Đồ án Thiết kế động cơ điện dung làm việc

có xét tới NZA ạ NZB đIều kiện nhận từ trường tròn . Điện trở và điện kháng dây quấn pha B trên stato : rSB = k.t.a(KdqA/KdqB)2.rSA xSB = ak2(KdqA/KdqB)2.xSA Trong đó : a = NZA/NZB ; t = qA/qB KdqA , KdqB _ Hệ số dây quấn pha A và pha B Lúc khởi động s =1 , tổng trở của mạch nhánh song song của thứ tự thuận và thứ tự nghịch bằng nhau . rRB1 = rRB2 = rRBK = k2.rRAK xRB1 = xRB2 = xRBK = k2.xRAK Điện trở và điện kháng của pha B khi khởi động có dạng sau : rBK = rSB + rRBK = k.t.a(kdqa/kdqB)2.rSA + k2rRAK (2-1) xBK = xSB + xRBK = ak2(kdqa/kdqB)2.xSA + k2xRAK (2-2) Biểu thức xác định các điều kiện nhận từ trường tròn trong động cơ điện dung: ` IBKrBK = j.IAK.xAK ; j.IBKxBK = j.IAK.xC = IAKrAK Thay các giá trị IB = j.IAK/k và rBK , xBK theo (2-1),(2-2) vào các biểu thức trên. Hệ số biến áp k và điện kháng tụ C khi từ trường tròn với s =1 : K = 1/rRAK {xAK- t.a.(kdqA/kdqB)2.rSA] XC = krAK + a.k2(kdqA/kdqB)2.xSA + k2xRAK Đặc tính làm việc của động cơ với tụ khởi động không khác so với của động cơ với điện trở khởi động vì chúng đều làm việc với một pha (pha chính) ở chế độ định mức 4. Động cơ không đồng bộ một pha điện dung làm việc Thực chất động cơ điện dung làm việc là động cơ hai pha được mắc vào lưới điện một pha vì cả hai dây quấn đều được duy trì trong suốt quá trình làm việc. Do vậy về cấu tạo rôto lồng sóc, stato có dây quấn hai pha lệch nhau 900 điện, khi dòng điện trong hai dây quấn có biên độ bằng nhau và lệch nhau một góc 900 tạo ra trong máy từ trường quay với tần số quay n1 = 60.f/p. Nguyên lý làm việc và đặc tính của động cơ không đồng bộ một pha điện dung làm việc giống như động cơ ba pha, để tạo ra sự lệch pha về thời gian giữa dòng điên trong hai dây quấn ta mắc nối tiếp một dây quấn với một điện dung C, hai dây quấn nối song song với nhau và mắc vào lưới điện một pha (hình 3). Mmax Mđm sđm sK 1 s M MK Hình 3 Việc phối hợp các trị số điện dung C và số vòng dây của các dây quấn phù hợp sẽ có được từ trường quay tròng (hoặc gần tròn). Máy sẽ có các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tốt, đối với loại động cơ này có ưu điểm là: Cấu tạo đơn giản, hệ số công suất cosj cao nên được sử dụng phổ biến rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: Quạt điện, trong các thiết bị của hệ thống tự động. 3. Mạch điện thay thế pha chính: Mạch điện thay thế pha chính sẽ giúp chúng ta tính toán các đặc tính - làm việc và đặc tính mômen M = f(S) dựa theo phương pháp thành phần đối xứng của hệ thống hai pha từ mạch điện hình 4. (Với dòng thứ tự thuận) (Với dòng thứ tự nghịch) Tương ứng với việc phân tích mômen quay từ hai thành phần thuận, nghịch ta cũng phân tích dòng điện thành hai thành phần sau: = ; = ; Dòng và lệch pha nhau 900 tạo ra từ trường quay thuận. Dòng và lệch pha nhau 900 tạo ra từ trường quay ngược. Tổng trở thứ tự thuận của pha A: ZA1 = ZSA + Z'RA1 = rA1 + jxA1 Trong đó: ZSA = rSA + jxSA: Tổng trở dây quấn Stato. Z'RA1 = r'RA1 + jx'RA1: Tổng trở mạch phân nhánh từ trường thuận. ZA1= (rA1+ jxA1) = (rSA+ r'RA1) + j(xSA+ x'RA1); ; Tổng trở thứ tự nghịch của pha A ZA2 = ZSA + Z’RA2 = rA2 + jxA2 Trong đó: Z'RA2 = r'RA2 + jx'RA2: Tổng trở mạch phân nhánh từ trường nghịch. => ZA2 = rA2 + jxA2= (rSA + r'RA2) + j(xSA + x'RA2) Như vậy trong từ trường elip nói chung dòng điện thứ tự thuận và nghịch của pha chính bằng: Trong đó: ZB1 = (rSB+ k2.r'RA1) + j(k2.xA1 - XC) ZB2 = (rSB+ k2.r'RA2) + j(k2.xA2 - XC) k: Tỷ số biến áp. Động cơ không đồng bộ một pha với điện dung khởi động và làm việc Nhửục ủieồm chung cuỷa caực loaùi ủoọng cụ vụựi ủieọn trụỷ khụỷi ủoọng vaứ tuù khụỷi ủoọng laứ chuựng coự chổ soỏ naờng lửụùng ( cos) tửụng ủoỏi thaỏp bụỷi vỡ ụỷ cheỏ ủoọ laứm vieọc chổ coự pha chớnh ủửụùc noỏi vụựi nguoàn neõn taùo ra tửứ trửụứng ủaọp maùch khoõng phaỷi laứ tửứ trửụứng quay . Trong taỏt caỷ caực trửụứng hụùp yeõu caàu chổ soỏ naờng lửụùng cao vaứ ủaởt tớnh khụỷi ủoọng toỏt ngửụứi ta thửụứng sửỷ duùng ủoọng cụ vụựi tuù khụỷi ủoọng vaứ tuù laứm vieọc . trong maùch cuoọn B coự hai tuù maột song song vụựi tuù laứm vieọc CL luoõn noỏi vụựi maùch coứn cuoọn khụỷi ủoọng CK chổ noỏi vaứo maùch trong thụứi gian khụỷi ủoọng . IA I A U M a CL+Ck Cl Mmax Mđm IB Cl K CK B Sủm Sk 0,5 1 S Sụ ủoà maộc maùch ủieọn a, vaứ ủaởt tớnh cụ cuỷa ủoọng cụ khoõng ủoàng boọ vụựi tuù khụỷi ủoọng vaứ tuù laứm vieọc Khi khụỷi ủoọng cuừng nhử khi laứm vieọc ủoọng cụ luoõn laứm vieọc vụựi hai pha do ủoự caực cuoọn daõy A vaứ B chieỏm soỏ raừnh nhử nhau treõn stato . NZA=NZB=NZS/2 vụựi NZS soỏ raừnh stato Nhaốm muùc ủớch nhaọn ủửụùc chổ soỏ naờng lửụùng cao caực thoõng soỏ cuỷa ủoọng cụ vaứ ủieọn dung cuỷa tuù ủieọn laứm vieọc caàn tớnh choùn sao cho ủaỷm baỷo tửứ trửụứng ụỷ cheỏ ủoọ ủũnh mửực laứ tửứ trửụứng troứn K=WB/WA = tgAủm Xc=XAủm+XBủm= XAủm /cosAủm Trong ủoự : Aủm , XAủm , XBủm caực thoõng soỏ cuỷa ủoọng cụ ụỷ taàn soỏ quay ủũnh mửực . ẹieọn dung cuỷa tuù khụỷi ủoọng choùn sao cho toồng ủieọn dung (CK+CL) ủaỷm baỷo ủửụùc giaự trũ caàn thieỏt cuỷa moõmen khụỷi ủoọng MK=(2,0__2,2)Md = (0,5__0,9)            cos= (0,8__0,95) Mmax=(1,8__2,5) Phần II Thiết kế động cơ không đồng bộ một pha công suất nhỏ điện dung làm việc Chương I: Xác định kích thước chủ yếu 1. Đường kính ngoài Stato: Trong đó: -: hệ số tỷ lệ giữa hai đường kính trong và đường kính ngoài - 2p = 4: Số cực - : Hệ số tỷ lệ giữa chiều dài lõi thép với đường kính trong. - Chọn tải đường: A = 210 (A/cm2): tải đường Bd = 0,55 (T): Mật độ từ thông khe hở không khí Công suất định mức của động cơ điện 3 pha đẳng trị PdmIII = b1.Pđm = 1,4. 90 = 126 W: Trong đó b1 = 1,4 (Trang 19 tài liệu 1) hIIIcosjIII = 0,44: Hiệu suất điện năng (tra hình 1-1 trang 20- Sách động cơ không đồng bộ 3 pha, 1 pha - TG- trần Khánh Hà - NXB Khoa học kỹ thuật). Vậy: Căn cứ vào bảng đường kính ngoài tiêu chuẩn theo chiều cao tâm trục trang 20- Sách Động cơ KĐB ba pha, 1 pha công suất như TG. Trần Khánh Hà - NXB KHKT. Ta chọn: Dn = 10,0 (cm) = 100 (mm) 2. Đường kính trong Stato: D = KD. Dn = 0,65 . 