Đồ án Thiết kế động cơ không đồng bộ một pha điện dung dùng cho quạt

g trình vi phân của máy điện tổng quát được viết trong hệ toạ độ quay a, b sau khi chuyển về phức số ở trạng thái xác lập có dạng: Ua = Z+Z0A(a +ra) 0 = Z0A(a +ra) + ( + jxs2) ra +(ra -jr ) jUa=ZsBj+Z0B(j+jr) -jXcjb 0 = ZoB(j+jr)+( + jxs2) jr+( jr-ra) Từ hệ thống bốn phương trình này vẽ được mạch điện thay thế trên hình 2-2: ZoA jI-Ir Ir jIr ZoB jI U I jU Z jX Z JXC jX Hình vẽ: Sơ đồ thay thế của dộng cơ không đồng bộ điện dung theo phương pháp trực tiếp Hệ thống 4 phương trình trên đây chứa 4 ẩn số dòng điện là A, , B, ra, rb. Giải hệ thống bốn phương trình này sẽ tìm được dòng điện trong các cuộn dây. Khi đó mô men điên từ được tính theo biểu thức sau: Mdt=[g(I2r+I2r) + 2IrIrsinr] trong đó r là góc lệch pha thời gian giữa Ir,Ir. Mặc dù phương pháp này có nhiều hơn phương pháp phân lượng đối xứng song không thấy rõ ảnh hưởng trực tiếp đến mô men điện từ. PHầN ii TíNH TOáN THIếT Kế Động cơ không đồng bộ một pha điện dung dùng cho quạt Chương 1 xác định kích thước chủ yếu và thông số pha chính Các yêu cầu đặt ra cho động cơ không đồng bộ công suất nhỏ thường mâu thuẫn với nhau, vì vậy việc xác định kích thước chủ uếu trở nên phức tạp. Kích thước chủ yếu ở đây là đường kính trong D, đường kính ngoài Dn và chiều dài tính toán l của lõi sắt stato. 1. Tốc độ đồng bộ của động cơ nđb= vòng/phút trong đó : p :Số đôi cực p= 2 f: Tần số nguồn 2. Đường kính ngoài stato Trong thực tế hiẹn nay đối với loại quạt công suất này người ta thường chế tạo với dường kính : Dn=7,9 cm. 3. Đường kính trong stato D = kD.Dn = 0,6.168 = 100,8 (mm) Trong đó : kD:Hệ số kết cấu kD = (0,485 – 0,615) với 2p = 4. Trong trường hợp bài toán này ta chọn kD = 0,58. 4. Bước cực stato áp dụng công thức: t ằ 36 (mm) 5. Chiều dài tính toán của stato l = l.D = 0,391.46 = 18 (mm) Trong đó: l:Hệ số kết cấu, là tỷ lệ chiều dài lõi sắt stato với đường kính trong l = (0,22 – 1,57) :Theo tài liệu I Trong tính toán trên ta chọn l = 0, 391; 6. Chiều dài khe hở không khí Để giảm nhỏ dòng điện không tải và nâng cao cosj ,khe hở không khí thường chọn nhỏ, nhưng khe hở không khí càng nhỏ thì vấn đề công nghệ không đáp ứng được và làm tăng sóng bậc cao lên. Khe hở không khí trong máy điện công suất nhỏ thường chọn trong khoảng sau: d =0,2-0,3 (mm). Ta dùng kết cấu ổ đỡ là bạc đỡ,do có khả năng bị lệch tâm nên lấy lớn một ít ta chọn d = 0,3 mm. 7. Đường kính ngoài lõi sắt rôto D’ = D – 2.d = 1046– 2.0,3 = 45,4 (mm) 8. Đường kính trục rôto dt = 0,3.D = 0,3.46 = 13,8 (mm) Chọn dt =14 (mm). Việc chọn số rãnh stato Zs của động cơ điện dung và số rãnh rôto Zr có quan hệ mật thiết với nhau, khi chọn ta phải xét đến các mối quan hệ sau: + Trên đặc tính mômen M = f(n) không có chỗ lõm nhiều do những mômen ký sinh đồng bộ và không đồng bộ sinh ra. + Động cơ khi làm việc tiếng ồn do lực hướng tâm sinh ra nhỏ nhất. + Tổn hao phần răng sinh ra nhỏ nhất. 9. Với những lý do trên ta quyết định chọn số răng như sau: Với 2p = 4 ta có Zs = 16; Zr = 17. Sự tương ứng giữa Zs và Zr theo bảng 2.1 trang 29 tài liệu [I] 10. Trong động cơ điện dung, thường số rãnh của hai pha dưới mỗi cực bằng nhau. 11. Chọn dây quấn Chọn dây quấn 1 lớp, đồng tâm phân tán hai mặt phẳng B A Y X Dây quấn bước đủ y=t = Zs/2.p =16/4 = 4 12. Hệ số dây quấn stato ở đây : = 1- bậc của sóng cơ bản 13. Từ thông khe hở không khí fd = ad.t.l.Bd.10-4 = 0,64.3,6.1,8.0,5.10- 4 = 2,0736.10-4 (Wb) Trong đó: ag:Hệ số cung cực từ, ag =0,64 Bd - từ thông khe hở không khí: Bd = (0,3 - 1)T, ta chọn Bd = 0,5T; 14. Số vòng dây sơ bộ của cuộn chính (vòng) Trong đó: Uđm-điện áp pha định mức ks :hệ số sóng phụ thuộc vào độ bão hoà răng stato và rô to. ks= 1,11 là trị số ở sóng cơ bản kE = = (0,7 á 0,9); ở đây ta chọn kE = 0,7; 15. Số thanh dẫn trong rãnh (vòng) quy chuẩn uaA = 905 (vòng) Trong đó a:số mạch nhánh song song ,chọn a=1. Tính lại: (vòng) 16. Dòng điện định mức (A) Theo yêu cầu thiết kế: hII.cosjII = 0,38 17. Tiết diện dây quấn chính sơ bộ Trong đó: Idm- Dòng điện pha định mức. a:số mạch nhánh song song , a=1. J - mật độ dòng điện J = (6 á 8,5) A/mm2, ở đây ta chọn J = 6 A/mm2. Ta quy chuẩn ssA = 0,0314 mm2. Do cách điện là cấp B nên ta chọn loại dây men chịu nhiệt P'TB Dựa vào phụ lục II trong tài liệu [I] ta chọn được: Đường kính chuẩn của dây dẫn không cách điện d = 0,20 mm; Đường kính chuẩn của dây dẫn kể cả cánh điện dcđ = 0,23 mm. 18. Bước răng stato. 19. Bước răng rôto chương 2 xác định kích thước răng rãnh stato 1. Chọn loại thép Ta chọn thép cán nguội kí hiệu 2211. Chiều dày lá thép là 0,5 mm có hệ số ép chặt kc = 0,97. 2. Xác định dạng rãnh stato Stato của động cơ điện dung có thể dùng cho các dạng rãnh sau: Hình qủa lê. Hình nửa quả lê. Hình thang. Với các dạng rãnh này chiều rộng răng sẽ đều suốt cả chiều cao rãnh. Rãnh hình quả lê có khuôn dập đơn giản nhất, từ trở ở đáy rãnh so với 2 rãnh kia nhỏ hơn vì vậy đơn giản được sức từ động cần thiết trên răng. Rãnh hình nửa quả lê có diện tích lớn hơn dạng rãnh hình quả lê. Diện tích rãnh dạng hình thang lớn nhất nhưng tính công nghệ kém hơn dạng rãnh nửa quả lê. 3. Với căn cứ như vậy ta chọn rãnh hình nửa quả lê 4. Chiều cao miệng rãnh Theo tài liệu [I] thì chiều cao miệng rãnh h4s = (0,5 á 0,8)mm. Ta chọn h4s = 0,8 mm. 5. Chiều rộng miệng rãnh b4s =dcd + (1,1- 1,5) (mm) =0,22+ (1,1 –1,5) (mm) Trong đó: dcd là dường kính dây dẫn kể cả cách điện của dây quấn stato Ta lấy b4s = 1,5 mm. 6. Kết cấu cách điện rãnh Dùng giấy cách điện có bề dày c = 0,5 mm. 7. Chiều rộng răng stato ( Sơ bộ) Được xác định theo kết cấu, tức là xét đến: Độ bề của răng; Giá thành của khuôn dập; độ bền của khuôn; Đảm bảo mật độ từ thông qua răng nằm trong phạm vi cho phép, thường BzsÊ 2 T. bzs Trong đó: Chọn mật độ từ thông răng stato Bzs = 1,4 (T). Hệ số ép chặt kc =0,97. 8. Chiều cao gông stato. Chiều cao này bị hạn chế bởi mật độ từ thông cho phép trên gông: hgs Chọn hgs =5,3 (mm). 9. Đường kính phía trên stato Đối với rãnh hình nửa quả lê: Chọn d1s =7,5 (mm). 