Đồ án Tính toán động cơ điện dung làm việc

iết phải có biện pháp mở máy động cơ không đồng bộ một pha , ở đây ta xét trường hợp mở máy động cơ không đồng bộ một pha làm việc bằng điện dung . III . PHƯƠNG PHÁP MỞ MÁY 1. Mở máy bằng dây quấn phụ Động cơ một pha không thể tự mở máy được nếu chỉ có một dây quấn chính vì momen mở máy bằng không . Muốn động cơ mở máy cần phải thêm một dây quấn mở máy . Từ trường của dây quấn này sẽ cùng với từ trường dây quấn chính hợp thành một từ trường quay tạo nên momen ban đầu . Muốn như vậy tốt nhất dây quấn phụ cần lệch với dây quấn chính một góc điện 90o trong không gian và dòng điện trong hai dây quấn đó phải lệch pha nhau một góc 90o về thời gian . Có thể tạo nên sự lệch pha đó bằng cách nối mạch điện dây quấn phụ với một điện cảm hay thường là điện dung . ( Hình 7 – b ) . Lúc đó dòng điện trong dây quấn phu If vượt trước điện áp lưới , làm cho góc pha giữa dòng điện trong dây quấn chính IC và If lệch pha một góc gần bằng 90o ( Hình 8 ) Nhờ vậy trong khe hở của máy sinh ra một từ trường quay bảo đảm có một momen mở máy tương đối lớn . Khi máy đã quay , ta dùng bộ ngắt điện kiểu ly tâm cắt dây quấn phụ ra khỏi nguồn điện . Động cơ điện mở máy theo kiểu này gọi là động cơ điện mở máy bằng điện dung . Trên dây quấn phụ có thể đấu điện trở để tạo momen mở máy ( Hình 7 – a ) . Lúc đó dòng điện If và IC cùng có một góc lệch pha nhất định , nhưng momen mở máy của loại động cơ này tương đối nhỏ . Dùng phương pháp này thực tế là chỉ cần tính toán sao cho bản thân dây quấn phụ có điện trở tương đối lớn là được , không cần thêm điện trở ngoài nên kết cấu của máy đơn giản . Động cơ điện kiểu này gọi là động cơ điện mở máy bằng điện trở . Dây quấn phụ đấu nối tiếp điện dung có thể thiết kế để làm việc lâu dài trên lưới điện sau khi mở máy mà không cần ngắt ra . Nhờ vậy bản thân động cơ điện được coi như động cơ điện hai pha . Loại này đặc tính làm việc tốt , nhất là năng lực quá tải lớn , hệ số công suất của máy cũng được cải thiện ( Hình 7- c). Do khi mở máy dây quấn phụ cần nhiều điện dung hơn khi làm việc , nên thường dùng bộ ngắt điện kiểu ly tâm cắt bớt điện dung sau khi mở máy ra ( Hình 7- d) . 2. Mở máy bằng vòng ngắn mạch Những động cơ điện một pha công suất rất nhỏ mở máy không tải hay tải nhẹ thường dùng kiểu vòng ngắn mạch để mở máy . Vòng ngắn mạch F đặt trên cực từ và đóng vai trò cuộn dây phụ ( hình 9 ). Vòng ngắn mạch ôm lấy khoảng 1/3 cực từ . Khi đặt điện áp vào cuộn dây chính để mở máy , dây quấn này sẽ sinh ra một từ trường đập mạch chính ΦC . Một phần của từ trường này Φ’C đi qua vòng ngắn mạch . Trong vòng ngắn mạch sẽ sinh ra dòng điện ngắn mạch In và dòng điện này sinh ra từ thông Φn . Từ thông Φn tác dụng với Φ’C để sinh ra từ thông phụ Φf đi qua vòng ngắn mạch ( hình 10 ) Hình 10 : đồ thị vectơ về từ thông của động cơ không đồng bộ 1 pha có