Thiết kế máy điện và cách chọn vật liệu

Chia sẻ: Tan Lang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

527
lượt xem 195
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN I. CHỌN VẬT LIỆU TRONG THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN: Trong thiết kế máy điện vấn để chọn vật liệu để chế tạo máy có vai trò rất quan trọng và ảnh hưởng rất lớn đến giá thành và tuổi thọ của máy. Có thể chia vật liệu dùng để chế tạo máy điện ra làm ba loại: 1. Vật liệu tác dụng: là những vật liệu dẫn điện và dẫn từ. 2. Vật liệu kết cấu: là những vật liệu chế tạo các chi tiết liên kết các mạch điện và mạch từ hoặc các bộ phận...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế máy điện và cách chọn vật liệu

THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN I. CHỌN VẬT LIỆU TRONG THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN: Trong thiết kế máy điện vấn để chọn vật liệu để chế tạo máy có vai trò rất quan trọng và ảnh hưởng rất lớn đến giá thành và tuổi thọ của máy. Có thể chia vật liệu dùng để chế tạo máy điện ra làm ba loại: 1. Vật liệu tác dụng: là những vật liệu dẫn điện và dẫn từ. 2. Vật liệu kết cấu: là những vật liệu chế tạo các chi tiết liên kết các mạch điện và mạch từ hoặc các bộ phận chuyền động của máy. 3. Vật liệu cách điện: là những vật liệu không dẫn điện dùng để cách ly các bộ phận dẫn điện và các bộ phận khác của máy, đồng thời cách ly các bộ phận mang điện với nhau. Theo đề tài ta chọn động cơ kiểu kín : IP 44 Vật liệu dẫn từ ta chọn loại thép cán nguội ký hiệu: 2212 Mạch từ được ghép bằng những lá thép kỹ thuật điện có độ dày Δlt = 0,5 mm. Vật liệu cách điện chọn loại vật liệu có cấp cách điện : B Trong quá trình thiết kế em chủ yếu sử dụng các công thức và số liệu tra trong tài liệu Thiết Kế Máy Điện của tác giả Trần Khánh Hà & Nguyễn Hồng Thanh để đơn giản viết tắt là (TKMĐ). Thiết kế máy đện 1
II. TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU : 1. Xác định chiều cao tâm trục: Với động cơ công suất P = 30 Kw ta chọn chiều cao tâm trục theo TCVN-1987-94 với cách điện cấp B ta có: h = 200 mm 2. Đường kính ngoài Stato: Theo bảng 10-3 (TKMĐ) với h = 200 mm ta có: Dn = 34,9 mm 3. Đường kính trong Stato: D = Dn.kD Trong đó kD xác định theo bảng 10-2 (TKMĐ) với 2p = 4 ta có: kD = 0,66 D = 34,9.0,66 = 23 cm 4. Chiều dài phần ứng: 6,1.P ' .10 7 l= α .k s .k d . A.Bδ .n.D 2 Trong đó: ks= 1,11 : hệ số dạng sóng. kd= 0,91 : hệ số dây quấn. 2 α= = 0,64 : hệ số cung cực từ. π P’ : công suất tính toán. k e .Pdm P’ = η . cos ϕ ke: hệ số xác định heo hình 10-2 (TKMĐ) với 2p = 4 ta có: ke = 0,978 0,978.30 P’ = = 36 Kw 0,905.0,9 Tải đường A và mật độ từ thông khe hở không khí Bδ được xác định theo hình 10-3a với 2p =4 và h= 200 mm ta có: A = 360 A/cm Bδ = 0,77 T Tốc độ đồng bộ của máy là: 60. f 60.50 n= = = 1500 v/ph p 2 Ta có chiều dài phần ứng là: Thiết kế máy đện 2