10 = 6,5 (cm) Lấy D = 6,5 (cm) =65(mm) 3. Bước cực: Chọn t1 = 5,1(cm) Trong đó: p=2 : số đôI cực từ 4. Chiều dài lõi sắt Stato và rôto: Chiều dài lõi sắt stato tính toán được xác định theo hệ số kết cấu l với l = 0,85. Ta có: ls = lR = l.D = 0,85. 5,1 = 5,52 (cm) = 55,2(mm) Trong đó : l =0,85 5. Khe hở không khí: Chọn khe hở không khí :khe hở không khí càng nhỏ thi cosj càng lớn.Tuy nhiên nếu khe hở không khí d qua nhỏ thì vấn đề công nghệ không đáp ứng được và làm tăng sóng bậc cao lên.Với động cơ điện công suất nhỏ, thường chọn khe hở không khí d =0,2á0,3 (mm) Ta chọn d = 0,3 (mm) = 0,03 (cm) Chương II: Dây quấn, rãnh và gông Stato 6. Số rãnh stato và rôto: Để giảm tới mức tối thiểu ảnh hưởng của mômen ký sinh đồng bộ, không đồng bộ và tiếng ồn, ta chọn số rãnh stato và rôto với tỷ lệ ZS/ZR=24/17. ZS = 24 và ZR =17 Tỷ số ZS/ZR chọn được phù hợp với quy định trong bảng 2-1 và phù hợp rãnh stato, rôto này được dùng trong bảng thống nhất. Tỷ số rãnh stato của dây quấn chính và phụ trong động cơ điện dung chọn ZA =ZB =12. Số rãnh dây quấn chính và phụ dưới mỗi cực trong động cơ điện dung thường lấy số rãnh của 2 pha dưới mỗi cực bằng nhau, do đó: q=QA =QB =3 (rãnh). Dùng dây quấn đồng tâm phân tán 2 mặt phẳng. Như vậy đây là dây quấn một lớp bước đủ. 7. Bước răng Stato: 8. Bước dây quấn: Ta chọn dây quấn đồng tâm phân tán hai mặt phẳng (bước đủ). 9. Hệ số dây quấn Stato: Hệ số dây quấn Stato được tính như sau: 10. Sơ bộ chọn: chọn sơ bộ KS = 1,11: Hệ số sóng tra đường cong hình 2.16 trang 47 sách động cơ điện một pha. ad = 0,64: hệ số cung cực từ 11. Từ thông trong khe hở không khí: f = ad. t. l. Bd. 10-4 = 0,64. 5,1. 5,52. 0,55.10-4 = 0,0988.10-2 (Wb) 12. Số vòng dây của dây quấn chính: (vòng) 13. Số thanh dẫn trong một rãnh lấy UrA = 156 (vòng) 14. Dòng điện định mức của dây quấn chính (xác định sơ bộ): Số liệu ban đầu: Pđm =90W công suất định mức Uđm =220V điện áp định mức h > 0,5. chọn h = 0,51 cosj > 0,95. chọn cosj =0,96 15. Mật độ dòng điện: Mật độ dòng điện trong dây quấn thường khoảng 6á8,5 A/mm2. Với vật liệu bằng đồng ta chọn sơ bộ JSA =6A/mm2 16. Tiết diện dây quấn chính Stato: Trong đó: a = 1: Số mạch nhánh song song JSA = 6 (A/mm2): Mật độ dòng điện (sơ bộ). 17. Chọn tiết diện dây tiêu chuẩn: Dựa theo bảng tiết diện tiêu chuẩn (tra phụ lục 2 - trang 281TL-1). Chọn dây men p'TB có tiết diện tiêu chuẩn + Tiết diện dây tiêu chuẩn: SSA = 0,099 (mm2) + Đường kính dây dẫn: d/dcd = 0,345/0,395 (mm2) 18. Kích thước rãnh và gông Stato. Căn cứ vào tiết diện dây dẫn trong rãnh để chọn dạng rãnh và kích thước rãnh ta chọn rãnh có dạng nửa quả lê. Rãnh nửa quả lê có tiết diện lớn hơn rãnh quả lê vì vậy tiết diện lớn hơn rãnh quả lê vì vậy tiết diện thanh dẫn lớn hơn -> dòng điện tăng -> Mômen tăng -> thường dùng cho nhiều loại động cơ có công suất lớn hơn nhưng có nhược điểm dòng điện từ hoá tăng -> tổn hao tăng. Chiều rộng răng Stato được xác định theo kết cấu tức là xét đến độ bền của răng giá thành và khuôn, mật độ từ thông qua răng nằm trong phạm vi cho phép. 19. Sơ bộ định chiều dày của răng. Lõi sắt động cơ điện này dùng thép