào ta được tổn hao đập mạch trong răng Rôto là: Tổn hao đập mạch trong răng Rôto Theo công thức 6-13 Trang 97 TKMĐ, với loại thép '12 ta có: Trong đó: Z1 =72 số rãnh Stato, tính ở mục 9 n = n1 = 1000 (Vòng/phút) tốc độ đồng bộ GZ2 Trọng lượng sắt răng Rôto, được tính theo công thức: GZ2 = gFe.Z2.hZ2.bZ2.l2.kC2.10-3 Trong đó: gFe = 7,8 (kg/m3) trọng lượng riêng của thép làm răng Stato hZ2 =1,76 (cm) chiều cao răng Rôto, tính ở mục 37 bZ2 = 0,64 (cm) bề rộng răng Rôto, tính ở mục 37 l2 =15 (cm) chiều dài lõi sắt Rôto, tính ở mục 28 kC2 =0,95 hệ số ép chặt lõi sắt Rôto, chọn ở mục 28 Z2 = 40 số rãnh Stato, tính ở mục 24 ị GZ2 =7,8.40.1,76.0,64.15.10-3 = 18,575 (kg) Tính Bđm2: biên độ dao động của từ trường trong vùng liên thông răng (rãnh) Stato và Rôto theo vị trí tương đối của rãnh Stato và Rôto, Theo công thức 6-10 Trang 142 TKMĐ ta có: Trong đó: g1 = n1 = 3,6 tính ở mục 40 d = 0,5 (mm) khe hở không khí, tính ở mục 23 t1 =1,178(cm) bước rãnh Stato, mục 10 BZ2tb = 1,73 (T) tính ở mục 45 Thay số vào ta được tổn hao đập mạch trong răng Rôto là: Tổng tổn hao trong thép lúc không tải Theo công thức 6-15 Trang 144 TKMĐ ta có PSFe = PFe1 + PbmZ1 + PđmZ1 + PbmZ2 + PđmZ2 = = 0,246 + 0,0048 + 0,048 = 0,3 (KW) Trong đó: PFe1: tổn hao cơ bản (chính) trong lõi sắt, tính ở mục 77 PbmZ1: tổn hao bề mặt răng Stato (tổn hao phụ), tính ở mục 78 PđmZ1: tổn hao đập mạch răng Stato, tính ở mục 79 PbmZ2: tổn hao bề mặt răng Rôto, tính ở mục 80 PđmZ2: tổn hao đập mạch răng Rôto, tính ở mục 81 Tổn hao đồng trong dây quấn Stato Theo công thức 6-17 Trang 98 TKMĐ ta có: Trong đó: m1 =3 số pha dây quấn Stato I1 = 83,73 (A) dòng điện trong dây quấn Stato R1 = 0,062 (W) điện trở tác dụng dây quấn Stato tính ở mục 64 Thay số vào ta được: Tổn hao đồng trong dây quấn Stato Theo công thức 6-17 Trang 98 TKMĐ ta có: Trong đó: m2 =3 số pha dây quấn Stato I’2 (A) dòng điện trong dây quấn rôto R1 = 0,062 (W) điện trở tác dụng dây quấn Stato tính ở mục 64 Hệ số dòng điện: Dòng điện rôto qui đổi về stato: Thay số vào ta được: Tổn hao cơ Tổn hao cơ hay tônả hao vì ma sát phụ thuộc vào áp suất trên bề mặt ma sát, hệ số ma sát và tốc độ chuyển động tương đối của bề mặt ma sát, Theo công thức 6-19 Trang 145 TKMĐ đối với loại động cơ không có rãnh thông gió hướng kính và có quạt thổi ngoài vỏ,theo công thức 6-19 ta có: PCơ = Trong đó: Dn = 27,2 (cm) đường kính trong Stato, tính ở mục 4 n = 1500 (Vòng/phút) tốc độ quay của động cơ KT: hệ số, với động cơ có 2p=6 ta có KT=1 PCơ = Tổn hao không tải P0= PCu1+ PCu2+ PFe +Pcơ=0,3+0,6774+0,123=0,423(Kw) Hiệu suất của động cơ Tổn hao khi tải định mức: Pf = 0,005Pđm = 0,005.45 = 0,225 (KW) Tổng tổn hao khi không tải định mức: SP =P0 + Pf = 3,0414 +0,225 = 3,2664 (KW) Hiệu suất của động cơ là: Chương VII: đặc tính làm việc Các thông số cơ bản của Động cơ R1 = 0,3 (W), tính ở mục 64 R'2 = 0,2 (W), tính ở mục 67 X1 = 0,676 (W), tính