6,1.36.10 7 l= = 15,5 mm 0,64.1,11.0,91.360.0,77.1500.232 Vậy chiều dài phần ứng được cấu tạo từ nlt lá thép : l 15,5.10 nlt = = = 310 lá Δ lt 0,5 5. Bước cực của máy: π .D π .23 τ= = = 18,06 cm 2p 4 6. Xét tỉ số: l 15,5 λ= = = 0,86 τ 18,06 Tỷ số này nằm trong vùng cho phép ở đồ thị λ=f(2p) hình 10-3 (TKMĐ) .Vậy các kích thước cơ bản là thoả mãn. 7. Kiểm tra kích thước so với các động cơ trong cùng dãy: So sánh với máy trong cùng dãy có công suất P = 30 Kw , 2p = 4 Ta có hệ số tăng công suất là : 37 γ = = 1,23 30 λ37 = γ .λ30 = 1,23.0,86 = 1,06 Hệ số này nằm trong vùng cho phép trong đồ thị λ = f(2p) Vậy phương án chọn thoả mãn. III. TÍNH TOÁN DÂY QUẤN, RÃNH STATO VÀ KHE HỞ KHÔNG KHÍ. 8. Số rãnh Stato dưới mỗi bước cực: Khi thiết kế dây quấn Stato cần phải xác định số rãnh dưới mỗi bước cực q1: Nó được chọn trong khoảng từ ( 2÷6 ) và phụ thuộc vào kích thước máy nó ảnh hưởng đến số lượng rãnh Stato và nếu chọn quá nhiều nó sẽ ảnh hưởng đến độ bền cơ của máy. Với bài thiết kế này ta chọn: q1 = 4 9. Số rãnh Stato: Z1 = 2.m.p.q1 = 2.3.2.4 = 48 rãnh m=3 : số pha của máy 10. Bước răng của Stato: π .D π .23 t1 = = = 1,5 cm Z1 48 11. Số vòng dây tác dụng của 1 rãnh là: A.t1 .a1 ur = I dm Thiết kế máy đện 3
P 30.10 3 Iđm = = = 55,8 A 3.η . cos ϕ .U 1 3.0,905.0,9.220 a1 : số mạch nhánh song song của dây quấn được chọn để phù hợp với cường độ dòng điện: a1 = 4 360.1,5.4 ur = = 38,7 vòng 55,8 Ta chọn : ur = 38 v. 12. Số vòng nối tiếp của một pha là: w1 = p.q1 u r = 2.4 38 = 76 vòng a1 4 13. Tiết diện và đường kính dây dẫn: Mật độ dòng điện được xác định theo công thức: AJ 1 J1= A Tích số AJ1 được xác định theo hình vẽ 10-4b (TKMĐ) ta có: AJ1 =1880 A2/cm.mm2 Vậy mật độ dòng điện : 1880 2 J1 = = 5,22 A/mm 360 Tiết diện dây dẫn xác định theo công thức: I1 S1 = a1 .n1 .J 1 n1: số sợi chập song song chọn n1 phụ thuộc cường độ dòng điện và tiết diện dây dẫn nên ta chọn: n1 = 2 55,8 2 S1 = = 1,336 mm 4.2.5,22 Theo phụ lục VI-1 ta chọn dây dẫn PETV có: Tiết diện kể cả cách điện : S = 1,539 mm2 Đường kính không có cách điện : d = 1,4 mm2 Đường kính kể cả cách điện : dcđ = 1,485 mm2 14. Chọn kiểu dây quấn: Chọn dây quấn 2 lớp bước ngắn với bước dây quấn: y = 10 Số rãnh trên 1 bước cực là: Z1 48 τ= = = 12 2p 4 Hệ số bước ngắn là: Thiết kế máy đện 4