vòng ngắn mạch Hình 9 Kết quả là dưới phần cực từ không có vòng ngắn mạch có từ thông ΦC – Φ’C đi qua , còn trong vòng ngắn mạch có Φf đi qua . Giữa chúng có một góc pha nhất định về thời gian và một góc lệch về không gian tạo nên một từ trường quay và máy có momen ban đầu làm động cơ quay. IV. ĐẢO CHIỀU QUAY ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Động cơ một pha có hai cuộn dây , một cuộn dây tạo từ trường chính gọi là cuộn dây chạy , một cuộn dây tạo từ trường phụ gọi là cuộn dây đề . Hai cuộn này được đặt lệch nhau 90o trong không gian , mạch dùng tụ điện sẽ tạo ra lệch pha về từ trường của hai cuộn là 90o theo thời gian . Kết hợp hai điều kiện đó sẽ tạo ra từ trường quay theo một chiều nhất định . Với các động cơ có công suất hơi lớn , thì người ta chỉ lắp tụ vào hệ thống tổng thời gian khởi động . Đối với các động cơ nhỏ hơn thì tụ điện sẽ nối vào mạch trong suốt thời gian hoạt động . Với đa số các động cơ , để nâng cao hiệu suất và công suất , cuộn dây đề thường quấn nhiều vòng hơn , dây nhỏ hơn so với cuộn dây chạy . Thông thường , với các động cơ thông dụng , các cuộn dây đã được nối với nhau để tạo chiều quay đã định trước . Vì thế khi muốn đổi chiều quay của động cơ , bắt buộc phải tháo ra , thay đổi lại cực tính của một trong hai cuộn dây , mà thường là thay đổi cực tính của cuộn đề . Đối với một số động cơ cần đảo chiều liên tục như động cơ máy giặt , người ta chấp nhận giảm bớt hiệu suất của động cơ , quấn hai cuộn đề và chạy giống hệt nhau . Vì thế có thể hoán chuyển qua lại giữa cuộn đề và cuộn chạy . Như vậy khi cho điện vào bên này tụ điện , thì đầu dây nối vào đó sẽ là dây chạy , dây kia là dây đề . Khi cho điện vào đầu kia thì ngược lại . Do đó có thể đảo chiều quay dễ dàng hơn . Đối với các động cơ có công suất nhỏ hơn nữa trong các hệ thống điều khiển tự động , người ta cấp điện cho cuộn đề thường trực ( 90o ) . Cuộn chạy sẽ được cấp điện từ mạch khuyếc đại , có thể thay đổi góc pha 0o hay 180o . Như vậy cũng có thể thay đổi chiều quay dễ dàng . V . PHẠM VI SỬ DỤNG Động cơ điện một pha có ưu điểm là cấu tạo gọn , sử dụng lưới điện một pha , nên được sử dụng rộng rãi trong các hệ tự động và dân dụng như quạt điện , máy giặt , máy bơm nước công suất nhỏ vv Chương 3 CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA VỚI ĐIỆN TRỞ KHỞI ĐỘNG Thời gian giữa các dòng điện chạy trong dây quấn đạt được nhờ tăng điện trở trong cuộn khởi động B ( tổng điện trở pha B ) bằng cách nối tiếp điện trở . Trong thực tế thông thường ở những nơi không có yêu cầu momen khởi động lớn , người ta sử dụng động cơ không đồng bộ với điện trở khởi động góc lệch pha theo trở phụ Rf với cuộn khởi động hoặc chế tạo cuộn B từ dây dẫn có tiết diện nhỏ . Động cơ khởi động như động cơ hai pha không đối xứng khi roto đạt đến tần số quay nhất định thì cuộn khởi động B ngắt khỏi nguồn và