Đồ án Thiết kế động cơ không đồng bộ 3 pha rôtor lồng sóc

o hình 10.3b trang 233 ta thấy hệ số l90 và l100 nằm trong vùng gạch chéo cho phép tức là thỏa mãn điều kiện kinh tế và kỹ thuật. Do đó việc chọn phương án trên là hợp lý. 8. Dòng điện pha định mức : Trongđó : +U1 = 220 là điện áp đặt vào Stator + P = 90 KW là công suất định mức là hiệu suất +cos j = 0,91 là hệ số công suất CHƯƠNG III : THIẾT KẾ DÂY QUẤN, RÃNH STATOR VÀ KHE HỞ KHÔNG KHÍ Dây quấn phần ứng (Stator) máy điện xoay chiều không đồng bộ rotor lồng sóc gồm nhiều phần tử nối với nhau theo qui luật nhất định. Các phần tử ở đây cũng chính là số bối dây và được đặt trong các rãnh phần ứng. Mỗi bối dây có nhiều vòng dây. Số vòng dây của mỗi bối, số bối của mỗi pha và cách nối phụ thuộc vào công suất, điện áp, tốc độ, điều kiện làm việc của máy... và quá trình tính toán điện từ Dạng rãnh Stator phụ thuộc vào thíêt kế điện từ và loại dây dẫn. Rãnh được thiết kế sao cho có thể cho vừa số dây dẫn kể cả cách điện và công nghệ chế tạo (dập, cắt) dễ dàng. Mật độ từ thông trên gông và răng không lớn hơn một trị số nhất định, để đảm bảo tính năng của máy. Đối với khe hở không khí ta cố gắn lấy nhỏ để cho dòng điện không tải nhỏ và hệ số công suất cao. Nhưng nếu khe hở không khí quá nhỏ thì công nghệ chế tạo khó và đễ sát cốt làm tăng tổn hao phụ. 9. Số rãnh Stator : Số rãnh của một pha dưới một cực là q1, thông thường chọn q1 trong khoảng từ 2 đến 5. ở đây vì máy có công suất vừa nên lấy q1 = 4. Việc chọn q1 ảnh hưởng trực tiếp đến số rãnh Stator Z1. số rãnh này không nên nhìêu quá vì như vậy diện tích cách điện chiếm chỗ so với số rãnh ít sẽ nhiều hơn do đó hệ số lợi dụng rãnh sẽ kém đi. Mặt khác về phương diện độ bền cơ thì số rãnh lớn làm cho độ bền cơ của răng yếu đi. Nếu số rãnh ít sẽ làm cho dây quấn phân bố không đều trên bề mặt lõi sắt nên suất từ động phần ứng có nhiều số bậc cao. Z1 =6.p.q1 = 6 . 2. 4 =48 rãnh 10. Bước rãnh Stator : 11. Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh : Chọn số mạch nhánh song song a =1 Nhưng số thanh dẫn tác dụng của một rãnh Ur1 phải dược qui về số nguyên. Vì dây là dùng dây quấn hai lớp nên nó phải là số nguyên chẵn do đó lấy Ur1 = 20 thanh. 12. Số vòng dây nối tiếp của một pha : (vòng) Trong đó : Chọn số mạch nhánh song song a1 = 4 13. Tiết diện và đường kính dây dẫn : Theo hình 10.4a tri số AJ của máy điện không đồng bộ kiểu bảo vệ IP23 với h = 250 mm, trang 237 sách TKMĐ ta lấy giá trị AJ = 2370 A2/cm.mm2 Mật độ dòng điện Trong đó : - Tiết diện dây sơ bộ: Trong đó: n1 = 3 là số sợi chập song song a1 = 4 là số mạch nhánh song song Iđm = 161,13 cm Ta chọn n1 =3 là số sợi chập song song - Theo phụ lục VI bảng VI-1 trang 619 sách TKMĐ chọn dây đồng tráng men FET-155 có đường kính với S1 = 2,38 mm2 14. Kiểu dây quấn: Chọn dây quấn 2 lớp sóng bước ngắn với y = 10 15. Hệ số dây quấn: + Hệ số bước ngắn: + Hệ số bước rải: Trong đó: + Hệ số dây quấn: kd = ky . kr = 0,966 . 