y 10 β= = = 0,833 τ 12 Ta có sơ đồ dây quấn như hình vẽ: 15. Hệ số dây quấn: Hệ số bước ngẵn xác định theo công thức: π 10 π ky = sin β = sin . = 0,966 2 12 2 Hệ số bước rải xác định theo công thức: α sin q kr = 2 α q. sin 2 Với α xác định từ biểu thức: p.360 2.360 α= = = 15o Z1 48 4.15 sin kr = 2 = 0,958 15 2. sin 2 Hệ số dây quấn là: kd = ky.kr =0,966.0,958 = 0,925 16. Từ thông khe hở không khí: k e .U 1 0,978.220 φ= = = 0,0138 Wb 4.k s .k d . f .w1 4.1,1.0,925.50.76 17. Mật độ từ thông khe hở không khí: φ .10 4 0,0138.10 4 Bδ = = = 0,7703 ≈ 0,77 T α .τ .l1 0,64.18,06.15,5 Mật độ từ thông khe hở không khí sơ bộ chọn ban đầu là 0,77 vậy sai số so với thực tế là: 0,77 − 0,7703 ΔBδ = .100 = 0,04 % 0,7703 Vậy giá trị Bδ chọn sơ bộ ban đầu là phù hợp với yêu cầu. 18. Tải đường thực tế: 2.m.w1 .I1dm 2.3.76.55,8 A= = = 352,3 A/cm π .D π .23 Sơ bộ tính chọn tải đường là 360 A/cm vậy sai số giữa tải đường thực tế và tính chọn là: 360 − 352,3 ΔA = .100 = 2,14 % 360 Sai số nhỏ hơn 5% vậy tải đường chọn là hợp lý. Thiết kế máy đện 5
19. Sơ bộ tính chiều rộng răng Stato: Bδ .l1 .t1 Bz1 = Bz1 .l1 .k c Sơ bộ chọn mật độ từ cảm răng Stato theo bảng 10-5b (TKMĐ) : Bz1=1,75 T. Hệ số ép chặt chọn kc = 0,95. Vậy chiều rộng răng là: 0,77.1,5 bz1 = = 0,695 cm 1,75.0,95 20. Sơ bộ chọn chiều cao gông Stato: φ .10 4 hg = 2.Bg .l1 .k c Chọn mật độ từ cảm trong gông theo bảng 10-5a : Bg =1,55 T 0,0138.10 4 hg = = 3,02 cm 2.1,55.15,5.0,95 21. Chọn rãnh Stato loại nửa kín hình quả lê có: Bề dày miệng rãnh theo (TKMĐ) ta chọn: h41 = 0,5 mm Bề rộng miệng rãnh : b41 = dcđ + (1,541,7)mm Với dcđ =1,485 chọn : b41 = 3 mm Tính d1 , d2 : π .( D + 2h41 ) − Z1 .bz1 π (23 + 2.0,05) − 48.0,695 d1 = = = 0,87 cm Z1 − π 48 − π Thiết kế máy đện 6
π ( Dn − 2hg ) − Z1 .bz1 π (34,9 − 2.3,02) − 48.0,695 d2 = = = 1,12 cm Z1 + π 48 + π Chọn : d1 = 0,88 cm = 8,8 mm d2 = 1,12 cm = 11,2 mm 22. Kiểm nghiệm răng Stato : Bề rộng răng Stato phía dưới là: π ( D + 2h41 + d1 ) π (23 + 2.0,05 + 0,88) b z ’= − d1 = − 0,88 = 0,689 cm Z1 48 Bề rộng răng Stato phía trên là: d2 1,12 π ( D + 2(hz1 − )) π (23 + 2.(2,93 − )) bz”= 2 −d = 2 − 1,12 = 0,695 cm 2 Z1 48 Nhận xét: Ta thấy bz’ ≈ b”z do vậy bề rộng răng hầu như không đổi. Bề rộng răng trung bình là: bz' + bz 0,689 + 0,695 " bz1= = = 0,692 cm 2 2 Sơ bộ chọn bề rộng răng là 0,695 cm vậy sai số so với thực tế là: 0,692 − 0,695 Δbz = .100 = 0,43 % 0,692 Sai số rất nhỏ vậ kích thước răng, rãnh chọn là hợp lý. 23. Diện tích rãnh Stato : π (d12 + d 22 ) d 1+ d 2 d d Sr1= +( hz 1 − 1 − 2 ) 8 2 2 2 π (11,2 + 8,8 ) 11,2 + 8,8 2 2 11,2 8,8 2 = + (29,3 − − ) = 272,6 mm 8 2 2 2 24. Diện tích cách điện trong rãnh: Chọn cách điện rãnh và nêm ở phụ lục VIII (TKMĐ) ta có: Cách điện rãnh: c = 0,4 mm Cách điện nêm: c’ = 0,5 mm Và: (d1+d2): là bề rộng cách điện giữa hai lớp. π .d1 : là bề rộng nêm cách điện . 2 Diện tích cách điện là: π .d π .d Scđ = ⎡ 2 + 2(hz1 − 1 − 2 ) + (d1 + d 2 )⎤.c + 1 c ' d d ⎢ ⎣ 2 2 2 ⎦ ⎥2 π .11,2 π .8,8 =⎡ ⎤ 11.2 8,8 2 ⎢ 2 + 2(29,3 − 2 − 2 ) + (11,2 + 8,8)⎥.0,4 + 2 .0,5 = 37,4 mm ⎣ ⎦ 25. Diện tích rãnh có ích là: Thiết kế máy đện 7
