Đồ án Tính toán thiết kế động cơ không đồng bộ một pha điện dung dùng cho quạt

−+=− −+= π π π π Chọn d1s =7,5 (mm). 10. Chiều rộng rãnh dưới stato b2 ( ) ( ) )(1,1032,3 24 3,5.279..2. mmb Z hD zs s gsn =−−=−−= ππ Đồ án tốt nghiệp 15 11. Chiều cao rãnh stato. Đối với rãnh hình nửa quả lê: )(2,11 2 3,5.24679 2 .2 mm hDD h gsnrs =−−= −−= 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: )(3,52 2,11.24679 2 .2 mmhDDh rsngs =−−=−−= b2=10.1 h1 2s = 6. 65 hr s= 11 .2 h4s=0.8 b4s=1.5 d1s=7.5 Đồ án tốt nghiệp 16 14. Bình quân bề rộng răng stato: b’zs ( ) ( ) )(3134,35,7 16 8,0.25,746..2. 1 1 mmd Z hdD s s rss =−++=−++= ππ b’’zs = ( ) ( ) )(3235,31,10 16 3,5.279..2. 2 mmbZ hD s gsn =−−=−− ππ Bình quân: bzs = )(32,32 3235,33134,3 2 zs'b' zsb' mm=+=+ 15. Diện tích rãnh stato ( ) )(6,801,105,7.65,6.5,0 8 5,7. ).(.5,0 8 . 2 2 2112 2 1 mm bdh d S ss s rs =++= =++= π π 16. Kiểm tra hệ số lấp đầy 65,0 1,74 23,0.905 22. === r cdrA ld S duk 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) Đồ án tốt nghiệp 17 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 ÷ 0,4) mm Ta chọn h4r = 0,4 mm 4. Chiều rộng miệng rãnh b4r = (1 ÷ 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 h4r b4r d2r d1r h1 2r Đồ án tốt nghiệp 18 6. Hệ số dây quấn rôto 9974,0 795,0 2 795,0sin.22sin.2 = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ == n n ndqr kk α α Trong đó: nα : góc ở tâm rãnh nghiêng )(328,047,0. 18 .2.2...2 radian Z p n r n === πβπα βn:Độ nghiêng rãnh biểu thị bằng phân số của bước răng stato 076,1 39,8 03,9 ==== r s r n n t t t bβ bn - độ nghiêng của rãnh tĩnh theo cung tròn của rôto và nghiêng 1/16 vòng tròn nghĩa là một bước rãnh stato⇒ bn=ts=9,03 (mm) 7. Dòng điện tác dụng trong thanh dẫn rôto )(27,138 974,0.17 924,0.3620.2.2.186.0.92,0 . ...2.. A kZ kWmIk I dqrr dqAsAdmI td === Ta có quan hệ kI = f(cosϕ), cosϕ = 0,9 , tra hình 10.5 tài liệu [I] ta có kI = 0,92. 8. Bề rộng răng rôto bzr )(3,397,0.3,1 39,8.5,0 . . mm kB tB czr r === δ Trong đó : αn bnnnnnnnnbnn d 53.45091875 Đồ án tốt nghiệp 19 Bzr-Mật độ từ thông răng stato,chọn Bzr =1,3 (T). Kc-Hệ số ép chặt,kc 9. Đường kính phía trên rôto ( ) ( ) )(168,4 17 17.3,34,0.23,0.246...2.2. 4 1 mmZ ZbhDd r rzrr r =+ −−−=+ −−−= π π π δπ Chọn d1r =4,2 (mm) 10. Đường kính phía dưới rôto Chọn d2r =2,4 (mm) 11. Chiều cao phần thẳng rãnh rôto ( ) ( ) )(77,44,23,3.182,43,0.246.5,0 ..2.2.5,0 24112 mm dbZhdDh rzrrrrr =⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ +−−− =⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ +−−−−= π πδ 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) h1 2r = 4. 8 d1r=4.2 d2r=2.4 b4r=1 h4r=0.42 Đồ án tốt nghiệp 20 14. Chiều cao gông rôto. )(61,826,8 2 6/14.53,0.246 2 6/.5.2 mmh dD h zr t gr =−−−=−−−= δ 15. Diện tích rãnh rôto. ( ) ( ) ( ) ( ) )(02,254,22,4.8,4.5,04,22,4. 