ở mục 69 X’2 = 0,86 (W), tính ở mục 72 Xm = 29,7 (W), tính ở mục 73 IđbX = Im = 7,24 (A), tính ở mục 59 IđbR E1 = U1 - Im.X1 = 220-7,24.0,676 = 215,1 (V) Hệ số trượt định mức: sđm = Hệ số trượt lớn nhất : sm = Lập bảng đặc tính làm việc theo hệ số trượt (s) Stt s Đơn vị 0,01 0,02 0,0295 0,05 0,1 0,164 1 (W) 26,4 13,4 9,17 5,54 2,92 1,9 2 (W) 1,59 1,59 1,59 1,59 1,59 1,59 3 (W) 26,45 13,49 9,31 5,764 3,325 2,48 4 (A) 8,31 16,68 24,17 39 67,67 90,7 5 0,998 0,99 0,984 0,96 0,878 0,766 6 0,06 0,118 0,171 0,276 0,478 7 (A) 8,834 16,67 23,78 37,14 58,6 8 (A) 7,74 9,16 11,28 17,77 38,87 9 (A) 11,75 19,02 26,32 41,77 70,32 10 0,752 0,876 0,9 0,902 0,833 11 (Kw) 5,83 11 15,8 24,5 38,7 12 (Kw) 0,124 0,325 0,623 1,525 4,45 13 (Kw) 0,034 0,21 0,44 1,14 3,43 14 Pf =0,005,P1 [KW] (Kw) 0,029 0,055 0,079 0,123 0,194 15 P0 =PFe +Pcơ [KW] (Kw) 0,423 0,423 0,423 0,423 0,423 0,423 16 SP=PCu1+ PCu2+Pf+P0 [KW] (Kw) 0,63 1,013 1,56 3,21 8,5 17 0,892 0,907 0,9 0,87 0,78 18 P2=P1- SP [KW] (Kw) 5,2 9,99 14,24 21,29 30,2 Số liệu định mức viết ra từ bảng trên Pđm =15 (KW) I’2đm = 24,17(A) Iđm =24,17 (A) nđm = 1500 (vòng/phút) sđm = 0,032 hđm = 0,89% Cosjđm = 0,9 Theo bảng tính toán ở trên ứng với hệ số trượt này thì: I’2m = 90,7 (A) Bội số mômen cực đại Đặc tính làm việc của máy được biểu diễn trong hình vẽ: S P2(KW) h I1 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 h cosj I1(A) 5 10 0 cosj s(%) 1 22 15 20 25 5 10 15 20 Chương VIII: đặc tính mở máy Tham số động cơ điện khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài của dòng điện (khi s=1) Để cải thiện đặc tính mở máy bằng cách lợi dụng hiện tượng hiệu ứng mặt ngoài của dòng điện. Khi mở máy, do tần số Rôto cao nên dòng điện tập trung lên phía trên rãnh, Vì vậy ta cần xác định độ sâu quy đổi hr của rãnh trong đó dòng điện phân bố đều và trên cơ sở đó ta xác định điện trở thanh dẫn đặt trong rãnh, Tương tự ta cũng tìm được chiều sâu quy đổi của rãnh hx và theo đó xác định điện kháng của thanh dẫn, Trị số hr và hx được xác định theo công thức 11-29 Trang 279 TKMĐ: Trong đó: a là chiều cao nhôm trong rãnh (Rôto lồng sóc đúc nhôm) Theo hình vẽ ta có: a = hr 2 - h42 = 20 - 0,5 =19,5 (mm) j và y là các hệ số phụ rhuộc vào trị số x (chiều cao bằng số của rãnh) Các thông số được xác định trong mục 34 b = d2 =d1= 6 (mm) h42 =0,5 (mm) b42 =1,5 (mm) hr2 = 16,2 (mm) h12 =12,1(mm) tính ở mục 70 b42 h42 b =dr2max dr2min=b’ br bx a hr2 h12 hr hx Theo công thức 11-30 Trang 279 TKMĐ Trong đó s: là hệ số trượt, khí mở máy s=1 : là tỉ số giữa bề rộng thanh dẫn và bề rộng rãnh, với Rôto lòng sóc r: điện trở suất của vật liệu thanh dẫn, với thanh nhôm nhiệt độ dây quấn là 750C thì Từ đó ta có (công thức 11-31b Tr 279 TKMĐ), Thay số vào ta được: , Tra hình vẽ 10-13 Trang 257 TKMĐ ta được: j = 1 và y =0,75 , kR=1+j=2 Điện trở thanh dẫn khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài của dòng