Sr = Sr1-Scđ = 272,6 – 37,4 = 235,2 mm2 26. Hệ số lấp đầy của rãnh là: 2 U r1.n1 .d cd 38.2.1,4852 kd = = = 0.713 Sr 235,2 Hệ số lấp đầy nằm trong khoảng (0,740,75) vậy kích thước rãnh tính chọn là hợp lý. 27. Khe hở không khí: D 9 230 9 δ= (1 + )= (1 + ) = 0,623 mm 1200 2 p 1200 4 Theo những máy đã chế tạo trong bảng 10.8 (TKMĐ) ta chọn: δ = 0,7 mm =0,07 cm IV.TÍNH TOÁN DÂY QUẤN, RÃNH, GÔNG RÔTO. 28. Số rãnh Roto : Chọn số rãnh Roto theo bảng 10.6 (TKMĐ) ta có: Với : Z1 = 48 rãnh Chọn: Z2 = 38 rãnh 29. Đường kính ngoài Rôto: D’= D – 2.δ = 23 – 2.0,07 = 22,86 cm 30. Bước răng Rôto : π .D ' π .22,86 t2 = = = 1,89 cm Z2 38 31. Sơ bộ tính chiều rộng răng Rôto: Bδ .l2 .t 2 bz2’= Bz 2 .l2 .k c Chọn mật độ từ cảm trong răng theo bảng: Bz2 =1,75 T 0,77.1,89 bz2’ = = 0,875 cm 1,75.0,95 32. Đường kính trục Rôto : Dt = 0,3.D = 0,3.23 = 6,9 cm Lấy : Dt = 7 cm 33. Dòng điện trong thanh dẫn Rôto: 6.w1 Itd = I2 = k I .I1 . Z2 kI : hệ số phụ thuộc cos ϕ Thiết kế máy đện 8
Theo hình 10-5 (TKMĐ) với cos ϕ = 0,9 ta có : kI = 0,93 6.76 Itd = 0,93.55,8. = 576 A 38 34. Dòng điện trong vành ngắn mạch là: 1 1 Iv = Itd. = 576. = 1750 A π.p π .2 2. sin 2. sin Z2 38 35. Tiết diện thanh dẫn bằng nhôm trong Rôto : I td Std = J2 J2: mật độ dòng điện trong thanh dẫn Rôto chọn trong khoảng (2,543,5) A/mm2. Chọn: J2 = 3 A/mm2 576 2 Std = = 192 mm 3 36. Tiết diện vành ngắn mạch: Chọn mật độ dòng điện trong vành ngắn mạch thấp hơn trong thanh dẫn từ (20%425%) vậy chọn: Jv = 2,5 A/mm2 Tiết diện vành là: I v 1750 2 Sv = = = 700 mm Jv 2,5 37. Chọn rãnh Rôto : Chọn loại rãnh hình Ôvan như hình vẽ: Theo (TKMĐ) trang 248 Chọn : h42 = 0,5 mm b42 = 1,5 mm Xác định đường kính rãnh và chiều cao rãnh theo hệ phương trình sau: π .d 2 Sr = Std = + h2 .d 2 4 bz2 = bz1/3 = 4 π ( D ' − 2.h42 − (h2 + d 2 )) = 3 − d2 Z2 d2: là nghiệm của phương trình 38,9d22 – 382,2d2 + 803,8 = 0 Giải ra ta có : d2 = 6,8 mm Thiết kế máy đện 9
π .d 2 2 π .6,82 S td − 192 − h2 = 4 = 4 = 22,9 mm d2 6,8 hz2 = h2 + h42 + d2 = 22,9 + 0,5 + 6,8 = 30,2 mm Tính lại tiết diện thanh dẫn: π .d 22 π .6,82 S r’ = + h2 .d 2 = + 22,9.6,8 = 192,02 mm 2 4 4 Sai số giữa diện tích rãnh thực và diện tích rãnh tính chọn là : S r' − S r 192,02 − 192 ΔS % = = = 0,01% 192,02 192,02 Sai số rất nhỏ 0,01% do vậy kết quả tính chọn là thoả mãn. 38. Tính toán vành ngắn mạch: Vành ngắn mạch có dạng như hình vẽ: a: chiều rộng vành ngắn mạch. b: chiề cao vành ngắn mạch. Ta có: Sv = a*b = 700 mm2 Chọn: b > 1,2.hz2 b > 1,2.30,2 = 36,24 mm Chọn : b = 37 mm Nên : a = 700/37 = 18,9 mm Chọn: a = 19 mm Diện tích vành ngắn mạch thực tế là: Svtt = a*b =19.37 = 703 mm2 Sai số của diện tích vành thực tế và tính chọn là: S vtt − S v ΔS % = .100 = 0,43 % S vtt Sai số rất nhỏ vậy kích thước chọn hợp lý. 39. Tính bề rộng răng thực tế: 4 π ( D ' − 2h42 − (h2 + d 2 )) bz1/3 = 3 − d2 Z2 4 π (228,6 − 2.0,5 − (22,9 + 6,8)) = 3 − 6,8 = 8,73 mm 38 Thiết kế máy đện 10