8 ..5,0. 8 222 2112 2 2 2 1 mm ddhddS rrrrrrr =+++= =+++= π π 16. Dòng điện trong vòng ngắn mạch )(191 17 2.sin.2 27,138 .sin.2 A Z p II r td v = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= ππ 17. Mật độ dòng điện trong vòng ngắn mạch Jv = (0,6 ÷ 0,8)Jtd = (0,6 ÷ 0,8).(2 ÷ 3) A/mm2 Chọn Jv = 2,5 A/mm2 18. Tiết diện vành ngắn mạch )(4,76 5,2 191 2mm J IS v v v === 19. Chiều cao vành ngắn mạch bv≥1,2h12r=1,2.8,5=10,2 Chọn bv = 11 mm )(95,6 11 4,76 mm b Sa v v v === Chọn av = 7 mm. 20. Tiết diện vành ngắn mạch sau khi đã làm tròn Sv = av.bv = 7.11= 77 (mm2) Đồ án tốt nghiệp 21 21. Mật độ dòng điện lúc này )A/mm(48,2 77 191 2=== v v v S IJ 22. Đường kính vành ngắn mạch Dv = D – av – 2.δ = 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.τy +2.B =1,3.3,37 +2.1 =6,38 (cm) Đồ án tốt nghiệp 22 trong đó: kI - hệ số kinh nghiệm, kI = 1,3 khi 2p =4 B – hệ số kinh nghiệm B = (0,5 ÷ 1,5), ở đây ta chọn B = 1 Vì là dây quấn đồng khuôn nên: .τy ( ) ( ) )(37,34 3. 2.2 12,16,4.. .2 . . cm p hD rs =+=+= πβπ Bước dây bình quân y=3 ; β =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 )(8,401 0314,0 3,592.10.13,2 . . 2750 Ω=== −aS lR sA sA sA ρ trong đó ρ75 = 2,13.10-2 Ω.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 34,0 8,1182 8,401* === dm sA sA R RR với: )(8,1182 186,0 220 Ω=== dm dm dn I UR 6. Hệ số từ dẫn của từ tản rãnh λrs 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: Đồ án tốt nghiệp 23 189,11. 5,1 8,0 5,7 55,3 5,7.2 5,1785,01. 5,7.3 10 . .2 785,0. .3 14 4 1 2 1 4 1 1 =⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ++−+= =⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ++−+= ββλ kb h d h d b k d h s s ss s s rs trong đó: Ta sử dụng dây quấn một lớp bước đủ nên ta có hệ số kβ = kβ1 = 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 λt 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 λt 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 kδ phụ thuộc vào bề rộng miệng rãnh). 788,181,0. 3,0.146,1.9,11 03,9. ..9,11 === ssts k t ζδλ δ Trong đó: ts = 9,03 mm; δ = 0,3 mm – bề rộng khe hở không khí; kδ = kδs.kδr = 1,091.1,05 = 1,146 – hệ số khe hở không khí; 091,1 03,9 5,103,9. 3,0 5,15 3,0 5,15 .5 5 44 4 = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −+ + = ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −+ + = s sss s s t btb b k δ δ δ Đồ án tốt nghiệp 24 05,1 39,8 139,8. 3,0 15 3,0 15 .5 5 44 4 = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −+ + = ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −+ + = r rrr r r t btb b k δ δ δ Có: Zs/Zr=16/17 và Zs/2p=16/4=4 Theo hình 4-9 tài liệu I.Tra ra sζ =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: ( ) ( ) 223,16,3.64,0381,6. 