Đồ án Thiết kế động cơ KĐB một pha điện dung

a phụ(pha B): ZA=ZB .;QA = QB (QA,QB là số rãnh dưới một cực của pha chính và pha phụ) Do đó: ZA= 2 SZ =12; ZB =ZS-ZA=12 QA = 3 2.1.2 12 ..2 == pm AZ ; QB= QA = 3 - Chọn dây quấn : Chọn dây quấn phải đảm bảo các yêu cầu sau: + PhảI triệt tiêu hoặc làm yếu đI sóng đIũu hoà bậc cao(đặc biệt là sóng bậc ba) + Tăng cường việc lợi dụng rãnh(klđ tăng lên) + Giảm chiều dài phần đầu nối Dây quấn của máy điịen nhỏ có hai loại cơ bản : Dây quấn một lớp và dây quấn hai lớp . Để đảm bảo những yêu cầu trên, giảm từ tản tạp và đơn giản nên chọn dây quấn một lớp đồng tâm bước đủ Sơ đồ dây quấn như sau: ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ - 9 - NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 13 14 151617 18 19 20 21 22 23 24 A1 B1 A2 B2 Hình 3. Sơ đồ dây quấn một lớp bước đủ( Z = 24; 2p =4; Bước đủ) - Hệ số dây quấn stato kdA= = q q .4 .sin. 707,0 νπ = 3.4 1.sin.3 707,0 π 0,91 - Sơ bộ chọn kZ = 1,2 ; αδ = 0,69 ; kS = 1,09 ; kE = 0,9 ; - Từ thông khe hở không khí : φ = αδ.τ.l.Bδ..10-4 = 0,69.76,18.80.0,0,7.10-4 = 29,26.10-4 [Wb] - Số vòng dây của dây quấn chính WSA=Error! = 91,0.410.26,29.50.09,1.4 220.9,0 − =341,1 [vòng ] Chọn WSA=342[vòng ] -Số thanh dẫn trong một rãnh ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ - 10 - NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 UrA = AQp aW SA . . = 3.2 1.342 = 57[vòng] - Do hiệu chỉnh lạI số vòng dây ppha chính nên ta phảI hiệu chỉnh lạI từ thông và mật độ từ cả B 69,0342 1,341 = [T] φ = 29,26.10-4. = 342 1,341 29,15.10-4[Wb] Trong đó : a là số mạch nhánh song song lấy a = 1 -Sơ bộ xác định được dòng điện định mức : IdmA =Error! = 220.2.65,0 550 = 2,72 [A] + Trong đó CosϕII.ηII = f(Pđm,p) = 0,65 được tra theo hình 1-3 trang21 –Sách ĐCKĐBCSN -Sơ bộ xác định được tiết diện dây quấn chính S’SA = sAJn dmI . = 6 72,2 = 0,45[mm2] Chọn mật độ dòng điện JSA = 6 [A/mm2 ] - Chọn dây men π∋B-2 có tiết diện chuẩn SSA = 0,442 [mm2] + Đường kính chuẩn của dây không cách điện d A= 0,75 [mm] + Đường kính chuẩn kể cả cách điện dcdA = 0,865[mm] - Bước răng stato : tS =Error! = 0935,124 7,9.14,3 = [ cm] - Bước răng roto : tR =Error! = 3942,117 548,7.14,3 = [ cm] - Tiết diện đồng trong một rãnh là: SĐS = SSA.Ur = 0,442.57 = 25,194[mm2] ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ - 11 - NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 II. Xác định kích thước rãnh và gông stato - Chọn thép cán nguội mã hiệu 2211 , có oxy hoá bề mặt và chiều dày lá thép 0,5 [mm] do đó hệ số ép chặt kC = 0,95 . Xác định kích thước rãnh và cách điện : chọn rãnh hình quả lê Chọn chiều miệng rãnh h4S trong khoảng 0,5 Lấy: h4S = 0,6 [mm] Chọn bề rộng miệng rãnh: b4S = dcd + (1,1÷1,5) = 0,865 + 1,2 = 2,065 Hình 4. Kết cấu rãnh stato - Sơ bộ tính chiều rộng răng Stato như sau bzs = Error!= 95,0.5,1 269,1.69.0 =0,614[cm]=6,14[mm] Trong đó Mật độ từ thông trong răng Stato sơ bộ chọn : BZS = 1,5[T] Mật độ từ thông khe hở không khí :Bδ =0,69[T] Bước rãnh Stato : ts =1,269[cm] Hệ số ép chặt: kc=0,95 hrS d2 d1 h4S h12 b4S ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ - 12 - NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 - Sơ bộ định chiều cao gông hgS =0,2. bZS. p SZ = 0,2.0,614. 