kỹ thuật điện cán nguội ký hiệu 2211. Hệ số ép chặt kC =0,97. Bề mặt lá tôn không phủ sơn cách điện. + Sơ bộ chọn chiều rộng răng Stato bZS như sau: Trong đó: - Bd = 0,55 (T) mật độ từ thông khe hở không khí BZS = 1,35 (T): Mật độ từ thông răng Stato (Sơ bộ chọn) Kc = 0,97 Hệ số ép chặt tS : bước răng stato 20. Sơ bộ định chiều cao gông: chọn hgS = 8,6(mm) 21. Chọn kích thước rãnh: - Lấy chiều cao miệng rãnh: h4S = 0,5 (mm) Chiều rộng miệng rãnh: b4S = dcđ +( 1,1á1,5) b4S = 0,395+( 1,1á1,5)= (1,495á1,895) mm. Chọn b4S = 1,8 (mm) 22. Các kích thước rãnh khác: trong đó: h4S = 0,5(mm): chiều cao miệng rãnh – mục 23 bZS =3,6(mm ) bề rộng răng rôto – mục 21 trong đó: hgs=8,6 (mm) chiều cao gông stato 23. Chiều cao rãnh Stato: 24. Chiều cao phần thẳng của rãnh: Trong đó:h4S =0,5 (mm) chiều cao nêm – mục 23 25. Diện tích rãnh trừ nêm: trong đó: hn = 2(mm): chiều cao nêm hrS =8,9 (mm)chiều cao rãnh stato – mục 23 26. Diện tích cánh điện rãnh: Tên Vật liệu Kích thước (mm) Chú thích Dây dẫn Cách điện rãnh Nêm p ẫB –2 Tấm cách điện cách điên 0,3 0,2 Một mặt của rãnh Scđ = C.(b2 + 2.hrs) = 0,3 (7,2+2.8,9) = 7,47 (mm2) Với C = 0,3 (mm) chiều dày cách điện 27. Diện tích rãnh có ích: Sr = S’rs - Scđ = 41,6-7,47 = 34,13 (mm2) Trong đó : S’rs =41,6(mm2 )diện tích rãnh trừ nêm (mục 27) Scđ =7,47(mm2)diện tích cách điện (mục 28) 28. Hệ số lấp đầy rãnh Kd = Trong đó: UrA = 156 (vòng): số thanh dẫn trong một rãnh. dcđ = 0,395(mm): đường kính dây kể cả cách điện. 29. Chiều cao gông stato thực sự: trong đó :hrS =8,9 (mm) chiều cao rãnh stato (mục 23) 30. Bề rộng răng stato: trong đó:h4S =0,5 (mm) h12 =5,5(mm ) chiều cao phần thẳng của rãnh 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. Ta chọn rãnh quả lê vì có thể thiết kế chiều rộng răng được đều theo chiều cao của rãnh. Để cho nhôm có thể lấp đầy đáy rãnh khi đúc đường kính đáy d2R không được nhỏ hơn 2,5mm. Ta chọn d2R = 3mm 31. Đường kính ngoài rôto: D’= D - 2.d = 65 – 2. 0,3 = 64,4 (mm) Với d =0,3mm (theo mục 9) 32. Bề rộng răng rôto: trong đó : tR bước răng rôto chọn bZR = 4,9(mm) Trong đó: BZR = 1,37(T) : mật độ từ thông răng rôto (Sơ bộ chọn) + Lấy chiều cao miệng rãnh h4R = 0,5mm Chiều rộng miệng rãnh b4R = 1mm 33. Đường kính rãnh rôto: Chọn d1R = 5,8(mm) Trong đó D =65 (mm) (mục 2) bZR =4,9 (mm) (mục 24) 34. Chiều cao phần thẳng của rãnh roto: Chọn h12R = 6,8(mm) 35. Chiều cao rãnh rôto: hrR = 0,5 (d1R + d2R) + h12R + h4R = 0,5(5,8 +3) + 6,8 + 0,5 = 11,7( mm) trong đó: d1R =5,8 (mm) (mục d2R =3(mm) đường kính đáy rôto 36. Diện tích rãnh rô to: trong đó:h12R =6,8 (mm) chiều cao phần thăng của rãnh 37. Đường kính trong lõi sắt rôto: Dt = 0,3.D = 0,3.65 = 19,5(mm) 38.Chiều cao gông: 39. Bề rộng răng rôto: Chương IV: Tính toán mạch từ Tính toán mạch từ bao gồm tính toán đòng điện từ hóa Im. Thành phần phản kháng của dòng điện không tải và điện kháng tưong ứng với khe hở không khí là Xm. Lõi sắt động cơ điện này dùng thép kỹ thuật điện cán nguội ký hiệu 2211. Hệ số ép chặt lấy KC = 0,97, bề mặt lá tôn không phủ sơn cách điện. 