0,958 =0,925 16.Từ thông khe hở không khí: Trong đó: KE = 0,98 lấy theo hình 10 – 2 U1 = 220 Điện áp pha định mức kd = 0,925 f = 50 Hz là tần số W1 = 40 vòng 17.Mật độ từ thông khe hở không khí: Trong đó: là hệ số xung cực từ cm l1 =21,8 cm 18.Sơ bộ định chiều rộng của răng: Trong đó: t1 = 1,944 cm kc =0,93 là hệ số ép chặt lõi sắt tra theo bảng 2.2 trang sách TKMĐ + Động cơ kiểu bảo vệ IP23, 2p = 4, h = 250 mm. Treo bảng 10.5b trang 241 sách TKMĐ Ta chọn Bz1 = 1,85 T 19.Sơ bộ định chiều cao gông Stator: Trong đó: l1 = 21,8 cm kc = 0,93 là hệ số ép chặt lõi sắt Bg1 = 1,6T là mật độ từ thông trong gông Stator (Tra theo bảng 10.5a trang 240 sách TKMĐ). 20.Kích thước rãnh và cách điện : hr1 = 29,5 mm h12 = 22,5 mm d1 = 11 mm d2 = 13 mm b41 = 3,4 mm h41 = 0,5 mm Trong đó: Dn = 43,7 cm D = 29,7 cm + Đường kính trong rãnh: lấy d1 = 1,1 cm =11 mm + Chiều rộng miệng rãnh: + Chiều cao: Trong đó: hr1 = 2,95 cm là chiều cao răng Stator d1 = 1,1 cm đường kính đáy nhỏ rãnh Stator d2 = 1,3 cm đường kính đáy lớn rãnh Stator + Chiều dài miệng rãnh: Trong thực tế chiều dài miệng rãnh h41 = 0,5 mm chứ không thể nhỏ hơn vì công nghệ cắt dập không thể cắt dập được. + Theo bảng VIII – 1 ở phụ lục VIII trang 629 sách TKMĐ Chọn chiều dài cách điện rãnh là c = 0,4 mm Chọn chiều dài của nêm là c’ = 0,5 mm + Diện tích rãnh trừ nêm: + Chiều rộng của miếng các tông nêm là (), của tấm cách điện giữa 2 lớp là (d1 + d2). + Scđ = = + Diện tích có ích của rãnh: Scđ =Scđ = 317 – 44 = 273 + Hệ số lấp đầy rãnh: kđ = Trong đó : ur1 = 20 thanh n = 3 sr = 273 cm 21.Bề rộng rãnh Stator: 22. Chiều cao gông Stator: 23. Khe hở không khí: Việc chọn khe hở không khí d sao cho nhỏ nhất để có thể công nghệ chế tao được và làm giảm dòng không tải, cosj … nhưng không quá nhỏ vì nếu quá nhỏ dễ bị chạm giữa rôtor và Stator trong quá trình làm việc. Do đó theo những máy đã chế tạo bảng 10.8 trang 253 sáchTKMĐ ta lấy SƠ ĐỒ DÂY QUẤN STATOR Z = 48 ; Y = 10; t =12; q = 4; a = 4 CHƯƠNG IV : DÂY QUẤN RÃNH VÀ GÔNG RÔTOR 24. Số rãnh Rôtor được chọn theo bảng 10.6 trang 246. Với số đôi cực 2p = 4, số rãnh Stator Z1 =48 ta có thể chọn : Z2 = 40 rãnh 25. Đường kính ngoài Rôtor: 26.Bươc răng Rôtor: 27.Sơ bộ định chiều rộng ranh Rôtor: Theo bảng 10.5b trang 241. Ta chọn Bz2 = 1,85 T và hệ số ép chặt lõi sắt kc = 0,93. 28. Đường kính trục Rôtor: Dt = 0,3.D = 0,3.29,7 = 8,94 cm. Lấy Dt = 9 cm 29. Dòng điện trong thanh dẫn Rôtor: Itd = I2 = Trong đó: I1 = 161,13 A W1 = 40 vòng kd = 0,925 Z2 = 40 rãnh KI = 0,94 được chọn theo cos trong hình 10.5. 30. Dòng điện trong vành ngắn mạch: 31. Tiết diện thanh dẫn bằng nhôm: Đối với máy không đồng bộ rôtor lòng sóc, tiết diện rãnh rôtor đồng thời là tiết diện thanh dẫn rôtor. Vì vậy cần phải chọn mật độ dòng điện cho thích hợp. Jcd = (2,5 3,5) . Chọn Jtd =3 . 