2 24 =1,474[cm]=14,74[mm] - Các kích thước rãnh : d1s = π .)4.2(π − −+ sZ sZzsbshD = 72,7 14,324 24.14,6)6,0.297(14,3 =− −+ [mm] d2s = Error! = π.(149 - 214,74) - 6 14.24 ; 24 + π = 8,4[ mm] - Chiều cao rãnh: hrS = 2 gsh2DnD .−− = 2 74,14.297149 −− =11,26 [mm] - Chiều cao phần thẳng của rãnh : h12 = hrS - 0,5(d1S +d2s+ 2.h4S) [mm] h12 = 11,26- 0,5(7,72+8,4+2.0,6) = 2,6[mm] - Diện tích rãnh SrS = Error!+Error!h1(d1S+d2S) = Error!+Error!.2,6(7,72+8,4)=72,06[mm2] - Diện tích nêm : Snêm = 6[mm2] - Diện tích cách điện rãnh Scd = C.(Error! + 2.h12s) = 0,2.(Error! + 2.2,6) = 6,10 [mm2] - Diện tích rãnh có ích Sr = Srs - Scd –Snêm = 72,06 – 6,10 – 6 = 59,96[mm2] ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ - 13 - NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 - Hệ số lấp đầy rãnh klđr= = rS cddrAU 2. = 96,59 748,0.57 0,71 Giá trị này nằm trong khoảng klD÷0,75 vì vậy có thể chấp nhận được - Kiểm nghiệm lại bề rộng răng Stato bZS' = − ++ sZ dshD )14.2(π 1d = −++ 24 )72,76,0.297(14,3 7,72 = 6,145[mm] bZS'' =Error! – d2 = Error! – 8,4= 6,146[mm] bzs1 = 2 ''' bb zszs+ = =+ 2 146,6145,6 6,145[mm] - Sai số bzsΔ = b bb zs zszs −1 .100% = 14,6 14,6145,6 − .100% = 0,0814% có thể chấp nhận được CHƯƠNG III-XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC RÃNH RĂNG RÃNH RÔTO ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ - 14 - NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 Ở động cơ công suất nhỏ thì dạng rãnh của roto thường là hình tròn hoặc hình quả lê.Đối với động cơ một pha điện dung một pha công suất nhỏ chọn Hình 5. Dạng rãnh roto dạng ránh hình quả lê để đảm bảo tiết diện thanh dẫn - Chọn h4R trong khoảng 0,3[mm]lấy h4R = 0,4 [mm] - Chọn b4R = 1[mm] chọn b4R=1,5 [mm] - Sơ bộ chọn bề rộng răng bZR = Error!= 95,40,1 781,1.69,0 = 0,924 [cm] =9,24[mm] Trong đó: sơ bộ chọn mật độ từ thông răng Roto BZR = 1,4 - Đường kính trên của rãnh roto : π .π).2'( 4 1 + −−= r rzrr r Z ZbhDd ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ - 15 - NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 = 14,317 17.2,914,3).4,0.24,96( + −− =7,11[mm] - Đường kính duới rãnh roto: d2R = 5[mm] - Chiều cao phần thẳng của rãnh: h12R = 0,5(D’-d1R –2.h4R-Error!) = 0,5(96,4-7,11 –2.0,4-Error!) = 5,176[mm] - Chiều cao rãnh Roto hrR =0,5(d1R+d2R)+h12R+h4R =0,5(7,11+5)+5,716 0,4=12,18[mm] - Diện tích rãnh Rôto : SrR = Error!(d21r +d22r) +0,5 .h12r(d1r +d2r) = Error!(7,112 +52) + 0,5.5,716(7,11+5)=64,30[mm2] CHƯƠNGIV-TRỞ KHÁNG CỦA DÂY QUẤN STATO VÀ ROTO I.TRỞ KHÁNG DÂY QUẤN STATO Thông thường khi tính toán sơ bộ coi rs ; xs kkhông đổi khi động cơ làm việc với mọi tảI 1. Điện trở tác dụng của dây quấn stato ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ - 16 - NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 - Chiều dài phần đầu nối của dây quấn stato: lđ1 = k1τy + 2.B =k1.Error! + 2B = 1,3.Error! + 2.1,2 = 13,45[cm] Trong đó: Chiều rộng bình quân của phần tử: p hD rs y .2 ).