10. Chiều rộng rãnh dưới stato b2 11. Chiều cao rãnh stato. Đối với rãnh hình nửa quả lê: 12. Chiều cao phần thẳng của rãnh. h12s = hrs – 0,5.(d1s + 2.h4s) = = 11,2 – 0,5.(7,5 + 2.0,8) = 6,65 (mm) 13. Sau khi chọn kích thước rãnh thì kích thước thực của gông stato là: 14. Bình quân bề rộng răng stato: b’zs b’’zs = Bình quân: bzs = 15. Diện tích rãnh stato 16. Kiểm tra hệ số lấp đầy Trong đó: Diện tích cách điện rãnh Scd= c.(d2s + 2.hrs)= 0,5.(10,1 + 2.11,2)=6,5 (mm2) Diện tích rãnh có ích Sr = Srs – Scd = Srs – c.(d2s + 2.hrs) = = 80,6 – 6,5 = 74,1 (mm2) Chương 3 Xác định kích thước răng rãnh rôto 1. Rãnh rô to có dạng tròn, quả lê. Thường là rãnh miệng kín để đảm bảo độ bền của khuôn dập và tiện cho việc đúc nhôm. Theo quan điểm về chế tạo khuôn dập thì rãnh tròn đơn giản nhất nhưng tiết diện thanh dẫn rôto có thể không đủ.Do đó thường chọn rãnh quả lê,với dạng này thì chiều rông răng được đều theo chiều cao của rãnh hơn. 2. Chọn rãnh hình quả lê 3. Chiều cao miệng rãnh. Đối với động cơ công suất nhỏ,để đảm bảo độ bền của khuôn dập, chiều cao miệng rãnh nhỏ nhất lấy vào khoảng h4r = (0,3 á 0,4) mm Ta chọn h4r = 0,4 mm 4. Chiều rộng miệng rãnh b4r = (1 á 1,5) mm Chọn b4r = 1 mm 5. Làm rãnh nghiêng ở rôto và chọn thanh dẫn bằng nhôm nhằm làm giảm tiếng ồn và mômen ký sinh. bn αn bnnnnnnnnbnn 53.45091875 53.45091875 d 6. Hệ số dây quấn rôto Trong đó: : góc ở tâm rãnh nghiêng bn:Độ nghiêng rãnh biểu thị bằng phân số của bước răng stato bn - độ nghiêng của rãnh tĩnh theo cung tròn của rôto và nghiêng 1/16 vòng tròn nghĩa là một bước rãnh statoị bn=ts=9,03 (mm) 7. Dòng điện tác dụng trong thanh dẫn rôto Ta có quan hệ kI = f(cosj), cosj = 0,9 , tra hình 10.5 tài liệu [I] ta có kI = 0,92. 8. Bề rộng răng rôto bzr Trong đó : Bzr-Mật độ từ thông răng stato,chọn Bzr =1,3 (T). Kc-Hệ số ép chặt,kc 9. Đường kính phía trên rôto Chọn d1r =4,2 (mm) 10. Đường kính phía dưới rôto Chọn d2r =2,4 (mm) 11. Chiều cao phần thẳng rãnh rôto Chọn h12r =4,8 (mm). 12. Chiều cao rãnh rôto hrr = h12r + 0,5.(d1r + d2r) + h4r = (mm) = 4,8 + 0,5.(4,2 + 2,4) + 0,4 = 8,5 (mm) 13. Vì rãnh hình quả lê nên chiều cao tính toán của răng rôto khác với chiều cao tính toán của rãnh rôto (hzr # hrr). hzr = hrr – 0,1.d2r = 8,5 – 0,1.2,4 = 8,26 (mm) 14. Chiều cao gông rôto. 15. Diện tích rãnh rôto. 16. Dòng điện trong vòng ngắn mạch 17. Mật độ dòng điện trong vòng ngắn mạch Jv = (0,6 á 0,8)Jtd = (0,6 á 0,8).(2 á 3) A/mm2 Chọn Jv = 2,5 A/mm2 18. Tiết diện vành ngắn mạch 19. Chiều cao vành ngắn mạch bv³1,2h12r=1,2.8,5=10,2 Chọn bv = 11 mm Chọn av = 7 mm. 20. Tiết diện vành ngắn mạch sau khi đã làm tròn Sv = av.bv = 7.11= 77 (mm2) 21. Mật độ dòng điện lúc này 22. Đường kính vành ngắn mạch Dv = D – av – 2.d = 46 -7 – 2.0,3 = 38,4 (mm) Chương 4 xác định trở kháng stato và rôto I. Xác định thành phần trở kháng stato Độ chính xác của tính toán động cơ điện dung phụ thuộc vào độ chính xác của tính toán tham số. Vì vậy việc xác định điện trở, điện kháng dây quấn stato và rôto là rất quan trọng. 