động cơ chuyển sang chế độ một pha làm việc cuộn A luôn được nối với điện áp nguồn . (a) Sơ đồ mạch điện (b) Đặc tính cơ Hình 11 Bởi vì chế độ làm việc có cuộn A nối với nguồn nên để sử dụng động cơ tốt hơn thường để số rãnh cho cuộn chính stato còn cuộn B chiếm số rãnh trên stato , đôi khi để sử dụng lõi thép ít tốn hơn rãnh của cuộn khởi động có tiết diện nhỏ hơn so với cuộn làm việc . Cuộn làm việc có số vòng dây cho nên có điện kháng XSA lớn ( X ~ w2 ) điện trở của cuộn làm việc tương đối nhỏ và ngược lại với cuộn khởi động có số vòng dây nhỏ điện kháng XSB nhỏ , điện trở rSB rất lớn do đó : XSA > XSB rSA < rSB Động cơ không đồng bộ với điện trở khởi động thường có momen khởi động thấp . MK = ( 0,5 ÷ 0,7 )Mđm , nhưng đôi khi đạt tới MK = ( 1 ÷ 1,5 )Mđm , điều đó thực hiện được không chỉ do góc lệch pha theo thời gian mà nhờ sự cường hóa luồng từ thông của cuộn khởi động ФB khi giảm số vòng dây WB . Tuy nhiên việc tăng luồng từ thông ФB cần phải tiến hành thận trọng bởi nó sẽ dẫn đến sự tăng đáng kể dòng điện của cuộn khởi động và dòng điện tiêu thụ của động cơ khi khởi động . Hiệu suất : η = 0,4 ÷ 0,7 Hệ số công suất : cosφ = 0,5 ÷ 0,6 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA VỚI TỤ KHỞI ĐỘNG Động cơ không đồng bộ một pha với tụ khởi động thường được sử dụng trong các trường hợp yêu cầu đối với đặc tính khởi động cao , dòng khởi động Ik nhỏ và momen khởi động MK lớn . Hình 12 : (a) Sơ đồ mạch điện (b) Đặc tính cơ Cuộn chính chiếm số rãnh NZA = ZS , cuộn phụ NZB = ZS . Số vòng dây của cuộn phụ và điện dung của tụ điện được chọn từ giá trị momen khởi động cần thiết phải có hoặc từ điều kiện nhận từ trường tròn khi khởi động ( với n = 0 ) . Momen khởi động lớn đạt được nhờ tăng ( cường hóa ) luồng từ thông của cuộn khởi động và góc lệch pha theo thời gian β . Trong trường hợp này MK = ( 2 ÷ 2,5 )Mđm và IK = ( 3 ÷ 6 )Iđm . Động cơ khởi động giống như động cơ hai pha ( trường hợp chung là không đối xứng ) khi đạt tốc độ nhất định cuộn khởi động được ngắt và động cơ chuyển sang chế độ một pha cuộn khởi động đóng ngắt tự động , trong trường hợp không ngắt được cuộn khởi động khỏi nguồn động cơ sẽ bị quá nhiệt và dẫn đến cháy . Khi muốn có từ thông tròn ở chế độ khởi động cần phải chọn hệ số biến áp K và tụ C có xét tới NZA ≠ NZB điều kiện nhạn từ trường tròn . Điện trở và điện kháng dây quấn pha B trên stato : rSB = k.t.a.rSA xSB = a .k2. xSA Trong đó : a = t = KdqA , KdqB - Hệ số dây quấn pha A và pha B . Lúc khởi động S = 1 , tỏng 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 . rSA + k2 . rRAK ( 1 ) xBK = xSB + xRBK = a . k2 . xSA + k2 . xRAK ( 2 ) Biểu thức xác định các điều kiện nhận từ trường tròn trong động cơ điện dung : IBK. rBK = j . IAK . xAK j . IBK . xBK = j . IAK . xAK = IAK . rAK Thay các giá trị IB = và rBK , xBK theo ( 1 ) , ( 2 ) vào các biểu thức trên . Hệ số biến áp k và điện kháng tụ C khi từ trường tròn với S = 1 : K = XC = k . rAK + a . k2 . xSA + k2 . xRAK 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 . 