Sai số bề rộng răng thực tế so với tính chọn là: 8,75 − 8,73 Δbz % = .100 = 0,22% 8,75 Δbz% = 0,22% nằm trong phạm vi cho phép (
Với thép 2212 Tra bảng V-6 (TKMĐ) ta được cường độ từ trường trên răng Stato là: Hz1 = 22,5 A/cm 46. Sức từ động trên trên răng Stato : Fz1 = 2.hz1’.Hz1 d2 1,12 Trong đó: hz1’ = hz1 - = 2,93 - = 2,56 cm 3 3 Fz1 = 2.2,56.22,5 =115,2 A 47. Mật độ từ thông ở răng Rôto: Bδ .l2 .t 2 0,77.1,89 Bz2 = = = 1,755 T bz 2 .l2 .k c 0,873.0,95 Theo bảng V-6 (TKMĐ) ta được cường độ từ trường ở răng Rôto : Hz2 = 22,6 A/cm 48. Sức từ động trên răng Rôto : Fz2 = 2.hz2’.Hz2 d2 6,8 Trong đó: hz2’= hz2 - = 30,2 - = 27,9 mm 3 3 Fz2 = 2.27,9.22,6 = 126,1 A 49. Mật độ từ thông trên gông Stato : Dn − D d 34,9 − 23 1,12 hg1 = − h z1 + 1 = − 2,93 + = 3,2 cm 2 6 2 6 φ .10 4 0,0138.10 4 Bg1 = = = 1,464 T 2.hg1 .l1 .k c 2.3,2.15,5.0,95 50. Cường độ từ trường ở gông Stato là: Theo phụ lục V-9 (TKMĐ) với Bg1 = 1,464 T ta có: H1 = 8 A/cm 51. Chiều dài mạch từ gông Stato là: π ( Dn − hg1 ) π .(34,9 − 3,2) lg1 = = = 24,88 cm 2p 4 52. Sức từ động ở gông Stato: Fg1 = lg1.H1 = 24,88.8 = 199,04 A 53. Mật độ từ thông trên gông Rôto : φ .10 4 0,0138.10 4 Bg2 = = = 0,933 T 2.hg 2 .l2 .k c 2.5,02.15,5.0,95 54. Cường độ từ trường trên gông Rôto : Theo phụ lục V-9 (TKMĐ) với Bg2 =0,933 T ta có: H2 = 2,44 A/cm 55. Chiều dài mạch từ Rôto : Thiết kế máy đện 12
π .( Dt + hg 2 ) π (7 + 5,02) lg2 = = = 9,44 cm 2p 4 56. Sức từ động trên gông Rôto : Fg2 = lg2.H2 = 9,44.2,44 = 23 A 57. Tổng sức từ động của mạch từ là: F = Fδ + Fz1 +Fz2 + Fg1 + Fg2 = 971 + 115,2 +126,1 +199,04 + 23 =1434,34 A 58. Hệ số bão hoà mạch từ là: F 1434,34 kμ = = = 1,48 Fδ 971 59. Dòng điện từ hoá: p.F 2.1434,34 Iμ = = = 15 A 2,7.w1 .k d 1 2,7.76.0,925 60. Dòng điện từ hoá phần trăm: Iμ 15 Iμ % = .100 = .100 = 26,88% I dm 55,8 VI.THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC. 61. Chiều dài phần đầu nối dây quấn Stato : lđ1 = kđ1.τy +2.B π .( D + hr1 ) y π .(23 + 2,93).10 Trong đó: τy = = = 16,96 cm Z1 48 kđ1,B tra bảng 3-4 (TKMĐ) ta có: kđ1 =1,3 B =1 Vậy chiều dài phần đầu nối là: lđ1 = 1,3.16,96 + 2.1 = 24,05 cm 62. Chiều dài trung bình của nửa vòng dây Stato: ltb = l1 + lđ1 = 15,5 + 24,05 = 39,55 cm 63. Chiều dàI dây quấn một pha của Stato là: L1 = 2.ltb.w1.10-2 = 2.39,55.76.10-2 = 60,12 m 64. Điện trở tác dụng của dây quấn Stato: L1 r1 = ρ 75 . n1 .a1 .s1 ρ 75 : là điện trở suất của đồng ở nhiệt độ 75o 1 ρ 75 = ςmm2/m 46 Thiết kế máy đện 13