1. Chiều dài phần đầu nối của dây quấn stato lđ = kI.ty +2.B =1,3.3,37 +2.1 =6,38 (cm) trong đó: kI - hệ số kinh nghiệm, kI = 1,3 khi 2p =4 B – hệ số kinh nghiệm B = (0,5 á 1,5), ở đây ta chọn B = 1 Vì là dây quấn đồng khuôn nên: .ty Bước dây bình quân y=3 ; =3/4 2. Chiều dài trung bình nửa vòng dây quấn stato ltb = lđ + l = 1,8 + 6,381 = 8,181 (cm) 3. Tổng chiều dài dây quấn stato lsA = 2.ltb.WsA.10-2 = 2.8,181.366.10-2 = 592,3 (m) 4. Điện trở tác dụng của dây quấn stato trong đó r75 = 2,13.10-2 W.mm2/m - điện trở suất của kim loại bằng đồng dùng trong động cơ ở nhiệt độ 750 C. 5. Điện trở stato tính theo đơn vị tương đối với: 6. Hệ số từ dẫn của từ tản rãnh lrs Nó phụ thuộc vào kích thước và hình dạng rãnh cũng như loại dây quấn(một lớp hay hai lớp). Khi ta tính toán chỉ xét đến từ tản ở miệng rãnh và thành rãnh; không xét đến từ tản ở ngoài rãnh Hệ số từ dẫn rãnh hình nửa quả lê được xác định theo công thức: trong đó: Ta sử dụng dây quấn một lớp bước đủ nên ta có hệ số kb = kb1 = 1; h2 = bcđ - d1s/2 = 0,2 - 7,5/2 = -3,55 (mm) h1 = hrs – h4s – d1s/2 - bcđ - h2 – d2s/10 = = 11,2 – 0,8 – 7,5/2 – 0,2 –(-3,55) –4,2/10 =10 (mm) 7. Hệ số từ dẫn của từ tản tạp lt Xét đến ảnh hưởng của từ trường sóng bậc cao (sóng điều hoà răng và sóng điều hoà dây quấn) gây nên từ thông móc vòng tản trong dây quấn stato, có khi còn gọi là từ tản trong khe hở không khí và từ trường tương ứng chủ yếu phụ thuộc vào sự dẫn từ của các đường sức từ trong khe hở không khí. Hệ số lt phụ thuộc vào kích thước máy điện( bước răng, khe hở không khí) và số liệu dây quấn.Bề rộng miệng rãnh stato và rôto cũng có ảmh hưởng nhất định đến từ tản tạp (hệ số khe hở không khí kd phụ thuộc vào bề rộng miệng rãnh). Trong đó: ts = 9,03 mm; d = 0,3 mm – bề rộng khe hở không khí; kd = kds.kdr = 1,091.1,05 = 1,146 – hệ số khe hở không khí; Có: Zs/Zr=16/17 và Zs/2p=16/4=4 Theo hình 4-9 tài liệu I.Tra ra =0,81 8. Hệ số từ tản phần đầu nối của dây quấn stato Từ tản đầu nối cũng rất phức tạp, phụ thuộc vào loại dây quấn và góc độ nghiêng của phần đầu nối. Hệ số từ tản phần đầu nối dây quấn phân tán hai mặt phẳng: 9. Tổng hệ số từ dẫn stato ồls = lrs + lts + lds = 1,189 + 1,788 + 1,223 = 4,2 10. Điện kháng tản dây quấn chính stato 11. Điện kháng tản của dây quấn chính stato tính theo đơn vị tương đối 12. Điện trở tác dụng của rôto lồng sóc Trong đó: kds = 0,924-Hệ số dây quấn stato kdqr = kn = 0,974 – Hệ số dây quấn rôto lồng sóc khi làm rãnh nghiêng 13. Điện trở của phần trở rôto lồng sóc Trong đó: - điện trở tác dụng của thanh dẫn rôto làm bằng nhôm = rv - điện trở vành ngắn mạch; Srr – tiết diện thanh dẫn tác dụng rôto (mm2); lr- chiều dài tác dụng của rôto (mm). rrA = k12.rpt = 554,99.104.0,473.10-4 = 262,51 (W) 14. Điện trở rôto tính theo đơn vị tương đối 15. Hệ số từ dẫn tản rãnh rôto với: h1r = h12r + 0,4. d2r = 4,8 + 0,4.2,4 =5,76 (mm) km – hệ số cản.Đối với động cơ nhỏ km=1 16. Hệ số từ tản tạp rôto Ta có: Vì Zr/2.p=17/2.2<5 nên: Có: Theo hình 4-7 tài liệu I ta tra được =0,03. 