(πτ += [cm] Chọn B = 11,5 [T] lấy B = 1,2 k :Hệ số ,với máy có hai đôi cực thì k1 = 1,3 ; - Chiều dài trung bình 1/2 vòng dây quấn stato : ltb = l1 + lđ1 = 8+13,45 =21,45 [cm] - Tổng chiều dài dây dẫn của dây quấn stato: LSA = 2.ltb.WSA.10-2 =2.21,45.342 .10-2 = 146,376 [m] - Điện trở tác dụng của dây quấn stato 05,7 442,0.1 376,1460213,0 .. ρ 1 75 === sa sa sa Sa Lr [Ω] 2.Điện kháng tản của dây quấn stato a- Hệ số từ tản rãnh stato( dây quấn một lớp hình quả lê ): ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ++−+= 1 4 4 1 2 1 4 1 1 ) 2 785,0( 3 ββ λ k b h d h d bk d h s ss rs = ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ++−+= 1). 065,2 6,0 72,7 46,1 72,7.2 065,2785,0(1. 72,7.3 06,4 =1,132 Trong đó : βk = 1βk =1:hệ số bước ngắn của dây quấn(Tra bảng 4.2 trang 72 –ĐCKĐBCSN ) h1=hrS- h4S- hn –2.C –(1/2)d2=11,26 – 0,6-2-2.0,2= 4,06 [mm] h2= d1/2 – hn - 2.C = 4,2- 2 – 0,4 =1,46 [ mm ] ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ - 17 - NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 b-Tính hệ số từ dẫn tản tạp ts: Hệ số từ dẫn của từ tản tạp xét đến ảnh hưởng của từ trường sóng bậc cao (sóng điêù hoà răng và sóng đIều hoà của dây quấn ). sk st ts δξ. δ.δ.9,11 λ = = 3,1. 25,1.3,0.9,11 69,12 = 3,697 Trong đó: st = 1,269[cm]: bước răng Stato δk = δSk . δRk : hệ số khe hở không khí giữa Stato và Roto St SbStSb Sb S 4.4 45 k 5 − + = + δ δδ = 69,12 065,269,12. 3,0 065,2 3,0 065,25 5 − + + =1,15 Rt RbRtRb Rb R 44 45 k 5 −+ + = + δ δδ = 81,17 5,181,17. 3,0 5,15 3,0 5,15 − + + =1,087 δk = δSk . δRk =1,15. 1,087=1,144  sδξ hê số phụ thuộc:  Error! = 17 24 =1,4117 p Z s .2 = 2.2 24 =6 Tra hình 4-9 ,trang 80-TL1 sδξ =1,3 c.Tính hệ số rãnh nghiêng Mục đích làm ránh nghiêng là để suy giảm sóng đIũu hoà răng. Để giảm sóng đIũu hoà răng được tốt thì ta chọn bước rãnh nghiêng bằng bước răng stato bn = ts = 12,69[mm] - Hệ số rãnh nghiêng : ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ - 18 - NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 kn = kdR = Error! = Error! = 0,99 - Độ nghiêng rãnh: nError! = 81,17 69.12 =0,712 - Góc ở tâm rãnh nghiêng và được xác định theo công thức sau: n r n Z p βπα ..2= 712,0. 17 2.14,3.2= =0,526 [radian] d- Hệ số từ tản phần đầu nối dây quấn : đs = 0,47 Error!(lđ -0,64) =0,47 Error!.(134,5 – 0,64.76,18) = 1,52 - Tổng hệ số từ tản : ΣS=rS +tS+đS= 1,132 + 3,697 + 1,52 = 6,349 - Điệnkháng tản dây quấn chính =Σ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= s A sa sa Qp lWfx λ .100100 158,0 2 = )(9,7349,6. 3.2 8 100 342 100 50.158,0 2 Ω=⎟⎟⎠ ⎞⎜⎜⎝ ⎛ II. TRỞ KHÁNG RÔTO 1. Tính kích thước vành ngắn mạch Mật độ dòng điện của thanh dẫn roto đúc nhôm jt = 3÷ 5(A/mm2) Mật độ dòng điện của vành ngắn mạch : jv = 0,8jt = 2,4 ÷ 4(A/mm2) - Tiết diện vành ngắn mạch : Sv = (St.jt)/ jv = 80,375 (mm2) - Chiều cao vành ngắn mạch : a’= 1,2.hrR = 1,2.12,18 = 14,52[mm] - chọn: a = 16[mm] : Chiều cao vành ngắn mạch b = 4,5[mm] : Chiều rộng vành ngắn mạch ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ - 19 - NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 - Đường kính trung bình của vành ngắn mạch: Dv = Error!