83,1 2.27,0.64,0..27,0 =−=−= τλ d d ds ll q 9. Tổng hệ số từ dẫn stato ∑λs = λrs + λts + λds = 1,189 + 1,788 + 1,223 = 4,2 10. Điện kháng tản dây quấn chính stato )(66,1952,4. 2.2 8,1. 100 3620. 100 50.158,0.. . . 100 . 100 .158,0 22 Ω=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= ∑ sssAsA qplWfX λ 11. Điện kháng tản của dây quấn chính stato tính theo đơn vị tương đối 165,0 220 186.0.66,195.* === dm dm sAsA U IXX 12. Điện trở tác dụng của rôto lồng sóc pt r v t drr dssA r rk Z p rr kZ kWmr . .sin.2 . . ...4 12 2 2 22 = ⎟⎟ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎜⎜ ⎝ ⎛ += π 4 22 2 22 12 10.99,554974,0.17 924,0.3620.2.4 . ...4 === drr dssA kZ kWmk 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 Đồ án tốt nghiệp 25 13. Điện trở của phần trở rôto lồng sóc )(10.473,0 17 2.sin.2 10.036,010.335,0 .sin.2 4 2 4 2 2 Ω=+=+= − − − ππ r v tpt Z p rrr Trong đó: sr r t S lr .75ρ= - điện trở tác dụng của thanh dẫn rôto làm bằng nhôm sr r t S lr .75ρ= = )(10.335,002,25 810,1.0465,0 4 2 Ω= − − rv - điện trở vành ngắn mạch; Srr – tiết diện thanh dẫn tác dụng rôto (mm2); lr- chiều dài tác dụng của rôto (mm). )(10.036,0 7.11 10.47,3.. 23 1 .. 10.. . 4 22 75 Ω=== − −− ππρ vvr v v baZ Dr rrA = k12.rpt = 554,99.104.0,473.10-4 = 262,51 (Ω) 14. Điện trở rôto tính theo đơn vị tương đối 222,0 220 186,0.51,262.* === dm dm rr U I rr 15. Hệ số từ dẫn tản rãnh rôto =+⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −+⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −= r r r r rr r r r rr b hk d b S d d h 4 4 1 4 22 1 1 1 . .2 66,0 .8 .1. .3 μ πλ 091,1 1 4,01. 2,4.2 166,0 02,25.8 2,4. 1. 2,4.3 76,5 22 =+⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −+⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −= π với: h1r = h12r + 0,4. d2r = 4,8 + 0,4.2,4 =5,76 (mm) kμ – hệ số cản.Đối với động cơ nhỏ kμ=1 16. Hệ số từ tản tạp rôto 336,2043,1. 05,1.3,0.9,11 839,0.. ..9,11 === r r r tr k t ζδλ δ Đồ án tốt nghiệp 26 Ta có: Vì Zr/2.p=17/2.2<5 nên: 0435,1 17/21 03,0 17.5 2.1 /1.5 .1 =−−+= =− Δ−+= π πζ rr r Zp z Z p Có: 33,3 3,0 14 ==δ rb 119,0 39,8 14 == r r t b Theo hình 4-7 tài liệu I ta tra được zΔ =0,03. 17. Hệ số từ dẫn phần đầu nối 473,0 11 2 7.2 7,34.7,4lg. 17 2.sin.2.8,1.17 47,3.9,2 2 .2 .7,4 lg. .sin.2.. .9,2 2 2 = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ = = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ = π π λ ba D Z plZ D v r rr v dr 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 ∑λr = λdr + λtr + λrr = 0,473+2,336+1.091 =3,9 303,3 974,0 924,0. 17.8,1 16.8,1.9,3. . . .' 