40. Hệ số khe hở không khí: Trong đó: b4S = 1,8(mm): Chiều rộng miệng rãnh (mục 23) tS = 8,5(mm): Bước răng stato (mục 21) trong đó b4R =1(mm) tR =11,9(mm) bước răng rôto (mục 34) ị kd = kdS. kdR = 1,13.1,035 =1,169 41. Sức từ động khe hở không khí Fd = 1,6 Kd . Bd . d .104 = 1,6.1,169.0,55.0,03.104 = 308,62 (A) 42. Mật độ từ thông răng ở Stato: trong đó : bZS =3,6 (mm) bước răng stato (mục21) 43. Cường độ từ trường trên răng stato: Theo phụ lục 1-1 trang 278. Ta có BZS = 1,34(T) ị HZS = 7,9 (A/cm) 44. Sức từ động trên răng Stato: FZS = 2.HZS.hrS = 2.7,9.0,89 = 14,06 (A) Trong đó: hrS = 0,89 (cm): chiều cao răng Stato (mục 26) 45. Mật độ từ thông ở răng rôto: Trong đó: tR = 11,9(mm): bước răng rôto. bZR = 4,9(mm): chiều rộng răng rôto. 46. Cường độ từ trường trên răng rôto: Theo phụ lục 1-3 trang 280 ta có BZR = 1,38 (T) ị HZR = 8,57(A/cm) 47. Sức từ động trên răng rôto: FZR = 2.hZR.HZR = 2.1,14.8,57 = 20(A) Trong đó: hZR = hrR – 0,1.d2 = 11,7 - 01.3 =11,4(mm) 18. Hệ số bão hòa răng: trong đó: Fd =308,62 (A) (mục 43) FZS =14,06 (A) (mục46) FZR =20 (A) (mục 49) 49. Kiểm tra lại hệ số kZ: Trị số này gần đúng với giả thiết ban đầu nên không cần tính lại. Chọn kZbh = 1,11 (mục 11) 50. Mật độ từ thông ở gông Stato: trong đó : hgS =0,86 (cm) chiều cao gông stato (mục22) lS =5,52 (cm) chiều dài lõi sắt stato (mục 4) 51. Cường độ từ trường trên gông stato: Theo phụ lục 1-1 trang278 ta có BgS = 1,07(T) ịHgS = 4,6(A/cm) 52. Sức từ động ở gông Stato: trong đó: hgR =10,75 (mm) chiều cao gông rôto(mục 40) 53. Mật độ từ thông trên gông rôto: 54. Cường độ từ trường trên gông rôto: Theo phụ lục 1-1 trang278 ta có BgR = 0,86(T) ị HgR = 3,22(A/cm) 55. Sức từ động trên gông rôto: 56. Sức từ động của mạch từ: F = Fd + FZS + FZR + FgS + FgR = 308,62 + 14,06 + 20 + 33 + 5,35 = 381,03(A) trong đó: Fd =308,62 (A) (mục 43) 57. Hệ số bão hòa toàn mạch: trong đó: F= 381,03 (A) sức từ động của mạch từ Fd =308,62 (A) sức từ động khe hở không khí 58. Dòng điện từ hóa: 59. Điện kháng ứng với từ trường khe hở không khí: 60. Tính theo đơn vị tương đối: Chương V: trở kháng của dây quấn stato và rôto 61. Chiều dài bình quân phần đầu nối dây quấn chính: lđ = K1.t1 .b + 2.B = =1,3. = 9,54 (cm) Trong đó: K1 = 1,3: Hệ số kinh nghiệm B = (0,5á1,5): Hệ số kinh nghiệm. Chọn B = 1 hrS =0,89 (cm) chiều cao rãnh stato (mục 25) 62. Chiều dài bình quân nửa vòng dây ltb = l1 + lđ = 5,52 + 9,54 = 15,06 (cm) 63. Tổng chiều dài dây dẫn của đường dây quấn chính: LSA = 2.ltb.wSA.10-2 = 2.15,06.936.10-2 = 281,92 (cm) Trong đó : WSA = 936(vòng) (mục 13) 64. Điện trở tác dụng của dây quấn chính stato: Trong đó: r75 = 1/46 (Wmm2/m) điện trở suất của dây đồng ở nhiệt độ 750C đối với cách điện cấp B SSA = 0,099 (mm2) tiết diện dây dẫn đồng. 65. Tính theo đơn vị tương đối: 66. Hệ số từ tản rãnh Stato (dây quấn một lớp hình sin nửa quả lê): Trong đó: Kb = Kb1 = 1 hệ số theo bước ngắn của dây quấn (Tra bảng 4.2- Trang 74 - sách động cơ điện KĐB 3 pha, 1 pha công suất nhỏ - tác giả Trần Khánh Hà - NXB KHKT) h1 = hrS - h4S- hn- 2.C = 8,9 - 0,5 - 2- 2.0,3 = 5,8 (mm) h2 = hrS - h4S - h1 - = 8,9 - 0,5 - 5,8 - 67. Hệ số từ tản tạp Stato: Xét đến ảnh hưởng từ trường bậc cao(sóng diều hòa răng và sóng diều hòa dây quấn) gây lên từ thông móc vòng tản trong dây quấn stato,có khi còn gọi là từ tản khe hở không khívà từ trường tương ứngchủ yếu phụ thuộc vào từ dẫn của các đường sức từ trong khe hở không khí. Hệ số lts phụ thuộc vào kích thước máy điện(bước răng,khe hở không khí)và các số liệu dây quấn.Bề rộng miệng rãnh statovà rôtocùng có ảnh hưởng nhất định đén từ tản tạp. Trong đó: xS = 1,35 (Tra hình 4.9 trang 82 - sách động cơ KĐB 3 pha, 1 pha công suất nhỏ tác giả - Trần Khánh Hà - NXB KHKT) Kd =1,169 hệ số khe hở không khí ( mục42) 68. Hệ số từ tản phần đầu nối dây quấn Stato phân tán 2 mặt phẳng: Với ld = lS = 5,52(cm): chiều dàI stato. t = 5,1(cm): bước cực. lđ = 9,1(cm): chiều dài đầu nối. q = 3 số rãnh dây quấn chính và phụ dưới mỗi cực (mục 6) 69. Tổng hệ số từ dẫn Stato: Sls = lrs + lts + lđs = 1,186 + 2,75+ 0,92 = 4,856 trong đó: lrs =1,186 hệ số từ tản rãnh stato lts =2,75 hệ số từ tản tạp stato (mục 69) 70. Điện kháng tản dây quấn chính Stato. 71. Tính theo đơn vị tương đối: 72. Điện trở tác dụng của thanh dẫn roto đúc bằng nhôm: Trong đó: r75 = 1/23.W Điện trở suất của nhôm đúc rôto độ 750C St = 46,65 mm2; tiết diện thanh dẫn (cũng chính là diện tích rãnh rôto). ld =lR =5,52 (cm) chiều dài lõi sắt stato cũng là chiều dài lõi sắt rôto 73. Hệ số quy đổi điện trở sang stato: Trong đó : WSA = 936(vòng) ZR = 17(rãnh) kdS = 0,91: hệ số dây quấn stato. kdR = kn : hệ số dây quấn rôto. Làm rãnh nghiêng rôto và nghiêng 1/24 vòng tròn nghĩa là một bước rãnh stato. bn bn rãnh nghiêng ở rôto lồng sóc Như vậy bn = tS = 8,5(mm)=0,85(cm). Độ nghiêng rãnh Góc nghiêng rãnh Hệ số rãnh nghiêng đồng thời là hệ số dây quấn rôto: 74. Dòng điện trong thanh dẫn roto: Trong đó: KI = 0,96: hệ số dòng điện lấy theo cosj > 0,95. I1 = 0,59 (A): dòng điện định mức dây quấn chính 75. Dòng điện trong vòng ngắn mạch: 76. Sơ bộ mật độ dòng điện trong vành ngắn mạch: Chọn Jv = 3,5(A/mm2) 77. Diện tích vành ngắn mạch: Chọn bv =1,2.hrR = 1,2.11,7 = 14,04 (mm) Đường kính trung bình vành ngắn mạch: DV = Trong đó: D’V = D = 64,4 mm: đường kính ngoài rôto. Dv" = DV' - bV = 64,4 - 14,04 = 50,36 (mm) 78. Điện trở vành ngắn mạch của roto: 79. Điện trở của phần tử lồng sóc rôto. 80. Điện trở Roto đã quy đổi sang Stato: trong đó K12 =34973,5 hệ số quy đỗi điện trở sang roto 81 . Tính theo đơn vị tương đối: 82. Hệ số từ tản rãnh Roto; Trong đó: h1R = hrR - h4R - d1R - 0,1 d2R = 11,7 - 0,5 - .5,8 - 0,1 . 