= Error!= 8,84 = 88,40[mm] Trong đó: Dv’ = D’ = 96,40 Dv’’ = D’ – a = 96,4-16 = 80,40[mm] 2. Điện trở phần tử lồng sóc - Điện trở tác dụng của dây quấn rôto: [ ]Ω=== −−− 422 10.578,0 3,64 10.80465,010.ρ rR R Altd S lr Trong đó Alρ 75=0,0465[ 2mmΩ /m ] : điện trở suất của nhôm đúc Rôto ở nhiệt độ 750C rRS =64,3[mm2]: tiết diện thanh dẫn Roto - Điện trở vành ngắn mạch : [ ]Ω=== −−− 42275 10.1295,016.5,4.17 10.4,8.14,30465,0..10.πρ vvR vAlv baZ Dr - Điện trở phần tử roto: [ ]Ω=+=Δ+= − − 4 2 4 22 10.071,1 722,0 10.1298,0.2578,0.2 vtd rrr Trong đó 722,0 17 2.1802 17 .2 ===Δ SinpSinπ - Điện trở rôto đã qui đổi rRA = r2.γ ; trong đó γ là hệ số qui đổi 44,55275 99,0.17 )91,0.342.(2.4 . )..(.4 2 2 2 2 12 === drr daSA kZ kWm k rRA = r2.k12 = 1,071.10-4 .55275,44 = 5,92 [Ω] ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ - 20 - NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 3. Điện kháng Roto a-Hệ số từ tản rãnh rôto (dây quấn một lớp quả lê): r r r r rR r r r rR b hk d b S d d h 4 4 μ 1 4 22 1 1 1 .2 66,0 8 π1 .3 λ +⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −+⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −= = 99,0 5,1 4,01. 11,7.2 5,166,0 2 3,64.8 211,7.14,31 11,7.3 716,7 =+−+− ⎥⎥ ⎥⎥ ⎦ ⎤ ⎢⎢ ⎢⎢ ⎣ ⎡ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ Trong đó h1r = h12R+ 0,4.d2R = 5,716 + 0,4.5 = 7,716[mm] Với máy điện nhỏ :k=1(Hệ số cản) b- Hệ số từ dẫn tản tạp Rotor: Rk Rt tr δξ. δ.δ.9,11 λ = = 082,4023,1. 25,1.3,0.9,11 81,17 = Trong đó: Error! = Error!= 0,0842 Error! = Error! = 5 Tra bảng 4-7,trang 77-ĐCKĐBCSN , ta có rZΔ = 0,05 vì Error! = Error! = 4,25 < 5 nên 023,1 2) 17 2(1 05,0 17.5 2.π1 2)(1.5 .π1δξ =− −+= − Δ−+= rZ p rZ rZ p r c- Hệ số từ tản đầu nối : ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ = v v v 2 r r v dr b 2 a2 D74 Z πp2lZ D92 λ .,lg .sin. ., ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ - 21 - NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 = 406,0 5,4 2 162 4,88.7,4lg 17 180.2sin.28.17 4,88.9,2 2 = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ - Tổng hệ số từ tản rôto : 477,5406,0082,499,0λλλλ =++=++=Σ drtrrrr 534,6 99,0 91,0 17 24477,5λλ 22 ' =⎟⎟⎠ ⎞⎜⎜⎝ ⎛=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛Σ=Σ dr da R S rr k k Z Z - Điện kháng Rôto qui đổi sang stato : xR= xs.Error!= 7,9.Error!= 8,13[Ω] CHƯƠNGV : TÍNH TOÁN MẠCH TỪ Hệ số ép chặt có phủ sơn cách điện của thép cán nguội 2211 chọn trong bảng 5-1 trang 89 sách ĐCKĐBCSN Hệ số ép chặt : KC =0,95 Điện trở suất: ρ 1/50=2,6[w/kg] - Sức từ động khe hở không khí F δ = 1,6.K δ .B δ .δ .104 = 1,6.1,25.0,69.0,03. 104= 381,54[A] - Mật độ từ thông ở răng Stato BZS = BδError! = 0,563. Error! =1,50[T] - Sức từ động trên răng stato FZS =2.HZS.hZS =2.11,2.1,049 =23,49[A] Trong đó ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ - 22 - NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 HZS = 11.2[A/cm] , cường độ từ trường trên răng stato, B ZS =1,2999[T] {Trong phụ lục 1-3 sách ĐCKĐBCSN } hZS = hRS – 0,1.d1 = 11,26 – 0,1.7,72 = 10,49[mm] = 1,049[cm] - Mật độ từ thông ở gông Stato B gS = Error!