17. Hệ số từ dẫn phần đầu nối Trong đó : a: chiều dày(hướng trục) của vành ngắn mạch b: chiều rộng(hướng tâm)của vành ngắn mạch. Dv:đường kính vành ngắn mạch. 18. Tổng hệ số từ tản rôto ồlr = ldr + ltr + lrr = 0,473+2,336+1.091 =3,9 19. Điện kháng rôto quy đổi sang stato 20. Điện kháng rôto tính theo đơn vị tương đối chương 5 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 tài liệu I Hệ số ép chặt : KC =0,95 Điện trở suất: 1/50=2,6[w/kg] 1. Tính toán mạch từ bao gồm tính dòng điện từ hoá Im Thành phần phản kháng của dòng điện không tải và dòng điện tương ứng với khe hở không khí XmA. 2. Sức từ động khe hở không khí Fd = 1,6.kd.d.Bd.104 = 1,6.1,146.0,03.0,5.104 = 275,04 (A) 3. Sức từ động ở răng stato Fzs = 2.Hzs.hzs = 2.8,97.1,12 = 20,09 (A) Trong đó: Hzs: Cường độ từ trường phụ thuộc vào loại thép kĩ thuật và Bzs của răng Hzs = f(Bzs) với: Bzs =1,4(T) Tra bảng quan hệ giữa Hzs và Bzs ở phụ lục 1.3(Tài liệu I) ta có Hzs =8.97A/cm. Vì rãnh nửa quả lê ta có hzs=hrs=11,2. 4. Sức từ động ở gông stato Tra bảng quan hệ giữa Hgs và Bgs ở phụ lục 1.2(Tài liệu I) ta có Hgs =3,44A/cm 5. Tổng sức từ động trên stato Fs = Fzs + Fgs = 20,09 +19,9 = 39,99 (A) 6. Sức từ động ở răng rôto. FZr = 2.HZr.hZr = 2.7,24.0,826 = 11,96 (A) Ta có Hzr = f(Bzr); với Bzr = 1,3T, tra phụ lục 1-3 tài liệu I ta có: Hzr = 7,24 A/cm. 7. Sức từ động ở gông rôto. Tra bảng quan hệ giữa Hgr và Bzr ở phụ lục 1.2(Tài liệu I) Ta có : Hgr =1,56A/cm 8. Tổng sức từ động rơi trên rôto Fr = Fzr + Fgr = 11,96+1,57 =13,53 (A) 9. Tổng sức từ động của mạch từ Fm = Fd + Fs + Fr = 275,04+39,99+13,53=328,56 (A) 10. Dòng điện từ hoá 11. Dòng điện từ hoá phần trăm 12. Điện kháng ứng với từ trường khe hở không khí 13. Điện kháng ứng với từ trường khe hở không khí tương đối chương 6 tính toán chế độ định mức Từ trường đập mạch của pha chính được phân tích thành tổng hai từ trường quay thuận và quay ngược, ứng với mỗi từ trường quay ta có một sơ đồ thay thế 1-Với dòng thứ tự thuận 2-Với dòng thứ tự thuận Hình : Sơ đồ thay thế pha chính của động cơ điện dung 1. Tham số ban đầu của mạch điện thay thế pha chính rrA = 262,51 W XRA =153,87 W rsA = 401,8 W XSA = 195,66 W XmA = 1412,84 W 2. Tính hệ số từ kháng của mạch điện 3 Chọn hệ số trượt định mức. Động cơ thiết kế là động cơ điện dung dùng làm quạt gió nên có yêu cầu riêng: Mômen định mức của động cơ gần bằng mômen cực đại nên hệ số trượt cũng gần bằng hệ số trượt cực đại, do đó hế số trượt định mức cũng tương đối lớn. Chọn s dm= 0,18 làm giá trị tính toán. Tốc độ định mức: nđm=nđb.(1-sđm)=1500.(1-0,18)=1230 vòng/phút 4. Điện trở tác dụng thứ tự thuận và thứ tự nghịch của mạch điện 5. Điện kháng thứ tự thuận và nghịch của mạch điện thay thế 6. Tổng trở thứ tự thuận và nghịch của máy điện thay thế ZrA1 = rrA1 + j.XrA1 = 635,68+ j.730,35 (W) ZrA2 = rrA2 + j.XrA2 = 116,64+ j.149,53 (W) 7. Tổng trở mạch điện thay thế thứ tự thuận ZA1 = rA1 + j.XA1 = (rsA + rrA1) + j.