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 roto lồng sóc , stato có dây quấn hai pha lệch nhau 90o điện , khi dòng điện trong hai dây quấn có biên độ bằng nhau và lệch nhau một góc 90o tạo ra trong máy từ trường quay với tần số quay n1 = . 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 điện 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 13 ) (a) Sơ đồ mạch điện ( b ) Đặc tính cơ Mđm Mm· M 0Sđm Sk 0.5 1 S 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 tròn ( 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 cosφ 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 . 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 momen M = f ( S ) dựa theo phương pháp thành phần đối xứng của hệ thống hai pha từ mạch điện hình 13 . xSA xRA IA1 rSA IA2 I XmA r ( Với dòng thứ tự thuận ) xSA xRA rSA XmA IA1 RRA/2-s I ( Với dòng thứ tự ngược ) Tương ứng với việc phân tích momen quay từ hai thành phần thuận , nghịch ta cũng phân tích dòng điện thành hai thành phần sau : = ; = ; Dòngvà lệch pha nhau 90o tạo ra từ trường quay thuận . Dòng và lệch pha nhau 90o 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 TỤ KHỞI ĐỘNG VÀ TỤ LÀM VIỆC Nhược điểm chung của các loại động cơ với điện trở khởi động và tụ khởi động là chúng có chỉ số năng lượng ( ) tương dối thấp bởi vì ở chế độ làm việc chỉ có pha chính được nối với nguồn nên tạo ra từ trường đập mạch không phải là từ trường quay . Trong tất cả các trường hợp yêu cầu chỉ số năng lượng cao và đặc tính khởi động tốt người ta thường sử dụng động cơ với tụ khởi động và tụ làm việc . Trong mạch cuộn B có hai tụ mắc song song với tụ làm việc CL luôn nối với mạch , còn cuộn khởi động CK chỉ nối vào mạch trong thời gian khởi động . (a) Sơ đồ mạch điện ( b ) Đặc tính cơ Khi khởi động cũng như khi làm việc động cơ luôn làm việc với hai pha , do đó các cuộn dây A và B chiếm số rãnh như nhau trên stato . NZA = NZB = , với NZS là số rãnh stato . Nhằm mục đích nhận được chỉ số năng lượng cao, các thông số của động cơ và điện dung của tụ điện làm việc cần tính chọn sao cho đảm bảo từ trường ở chế độ định mức là từ trường tròn . K = = tg XC = Trong đó : , XAđm , XBđm là các thông số của động cơ ở tần số quay định mức . Điện dung của tụ khởi động chọn sao cho tổng điện dung ( CK + CL ) đảm bảo được giá trị cần thiết của momen khởi động : MK = ( 2,0 ÷2,2 ) Mđm = ( 0,5 ÷ 0,9 ) cos = ( 0,8 ÷ 0,95 ) Mmax = ( 1,8 ÷ 2,5 ) ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA VÒNG CHẬP Động cơ không đồng bộ một pha có kết cấu đơn giản nhất , rẻ nhất là động cơ vòng chập . Động cơ này có momen khởi động nhỏ và thường được sử dụng trong trường hợp momen khởi động chiếm từ ( 10 ÷ 40) % momen