22 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= ∑∑ dqr dqA rs sr rr k k Zl Zlλλ 19. Điện kháng rôto quy đổi sang stato )(87,153 2,4 303,3.66,195 ' . Ω=== ∑ ∑ s r sArA XX λ λ Đồ án tốt nghiệp 27 20. Điện kháng rôto tính theo đơn vị tương đối 13,0 220 186,0.87,153.* === dm dm rr U IXX Đồ án tốt nghiệp 28 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: ρ 1/50=2,6[w/kg] 1. Tính toán mạch từ bao gồm tính dòng điện từ hoá Iμ 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 Fδ = 1,6.kδ.δ.Bδ.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 )(9,19 2.2 )53,09,7.(.44,3 .2 ).( . A p hD HF gsngsgs =−= −= ππ )(12,1 97,0.8,1.53,0.2 10.10.0376,2 ...2 10. 444 T klh B csgs gs === −φ Tra bảng quan hệ giữa Hgs và Bgs ở phụ lục 1.2(Tài liệu I) ta có Hgs =3,44A/cm Đồ án tốt nghiệp 29 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. ( ) ( ) )(57,1 2.2 .861,014,0..56,1 .2 . . A p hd HF grtgrgr =+= += ππ )(69,0 97,0.8,1.861,0.2 10.10.0376,2 ...2 10. 444 T klrh B cgr gr === −φ 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 = Fδ + Fs + Fr = 275,04+39,99+13,53=328,56 (A) 10. Dòng điện từ hoá )(109,0 924,0.3620.3.9,0 56,328.2 ...9,0 . A kWm FpI dqAsA m ===μ 11. Dòng điện từ hoá phần trăm %6,58100. 186.0 109,0100.% === dmI I I μμ 12. Điện kháng ứng với từ trường khe hở không khí )(84,1412 109,0 220.7,0 . Ω=== μI UkX dmemA 13. Điện kháng ứng với từ trường khe hở không khí tương đối 19,1 220 186,0.84,1412.* === dm dm mAmA U IXX Đồ án tốt nghiệp 30 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 Ω XRA =153,87 Ω rsA = 401,8 Ω XSA = 195,66 Ω XmA = 1412,84 Ω Đồ án tốt nghiệp 31 2. Tính hệ số từ kháng của mạch điện 168.0 87,15384,1412 51,262 =+=+= rAmA rA XX rα 902,0 87,15384,1412 84,1412 =+=+= rAmA mA XX Xβ 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 )(68,635 19,0168,0 18,0.84,1412.902,0.168,0... 22221 Ω=+=+= βα βα sXr mArA ( )( ) ( ) ( ) ( )Ω=−+ −=−+ −= 64,116 18,02168,0 18,02.84,1412.902,0.168,0 2 2... 22222 s sXr mArA α βα 5. Điện kháng thứ tự thuận và nghịch của mạch điện thay thế ( )Ω=+ + =+ + = 35,730 18,0168,0 18,0168,0. 87,153 51,262 .902,0.87,153 . .. 22 2 22 2 1 s s X r XX rA rA rArA α α β ( )Ω=−+ −+ =−+ −+ = 53,149 )18,02(168,0 )18,02(168,0. 87,153 51,262 .902,0.87,153 )2( )2(. .. 22 2 22 2 2 s s X r XX rA rA rArA α α β 6. Tổng trở thứ tự thuận và nghịch của máy điện thay thế ZrA1 = rrA1 + j.XrA1 = 635,68+ j.730,35 (Ω) ZrA2 = rrA2 + j.XrA2 = 116,64+ j.149,53 (Ω) 7. Tổng trở mạch điện thay thế thứ tự thuận ZA1 = rA1 + j.XA1 = (rsA + rrA1) + j.(XsA + XrA1) = Đồ án tốt nghiệp 32 = (401,8 + 635,68) + j.(195,66 + 730,35) = 1037,5 + j.926,01 (Ω) 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 892,0 5,1037 01,926 1 1 ==== A A A R Xtgk ϕ 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 (Ω). 3. Điện dung cần thiết của tụ điện μπ 916,12,1662.50.14,3.2 10 ...2 10 66 === C V xf C chọn CV = 2μ. Đồ án tốt nghiệp 33 4. Tính lại tụ dung kháng )(36,1592 2.50.14,3.2 10 ...2 10 66 Ω=== V C Cf X π 5. để đảm bảo điều kiện từ trường tròn thì tỉ số biến áp phải xác định theo công thức sau 887,0 01,926.2 36,1592.01,926.45,10375,1037 .2 ..4 2 1 1 2 11 =++−=++−= A CAAA X xxrr K 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 887,0 3620 3212 === SA SB W Wt . 9. Sơ bộ tính ra tiết diện dây dẫn pha phụ )(0354,0 887,0 0314,0 2mm t SS SAB === Dựa vào phụ lục 2 tài liệu I ta chọn dây men π∋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 63,0 1,74 242,0.803. 22 ==−= cdr cdñB ldB SS dUK . 11. Điện trở tác dụng pha phụ B rSB = k.t.rSA = 0,887.0,887.401,8 = 316,13(Ω) Đồ án tốt nghiệp 34 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 Ω. 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 Ω. 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 Ω. 15. Thành phần thứ tự thuận nghịch của dây quấn Stato pha chính Trong đó: )(421602,0)(1073,0.1189,0 )81,863.25,816).(19,345.44,518()8,1320.89,407).(01,926.5,1037( )19,345.44,518.(887.0.)8,1320.89,407.(.220 .. ... 0 1221 22 1 AAj jjjj jjj ZZZZ ZkjZUI BABA AB dmA −∠=−= −++−+ +−−= + −= )(1220047,0)(004,0.0025,0 )81,863.25,816).(19,345.44,518()8,1320.89,407).(01,926.5,1037( )01,926.5,1037.(887.0.)81,863.25,816.(.220 .. .. . 0 1221 11 2 AAj jjjj jjj ZZZZ ZkjZ UI BABA AB dmA ∠=+−= −++−+ ++−= + += Đồ án tốt nghiệp 35 ZA1 = 1037,5+ j.926,01 Ω ZA2 = 518,44 +j.345,19 Ω ZB1 = 816,25 - j.863,81 Ω ZB2 = 407,89- j.1320,8 Ω 16. Sức điện động thứ tự thuận E1 = IA1.ZrA1 = (0.1189-j.0,1073).(635,68+j.730,35)= =155,04∠6,90 V 17. Kiểm tra hệ số kE %71,0100. 7,0 705,07,0 100. 705,0 220 04,155 1 0 1 =−=−=Δ === E EE Eu dm E k kk k E E k Sai số này rất bé so với 5% nên chấp nhận được. Đồ án tốt nghiệp 36 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.π.(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.π.(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 )(79,01,1.)50 50.(078,0.4,1.6,2.8,1 .)50.(...8,1 3,12 3,12 50 0.1 ' W kfGBPP gcZSZStZS == = Trong đó: Đồ án tốt nghiệp 37 kgc = 1,1 theo bảng 6-2 tài liệu I . 50 0.1P =2,6 6. Tổn hao sắt trên răng roto )(19,135,1.)50 50.(063,0.3,1.6,2.8,1 .)50.(...8,1 3,12 3,12 50 0.1 ' W kfGBPP gcZRZRtZR == = 7. Tổn hao sắt trên gông stato )(887,01.)50 50.(17,0.12,1.6,2.6,1 .)50.(...6,1 3,12 3,12 50 0.1 ' W fGBPP gSgStgS == = 8. Tổn hao sắt trên gông roto )(164,0)50 50.(083,0.69,0.6,2.6,1 )50.(...6,1 3,12 3,12 50 0.1 ' W fGBPP gRgRtgR == = 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 )(775,1098,0677,1 )(098,018,0 220.705,0 04,155.911,0. . . )(677,1 220.705,0 04,155.677,1 . . 