32.Sơ bộ chọn mật độ dòng điện trong vành ngắn mạch: Mật độ dòng điện trong vành ngắn mạch Jv chọn thấp hơn Jtd trong khoảng từ (20 25)%. Ta chọn Jv = 2,5 . Tiết diện vòng ngắn mạch: 33. Kích thước rãnh Rôtor và vành ngắn mạch: Chọn dạng rãnh như hình vẽ, diện tích rãnh cũng chính là diện tích thanh dẫn của lồng sóc. Lồng sóc được đúc bằng nhôm theo phương pháp áp lực h42 = 0,5 mm b42 = 1,5 mm h12 = 29 mm hr2 = 37,3 mm d1 = d2 = 7,8 mm a = 1,2. hr2 = 1,2.37,3 = 44,76 lấy a = 45 mm b = lấy b= 23,9 mm lấy Sv = a.b = 1075,5 mm2 Dv = D – (a+1) = 297 – (45+1) = 251 mm =25,1 cm 34. Diện tích rãnh Rôtor: Sr2 = b=23,9 35. Diện tích vòng ngắn mạch: Sv = a . b = 45 . 23,9 =1075,5 mm2 a=45 36. Bề rộng răng Rôtor: 37. Làm rãnh nghiêng ở Rôtor với độ nghiêng bằng một bước rãnh Stator. Để giảm lực ký sinh tiếp tuyến và hướng tâm người ta thường làm nghiêng rãnh Stator hay rôtor. Vì như vậy có thể triệt tiêu sóng điều hoà răng. Ơ đây ta làm nghiêng rãnh ở rôtor và làm nghiêng bằng 1 bước răng Stator bn = t1 = 1,944 cm 38. Chiều cao gông rôtor: hg2 = CHƯƠNGV :TÍNH TOÁN MẠCH TỪ: 39.Hệ số khe hở không khí: Trong đó: Với 40. Dùng thép kỹ thuật điện dày 0,5mm, cán nguôi loại 2211 41. Sức từ động khe hở không khí: Trong đó: 42.Mật độ từ thông răng Stator: Trong đó: t1 = 1,944 cm bz1 = 0,933 cm kc = 0,93 là hệ số ép chặt lõi sắt lấy theo bảng 2.2 43. Cường độ từ trường trên răng Rôtor: Theo bảng V – 6 ở phụ lục V trang 608 sách TKMĐ Ta có: Bz1 = 1,806 T Hz1 = 27,6 A/cm 44. Sức từ động trên răng Stator: Trong đó: 45.Mật độ từ thông ở răng Rôtor: Trong đó: t2 = 2,32 cm bz2 = 1,147 cm kc = 0,93 Là hệ số ép chặt lõi sắt lấy theo bảng 2.2 46. Cường độ từ trường trên răng rôtor: Theo bảng V – 6 ơ phụ lục V trang 608 sách TKMĐ có: Bz2 = 1,753 T Hz1 = 22,5 A/cm 47. Sức từ động trên răng rôtor: Trong đó: 48. Hệ số bão hoà răng: Trong đó: Fz1 = 139 A Fz2 = 156 A 49. Mật độ từ thông trên gông Stator: Trong đó: hg1 = 4,27 cm l1 =21,8 cm kc = 0,93 Hệ số ép chặc lõi sắt lấy theo bảng 2.2 50. Cường độ từ trường ở gông Stator: Theo bảng V – 9 ở phụ lục V trang 611 sách TKMĐ Ta tra được Hg1 = 10,9 A/cm 51.Chiều dài mạch từ ở gông Stator: Trong đó: Dn = 43,7 cm hg1 = 4,27 cm 2p = 4 Số đôi cực từ 52. Sức từ động ở gông Stator: Fg1 = Lg1.Hg1 = 30,97 . 10,9 = 338 cm Trong đó : Lg1 = 30,97 cm Hg1 = 10,9 A/cm 53. Mật độ từ thông trên gông rôtor : Trong đó : 54. Cường độ từ trường ở gông rôtor : Theobảng V-9 của phụ lục V trang 611 sách TKMĐ. Ứng với Bg2 = 0,97 ta tra được Hg2 = 2,6 A/cm 55. Chiều dài mạch từ gông rôtor : 56. Sức từ động trên gông rôtor : Trong đó : Lg2 = 12,3 cm Hg2 = 2,6 A 57. Tổng sức từ động của mạch từ : F = Fd + Fz1 + Fz2 + Fg1 + Fg2 = 1143 + 139 + 156 + 338 + 32 = 1808 A Trong đó : Fd = 1143 A Fz1 = 139 A Fz2 = 156 A Fg1 = 338 A Fg2 = 32 A 58 . Hệ số bão hòa toàn mạch : Trong đó : F = 1808 A Fd = 1143 A 59 . Dòng điện từ hóa : Trong đó : P = 2 số đôi cực F = 1808 A W1 = 40 vòng Kd1 = 0,925 : Hệ số dây quấn +Dòng điện từ hóa phần trăm : Trong đó : Im = 36,2 A Iđm = 161,13 A (dòng điện định mức) CHƯƠNG VI : THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC 60. Chiều dài phần đầu nối của dây quấn Stator : lđ1 = Kđ1 . Ty +2B = 1,3 . 