=Error! =1,308[T] Trong đó hgS = Error!- hrS = Error!- 11,26 =14,74[mm] = 1,474[cm] - Sức từ động ở gông Stato FgS = HgSError!=5,21.Error!=54,93[A] Trong đó HgS = 5,21[A/cm] : cường độ từ trường trên gông stato với Bgs=1,308[T] {Trong phụ lục 1-2 sách ĐCKĐBCSN } - Mật độ từ thông ở răng Stato BZR = BδError! = 0,69. Error! =1,39[T] - Sức từ động ở răng Stato FZR =2.HZR.hZR =2.8,79.1,168 =20,53[A] Trong đó HZR = 8,79[A/cm] : cường độ từ trường trên răng Roto khi BzR=1,39[T] {Trong phụ lục 1-3 sách ĐCKĐBCSN } hZR = hrR –0,1. d2R = 12,18 –0,1.5 = 11,68[mm] = 1,168[cm] - Mật độ từ thông ở gông Roto BgR = Error!=Error! =0,79[T] ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ - 23 - NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 Trong đó hgS : chiều cao gông hgS = Error!- hZR=Error!– 11,68=24,39 = = 2,44[cm] - Sức từ động ở gông Roto FgR = HgRError!=1,9Error!=7,98[A] Trong đó HgR = 1,9[A/cm] : cường độ từ trường trên gông Roto với BgR=0,79[T] {Trong phụ lục 1-3 sách ĐCKĐBCSN } - Tổng sức từ động của mạch từ F=Fδ+FZR+FZS+FgS+FgR= =381,54+23,49+20,53+54,93+7,98 = 488,47[A] - Dòng điện từ hoá Iμ`= p.F; 0 9.m. WSA kdS =Error!= 1,74[A] - Thành phần phản kháng của dòng điện không tải IOX = Iμ = 1,74[A] - Hệ số bão hoà răng KZ1`=Error! = Error! =1,115 Tra đường cong hình 2-16 trang 47 ta được : + Hệ số cung cực từ : αδ = 0,7 + Hệ số sóng : kδ = 1,09 . Vì vậy có thể chấp nhận được - Tỷ lệ thành phần phản kháng so vớidòng điện định mức xmA`=Error! = Error! = 113[Ω] Bảng 1. Bảng tính toán mạch từ Bảng tính toán mạch từ ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ - 24 - NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 Khe hở không khí Bδ = 0,69[T] Fδ = 381,54[A] Răng Stato BZS = 1,50[T] FZS = 23,49[A] Răng Roto BZR = 1,39[T] FZR = 20,53[A] Gông Stato BgS = 1,308[T] FgS = 54,93[A] Gông Roto BgR = 0,79[T] FgR = 7,98[A] CHƯƠNGVI. TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC (Của pha chính) Từ trường đập mạch của pha chính được phân tích thành tổng hai từ trường quay thuận và quay ngược. ỉng với mỗi từ trường quay ta có một sơ đồ thay thế 1-Với dòng thứ tự thuận 2-Với dòng thứ tự thuận ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ - 25 - NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 Hình 6. Sơ đồ thay thế pha chính của động cơ điện dung Tham số ban đầu của mạch điện thay thế pha chính : rSA =7,05 [Ω] xSA = 7,9 [Ω] xma = 113 [Ω] rRA = 5,92 [Ω] xRA =8,13 [Ω] - Tính hệ số trở kháng của mạch điện : 048873,0 13,8113 92,5α =+=+= rama ra xx r 9329,0 13,8113 113β =+=+= rama ma xx x - Chọn hệ số trượt định mức: Sđm =0,05 nđm = nđb(1 - Sđm) = 1500(1 – 0,05) = 1434 (vg/ph) 1. Tính thành phần trở kháng của mạch phân nhánh của từ trường quay thuận - Điện trở tác dụng: r’RA1 = Error! = Error! = 52,694 [Ω] - Điện kháng : x’RA1=xRAError!