3 = 8 mm Km = 1 St = Sr = 45,48 (mm2): diện tích rãnh rôto. h4R = 0,5 (mm) chiều co miệng rãnh (mục 34) b4R = 1 (mm) chiều rộng miệng rãnh rôto (mục 34) 83. Hệ số từ tản tạp rôto. Trong đó: Tra hình 4.7- trang 79 sách Động cơ KĐB 3 pha, 1 pha công suất nhỏ Trần Khánh Hà - NXB KHTN Ta có hệ số DZ = 0,04 Vì nên 84. Hệ số từ tản phần đầu nối: Trong đó DV =57,4 (mm) đường kính trung bình vành ngắn mạch(mục 79) 85. Tổng hệ số từ tản Roto: SlR = lrR + ltR + lđR = 1,21 + 2,945 + 0,38 = 4,085 86. Tổng từ tản của rôto: 87. Điện kháng rôto quy đổi sang Stato: XSA =30,92 (W)đIện kháng tản dây quấn chính stato (mục72) ồls =4,856 tổng hệ số từ dẫn stato (mục 71) 88. Tính theo đơn vị tương đối: CHƯơng vi: tính toán chế độ định mức * Tham số tính toán đầu của mạch điện thay thế pha chính: rSA = 61,9 W; (mục 66). xSA = 30,92 W; (mục 72). xmA = 374 W; (mục 61). rRA = 30,94W;(mục 82). xRA = 31,14 W;(mục 89). * Lấy hệ số trượt định mức sđm = 0,052 nđm = nđb (1 - sđm) = 1500 (1 - 0,052) = 1422 (vòng/phút) IRA1 XRA IA1 rRA/s XmA XSA rSA Im A, dòng diện thứ tự thuận XRA IRAZ IA2 XSA rSA XmA Im rRA/(2-s) B, dòng điện thứ tự nghịch 89. Hệ số trở kháng của mạch điện. 90. Điện trở thứ tự thuận tương ứng nhánh từ hóa và nhánh thứ cấp của mạch điện: 91. Điện kháng thứ tự thuận của mạch điện: 92. Tổng trở thứ tự thuận pha chính: ZA1 = rA1 + jxA1 = (rSA + r'RA1) + j(xSA + r'RA1) = (61,9 + 160,35)+ j(30,92 + 264,24) = 222,25 + j295,16(W) Chương VII: Tính toán dây quấn phụ. Tính toán dây quấn phụtheo điều kiện đạt từ trường quay tròn ở chế đọ định mức Tham số của pha phụ đối với động cơ điện dungnó quyết định tính năng làm việc và đặc tính khởi động.Vạy nội dung của phần này là xác định,tính toán các tham số của pha phụ và tính chọn phần tử phụ(điện dung tụ điện). 93. Tỷ số biến áp 94. Dung kháng trong dây quấn phụ: xC = K2 .XA1 + K.rA1 = 1,332.295,16 + 1,33 . 222,25 = 817,7 (W) 95. Điện dung cần thiết: Chọn tụ: CV = 4 mF 96. Điện kháng thực sự : 97. Để đảm bảo điều kiện thứ hai của từ trường quay tròn theo 8-13b ta có tỷ số biến áp phải là: 98. Số thanh dẫn trong một rãnh của dây quấn phụ: U'rB = K.UrA = 1,31 . 156 = 204,36 (thanh dẫn) Lấy UrB là số nguyên UrB = 204 (thanh dẫn) UrA =156 (lần) số thanh dẫn trong 1 rãnh (mục 14). 99. Số vòng dây của dây quấn phụ: WSB = U’rB .p.q = 204.2.3 = 1224 (vòng) 100. Tỷ số biến áp: 101. Tiết diện dây dẫn pha phụ: + Sơ bộ tính tiết diện dây dẫn phụ theo tỷ số , ở đây ta chọn t = k =1,31 Dựa theo bảng tiết diện tiêu chuẩn phụ lục 2 trang 281 sách Động cơ KĐB 3 pha, 1 pha công suất nhỏ - TG Trần Khánh Hà - NXB KHKT ta lấy: SB = 0,0779 mm2 d/dcd = 0,315/0,35 mm Như vậy: 102. Điện trở tác dụng pha phụ B: rSB = K.t.rSA = 1.31.1,27 .61,9 = 102,98 W 103. Tổng trở thứ tự thuận pha phụ: ZB1 = (rSB + K2 . r'RA1)+ j(K2.xA1 - xC) = (102,98 + 1,312 . 160,35) + j(1,312.295,16 – 796) = 378,17 - j 289,48 (W) trong đó : XC =796 (W) (mục 18) =160,35(W) : điện trở thứ tự tương ứng nhánh từ hóavà nhánh thứ cấp của mạch điện (mục 92) 104. Điện trở tác dụng thứ tự nghịch của pha chính: trong đó: a =0,076 (mục 92) b =0,92 (mục 92) XmA =374 (W) điện kháng ứng với ừ trường khe hở không khí XRA =34,11(W) điện trở rôto qui dổi sang stato 105. Điện kháng tác dụng thứ tự nghịch của pha chính: 106. Tổng trở thứ tự nghịch pha chính: ZA2 = (rA2 + jxA2) = (rSA + r'RA2) + j(xSA + x'RA2) = (61,9 + 13,4) + j(30,92 + 29,17) = 75,3 + j60,09 (W) 107. Tổng trở thứ tự nghịch pha phụ: ZB2 = (rSB + K2.r'RA2) + j(K2.xA2 - xC) = (102,98 + 1,312 .13,4) + j(1,312 .60,09 - 796) = 125,98 - j 692,88 (W) 108. Thành phần thứ tự thuận và nghịch của dòng điện Stato pha chính: 109. Sức điện động thứ tự thuận: 110. Sức điện động thứ tự nghịch: 111. Hệ số kE: 112. Kiểm tra lại hệ số kE: Ta thấy DkE =2,4% < 5% nên không cần tính lại Chương ViII: Tính toán tổn hao sắt và dòng điện phụ 113. Trọng lượng răng Stato: GZS = 7,8 . ZS . bZS . hZS . lS . KC . 