(XsA + XrA1) = = (401,8 + 635,68) + j.(195,66 + 730,35) = 1037,5 + j.926,01 (W) Chương 7 tính toán pha phụ. Tính toán dây quấn phụ theo điều kiện đạt được từ trường quay tròn ở chế độ định mức. Tham số của phụ đối với động cơ điện dung nó quyết định tính năng làm việc và đặc tính khởi động, vậy nội dung của phần là tính toán xác định các tham số của pha phụ và tính chọn phần tử phụ ( điện dung tụ điện). Điều kiện để có từ trường tròn : k2rA1 + rc – kxA1 = 0 (1) k2xA1 - xc + krA1 = 0 (2) 1. Tỉ số biến áp 2. Dung kháng trong dây quấn phụ Từ trường quay tròn, do đó điện kháng tụ điện dược tính theo công thức: XC = k2.XA1 + k.rA1. =0,8922.926,01 + 0,892.1037,5 = 1662,2 (W). 3. Điện dung cần thiết của tụ điện chọn CV = 2m. 4. Tính lại tụ dung kháng 5. để đảm bảo điều kiện từ trường tròn thì tỉ số biến áp phải xác định theo công thức sau 6. Số thanh dẫn trong 1 rãnh của dây cuốn phụ UrB = k.UrA = 0,887.905 = 802,75(Thanh) chọn UrB = 803 thanh. 7. Vòng dây của dây quấn phụ WSB = UrB.p.q = 803.2.2 = 3212 (vòng) 8. Tỉ số giữa vòng dây hai cuộn . 9. Sơ bộ tính ra tiết diện dây dẫn pha phụ Dựa vào phụ lục 2 tài liệu I ta chọn dây men p'T B tiết diện không có cách điện là s=0,0353 mm Đường kính trong không kể cách điện d = 0,212 mm. Đường kính kể cả cách điện dcđ = 0,242 mm. 10. Kiểm tra hệ số lấp đầy . 11. Điện trở tác dụng pha phụ B rSB = k.t.rSA = 0,887.0,887.401,8 = 316,13(W) 12. Tổng trở thứ tự thuận pha phụ B ZB1 = (rSB + k2.rRA1)+j.(k2.xA1 – xC) =  = (316,13+ 0,8872.635,68)+j.(0,8872.926,01 – 1592,36)  = 816,25- j.863,81 W. Do điện dung chọn là số nguyên nên điều kiện để đạt được từ trường tròn là không được thoả mãn. vì vậy ta phải dùng công thức chung cho từ trường elip để tính các tham số ở chế độ định mức. 13. Tổng trở thứ tự nghịch pha chính ZA2 = rA2 + j.xA2 = (rSA + r’RA2) + j.( xSA + x’RA2) = (401,8 + 116,64) + j.(195,66 +149,53)  = 518,44 + j.345,19 W. 14. Tổng trở thứ tự nghịch pha phụ ZB2 = (rSB + k2.rRA2)+j.(k2.xA2 – xC) = (316,16 + 0,8872.116,64)+j.(0,8662.345,19 – 1592,36)  = 407,89 - j.1320,8 W. 15. Thành phần thứ tự thuận nghịch của dây quấn Stato pha chính Trong đó: ZA1 = 1037,5+ j.926,01 WZA2 = 518,44 +j.345,19 WZB1 = 816,25 - j.863,81 W ZB2 = 407,89- j.1320,8 W 16. Sức điện động thứ tự thuận E1 = IA1.ZrA1 = (0.1189-j.0,1073).(635,68+j.730,35)= =155,046,90 V 17. Kiểm tra hệ số kE Sai số này rất bé so với 5% nên chấp nhận được. Chương 8 tính tổn hao sắt và dòng điện phụ. Động cơ không đồng bộ công suất nhỏ cũng giống như máy điện thường, khi làm việc có các loại tổn hao sau: + Tổn hao sắt ở Stato và Roto: Phụ thuộc vào mật độ từ thông và tần số + Tổn hao trong dây quấn + Tổn hao cơ + Tổn hao phụ Công nghệ gia công và chất lượng lắp ráp các chi tiết máy điện nhỏ có ảnh hưởng rất lớn đến các tổn hao. 1. Trọng lượng răng stato GZS = 7,8.ZS.bZS.hZS.lS.kC.10–3 = 7,8.16.0,32.1,12.1,8.0,97.10–3 = 0,078 (kg) 2. Trọng lượng răng roto GZR = 7,8.ZR.bZR.hZR.lR.kC.10–3 = 7,8.17.0,33.0,826.1,8.0,97.10–3 = 0,063 (kg) 3. Trọng lượng gông stato Ggs = 7,8.p.