1 60,2 r1 = . = 0,106 ς 46 2.4.1,539 Tính điện trở theo đơn vị tương đối ta có: I1 55,8 r1* = r1. = 0,106. = 0,0269 U1 220 65. Điện trở tác dụng của thanh dẫn Rôto: Điện trở suất của nhôm là: 1 ρ Al = ςmm2/m 23 Vậy điện trở của thanh dẫn Rôto là: l2 .10 −2 1 15.5.10 −2 rtd = ρ Al . = . = 3,51.10 −5 ς S2 23 192 66. Điện trở vành ngắn mạch Rôto: π .Dv .10 −2 rv = ρ Al . Z 2 .S v Trong đó : Dv là đường kính trung bình của vành ngắn mạch. Dv = D – (b+0,1) = 23 – (3,7+0,1) = 19,2 cm Điện trở vành là: 1 π .19,2.10 −2 rv = . = 9,81.10 −7 ς 23 38.703 67. Tính điện trở Rôto : 2.rv R2 = rtd + Δ2 π.p π .2 Δ = 2 sin = 2. sin = 0,3292 Z2 38 Ta có điện trở Rôto là: 2.9,81.10 −7 R2 = 3,51.10-5 + 2 = 5,32.10-5 ς 0,3292 68. Điện trở quy đổi của dây quấn Rôto: ’ 4.m.( w1 .k d 1 ) 2 4.3.(76.0,925) 2 r2 = .r2 = .5,32.10 −5 = 0,083 ς Z2 38 Tính theo đợn vị tươg đối ta có: I1 55,8 r2* = r2’. = 0,083. = 0,021 U1 220 69. Hệ số từ dẫn tản rãnh Stato: h1 b h h λr1 = .k β + (0,785 − 41 + 2 + 41 ).k β ' 3d1 2.d1 d1 b41 Thiết kế máy đện 14
10 1 + 3. 1 + 3.β 12 = 0,875 k 'β = = 4 4 1 3 ' 1 3 k β = + .k β = + .0,875 = 0,906 4 4 4 4 h1 = hz1 – 0,1d2 – 2c – c’= 29,3 – 0,1.11,2 – 2.0,4 – 0,5 = 26,88 mm d1 8,8 h2 = -( -2.c-c’) = -( -2.0,4-0,5) = -3.1 mm 2 2 26,88 3 3,1 0,5 λr 1 = .0,906 + (0,785 − − + ).0,875 = 1,298 3.8,8 2.8,8 8,8 3 70. Hệ số từ dẫn tản tạp Stato: t1 .( q1 .k d 1 ).ρ t1 .k t1 λt1 = 0,9. .σ 1 kδ .δ ρt1 = 0,72 : hệ số tra trong bảng 5.3 (TKMĐ) σ1 = 0,0062 : tra trong bảng 5.2a (TKMĐ) 2 b41 0.32 kt = 1-0,033 = 1 − 0,033. = 0,9717 t1.δ 1,5.0,07 Hệ số từ tản tạp là: 1,5.(4.0,925) 2 .0,72.0,9717.0,0062 λt1 = 0,9. = 1,017 1,126.0,07 71. Hệ số từ tản phần đầu nối Stato: q1 λd 1 = 0,34. (ld 1 − 0,64.β .τ ) l1 4 10 = 0,34. (24,05 − 0,64. .18,06) = 1,263 15,5 12 72. Hệ số từ dẫn tản Stato là: λ1 = λr1+ λt1+ λđ1 = 1,298 + 1,017 + 1,263 = 3,578 73. Điện kháng dây quấn Stato: 2 x1 = 0,158. 1 ⎛ 1 ⎞ . δ .λ1 f w l ⎜ ⎟ 100 ⎝ 100 ⎠ p.q1 2 = 0,158. .⎛ 50 76 ⎞ 15,5 ⎜ ⎟ . .3,578 = 0,316 ς 100 ⎝ 100 ⎠ 2.4 Tính theo đơn vị tương đối ta có: x1* = x1 I1 = 0,316. 55,8 = 0,0802 U1 220 74. Hệ số từ dẫn tản rãnh Rôto: ⎡ h ⎛ π .d 2 ⎞ 2 b ⎤ h λr 2 = ⎢ 1 ⎜1 − ⎜ ⎟ + 0,66 − 42 ⎥ + 42 ⎢ 3d1 ⎝ 8.S r ⎟ ⎠ 2d 2 ⎥ b42 ⎣ ⎦ Thiết kế máy đện 15
d2 6,8 Trong đó: h1=h2+ − 0,1.d 2 = 22,9 + − 0,1.6,8 = 25,62 cm 2 2 ⎡ 25,62 ⎛ π .6,82 ⎞ 2 1,5 ⎤ 0,5 λr 2 = ⎢ ⎜1 − ⎜ ⎟ + 0,66 − ⎥+ = 1,913 ⎢ 3.6,8 ⎝ 8.192 ⎟ ⎠ 2.6,8 ⎥ 1,5 ⎣ ⎦ 75. Hệ số từ dẫn tản tạp Rôto: t 2 .(q2 .k d 2 ) 2 .ρ t 2 .kt 2 λt 2 = 0,9. .σ t 2 δ .kδ Z 38 Với : q2 = 2 = = 3,176 3.2 p 3.4 σt2 = 0,0092: xác định theo bảng Các hệ số kt2, ρt2,kd2 lấy theo tài liệu (TKMĐ) trang 130 ta có: kt2 = 1 ; ρt2 = 1 ; kd2 = 1 Vậy ta có: 1,89.3,167 2.0,0092 λt 2 = 0,9 = 1,991 0,07.1,126 76. Hệ số từ dẫn tản phần đầu nối: 2,3.Dv 4,7.Dv λdn = lg Z 2 .lδ .