= = 0,9329.8,13Error! =59,091 [Ω] -Tổng trở thứ tự thuận của mạch điện phân nhánh pha chính: ZRA1 = r’RA1 + jx’RA1 = 52,694 + j59,091[Ω] - Tổng trở thứ tự thuận của pha A: ZA1 = ZSA + Z’RA1 = (xSA + x’RA1) + j( rSA + r’RA1) = (7,9 + 59,091) + j(7,05 + 52,694) = 59,744 + j66,991[Ω] ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ - 26 - NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 2. Tính thành phần trở kháng của mạch phân nhánh của thành phần thứ tự ngươc r’RA2 = Error! = Error!=2,6404 [Ω] x’RA2= xRAError! = 0,9329Error! =7,6505[Ω] - Tổng trở thứ tự nghịch của mậch phân nhánh pha chính: ZRA2 = r’RA2 + jx’RA2 = 2,6404 + j7,6505[Ω] - Tổng trở tác dụng thứ tự nghịch của pha chính ZA2 = rA2 + jxA2 = (rSA +r’RA2) + j(xSA + x’RA2) = (7,05 +2,6404) + j(7,9 +7,6505) = 9,6904 + j15,5505[Ω] ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ - 27 - NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 CHƯƠNG VII. TÍNH TOÁN CUỘN DÂY PHỤ Tham số pha phụ của động cơ điện dung quyết điịnh tínhnăng làm việc và đặc tính khởi động của động cơ. Điều kiện để có từ trường tròn : k2rA1 + rc – kxA1 = 0 (1) k2xA1 - xc + krA1 = 0 (2) - Tỷ số biến áp giữa dây quán phụ và dây quấn chính : k= Error!= Error!= 1,1213 - Dung kháng trong dây quấn phụ xCv’ = k2.xA1 + k.rA1 = 1,12132.66,991 + 1,1213.59,744 = 151,2196 [Ω] - Điện dung cần thiết CV’ = Error! = Error! = 21,0495[μF] Chọn CV = 21,36[μF] - Lúc đó điện kháng là xC = Error! = Error! = 149[Ω] Để dảm bảo điều kiện thứ hai của từ trường quay tròn tỷ số biến áp phải là k = Error! = = Error! = 1.113 [Ω] - Số thanh dẫn trong một rãnh stato của dây quấn phụ u’rB = k. urA = 1,1213.57 = 63,91 Chọn urB = 64(thanh dẫn) - Số vòng dây của dây quấn phụ wSB = u’rB.p.q = 64.2.3 = 384[vòng] - Tỷ số biến áp k=Error! = Error! = 1.1213 - Tiết diện dây quấn pha phụ Sơ bộ tính tiết diện dây dẫn phụ theo tỷ số ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ - 28 - NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 Error! = t ta chọn t = k S’SB = Error!= Error!=0,394[mm2] Dựa theo bảng tiết diện tiêu chuẩn (phụ lục 2 trang269 – ĐCKĐBCSN ) chọn SSB = 0,396[mm2] Ta có dB/dcđB =0,71/0,77[mm] - Như vậy t= Error! = Error! = 1,116 - Điện trở tác dụng pha phụ B rSB =k.t.rSA = 1,1213.1,116.7,05 =8,83[Ω] - Tổng trở thứ tự thuận pha phụ ZB1 = r’B1 + jx,,B1 = (rSB +k2r’RA1) + j(k2xA1- xC) = (8,83 +1,12132.52,6941) + j(1,12132.66,9909- 149) = 75,0831 – j64,7715[Ω] Do ta chọn điện dung CV là số nguyên nên điều kiện đạt từ trường tròn không được thoả mãn vì vậy phải dùng công thức chung cho từ trường elíp để tính toán các tham số ở chế độ định mức - Điện trở tự nghịch của pha phụ ZB2 = (rSB +k2.r’RA2) + j(k2.xA2 - xC) = = (8,83 + 1,12132.2,6404) + j(1,12132.15,5505 – 149) = =12,1498 – j129,448[Ω] CHƯƠNG VIII. TÍNH TOÁN TỔN HAO Có 4 loạI tổn hao chính: + Tổn hao sắt ở Stato và Roto + Tổn hao trong dây quấn + Tổn hao cơ ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ - 29 - NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 + Tổn hao phụ - Dòng điện thứ tự thuận của pha chính IA1 = UđmError! = Error!