định mức . Dòng từ hóa chạy trong cuộn kích thích tạo ra luồng từ thông đập mạch , một phần luồng từ thông đi qua cực từ không bao bọc bởi vòng ngắn mạch , và phần còn lại ” móc vòng với vòng ngắn mạch , dưới tác dụng củacác luồng từ thông trong vòng ngắn mạch xuất hiện suất điện động cuộn ứng EK chậm sau V góc 90o theo thời gian . Dòng điện IK chạy trong vòng ngắn mạch do điện cảm của vòng chậm sau EK một góc K và tạo ra luồng từ thông K trùng pha với IK . Ta có : V = ” + K Như vậy V và ’ lệch pha nhau góc theo thời gian và theo không gian tạo ra từ trường elip vì : ’ ≠ ; θ + β ≠ 180o momen khởi động MK = ( 0,2 ÷ 0,5 ) Mđm Tốc độ quay : n = nđb = ( 25 ÷ 40 ) % cos = 0,4 ÷ 0,6 Momen cực đại : Mmax = ( 1,1 ÷ 1,25 ) Mđm . Phần hai : TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC Chương 1 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU Công suất định mức của động cơ không đồng bộ 3 pha đẳng trị : PđmIII = β1.Pđm Đối với động cơ điện dung: β1 = 1,25÷1,7 → Chọn β1 = 1,25 → PđmIII = 1,25.550 = 687,5 (W) Từ đường cong trên hình 1-1 tra ra: ηIII.cosφIII = 0,56 Công suất tính toán của động cơ điện 3 pha đẳng trị : P = = = 1206 (VA) Chọn tải điện từ : - Mật độ từ thông trong khe hở không khí : Bδ = ( 0,3÷1)T → Chọn Bδ = 0,7T - Chọn tải đường A = 220 A/cm - Mật độ dòng điện j = ( 6 ÷ 8,5) A/mm2 - Hệ số : λ = = 0,22 ÷ 1,57 → Chọn λ = 1 - Hệ số: KD = = 0,495 ÷ 0,655 → Chọn KD = 0,65 Đường kính ngoài stato: Dn = 2p = 4 → p = 2 nđb = = = 1500 vg/ph → Dn = = 14,79 mm Dựa vào bảng đường kính ngoài tiêu chuẩn theo chiều cao tâm trục trang 25 sách Động cơ điện không đồng bộ ba pha và một pha công suất nhỏ ta chọn: Dn = 131 mm H = 80 mm 5. Đường kính trong stato: D = KD. Dn = 0,65.131 = 85,15 mm Lấy D = 85 mm = 8,5 cm Bước cực : τ = = =6,7 cm Chiều dài lõi sắt stato và roto: l = lS = lR = λ.D = 1.8,5 = 8,5cm = 85mm 8. Chọn khe hở không khí: Khe hở không khí càng nhỏ thì tốn hao không tải và hệ số cosφ nhỏ nhưng nếu chọn khe hở không khí quá nhỏ thì vấn đề công nghệ không đáp ứng được và làm sóng bậc cao tăng lên. Thường chọn khe hở không khí δ = 0,2 ÷ 0,3 mm → Ta chọn δ = 0,25 mm = 0,025cm Chương 2 DÂY QUẤN, RÃNH VÀ GÔNG STATO Chọn số rãnh stato và roto: Việc chọn số rãnh stato và roto ( Zs và ZR ) của động cơ điện công suất nhỏ quan hệ mật thiết với nhau và khi xét đến quan hệ đó phải chú ý đến những yếu tố sau : Trên dặc tính momen M=f(n) không có chỗ lõm nhiều do momen ký sinh đồng bộ và không đồng bộ sinh ra . Tổn hao do phần răng sinh ra nhỏ nhất . Động cơ khi làm việc , tiếng ồn do lực hướng tâm sinh ra nhỏ nhất. Để giảm tới mức tối thiểu ảnh hưởng của momen ký sinh đồng bộ , không đồng bộ và tiếng ồn , ta chọn số rãnh stato và roto với tỷ lệ : ZS = 24 ZR = 17 Ngoài ra khi đã chọn đường kính ngoài stato , việc chọn số rãnh stato Zs còn phụ thuộc vào chiều rộng răng nhỏ nhất mà công nghệ cho phép. Tỷ số Zs / ZR chọn được phù hợp với quy định trong bảng 2-2. Tỷ số rãnh stato của dây quấn chính và phụ trong động cơ điện dung chọn ZA= ZB = 12. Trong động cơ điện dung, thường lấy số rãnh của 2 pha dưới với cực bằng nhau, do đó: q = QA = QB q = = = 3 → q = QA = QB = 3 rãnh Chọn kiểu dây quấn Dùng dây quấn 1 lớp phân tán 2 mặt phẳng, như vậy đây là dây quấn bước đủ : y = == 6 3. Tính toán dây quấn stato: - Hệ số dây quấn stato: Kds = = = 0,91 - Từ thông trong khe hở không khí: Ф = αS.τ.l.Bδ.10-4 (Wb) Trong đó: αS = = 0,64 là hệ số cung cực từ tính toán τ = 6,7 cm l = 8,5 cm Bδ = 0,7 T → ф = 0,64.6,7.8,5.0,7.10-4 = 25,5. 10-4 [Wb] - Số vòng dây ở dây quấn chính: WSA = Hệ số KE = 0,7 ÷ 0,9 → Chọn KE =0,9 Chọn KS =1,11 là trị số ở sóng cơ bản → WSA = = 384,35 Lấy WSA = 384 vòng - Số thanh dẫn trong 1 rãnh URA = a =1: số mạch nhánh song song UrA = = 64 Lấy UrA = 64 thanh - Từ đường biểu diễn trên hình 1-3 tra ra ηIII.cosφIII = 0,72 với Pđm = 550w, do đó sơ bộ xác định dòng điện định mức của dây quấn chính: Iđm = = =2,46 (A) - Tiết diện dây dẫn của dây quấn chính stato: S= = = 0,3075 Trong đó: j = 8 A/mm2 mật độ dòng điện n = 1 số sợi ghép song song Chọn dây dẫn men kí hiệu B -2 có tiết diện tiêu chuẩn: SSA = 0,283 mm2 Điều kiện dây dẫn là : mm Tổng tiết diện dây đồng trong rãnh stato: SDSA = SSA.UrA = 0,283.64 = 18,112 mm2 4. Rãnh và gông stato: Việc chọn rãnh và kích thước rãnh ta dựa vào tiết diện dây dẫn trong rãnh để chọn , có ba dạng rãnh stato : Rãnh hình quả lê có khuôn dập đơn giản nhất , từ trở ở đáy rãnh so với hai dạng rãnh kia nhỏ, vì vậy giảm được sức từ động cần thiết trên răng. Dạng 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 hình nửa quả lê. Từ đó theo tổng diện tích rãnh ta tính được chọn rãnh hình nửa quả lê. + Sơ bộ định chiều rộng của răng: Lõi sắt động cơ điiện này dùng thép kỹ thuật điện cán nguội ký hiệu 2211. Hệ số ép chặt kC = 0,95. Bề mặt lá tôn không phủ sơn cách điện . bZS = Trong đó: ts = (mm) Chọn mật độ từ thông răng stato: BZS = 1,4T Hệ số ép chặt : KC = 0,95 bZS = = 5,84 mm + Chiều cao gông (sơ bộ) HgS = 0,2. bZS. = 0,2.5,84. = 14,02 mm + Chọn kích thước miệng rãnh: h4s = (0,5 ÷ 0,8) mm → Chọn h4s = 0,5 mm b4s = dcd + (1,1 ÷ 1,5 ) = (1,965 ÷ 2,365 ) → Chọn b4s = 2 mm +Các kích thước miệng rãnh khác: d1s = = = 6,23 mm b2s = - bzs = + Chiều cao rãnh stato: hrs = mm + Chiều cao phần thẳng của rãnh: h12S = hrS – 0,5(d1S + 2.h4S) = 8,98 – 0,5(6,23 + 2.0,5) = 5,4 mm + Diện tích rãnh: SrS = + h12S(drS + b2S) = mm + Diện tích rãnh trử nêm: S = = mm2 Trong đó: hn = 2 mm: chiều cao nêm + Diện tích cách điện rãnh: Scđ = c(b2S + 2.hrS) = 0,2(7,64 + 2.8,98) = 5,12 mm2 + Diện tích rãnh có ích: Sr = S-S=44,94 – 5,12 = 39,82 mm2 + Hệ số lấp đầy rãnh: K đ = + Chiều cao gông stato thực sự: hgs = mm + Bề rộng răng stato: b=mm b== mm → bzs = = 5,84 mm Kích