10-3 = 7,8 . 24 . 0,36 . 0,89 . 5,52 . 0,97 . 10-3 = 0,32 (Kg) Trong đó: bZS =3,6 (mm) : bề dày rãnh (mục 21) hrS =8,9 (mm): chiều cao răng( mục 25) ld =5,52 (cm): chiều dài lõi sắt (mục 4) 114. Trọng lượng răng Roto: GZR = 7,8 . ZR . bZR . hZR . lR . KC . 10-3 = 7,8 . 17 . 0,49 . 1,17 . 5,52 . 0,97 . 10-3 = 0,407 (Kg) Trong đó: ZR : số rãnh rôto bZR =0,49 (cm): chiều dày răng rôto (mục 34) hZR =1,17 (cm): chiều cao răng rôto (mục 37) 115. Trọng lượng gông Stato: GgS = 7,8 . p . (Dn - hgS).hgS .lS . KC . 10-3 = 7,8 . p. (10 - 0,89). 0,89 . 5,52 . 0,97. 10-3 = 1,027( Kg) hgS =0,89 (cm): chiều cao gông stato mục 32 116. Trọng lượng gông Roto: GgR = 7,8 . p . (Dt - hgR).hgR .lR . KC . 10-3 GgR = 7,8 . p. (1,95 - 1,07). 1,07 . 5,52 . 0,97 . 10-3 = 0,123( Kg) Trong đó: Dt : đường kính trục rôto (mục 41) HgR : chiều cao gông rôto (mục 42) 117. Tổn hao sắt trên răng Stato: = 1,8 .2,6 (1,34)2.0,32..0,9 = 2,4 (W) Trong đó: KgC = 0,9 Hệ số gia công P1,0/50 = 2,6 W/Kg: tổn hao sắt của thép (Tra bảng 6 - 2 trang 98 Sách Động cơ KĐB 3 pha, 1 pha công suất nhỏ - TG-Trần Khánh Hà - NXB KHKT) BZS : mật độ từ thông tính toán (mục 46) GZS =0.32 (kg): trọng lượng răng Stato 118. Tổn hao sắt trên răng Rôto: = 1,8.2,6.(1,38)2 .0,407 . .0,9 = 3,2 6(W) BZR =1,38 (T ) mật độ từ thông ở răng rôto (mục 47) GZR =0,407 (kg) trọng lượng răng rôto (mục 116) 119. Tổn hao sắt trên gông Stato: = 1,6 . 2,6 .(1,07)2. 1,027 . = 4,42 (W) BgS: mật độ từ thông trên gông stato. ( mục 54) 120. Tổn hao sắt trên gông roto: P’TgR = 1,6.P1,0/50..GgR ()1,3 P'TgR = 1,6 .2,6.(0,86)2 . 0,123 .1 = 0,378 (W) BgR: mật độ từ thông trên gông rôto. (mục 57) 121. Tổn hao sắt tính toán của Stato: P'TS = P'TZS + P'TgS = 2,42 + 5,747 = 8,167 (W) trong đó: (W) tổn hao sắt trên răng stato ( mục 119) (W)tổn hao sắt trên gông stato 122. Tổn hao sắt tính toán của Roto: P'TR = P'TZR + P'TgR = 3,265 + 0,378 = 3,643 (W) trong đó: (W)tổn hao sắt trên răng rôto (W)tổn hao sắt trên gông rôto 123. Tổn hao sắt do từ trường thuận gây nên: PT1 = PTS1 + PTR1 = 7,768 + 0,074 = 7,842 (W) Trong đó: PTS1: tổn hao sắt do từ trường thuận stato gây nên. PTR1: tổn hao sắt do từ trường thuận rôto gây nên. 124. Dòng điện phụ thứ tự thuận do tổn hao sắt gây nên. 125. Tổn hao sắt do từ trường nghịch gây nên: PT2 = PTS2 + PTR2 = 0,934.10-5 + 0,99.10-5 = 0,193.10-4 W 126. Dòng điện phụ thứ tự nghịch do tổn hao sắt gây nên: 127. Dòng điện Stato có xét đến tổn hao sắt ở cuộn dây chính: 128. Dòng điện cuộn dây phụ ISB = ISB1 + ISB2 = (0,376 + j0,2727) - 0,000922 + j0,00472) 129. Mật độ dòng điện trong dây quấn chính và phụ 130. Dòng điện tổng Stato lấy từ