21,4 + 2.1 = 29,82 cm Trong đó : Với : Kd1 = 1,3 (lấy từ 3.4 trang 69 sách TKMĐ) B = 1 (chọn Kd1, B theo số cực 2P =4) y =10 hr1 = 2,95 cm chiều cao răng Stator 61. Chiều dài trung bình nữa vòng dây quấn Stator : ltb = l1 + ld1 = 21,8 + 29,82 = 51,62 cm Trong đó : l1 =21,8 cm Lđ1= 29,82 cm 62 . Chiều dài dây quấn 1 pha của Stator : L1 = 2 . ltb .W .10-2 = 2 . 51,62 . 40 . 10-2 = 41,3 m 63 . Điện trở tác dụng của dây quấn Stator : Trong đó : Là điện trở suất ở nhiệt độ tính toán là 75oC n1 = 3 làsố sợi chập song a1 = 4 là số mạch nhánh song song của dây quấn S1 = 2,38 mm2 tiết diện dây quấn Tính theo đơn vị tương đối : Trong đó : I1 = 161,13 A là dòng điện pha định mức U1 = 220 v là điện áp pha định mức 64. Điện trở tác dụng của dây quấn rôtor : Trong đó : l2 = 21,8 cm Sr2 = 274 mm2 là điện trở của nhôm ở nhiệt đo tính toán là 75oC 65. Điện trở vành ngắn mạch : Trong đó : Dv = 25,1 cm Z2 = 40 rãnh Sv = 1075,5 mm2 66. Điện trở rôtor : Trong đó : với : p = 2 số đôi cực Z2 = 40 rãnh 67. Hệ số qui đổi : Trong đó : m1 = 3 số pha W1 =40 vòng kd1 = 0,925 Z2 = 40 rãnh 68. Điện trở rôtor đã qui đổi : + tính theo đơn vị tương đối : Trong đó : r’2 = 0,0209.10-4 W I1 = 161,13 A dòng điện pha định mức U1 = 220 v Điện áp pha định mức 69. Hệ số từ dẫn tản rãnh rôtor : Trong đó : h1 = hr1 - 2c’ - 2.c – 0,1. d =29,5 - 0,1 . 13 - 2. 0,4 - 0,5 = 26,9 mm Vì phần trên của dây đồng vượt quá tâm của vòng tròn nên trị số h2 phải lấy trị số âm. b41 = 3,4 mm h41 = 0,5 mm d1 = b =11 mm 70. Hệ số từ dẫn nạp Stator: Trong đó : t1 =1,944 cm q1 = 4 sốrãnh một pha dưới một cực từ kd1 = 0,925 hệ số dây quấn kd = 1,108 hệ sốkhe hở không khí d = 0,08 cm + + Tra bảng 5.3 trang 137 sách TKMĐ. Ta tra ra được rt1 = 0,82. + Tra bảng 5.2a trang 134 sách TKMĐ.Ứng với q = 4 Ta tra ra được s1 = 0,0062. 71. Hệ số từ tản phần đầu nối : Trong đó : q1 = 4 ld = 21,8 cm lđ1 = 29,82 cm b = 0,833 t = 23,33 cm 72. Hệ số từ dẫn tản Stator : Trong đó : lr1 = 1,085 lt1 = 1,306 lđ1 = 1,084 73. Điện kháng dây quấn Stator : Trong đó : f1 = 50 hz là tần số w1 = 40 vòng ld = 21,8 cm Sl1 = 3,475 + Tính theo đơn vị tương đối : 74. Hệ số từ dẫn tản rãnh rôtor : Trong đó : b = d1 = 7,8 mm Sr = 274 mm2 h42 = 0,5 mm b42 = 1,5 mm h1 = hr2 – (h42 + + 0,1.d) = 37,3 - (0,1++0,1.7,8) = 32,1 mm 75. Hệ số từ dẫn nạp rôtor: Trong đó : t2 =2,32 cm q2 = 40/ 4.3 Với : máy rôtor lồng sốc tra bảng 52.c trang136 với q2 = 2,83 76. Hệ số từ tản phần đầu nối: Trong đó: Z2 = 40 rãnh l2 = 21,8 cm Dv=251 mm = 25,1cm a = 4,5 cm b = 2,39 cm 77. Hệ số từ tản do rãnh nghiên : Trong đó : bn = t1 = 1,944 (bn là độ nghiên bằng một bước rãnh Stator) t2 = 2,32 cm 78. Hệ số từ tản rotor : Trong đó : 79. Điện kháng tản dây quấn rotor : X2 = 7,9.f1.l2. 