= 1,5998 – j1,8561 = 2,4504∠- 49,240 Trong đó Uđm =220[V] ZB2-j.k ZA2 =(2,1498 -j129,448) -j1,1213(9,6904 + j15,5505) = 5967,978 – j30869,1 ZA1 ZB2 +ZA2 ZB1 = (59,7441 + j66,9909).( 12,1498 -j129,448 ) + (9,6904 + j15,5505).(75,0831 - j64,7715) = 11132,53 – j6379,92 - Dòng điện tứ tự nghịch của dây quấn chính: IA2 = UđmError! = Error! = - 0,0194+ j0,0327= 0,0381∠120,690 Trong đó ZB1+j.k ZA1 = 75,0831 - j64,7715 + j1,1213.(59,7441 + j66,9909) = -7,4338 + j488,3207 - Sức điện động thứ tự thuận . E 1= . I A1.ZRA1 = (1,5998 – j1,8561)( 52,694 + j59,091) = =193,979 – j3,272= 194,00∠- 0,9660 [V] Trong đó ZRA1 = r’RA1 + j x’RA1 = 52,694 + j59,091 - Sức điện động thứ tự thuận bằng . E 2 = . I A2.ZRA2 = (- 0,0194+ j0,0327)( 2,6404 + j7,6505) ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ - 30 - NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 = - 0,3014 - j0,062= 0,3077∠- 168,36[V] Trong đó ZRA2 = r’RA2 + j x’RA2 = 2,6404 + j7,6505 - Tổng sức điện động . E = . E 1 + . E 2 = (193,979 – j3,272) +(- 0,3014 - j0,062) = =193,677 – j3,334 = 193,706∠- 0,9860 [V] - Kiểm tra lại KE KE = Error!=Error! = 0,88 ΔΕ=Error! = Error! = 0,0217 < 0,05 Như vậy với KE = 0,9 đã chọn ban đầu có thể chấp nhận được I.TÍNH TOÁN TRỌNG LƯỢNG - Trọng lượng răng stato : GZS = 7,8.ZS.bZS.hZS.lS.kC.10-3 = 7,8.24.1,049.0,6145.8.0,95.10-3 = 0,916 [Kg] - Trọng lượng răng Rôto : GZR = 7,8.ZR.bZR.hZR.lR.kC.10-3 = = 7,8.17.0,924.1,168.8.0,95. 10-3 = 1,088 [Kg] - Trọng lượng gông stato: GGS = 7,8.π.(Dn - hGS)hGS.lS.kC.10-3 = 7,8.π.(14,9 – 1,474)1,474.8.0,95.10-3 = 3,685 [Kg] - Trọng lượng gông Rôto: GGR = 7,8.π.(Dt + hGR).hGR.lR.kC.10-3 = 7,8.π.(3 + 2,44).2,44.8.0,95.10-3 = 2,472 [Kg] -Tổn hao sắt trên răng stato : P’TZS = 1,8p1,0/50B2ZS .GZS gck 3,1 50 f ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ = = 1,8.2,6.1,502.0,916.11,3.1,1 = 10,61 [W] ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ - 31 - NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 Hệ số gia công kgc = 1,1 tra bảng 6.2-trang96 –ĐCKĐBCSN p1,0/50 = 2,6[w/kg] - Tổn hao sắt trên răng Rôto : P’TZR = 1,8p1,0/50B2ZR .GZR gck 3,1 50 f ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ = = 1,8.2,6.1,392.1,088.11,3.1,1 = 10,82[W] - Tổn hao sắt trên gông stato : P’TGS = 1,6p1,0/50B2GS .GGS 3,1 50 f ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ = = 1,6.2,6.1,3082.3,685.11,3 = 26,23 [W] - Tổn hao sắt trên gông Rôto : P’TGR = 1,6p1,0/50B2GR .GGR 3,1 50 f ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ = = 1,6.2,6.0,792.2,472.11,3 = 6,42[W] Trong đó P1,0/50 = 2,6 (w/kg) : suất tổn hao thép tra bảng 6-1 trang 95 - Tổn hao sắt tính toán của stato : P’TS = P’TSZ + P’TSG = 10,61 + 26,23 = 36,84[W] - Tổn hao sắt tính toán của Rôto : P’TR = P’TZR + P’TZG = 10,82 + 6,42 = 17,24[W] - Tổn hao sắt stato do từ trường thuận và nghịch gây nên bằng PTS1= P’TS.(Error!)2 = 36,84(Error!)2 = 35,00[W] PTS2= P’TS.(Error!)2 = = 36,84(Error!)2 = 0,00008914 [W] - Tổn hao sắt rôto do từ trường thuận và nghịch gây nên bằng PTR1= P’TR.(Error!)2 .s1,3 = 17,24(Error!)20,051,3 = 0,3358[W] PTR2= P’TR.(Error!)2.