thước rãnh stato: bzs = 5,84 mm hgs = 14,02 mm h4S = 0,5 mm b4S = 2 mm d1S = 6,23 mm b2S = 7,64 mm hrS = 8,98 mm h12S = 5,4 mm Chương 3 DÂY QUẤN RÃNH VÀ GÔNG ROTO Rãnh roto có dạng hình tròn , quả lê . Thường là rãnh miệng kín để đảm bảo độ bền của khuôn dập và tiện cho việc đúc nhôm. Chọn rãnh roto dựa vào tiết diện thanh dẫn vì vậy để đảm bảo thanh dẫn của lồng sóc roto ta chọn rãnh hình quả lê. Kích thước rãnh roto ( gông , rãnh , thanh dẫn lồng sóc và vành ngắn mạch ) một mặt phụ thuộc vào mật độ từ thông cho phép của răng và gông roto trong điều kiện ít tiếng ồn , mặt khác phụ thuộc vào yêu cầu về năng lực quá tải của máy điện : mmax = Để cho nhôm có thể lấp đầy đáy rãnh khi đúc đường kính đáy d2R không được nhỏ hơn 2,5 mm . Ta chọn d2R = 3 mm . Chọn chiều cao miệng rãnh : h4R = 0,3 mm chiều rộng miệng rãnh : b4R = 1,2 mm Điều kiện ngoài roto: D = D - 2δ = 85 – 2.0,25 = 84,5 mm Điều kiện trong roto: Dt = 0,3.D = 0,3.85 = 25,5 mm Bước răng roto: tR = mm Bề rộng răng roto: BZR = mm Chọn BZR =1,3T Điều kiện roto: d1R = mm Chiều cao phần thẳng của rãnh roto: h12R = 0,5[D-2(δ+h4R) – d1R - ] =0,5[85-2(0,25+0,3)-5,63-] =7,1 mm Chiều cao rãnh roto: hrR = 0,5(d1R + d2R) + h12R + h4R = 0,5(5,63 + 3) + 7,1 +0,3 = 11,72 mm Chiều cao gông roto: hgR = mm Diện tích rãnh roto: SrR = = mm2 10. Bề rộng răng roto: b mm b = = 8,84 mm → bZR = mm 11. Tính toán hệ số rãnh nghiêng: Làm nghiêng rãnh ở roto và nghiêng 1/16 của vòng tròn, nghĩa là một bước rãnh stato. Như vậy, bn = ts = 11,1 mm = 1,11 cm (bn là độ nghiêng rãnh tính theo cung tròn). Độ nghiêng rãnh biểu thị bằng phân số của bước răng roto: Βn= Góc nghiêng rãnh: αn = rad Hệ số rãnh nghiêng đồng thời là hệ số dây quấn roto: Kn = KdR = bn bn Rãnh nghiêng ở roto lồng sóc Như vậy, kích thước rãnh roto: h4R = 0,3 mm b4R = 1,2 mm d1R = 5,63 mm d2R = 3 mmm bZR = 8,84 mm h12R = 7,1 mm hgR = 17,78 mm hrR = 11,72 mm Chương 4 TRỞ KHÁNG DÂY QUẤN STATO VÀ ROTO Chiểu dài bình quân phần đầu nối dây quấn chính Với: hệ số kinh nghiệm à lđ = mm 2. Chiều dài bình quân nửa vòng dây: ltb = l + ltb = 8,5 + 10,62 = 19,12 mm 3. Tổng chiều dài dây dẫn của dây quấn chính: Lấy K1 = 1,3 khi 2p = 4 LSA = 2.ltb.WSA.10-2 =2.19,12.384.10-2 =146,84 m 4. Điện trở tác dụng của dây quấn chính: rSA = Trong đó, = 1/46 (Ω.mm2/m ) là điện trở suất của dây đồng ở nhiệt độ 75oC đối với cách điện cấp B . SSA = 0,283 mm2 a = 1 : số mạch nhánh song song → rSA = (Ω) Tính theo đơn vị tương đối: r Hệ số từ tải rãnh stato ( dây quấn 1 lớp hình nửa quả lê) λ= Trong đó, Kβ = Kβ1 = 1 : Hệ số bước ngắn của dây quấn ( bảng 4-2) h== 8,98 – 0,5 - 2 - 2.0,2 =6,08 h==8,98 – 0,5 – 6,08 - = - 0,72 → λ= Hệ số từ tải tạp stato: λ = Trong đó, Với ZS/ZR = 24/17 = 1,41 và Zs/2p = 6 theo hình 4 – 8 (trang79-ĐCĐKĐB) tra ra = 1,18 δ = 0,3 mm tS = 11,1 mm, tR = 15,6 mm Kδ = KδS.KδR : hệ số khe hở không khí. KδS = KδR = → Kδ = KδS.KδR = 1,12.1,04 = 1,16 → λts = Hệ số từ tải phần đầu nối dây quấn phân tán 2 mặt phẳng. λ= Tổng hệ số từ dẫn stato: 9. Điện kháng tải dây quấn chính stato: xSA = 0,158. = 0,158. (Ω) Tính theo đơn vị tương đối: x= xSA. Sơ bộ tính tiết diện thanh dẫn roto: StR = mm2 Mật độ dòng điện của thanh dẫn roto đúc nhôm: Jt = ( 3 ÷ 5 ) A/mm2 - Mật độ dòng điện trong vành ngắn mạch Jv = (0,6 ÷ 0,8)Jt =(1,8 ÷ 4) A/mm2 → Chọn Jv = 2,6 A/mm2 Sơ bộ tính tiết diện vành ngắn mạch: Sv = (2,5 ÷ 3,5)St = (102,3 ÷ 143,2) mm2 11. Điện trở của thanh dẫn roto đúc nhôm: rt = Trong đó, = 1/23: điện trở suất của nhôm đúc roto ở 75oC ( bảng 4-1 trang 72 ĐCĐKĐBCSN) St : diện tích thanh dẫn roto ( cũng là diện tích rãnh roto) St = mm2 l = lR + lS = 8,5 cm → rt = 12. Dòng điện trong thanh dẫn roto: I Trong đó: KI = 0,96 : hệ số dòng điện → Itd = 0,96.2,46. 13. Dòng điện trong vòng ngắn mạch: Iv = IA 14. Diện tích vành ngắn mạch: S mm2 mà Sv = a.b với b là chiều cao vành ngắn mạch: b = 1,2.hrR = 1,2 . 11,72=14,06 mm a là chiều rộng vành ngắn mạch: a = mm 15. Đường kính trung bình vành ngắn mạch D Trong đó : D mm D mm → D mm b DV a Kích thước vành ngắn mạch 16. Điện trở vành ngắn mạch của roto: r 17. Điện trở của phần tử lồng sóc roto: rpt = 18. Hệ số quy đổi điện trở roto: K 19. Điện trở roto đã quy đổi sang stato: rRA = Tính theo đơn vị tương đối: r 20. Hệ số từ tải rãnh roto: Với mm : hệ số cản. → Với và Theo hình 4-7 (79) tra ra hệ số vì nên 21. Hệ số từ tản tạp roto: 22. Hệ số từ tản phần đầu nối: = lg =lg = 0,327 23. Tổng hệ số từ tản roto : = ++ = 1,067+ 4,6+ 0,327 = 5,99 ’= .= 5,99 .= 7,16 24. Điện kháng roto quy đổi sang stato : xRA= xSA = 9,1 = 11,8 ( Tính theo đơn vị tương đối : X’RA = xRA . = 11,8 . = 0,132 Chương 5: TÍNH TOÁN MẠCH TỪ Tính toán mạch từ bao gồm tính dòng điện từ hóa I , thành phần phản kháng của dòng điện không tải và điện kháng tương ứng với khe hở không khí xm . Sức từ động khe hở không khí : F= 1,6 . K.. B.104 = 1,6 . 1,16. 0,025. 0,7. 104 = 324,8 (A) Mật độ từ thông ở răng stato : BZS = B= 0,7 = 1,4 T Cường độ từ tường ở trên răng stato : Theo phụ lục 1-3 trang 280 : với BZS = 1,4T HZS = 8,97 A/cm Sức từ động ở răng stato : FZS = HZS . 2 . hZS Trong đó : hZS = hRS = 0,898 cm FZS = 8.97. 2 . 0.898 = 16,11 (A ) Mật độ từ thông ở gông stato : Bgs===1,13 (T) 6. Cường độ từ trường trên gông stato : Theo phụ lục 1-2 trang 279 : với Bgs = 1,13 T Hgs = 3,51 A/cm 7. Sức từ động ở gông stato : Fgs =Hgs. 3,25 (A) Mật độ từ thông ở răng roto : BZR = B = 0,7 . = 1,3 T Cường độ từ trường trên răng roto : Theo phụ lục 1-3 trang 280 : với BZR = 1,3 T HZR =7,24 A/cm Sức từ động ở răng roto : FZR = HZR . 2. hZR Với : hZR = hrR - 0,1.dR = hrR – 0,1. = 11,72 – 0,1 . = 11,3 mm = 1,13 cm FZR = 7,24 . 2. 1,13 = 16,4 (A) Mật độ từ thông ở gông roto : BgR = = = 0,89 T Cường độ từ trường trên gông roto : Th