(Dn – hgs).hZS.lS.kC.10–3 = 7,8.3,14.(7,9 – 0,53).0,53.1,8.0,97.10–3 = 0,17 (kg) 4. Trọng lượng gông roto GgR = 7,8.p.(dt + hgR).hZR.lR.kC.10–3 = 7,8.3,14.(1,4 + 0,861).0,861.1,8.0,97.10–3 = 0,083 (kg) 5. Tổn hao sắt trên răng stato Trong đó: kgc = 1,1 theo bảng 6-2 tài liệu I=2,6 6. Tổn hao sắt trên răng roto 7. Tổn hao sắt trên gông stato 8. Tổn hao sắt trên gông roto 9. Tổn hao sắt tính toán của stato PtS = P tZS + P tgS = 0,79 + 0,887 = 1,677 (W) 10. Tổn hao sắt tính toán của roto PtR = PtZR + PtgR = 0,747 + 0,164 = 0.911 (W) 11. Khi E1 =151,23 (V) thì tổn hao sắt do từ trường thuận gây nên 12. Dòng điện phụ thứ tự thuận do tổn hao sắt gây nên 13. Sức điện động thứ tự nghịch E2 = IA2.ZRA2 = (-0,0025+j.0,004).( 116,64+j149,53) =0,897 173,30 (V) Vì sức điện động này nhỏ so với E1 nên ta có thể bỏ qua tổn hao sắt và dây điện phụ do thành phần thứ tự nghịch sinh ra. 14. Dòng điện stato có xét đến tổn hao sắt ở cuộn dây chính ISA1 = (I’A1 + IT1) +j.I’’A1 = (0,1189 +0,0057) - j.0,1073 = =0,1246 - j.0,1073 (A)ISA2 = (I’A2 + IT2) +j.I’’A2 = - 0,0025 + j.0,004 (A) Trong đó: I’A1, I’A2 - thành phần thực của IA1, IA2;I’’A1, I’’A2 - thành phần ảo của IA1, IA2. ISA = ISA1 + ISA2 = (0,1246-j0,1073)+( - 0,0025 + j0,004 ) = =0,1221 – j.0,1033 (A) =0,16-40,20 A 15. Dòng điện trong cuộn dây phụ 16. Mật độ dòng điện của dây quấn chính và phụ 17. Dòng điện tổng stato lấy từ lưới IS = ISA + ISB = (0,1247- j.0,1073) + (0,1331 + j.0,134) = =0,2578 + j.0,0267 (A) =0,259 5.90 A 18. Công suất điện từ 19. Tổn hao cơ 20. Tổn hao phụ 21. Tổng công suất cơ trên trục 22. Tổn công suất cơ tác dụng lên trục 23. Mômen tác dụng 24. Tổn hao đồng stato 25. Tổn hao đồng roto 26. Tổng tổn hao 27. Công suất tiêu thụ 28. Hiệu suất 29. Hệ số công suất 30 . Điện áp rơI trên dây quấn phụ 31. Điện áp trên tụ điện Nhận xét: Điện áp trên tụ luôn lớn hơn điện áp lưới.Do đó là điểm cần lưu ý khi chọn tụ.Điện áp của tụ không thể nhỏ hơn giá trị tính trên bởi vì ở một số chế độ làm việc khi có từ trường elip, điện áp trên tụ có thể lớn hơn so với khi từ trường tròn Chọn tụ điện có điện áp làm việc là 400 V Bảng tính toán đặc tính làm việc Tham số Đơn vị Hệ số trượt 0.07 0.09 0.11 0.13 0.15 0.17 0.18 0.19 R’RA1 W 452.44 530.47 584.03 616.8 633.12 637.14 635.67 632.4 X’RA1 W 1221.5 1126.1 1028.1 933.54 845.8 766.6 730.3 696.3 R’RA2 W 110.1 111.23 112.39 113.57 114.78 116.01 116.64 117.27 X’RA2 W 148.35 148.54 148.75 148.96 149.18 149.41 149.53 149.64 RA1 W 854.2 932.27 985.83 1018.6 1035 1038.9 1037.5 1034.2 XA1 W 1417.1 1321.7 1223.8 1129.2 1041.5 962.25 926.01 891.98 RA2 W 511.89 513.03 514.19 515.37 516.58 517.81 518.44 519.07 XA2 W 344.01 344.21 344.41 344.62 344.84 345.07 345.79 345.3 IA A 0.1185 0.1205 0.1258 0.1332 0.1419 0.1514 0.1536 0.1602 Pdt W 20.06 23.82 26.77 29.06 30.8 32.09 32.59 33.01 P’R Vg/p 18.66 21.68 23.83 25.28 26.18 26.63 26.73 26.74 PR G.m 14 17.02 19.17 20.62 21.52 21.97 22.07 22.08 MR W 976.1 1212 