(2 – s)1,3 = = 17,24(Error!)2(2- 0,05)1,3 = 0,0000994 [W] ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ - 32 - NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 PT1= PTS1+PTR1 = 35,00 + 0,3358 = 35,3358[W] PT2 = PTS2+PTR2 = 0,00008914+ 0,0000994 = 0,0001885[W] - Dòng điện phụ pha chính thứ tự thuận và nghịch do tổn hao sắt gây nên IT1`=Error! = Error! = 0,091[A] IT2=Error! = Error! = 0,000306 [A] - Dòng điện dây quấn chính stato khi xét đến tổn hao sắt ISA1=(I’A1 + IT1 )+ j .I’’A1 = (1,5998 + 0,091) –j 1,8561 = = 1,6908 – j 1,8561 [ A] = 2,511∠- 47,6680 ISA2 =(I’A2 + IT2 )+ jI’’A2 = = (- 0,0194+0,000306) +j 0,0327 = = - 0,01909+ j 0,0327 [ A] = 0,0379∠120,280 Trong đó IA1’,IA2’ và IA1’’,IA2’’ là phần thực và phần ảo của dòng IA1 và IA2 ISA = ISA1 + ISA2 = 1,6717 – j1,8234 = 2,4737∠- 47,480 - Dòng điện trong cuộn dây phụ: ISB1 = jError! + Error! = jError! + Error! =1,7365 + j1,4267 ISB2 = - jError! + Error! = - jError! + Error! = 0,02944 + j0,01733 ISB = ISB1 + ISB2 = 1,7659 + j1,444 = 2,2812∠39,270 - Dòng điện tổng Stato lấy từ lưới : IS = ISA + ISB = 1,6717 – j1,8234 + 1,7659 + j1,444 = 3,4376 - j0,3794 = 3,4585∠- 6,2980 - Mật độ dòng điện dây quấn chính stato JA =Error! = Error! = 5,5955[A/mm2] JB =Error! = Error! = 5,761[A/mm2] - Tốc độ của động cơ : ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ - 33 - NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 n= nđb (1-s) = 1500(1-s) = 3000(1-0,05)=1245[v/ph] - Công suất điện từ : Pđt = 2I2A1 r’RA1-2 I2A2r’RA2 = 2,45042 .52,6941 – 2. 0,03812.2,6404 = 632,7675 [W] - Tổn hao cơ : Pcơ = k.(Error!2.(Error!)3 =40,3030 [W] - Tổn hao phụ : ][5 55,0 550005,0 η 005,0 WPP dmf === - Tổng công suất cơ : P’R = PĐT(1-s) = 632,7675(1- 0,05) = 601,1291 [W] - Công suất cơ tác dụng trên trục : PR = P’R - PCƠ - Pf = 601,1291 – 40,3030 - 5 =555,8261 [W] - Mômen tác dụng : M = 103;1 028.n PR = 103;1 028.1425 .555,8261 = 37,94291[kG.cm] - Tổn hao đồng Stato: PĐS = ISA2.rSA + ISB2.rSB = 2,47272.7,05 + 2,28122.8,83 = 89,0556[W] - Tổn hao đồng Rôto : PĐR = 2I2A1r’RA1.s + 2IA22r’RA2.(2-s) = 2.2,45042.52,6941.0,05 + 2.0,03812.2,6404.(2 – 0,05) = 31,640 + 0,01495 = 31,6549[W] - Tổng tổn hao : ΣP = PĐS + PĐR + PT + PCƠ + PF = 89,0556 + 31,6549 + 35,3358 + 0,0001885 + 40,3030 + 5 = 201,3495 [W] - Công suất tiêu thụ : ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ - 34 - NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 PS = PR + ΣP =555,8261 + 201,3495 =757,1705 [W] - Hiệu suất : SP P∑−=1η =1- Error! =0,734 - Hệ số công suất : cosϕ = Error! = Error! = 0,99 -Điện áp dây quấn pha phụ : UB1=ISB1(ZB1-ZC) =(1,7365+j1,4267)(75,083-j64,7115 +j149) =10,186+j253,435 = 253,64∠97,440. UB2=ISB2(ZB2-ZC)=(0,02944+j 0,01733)(12,1498- j129,448+j149) = 0,01885 + j0,7861 = 0,7864∠88,6260 UB = UB1 + UB2 = 10,186+j253,435 + 0,01885 + j0,7861 = 10,205 + j254,221=254,426∠87,700. - Điện áp rơi trên tụ : UC=ISB.ZC = (1,7659 + j1,444).(-j149) = 215,156 - j236,119 =339,888∠- 47,600 Chọn tụ có điện áp làm việc là 400V. Bảng 2. Tính toán đặc tính mo men của động cơ điện dung S (Hệ số