111 3,1 2 3,1 2 1 1 22 1 1 WPPP WS Uk EPP W Uk EPP TRTST dmE TRTR dmE TSTS =+=+= =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= 12. Dòng điện phụ thứ tự thuận do tổn hao sắt gây nên )(0057,0 04,155.2 775,1 .2 1 1 1 AE PI TT === 13. Sức điện động thứ tự nghịch E2 = IA2.ZRA2 = (-0,0025+j.0,004).( 116,64+j149,53) =0,897 ∠173,30 (V) Đồ án tốt nghiệp 38 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 ( ) ( ) A AjjjIII A Ajjj k I k IjI A Ajjj k I k IjI SBSBSB TA SB TA SB 0 21 0 22 2 0 11 1 . 83,44186,0 )(1312,0.132,0)0028,0.0046.0()134,0.1274,0( 33,310054,0 )(0028,00046,0 877,0 0 887,0 004,00025,0.. 45,46185,0 )(134,0.1274,0 887,0 0057,0 887,0 1073,01189,0.. ∠= =+=−++=+= ∠= =+=++−−=+−= ∠= =+=+−=+= 16. Mật độ dòng điện của dây quấn chính và phụ )(27,5 0353,0 186,0 )(24,5 0314,0 1645,0 2 2 mmA S I j mmA S I j B SB SB A SA SA === === 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 Đồ án tốt nghiệp 39 18. Công suất điện từ )(591,3264,116.0015.268,635.16,0.2 ..2..2 22 ' 2 2 2 ' 1 2 1 W rIrIP RAARAAdt =−= −= 19. Tổn hao cơ ).(37,4 ) 100 79.() 1000 1215(6) 100 .() 1000 ( 3232 W DnnkPc = === 20. Tổn hao phụ )(29,0 38,0 22.005,0.005,0 WPP dmf === η 21. Tổng công suất cơ trên trục )(72,26)18,01.(591,32)1.(' WSPP dtR =−=−= 22. Tổn công suất cơ tác dụng lên trục )(06,22 29,037,472,26' W PPPP fcoRR = −−=−−= 23. Mômen tác dụng )/(12301500).18,01().1( ).(6,1744 1230.028,1 10.06,22 .028,1 10. 55 phutvongnSn cmG n P M dbdm R =−=−= === 24. Tổn hao đồng stato )(72,21 62,313.186,08,401.16,0.. 2222 W rIrIP SBSBSASADS = +=+= 25. Tổn hao đồng roto )(877,5 )18,02(64,116.0047,0.218,0.68,635.16,0.2 )2.(..2...2 22 ' 2 2 21 2 1 W SrISrIP RAARAADR = −+= =−+= 26. Tổng tổn hao Đồ án tốt nghiệp 40 )(03,34 29,037,4773,1877,572,21 W PPPPPP fcoTDRDS = ++++= ++++=Σ 27. Công suất tiêu thụ )(09,5603,3406,22 WPPP RS =+=Σ+= 28. Hiệu suất %393,0 09,56 03,3411 =−=Σ−= SP Pη 29. Hệ số công suất 996,0 258,0 2563,0cos ' === S S I Iϕ 30 . Điện áp rơI trên dây quấn phụ )(8,87200 8.199513,7 )388,21404,1()2,202373,6( )(388,21404,1 )36,159278,132089,407)(0028.00046,0( ).( ))(2,202373,6 )36,15928,86338,1132)(134.0*1274,0( ).( 0 21 222 111 V j jjUUU Vj jj ZZIU Vj jjj ZZIU BBB CBSBB CBSBB ∠= =+= =−++=+= += =+−+= −= += =+−+= −= 31. Điện áp trên tụ điện )(81,44301 9036,1592.19,451889,0. 0 0 V ZIU CSBC −∠= −∠∠== 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 Đồ án tốt nghiệp 41 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 Ω 452.44 530.47 584.03 616.8 633.12 637.14 635.67 632.4 X’RA1 Ω 1221.5 1126.1 1028.1 933.54 845.8 766.6 730.3 696.3 R’RA2 Ω 110.1 111.23 112.39 113.57 114.78 116.01 116.64 117.27 X’RA2 Ω 148.35 148.54 148.75 148.96 149.18 149.41 149.53 149.64 RA1 Ω 854.2 932.27 985.83 1018.6 1035 1038.9 1037.5 1034.2 XA1 Ω 1417.1 1321.7 1223.8 1129.2 1041.5 962.25 926.01 891.98 RA2 Ω 511.89 5