1396.9 1537.3 1641.8 1716.9 1745 1767.8 Pt1 W 1.705 1.716 1.729 1.741 1.754 1.768 1.775 1.782 Pt2 A 0.0088 0.0062 0.004 0.0023 0.0011 0.00031 0.00012 0.00005 ISA W 0.1537 0.154 0.1554 0.1574 0.1605 0.1788 0.1645 0.1661 Pđs W 19.5 19.56 19.87 20.37 21.01 21.75 22.15 22.56 Pdr W 2.56 2.88 3.39 4.01 4.72 5.48 5.88 6.28 tP W 29.45 28.83 29.65 30.79 32.15 33.56 34.46 35.28 PS 42.45 45.85 48.82 51.41 53.67 55.64 56.53 57.36 Hs 0.33 0.37 0.39 0.384 0.387 0.39 0.392 0.394 Cosj 0.832 0.885 0.925 0.946 0.973 0.994 0.996 0.997 chương IX tính toán chế độ khởi động. Khi hệ số trượt S = 1 thì điều kiện đạt được mômen khởi động lớn nhất và dòng điện khởi động nhỏ nhất là mâu thuẫn nhau. Nên khi xác định đặc tính khởi động của động cơ điện thì phải xác định chỉ tiêu nào là quan trọng nhất. Thực tế khi thiết kế yêu cầu mômen khởi động càng lớn càng tốt, với dòng không lớn lắm. Vậy khi thiết kế ta cần chú ý các điểm sau: Với dòng khởi động đã cho phải đạt được mômen khởi động lớn nhất. Với dòng điện khởi động đã cho phải đạt được hệ số phẩm chất lớn nhất. 1. Tham số của mạch điện thay thế dây quấn chính 2. Dòng điện thứ tự thuận của dây quấn chính 3. Dòng điện thứ tự ngịch của dây quấn chính 4. Dòng điện tổng của dây quấn chính 5. Dòng điện tổng của pha phụ 6. Mật độ dòng khởi động dây quấn chính 7. Mật độ dòng dây quấn phụ 8. Dòng điện khởi động tổng 9. Bội số dòng khởi động 10. Hệ số công suất tổng lúc khởi động 10. Công suất điện từ lúc khởi động PđTk=( W) 11. Mômen khởi động 12. Bội số mômen khởi động 13. Công suất tiêu thụ lúc khởi động 14. Điện áp trên dây quấn phụ lúc khởi động UBK = IBK.(ZBK - Zc) = = (0,0528 – 0,1487j).(475,75 – j1307,91 – j1592,36) = 87,91é100,8(V) 15. Điện áp trên tụ lúc khởi động Uc = IBK.Zc = (0,0528-j0,1487).(-j1592,36) = 252,55é-20,1 (V)  Bảng tính toán đặc tímh khởi động: Tham số Đơn vị Hệ số trượt 0.25 0.3 0.45 0.6 0.75 1 r'RA1 W 589.97 543.28 417.57 330.88 271.82 208.22 X’RA1 W 590 442.13 294.23 231.16 199.50 173.67 r’RA2 W 121.22 124.72 136.52 150.75 168.23 208.22 X’RA2 W 150.39 151.08 153.54 156.83 161.33 173.67 RA1 W 991.77 945 819.36 732.69 673.62 610.02 XA1 W 729.74 637.79 489.88 426.83 395.16 369.33 RB1 W 788.29 743.56 644.65 576.45 529.98 479.94 -JB1 W 1018.2 1090.6 1206.9 1256.5 1281.5 1301.8 RA2 W 523.02 526.52 583.32 552.55 570.03 610.01 XA2 W 346.05 346.74 349.20 352.49 357 369.33 RB2 W 411.5 414.25 423.53 434.73 448.49 479.94 -JXB2 W 1320.1 1319.6 1317.6 1315 1311.5 1301.8 IA1 A 0.170 0.1776 0.195 0.2072 0.2155 0.2237 IA2 A 0.017 0.0284 0.0528 0.0676 0.0773 0.0863 IA A 0.186 0.2053 0.2477 0.2716 0.2921 0.3085 IB A 0.1715 0.1692 0.1605 0.1576 0.1572 0.1586 Pdt W 34.21 34.05 31.02 27.02 23.23 17.74 Pr W 21 19.18 12.41 6.14 1.14 N Vg/p 1125 1050.00 825 600.00 375.00 M G.cm 1815.8 1777.1 1462.2 1253.60 1173.40 1159.40 PHầN iii Vẽ đặc tính làm việc và đặc tính cơ bằng Matlab Đặc tính làm việc: function tuan2 anpha=.168; beta=.902; xma=1412.84; xra=153.87; rra=262.51; rsa=401.84; xsa=195.66; rs