Δ2 a + 2b π.p π .2 Δ = 2. sin = 2. sin = 0,3292 Z2 38 2,3.19,2 4,7.19,2 λdn = lg = 0,7474 38.15,5.0,3292 2 1,9.2 + 3,7 77. Hệ số từ dẫn tản do rãnh nghiêng: 2 2 ⎛b ⎞ ⎛ 1,5 ⎞ λrn = 0,5.λt 2 ⎜ n ⎟ = 0,5.1,991.⎜ ⎜t ⎟ ⎟ = 0,627 ⎝ 2⎠ ⎝ 1,89 ⎠ 78. Hệ số từ dẫn tản của Rôto là: λ2 = λr2 + λt2 + λd2 + λrn = 1,913 + 1,991 + 0,7474 + 0,627 = 5,2784 79. điện kháng tản Rôto: x2 = 7,9.f1.l2.λ2.10-8=7,9.50.15,5.5,2784.10-8 = 3,23.10-4 ς 80. điện kháng dây quấn Rôto quy đổi: 4.m.( w1 .k d 1 ) 2 4.3.(76.0,925) 2 x2’ = x2. = 3,23.10 −4. = 0,504 ς Z2 38 Tính theo đơn vị tương đối ta có: I1 55,8 x2’* = x2’. = 0,504. = 0,1287 U1 220 81. điện kháng hỗ cảm: Thiết kế máy đện 16
U 1 − I μ .x1 220 − 15.0,316 x12 = = = 14,35 ς Iμ 15 Tính theo đơn vị tương đối ta có: I1 55,8 x12* = x12. = 14,35. = 3,64 U1 220 82. Tính lại hệ số kE theo thực tế: U 1 − I μ .x1 220 − 15.0,316 KE’ = = = 0,9785 U1 220 Sai số của hệ số kE: kE − kE ' 0,978 − 0,9785 Δk E = .100 = .100 = 0,05% kE 0,978 Sai số ΔkE rất nhỏ và có thể bỏ qua vậy các thông số tính chọn ban đầu là hợp lý. VII.TÍNH TOÁN TỔN HAO SẮT VÀ TỔN HAO CƠ. 83. Trọng lượng răng Stato: Gz1 = γFe.Z1.bz1.hz1’.l1.kc.10-3 Trong đó γFe là khối lượng riêng của sắt: γFe = 7,8 Kg/m3 Vậy trọng lượng răng của Stato là: GFe = 7,8.0,693.2,57.15,5.0,95.10-3 = 9,82 Kg 84. Trọng lương gông Stato: Gg1 = γFe.l1.Lg1.hg1.2p.kc.10-3 = 7,8.15,5.24,88.3,2.4.0,95.10-3 = 36,58 Kg 85. Tổn hao trong lõi sắt Stato: Tổn hao trong răng là: PFeZ1 = kgc.pFeZ.Bz12.Gz1.10-3 pFeZ : là xuất tổn hao của thép tần số f = 50 Hz , B = 1 T Tra phụ lục V-14 (TKMĐ) của thép 2211 ta được: pFeZ = 2,5 W/Kg kgc: hệ số gia công vật liêu lấy kgc = 1,8. Vậy tổn hao trong răng là: PFeZ = 1,8.2,5.1,7542.9,82.10-3 = 0,136 Kw Tổn hao trong gông Stato là: PFeg = kgc.pFeg.Bg2.Gg1.10-3 pFeg = 2,5 W/Kg PFeg = 1,8.2,5,1,4642.36,58.10-3 = 0,353 Kw Thiết kế máy đện 17
Tổng tổn hao trong lõi sắt Stato là: PFe’ = PFeZ + PFeg = 0,136 + 0,353 = 0,489 Kw 86. Tổn hao trên bề mặt răng Rôto: t 2 − b42 Pbm = 2.p.τ. l2 . pbm .10 −4 t2 Trong đó: pbm: là suất tổn hao trung bình trên 1 đơn vị bề mặt. 1, 5 pbm = 0,5.ko. ⎛ 1 1 ⎞ .(10.Bo .t1 ) 2 Z .n ⎜ ⎟ ⎝ 10000 ⎠ ko: hệ số kinh nghiệm chọn từ (1,742) ta chọn: ko = 2 Bo: là biên độ dao động của mật độ từ thông tại khe hở không khí. Bo = βo.kδ.Bδ βo: tra trong hình 6-1 (TKMĐ) theo tỉ số ⎛ 41 ⎞ ta được. b ⎜ ⎟ ⎝δ ⎠ βo = 0,26 Vậy ta có: Bo = 0,26.1,126.0,77 = 0,225 T Suất tổn hao bề mặt là: 1, 5 pbm = 0,5.2.⎛ 48.1500 ⎞ ⎟ .(10.0,225.1,5) = 220 W = 0,22 Kw 2 ⎜ ⎝ 10000 ⎠ Ta có tổn hao trên bề mặt răng Rôto là: 1,89 − 0,15 Pbm = 4.18,06. .15,5.0,22.10 −4 = 0.023 Kw = 23 W 1,89 87. Tổn hao đập mạch trên răng Rôto: 2 Pđm = 0,11.