80. Điện kháng rôtor đã qui đổi: Trong đó : x2 = 4,895.10-4 W + Tính theo đơn vị tương đối: 81. Điện kháng hổ cảm : Trong đó : U1 = 220 điện áp pha định mức x1 = 0,119W 82. Tính lại KE : Trị số này không sai khác nhiều so với giả thuyêt ban đầu nên không cần tính lại. CHƯƠNG VII : TỔN HAO THÉP VÀ TỔN HAO CƠ 83. Trọng lượng răng Stator: Gz1= YFe.z1.hr1.bz1.l1.kc.10-3 = 7,8.48.0,933.2,516.21,8.0,93.10-3=17,8 Kg Trong đó: YFe =7,8kg/cm2 trọng lượng riêng của Fe phần Stator. hr1 =2,516 cm Z1=48rãnh bz1 = 0,933 l1 = 21,8 cm kc = 0,93 hệ số ép chặt lõi sắt 84. Trọng lượng gông từ Stator: Trong đó: Lg1 = 30,97 cm hg1 = 4,27 cm 2p = 4 số đôi cực 85. Tổn hao sắt trong lõi sắt Stator: * Tổn hao trong răng : pFez1 = Kgz1.pFez1.B2z1.Gz1.10-3 = 1,8.2,5.(1,806)2 .17,8.10-3 = 0,261 kw Trong đó : Kgz1 = 1,8 hệ số gia công . Bz1 = 1806 T PFez1 = 2,5kg/w tra ở phụ lục văn bản V/14 trang 618 sách TKMĐ GGz = 17,8kg * Tổn hao trong gông : PFeg1= kgc. pFeg1. B2g1.Gg1.10-3 = 1,6.2,5.1,5162.83,6.10-3 =0,768kw Trong đó: kgc=1,6 là hệ số gia công gông Bg1 = 1,5196T PFeg1 = 2,5 kg/w tra ở phụ lục văn bản V-14 trang 618 sách TKMĐ Gg1 = 83,6 kg * Tổn hao trong cả lõi sắt Stator: P’Fe = pFez1 + pFeg1 = 0,261 + 0,768 = 1,029 kw 86. Tổn hao bề mặt trên răng rôtor: Trong đó : t = 23,33 cm t2 = 2,32 cm b42 = 0,15 cm l2 = 21,8 cm k0 = 2 là hệ số kinh nghiệm trang 141 sách TKMĐ ứng với tra ở hình 6.1 trang 141 87. Tổn hao đập mạch trên răng rôtor: Với : Bz2 = 1,753 T t2 = 2,32 cm Trong đó : trọng lượng riêng của Fe Z2 = 40 rãnh h’Z2 = 3,47 b’z2 = 1,147 cm l2 = 21,8 cm Kc =0,93 hệ số ép chặt lõi sắt . 88. Tổng tổn hao thép : PFe = P’Fe + Pbm + Pđm = 1,029 + 0,0702 + 0,0506 = 1,1498 kw 89. Tổn hao cơ : Pcơ = ) .10-3 =7. Trong đó: n1 =1500 vòng/phút Dn =437 mm K = 1 90. Tổn hao không tải: P0 = PFe + Pcơ = 1,314 + 1,1498 = 2,463 Kw . CHƯƠNG VIII : ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC : Ta có : r1 =0,0314W x1 = 0,119 W x12 = 5,96 W Trong đó : PFe = 1,1498 kw dòng điện từ hoá r1 = 0,0314 W điện trở tác dụng của dây quấn Stator U1 =220 V điện áp pha định mức Trong đó: W1 =40 vòng/phút kd1 = 0,925 Z2 = 40 rãnh Trong đó: I2 =840 A Ki =5,55 Sdm = Bảng: Đặc tính làm việc của động cơ điện không đồng bộ rôtor lồng sóc s Đơnvị 0,005 0,01 0,0151 0,025 0,066 4,379 2,205 1,481 0,901 0,361 0,330 0,330 0,330 0,330 0,330 4,391 2,229 1,517 0,959 0,487 A 51,1 100,67 147,9 233,99 460,8 0,9972 0,9892 0,9763 0,9395 0,075 0,148 0,218 0,344 A 51,88 99,56 143,5 219,45 A 39,96 50,8 67,81 102,11 A 65,48 111,77 157,6 240,04 0,788 0,891 0,911 0,914 P1=3.U1.I1r.10-3 Kw 34,241 65,709 94,771 144,837 Pcu1=3.I 12.r1.10-3 Kw 0,403 1,176 2,339 5,427 Pcu2=3..10-3 Kw 0,163 0,635 1,371 3,432 Pf =0,005P1 Kw 0,171 0,328 0,473 0,724 Po Kw 2,463 2,463 2,463 2,463 Kw 3,2 4,602 6,646 12,046 kw 31,041 61,107 88,1 132,791 % 90,654 92,996 93,021 91,683 Từ bảng đặc tính trên ứng với P2 =90 kw theođương đặc tính(hình)được : Iđm = 165,6 A sđm = 0,0151 91. Bội số mômen cực đại : trong đó : và I’2đm tính được từ bảng đặc tính làm việc. CHƯƠNG IX: TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG : 92.Tham số của động cơ điện khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s = 1. Trong đó : a = hr2 – h42 =37,3 – 0,5 =36,8 mm Theo hình 10.13 khi tra ra y = 0,62; j = 1,6 KR = 1 + j = 1 + 1,6 =2,6 trong đó : rtd = 0,3459.10-4 W Điện trở của rôtor khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s = 1. Trong đó : rv = 0,00797.10-4 W D = 0,313 Điện trở rôtor đã qui đổi : + hệ số từ dẫn rãnh rôtor khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s = 1. Trong đó ; h1 = 31,1 mm b = d1= 7,8 mm Sr2 = 274 mm2 b42 = 1,5 mm + Tổng hệ số từ dẫn rôtor khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s = 1. Sl2x = lr2x + lt2 + lđ2 +lrn = 1,391 +2,146 + 0,746 + 0,753 = 5,036 Trong đó : + Điện kháng rôtor khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài : Trong đó : + Tổng trở ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s = 1. Trong đó : r1 = 0,0314 W X1 = 0,119 W + Dòng điện ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài . 93. Tham số của động cơ điện khi xét cả hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hòa của mạch từ tản khi s = 1. Sơ bộ chọn hệ số bão hòa : Kbh = 1,40 + Dòng điện ngắn mạch khi xét cả hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hòa của mạch từ tản : + Sức từ động trung bình của một rãnh Stator : Trong đó : ur1 = 20 thanh a1 = 4 số mạch nhánh song song ky = 0,965 kd = 0,925 Z2 =34 rãnh Z1 = 48 rãnh kb= 0,88 là hệ số tính đến sức từ động nhỏ do bước ngắn lấy theo đường cong trong hình 10.14 sách TKMĐ. Trong đó : d =0,08cm t1 = 1,944 cm t2 = 2,32 cm Theo hình 10-15 trang 260 sách TKMĐ ta tra được C1 = (t1 – b41)(1 -) = (1,944 – 0,34)(1 – 0,46) = 0,86 Với rãnh 1/2 kín nên: Trong đó : h3 = b41 = 0,34 cm h41 = 0,05 cm + Hệ số từ dẫn tản rãnh Stator khi xét đến bão hòa mạch từ tản : trong đó: l1=1,085 =0,681 + Hệ số từ tản nạp rãnh Stator khi xét đến bão hòa mạch từ tản : Trong đó : + Tổng hệ số từ tản Stator khi xét đến bão hòa mạch từ tản : Sl1bh= lr1bh + lt1bh + lđ =0,404 + 1,123 + 1,084 =2,611 Trong đó : + Điện kháng Stator khi xét đến bão hòa mạch từ tản : X1bh= X1 = 0,119. =0,0894 Trong đó : X1 = 0,119 W ål1=3,475 C2 = (t2 – b42)(1 -) = (2,32 -0,15)(1 – 0,46) = 1,171 Trong đó : t2 = 2,32 cm b42 = 0,15 cm Trong đó : h42 = 0,5 mm = 0,05 cm b42 = 0,15cm + Hệ số từ tản rãnh rôtor khi xét và sự bão hòa của mạch từ tản và hiệu ứng mặt ngoài : + Hệ số từ tản rãnh rôtor khi xét và sự bão hòa của mạch từ tản : Trong đó : + Hệ số từ tản do rãnh nghiêng rôtor khi xét và sự bão hòa của mạch từ tản : Trong đó : + Tổng hệ số từ tản rôtor khi xét và sự bão hòa của mạch từ tản và hiệu ứng mặt ngoài : Sl2xbh = l2xbh + lt2bh + lđ2 +lrnbh = 1,096 + 0,987 + 0,746 +0,346 = 3,175 Trong đó : l2xbh = 1,096 lt2bh = 0,987 + Điện kháng rôtor khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hòa của mạch từ tản : X’2xbh =X2’. = 0.2012. = 0,112 Trong đó : ål2 = 5,685 =3,175 94. Các tham số ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hòa của mạch từ tản : 95. Dòng điện khởi động =1023,75 96. Bội số dòng điện khởi động : Với : Iđm = 165,5 A lấy từ dường đặc tính khi P2 =90 kw. ik = 6,18 nhỏ hơn 7 nên thỏa với tiêu chuẩn trong bảng 10-12 sách TKMĐ trang 271. + Điện kháng hỗ cảm khi xét đến bão hòa : Trong đó : X12 = 5,96 W 97. Bội số mômen khởi động : Trong đó : lấy từ bảng đặc tính làm việc sđm = 0,0151 lấy từ đường đặc tính khi P2 =90 kw. mk = 1,5 >1, 2 nên thỏa với tiêu chuẩn trong bảng 10-11 sách TKMĐ trang 271. CHƯƠNG X: TÍNH TOÁN NHIỆT Trong khi làm việc, máy điện nói chung và động cơ điện nói riêng sinh ra các tổn hao năng lượng, tiêu tốn đó biến thành nhiệt năng làm nóng các bộ phận của máy. Vì thế tính toán nhiệt và giải quyết vấn đề tản nhiệt cho máy là hết sức quan trong và tùy vào từng loại máyvà chế độ làm việc mà ta có phương pháp tính toán nhiệt hợp lý để cho nmáy làm việc đảm bảo không gây nóng quá mức cho phép, nếu nóng quá sẽ làm hư hỏng dây quấn và các bộ phận khác trong máy. Động cơ điện không đồng bộ 3 pha kiểu bảo vệ IP23 này được tính toán nhiệt theo sơ đồ thay thế sau : Rc fFe RFe Rcu Rd Pcu PR PFe Qcu Qc Máy có quạt gắn trên vành ngắn mạch, máy làm mát bằng không khí tự nhiên. Chiều cao tâm trục của máy h = 250 mm và chiều dài lắp đặt của vỏ là S. cụ thể máy có ký hiệu 3K 250S – 4. 98. Các nguồn nhiệt trong sơ đồ thay thế nhiệt bao gồm : + Tổn hao đồng trên Stator : Qcu1 = Pcu1 =2,339 KW =2339W +Tổn hao sắt trên Stator : QFe1 = PFe1= 1,029KW = 1029W + Tổn hao trên rôtor : QR = Pcu2 + 0,5. Pf + Pcơ + Pbm + Pđm = 1,371 + 0,5. 0,473 + 1,314 + 0,0702+ 0,0506 = 3,042 W Trong đó : Pcu2 = 1,371 kw Pf = 0,473 kw lấy trong bảng đặc tính Pcơ = 0,1,314 kw Pbm = 0,0702 kw Pđm = 0,0506kw 99.Độ tăng nhiệt của dây quấn Stator: =2,020C Trong đó : - điển trở suất của dây dẫn ởnhiệt độ cho phép, với cách điện cấp B : =1/4020 -hệ số dẫn nhiệt của cách điện,tra trong bảng 8-2trang170 sách TKMĐ.Chọn tấm bìa cách điện Amiăng có =0,19.10-2 -chiều dày cách điện rãnh của 1 phía =0,04 cm A-Tải đường ; A=415 (A/cm) J- Mật độ dòng điện J =5,7 (A/mm2) t1 –Bước răng Stator ; t1 =1,944 cm C2 –chu vi rãnh Stator ;C2 = 10,67 cm b. Độ tăng nhiệt của mặt ngoài lõi sắt với môi trường : = 0C Trong đó: Ở đây ta chon hệ thống thông gió dọc trục. (W/cm2) -là hế số tản nhiệt trên bề mặt đưỡcác định theo công thức = Với : =3,3.10-3 Ở đây tốc độ quay của bề mặt rôtor (quạt): c,Độ tăng nhiệt của mặt ngoài phần đầu nối dây quân Stator so với nhiệt độ môi trường : 0C Trong đó : (W/cm2) Với: C1 = 10,67 cm là chu vi rãnh t1 =1,944 cm A = 415 A/ cm J =5,7 A/mm2 d. Độ tăng nhiệt của dây quấn Stator: 102.