điện: Rtdx = kR.Rtd = 5,8.10-5 = 11,6.10-5 (W) Với Rtd =5,8.10-5 (W) điện trở thanh dẫn, tính ở mục 65 Điện trở tác dụng của dây quấn Rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài của dòng điện: Trong đó RV =0,09865.10-5 (W), và _Quy đổi về Stato ta được: R’2x =g.R2x = 3220.12,28.10-5 = 0,395 (W) Trong đó g = 3220 là hệ số quy đổi điện trở Rôto về Stato, tính ở mục 66 Hệ số từ dẫn tản ở rãnh Rôto: Trong đó: Sr2 =112 (mm2) diện túch rãnh Rôto (mục 36) b =5,1 (mm) bề rộng rãnh Rôto phía miệng rãnh (mục 34) h1=29,58 (mm) , h42=1(mm) , b42 =1(mm) y = 0,75 được tính ở trên Thay số: Tổng hệ số từ dẫn Rôto: Slr2x =lr2x + lt2 + lđ2 = 1,75 + 1,8 + 0,7+0,6 = 4,95 Với: lt2 và lđ2 được tính ở mục 70 * Điện kháng rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài Tổng trở ngắn mạch khi sét đến hiệu ứng mặt ngoài: Dòng điện ngắn mạch khi chỉ xét đến hiệu ứng mặt ngoài Tham số của động cơ điện khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài của dòng điện và sự bão hoà của từ trường tản khi s=1 Sơ bộ chọn hệ số bão hoà : kbh=1,2 Dòng điện ngắn mạch: Khi chưa xét bão hoà: Theo công thức 11-40 Tr 258 kbh: là hệ số bão hoà, với kiểu rãnh 1/2 kín, ta chọn sơ bộ kbh =1,2 Sức từ động trung bình của một rãnh Stato: Theo công thức 10-36 Trang 259 TKMĐ ta có: Trong đó: ur =14 là số thanh dẫn tác dụng của một rãnh Stato a1 = 1là số mạch nhánh song song, tính ở mục 11 ky1 = 1 hệ số dây quấn bước ngắn, tính ở mục 15 kdq1 = 0,925 là hệ số dây quấn Stato, tính ở mục 15 Z1 =48, Z2 =40 là số rãnh Stato và Rôto kb =f(b) là hệ số tính đến sức từ động nhỏ đi do bước ngắn được tra theo đường cong hình 10-14 Trang 281 TKMĐ, với b = 0,833 (được tính ở mục 15) ta tra được: kb = 0,09Thay số vào công thức trên ta được: Theo công thức Trang 2259 ta có: Với t1=1,17 (cm), t2=1,4 (cm) là bước rãnh Stato và Rôto, Mật độ từ thông quy đổi trong khe hở không khí: Theo công thức 10-37 TKMĐ: _Theo hình 10-15 Trang 260 TKMĐ ta tra được: cd = 0,6 Sự biến đổi tương đương của miệng rãnh Stato được tín theo công thức10-39Trang 260KMĐ: C1 = (t1 -b41).(1- cd) =(13,3 -3).(1 - 0,6) = 3,34(mm)=0,343(cm) Sự giảm nhỏ của hệ số từ dẫn của từ trường tản do bão hoà: Đối với rãnh 1/2 kín theo công thức 10-42 Trang 260 TKMĐ ta có: _Hệ số từ dẫn tản rãnh stato khi xét đến bão hoà từ tản: lr1bh =lr1 - Dl1bh = 1,393 - 0,37 = 1,023 Với lr1 =1,983 là hệ số từ tản rãnh Stato, tính ở mục 68 _Hệ số từ tản tạp stato khi xét đến bão hoà mạch từ tản lt1bh = cd.lt1 = 0,6. 1,19 = 0,714 Với lt1= 1,06 là hệ số từ dẫn tạp rãnh Stato, tính ở mục 68 * Tổng hệ số từ tản stato khi xét mạch bão hoà từ tản: _lđ1 = 1,06 là hệ số từ tản đầu nối, tính ở mục 68 ị Sl1bh =lr1bh + lt1bh + lđ1 = 1,023 + 0,714 + 1,06 = 2,797 Điện kháng tản Stato khi xét đến bão hoà của từ tản: Trong đó: X1 =0,676 (W) là điện kháng tản dây quấn Stato, tính ở mục 69, Sl1 =3,643 là tổng hệ số từ dẫn tản, tí._.