⎛ 1 1 .Bdm 2 ⎞ .G z .10 −3 Z .n ⎜ ⎟ ⎝ 1000 ⎠ Trong đó: γ 1 .δ 1,98.0,07 Bđm2 = .B z 2 = .1,755 = 0,064 T 2.t 2 2.1,89 Gz2 = γFe.Z2.hz2’.bz2’.l2.kc.10-3 = 7,8.38,2,68.0,875.15,5.0,95.10-3 = 10,2 Kg Vậy tổn hao đập mạch là: 2 Pđm = 0,11.⎛ ⎞ 48.1500 ⎜ .0,064 ⎟ .10,2.10 −3 = 0,0238 Kw = 23,8 w ⎝ 1000 ⎠ 88. Vậy tổng tổn hao trong trong thép là: PFe = PFe’ + Pbm +Pđm = 0,489 + 0,023 + 0,0238 = 0,5358 Kw Thiết kế máy đện 18
89. Tổn hao cơ: 2 4 Pcơ = k .⎛ 1 ⎞ .⎛ n ⎞ .10 −3 n D ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ 1000 ⎠ ⎝ 10 ⎠ Với động cơ không đồng bộ kiểu kín IP44 thì : k = 1 2 4 Pcơ = 1.⎛ 1500 ⎞ ⎛ 34,9 ⎞ ⎟ .10 = 0,3338 Kw −3 ⎜ ⎟ .⎜ ⎝ 1000 ⎠ ⎝ 10 ⎠ 90. Tổng tổn hao không tải là: Po = PFe + Pcơ = 0,5358 + 0,3338 = 0,8696 Kw VIII.TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA MÁY. 91. Hệ sô trượt định mức: I 2 .r ' 2 ' Sđm ≈ ' = r2'* = 0,021 E2 92. Hệ số trượt cực đại: r2' Sm = x1 + x2 ' C1 Trong đó: x1 0,316 C1 = 1 + =1 + = 1,022 x12 14,35 Vậy hệ số trượt cực đại là: 0,083 Sm = = 0,102 0,316 + 0,504 1,022 93. Thành phần phản kháng và tác dụng của dòng điện : Iđbx = Iμ = 15 A PFe .103 + 3.I 2 μ .r1 0,5358.103 + 3.15 2.0,106 Iđbr = = = 0,92 A 3.U 3.220 94. Bội số mô men cực đại: 2 M ⎛ I, ⎞ s dm mmax = max = ⎜ 2'max ⎟ . M dm ⎜ I 2 dm ⎝ ⎟ s ⎠ m Với các thông số được xác định bên bảng đặc tính làm việc ta có: I’2đm = 52,03 A I’2max = 175,65 A Vậy ta có bội số mô men cực đại là: Thiết kế máy đện 19
2 ⎛ 175,65 ⎞ 0,021 mmax = ⎜ ⎟ . = 2,34 ⎝ 52,03 ⎠ 0,102 So sánh với bội số mô men cực đại cho phép là: mmaxcp =2,2 vậy bội số mô men hoàn toàn thoả mãn với yêu cầu đặt ra: 95. Bảng đặc tính làm việc và khởi động của động cơ: S Biểu Thức Hệ số trượt ĐV T 0,005 0,01 0,015 0,020 0,021 0,025 0,030 0,102 T ⎛r r' ⎞ ς 17,477 8,777 5,888 4,443 4,237 3,576 2,998 0,958 1 Rns = C12 .⎜ 1 + 2 ⎟ ⎜C ⎟ ⎝ 1 s⎠ 2 ⎛x ' ⎞ ς 0,8496 0,8496 0,8496 0,8496 0,8496 0,8496 0,8496 0,849 X ns = C12 .⎜ 1 + x 2 ⎟ ⎜C ⎟ 6 ⎝ 1 ⎠ 3 Z ns = Rns + X ns 2 2 ς 17,468 8,818 5,949 4,523 4,321 3,675 3,116 1,280 4 U1 A 12,87 25,5 37,78 49,71 52,03 61,18 72,16 175,6 I 2 = C1 . ' 5 Z ns 5 cos ϕ 2 = Rns / Z ns ' 0,9988 0,995 0,990 0,982 0,980 0,973 0,962 6 sin ϕ 2 = X ns / Z ns , 0,049 0,096 0,143 0,188 0,196 0,231 0,272 7 ' I2 A 13,50 25,74 37,53 48,68 50,81 59,12 68,84 I 1r = I dbr + cos ϕ 2 ' C1 8 ' I2 A 15,62 17,4 20,29 24,14 24,99 28,83 34,21 I 1x = I dbx + sin ϕ 2 ' C1 9 I 1 = I 12r + I 12x A 20,65 31,07 42,66 54,34 56,62 65,77 76,87 cosϕ = I 1r / I 1 0,654 0,828 0,88 0,896 0,90 0,90 0,896 10 P1 = 3.U 2 .I 1r .10 −3 Kw 8,91 16,99 24,77 32,13 33,53 39,02 45,43 11 PCu1 = 3.r1 .I 12 .10 −3 Kw 0,136 0,307 0,578 0,939 1,019 1,375 1,879 Thiết kế máy đện 20