Độ tăng nhiệt của dây quấn rotor: + Độ tăng nhiệt mặt ngoài lõi sắt rotor so với nhiệtđộmôi trường . Với : PFe2 –tổn hao rotor lúc không tải (w) PFe2 = Pbm + Pdm =0,1208(Kw) Pf –Tổn hao phụ.Pf =0,473 Kw =473 W A2 –Tải đường củadây quấn rotor A2= 415 A/cm J2 –Mật độ dòng điện của thanh dẫn rotor .J2 =3 A/mm2 D- Đường kính ngoài rotor.D =29,54 cm l2 – Chiều dài lõi rotor.l2 = 21,8cm - hệ số tản nhiệt bề mặt . v- tốc độ bề mặt rotor. V=23 (m/s) Độtăng nhiệt của rotor: CHƯƠNG XI: TRỌNG LƯỢNG VẬT LIỆU TÁC DỤNG VÀ CHỈ TIÊU SỬ DỤNG 106.Trọng lượng thép silic cần chuẩn bị : = (43,7 + 0,7)2. 21,8. 0,93. 7,8. 10-3 = 312 kg Trong đó : Dn = 43,7 cm D = 0,7 l1 =21,8 cm kc = 0,93 là hệ số ép chặt lõi sắt bảng 2.2 gFe = 7,8 kg/cm2 trong lượng riêng của săt 107. Trọng lượng đồng của dây quấn Stator : - Khi không tính cách điện : G’cu = Z1. ur1. n. S1. ltb. gcu. 10-5 = 48. 20 . 3. 2,38 . 51,62 . 8,9 . 10-5 = 31,5 kg Trong đó : Z1 = 48 rãnh Ur1 = 20thanh n = 3 Số sợi chập song song S1 = 2,38 mm2 ltb = 51,62 cm gcu = 8,9 kg/ cm2 trọng lượng riêng của đồng - Khi có cách điện : Trongđó : dcđ = 1,24 mm d = 1,16 mm 108. Trọng lượng nhôm rôtor: (không kể canh quạt ở vành ngắn mạch) - Trọng lượng nhôm ở thanh dẫn : Gtd = Z2. Std . l2 . gAl.10-5 = 40 . 274 .21,8 .2,6 .10-5 = 6,2 kg Trong đó : Z2 = 40 rãnh Std = 274 mm2 l2 = 21,8 cm gAl = 2,6 kg/ cm2 trong lượng riêng của nhôm. - Trọng lượng riêng của nhôm ở vành ngắn mạch : Gv = 2 . p . Dv . Sv . gAl . 10-5 = 2.p .25,1 .1075,5 .2,6 .10-5 = 4,41 kg Trong đó : Dv = 25,1 cm Sv = 1075,5 mm2 - Trọng lượng nhôm ở rôtor : GAl = Gtd + Gv = 6,2 + 4,41 = 10,61 kg 109. Chỉ tiêu kinh tế về vật liệu tác dụng : - Thép kỹ thuật điện : - Đồng : - Nhôm : CHƯƠNG XII. TÍNH TOÁN TRỤC 110.Tính độ võng trục : Ngoài việc phải chịu toàn bộtrong lượng của rotor ra trục còn chịu mômen xoắn và mômen uốn trong quá trình truyền dộng tải (bánh răng của). Trục còn chịu lực hướng trục thường là lực kéo như ở các máy kiểu trục đứng. Ngoài những tải tren còn phải chú ý đến lực từ một phía do khe hở không khí không đềugây ra.Cuối cùng trục còn phải chịu lực do cân bằng động không tốt gây nên,nhất là khi quá tốc độ giới hạn. Thực tế là trọng lượng của rotor tác dụng lên trục ở những chỗ khác nhau,nhưng để đơn giản hoá tính toán ta coi tác dụng lên cùng một chỗ ở chính giữalõi sắt rotor. Thường thì tính độ võng trục chỉ tính đến các điểm giữa chiều dài lõi sắt rotor,vì thực tế độ võng ở đấy thường lớn nhất và có thểgây nguy hại cho rotor chạm vàStator. Chon thép cacbon (C45) làm trục máy. 1’ 1 64,7cm a = 32,3 f 70 f 60 f 80 f90 f80 b = 32,4 Y3 =21,5 X3=21,4 15cm 1c 1a 10cm 2a 3a 3b 2b 11,4cm 1b 10,5cm 21,8cm 11cm X1 =1,2 Y1 =1,2 1 1 110.Trọng lượng phàn ứng: G = 6,3. D2 .l .10-3 = 6,3 .29,542.21,8 = 119,8 Kg Trong đó: D = 29,54 cm .đường kính ngoài rotor L = 21,8 cm .chiều dài lõi sắt Stator và rotor 111.Mômen xoắn đầu trục định mức : Trong đó :P2 =90 Kw n = 15009(vòng/phút) 112.Lực kéo đầu trục: Trong đó: K2 = 0,3 là hệ số truyền động khi truyền động bằng trục nối R0 =5 cm là bán kính trục của trục nối Mx =5850 Kgcm 113. Tính Sa, Sb,S0: Tiết diện di cm Ji cm4 Yi cm Yi3 cm3 cm3 cm-1 Yi2 Cm2 cm3 cm-2 Phần bên phải trục 1b 7 117,8 1,2 1,728 1,728 0,056 1,44 1,44 0,012 2b