Thiết kế động cơ kh«ng đồng bộ 3 pha roto lồng sãc

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ M«N HỌC MÁY ĐIỆN NhiÖm vô thiÕt kÕ 1. Đầu đề thiết kế: Số 22 Thiết kế động cơ kh«ng đồng bộ 3 pha roto lồng sãc 2. C¸c số liệu ban đầu: - C«ng suất đÞnh mức: 55 kW - Điện ¸p định mức pha: 220 V - Tần số: 50 Hz - Số cực: 2p = 2 - Cosφ ≥ 0.92 - Hiệu suất: η ≥ 91% - Mm/M®m: ≥ 2,2 - Mk®/M®m: ≥ 1,2 - Ik®/I®m: ≤ 7,5 - Kiểu m¸y: KÝn, tự làm lạnh bằng quạt giã, c¸ch điện cấp B 3. Nội dung tÝnh to¸n: - X¸c ®Þnh kÝch thước chủ yếu. - X¸c ®Þnh th«ng sè d©y quÊn Stato. - X¸c ®Þnh lâi thÐp stato. - X¸c ®Þnh ro to. - TÝnh kiÓm tra. - Bản vẽ tổng hîp lắp r¸p A0. BµI lµm M¸y điện KĐB do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, sử dụng bảo quản thuận tiện, gi¸ thành rẻ nªn được sử dụng rộng r·i trong nền kinh tế quốc d©n. Nhất là loại c«ng suất dưới 100 kW. Động cơ điện KĐB roto lồng sãc cấu tạo đơn giản nhất l¹i chiếm một số lượng kh¸ lớn trong loại động cơ điện c«ng suất nhỏ và trung b×nh. V× thế trong nhiệm vụ tÝnh to¸n và thiết kế m«n học m¸y điện này em tÝnh to¸n và thiết kế với động cơ điện KĐB roto lồng sãc. Với c¸c th«ng số định mức như sau: - Upha = 220 V - C«ng suất định mức: 55 kW - Tần số f1 = 50 Hz - Số ®«i cực 2p = 2 hay tốc độc đồng bộ nđb = 3000 (vßng/phót) - Cấp c¸ch điện cấp B - Kiểu m¸y: Kiểu kÝn (IP.44) - Kiểu làm m¸t: Tự làm lạnh bằng quạt giã Nội dung thiết kế: I. X¸c ®Þnh kÝch th­íc chñ yÕu 1. Tốc độ đồng bộ của động cơ: 2. X¸c định đường kÝnh ngoài của Stato: Với c«ng suất định mức P = 55 kW theo h×nh10-1a trang 231 tµi liÖu TKM§ cã chiều cao t©m trục h = 22 cm, theo bảng 10.3/Tr 230 – TKMĐ ta x¸c định được đường kÝnh ngoài của Stato tiªu chuẩn là Dn = 34,9 cm (Theo tiªu chuẩn 4A của Nga). 3. Đường kÝnh trong của Stato: Theo bảng 10.2/Tr 230 – TKMĐ cøng với m¸y cã 2p = 2 th× kD = 0,52 ÷ 0,57. Chọn kD = 0,55 => D = kD.Dn = 0,55.34,9 = 19,19 (cm) ta chän D = 20 (cm) 4. Chiều dài Stato: Chiều dài của Stato được tÝnh theo c«ng thức (10-2)/Tr 230 – TKMĐ Trong đã: P’: C«ng suất tÝnh to¸n. Được x¸c định theo c«ng thức (10-2)/Tr 231 – TKMĐ: Với : kE = 0,99 : Lấy theo h×nh 10-2/Tr 231 - TKMĐ P = 55 kW η = 0,91 Cos φ = 0,92 αδ = = 0,64 : Hệ số xung cực từ ks = : Hệ số dạng xung kdq = 0,90 : Hệ số d©y quấn (Chọn d©y quÊn 2líp víi 2P =2) Theo h×nh 10-3b/ Tr 232 - TKMĐ lấy A = 390A/cm và Bδ = 0,74 T. D = 20 cm : Đường kÝnh trong của Stato (tÝnh to¸n ở phần 3 của quyển thiết kế này) nđb = 3000 V/ph : TÝnh to¸n ở phần 1 của quyển thiết kế này. Vậy ta thu được chiều dài của Stato là: Lấy lS = 18 cm. Chọn chiều dài lâi sắt stato và roto bằng l1 = l2 = 18 cm 5. B­íc cùc: 6. XÐt hệ số chỉ từ th«ng tản: Theo h×nh 10-3b/Tr 235 -TKMĐ th× λ nằm trong phạm vi kinh tế cho phÐp do đã chọn phương ¸n trªn là hợp lý. 7. Dßng điện pha định mức: II.TÝnh to¸n Stato 1. Số r·nh của Stato: Theo yªu cầu thiết kế cã Upha = 220V và theo phần 2 trong quyển thiết kế này ta cã chiÒu cao t©m trôc h = 22 cm. Vậy ta dïng d©y quấn 2 lớp đặt vào r·nh nöa kÝn Chọn q1 = 4 => Số r·nh của Stato bằng Z1 = 2m.p.q1 = 2.3.1.4 = 24 (R·nh). 2. Bước r·nh của Stato: 3. Số vßng d©y t¸c dụng của một r·nh: Trong đã: A = 390 A/cm : Theo phần 4 của quyển thiết kế này t1 = 2,6 cm: Theo phần 9 của quyển thiết kế này a1 = 2: Số mạch nh¸nh song song (Chọn) I1 = 99,54 A : Theo phần 7 của quyển thiết kế này. Lấy ur1 = 22 – Do đ©y là d©y quấn 2 lớp. 4. Số vßng d©y nối tiếp của một pha: 5. Tiết diện và đường kÝnh d©y dẫn: Tra đồ thị 10-4b/Tr 237 - TKMĐ ta thấy AJ = 1880 (A2/cm.mm2) => Mật độ dßng điện là: TÝnh to¸n thiết diện sơ bộ: Chọn số sợi là: n1 = 3 => Tiết diện d©y sẽ là (Sơ bộ): => Theo phụ lục VI bảng VI.1/Tr 618 chọn d©y đồng tr¸ng men PETV cã đường kÝnh d/dcđ = 2,10/2,20 và s1 = 3,46 mm2 6. Kiểu d©y quấn: Chọn d©y quấn bước ngắn víi y = 5 HÖ sè b­íc ng¾n: 7. Hệ số d©y quấn: + Hệ số bước ngắn: + Hệ số bước rải: Trong đã: => Hệ số d©y quấn kd1 = ky.kr = 0,96.0,96 = 0,92 8. Từ th«ng qua khe hở kh«ng khÝ: 9. Mật độ từ th«ng qua khe hở kh«ng khÝ: => Phï hợp với Bδ = 0,74 T đ· chọn ở trªn 10. X¸c định sơ bộ chiều rộng của răng: Trong đã: Bδ = 0,74 T – Đ· x¸c định trong phần 9 quyển T.K này. t1 = 2,6 – Bước r·nh của Stato. BZ1 = 1,85 – Tra bảng 10.5b/Tr 241 – TKMĐ kC = 0,95 – Hệ số èp chặt lâi chọn theo bảng 2.2/Tr 23 11. X¸c định sơ bộ chiều cao của g«ng Stato: Trong đã: Bg1 = 1,45 ®Õn 1,60 T - Theo bảng 10.5a/Tr 240 – TKMĐ Ở đ©y ta chọn Bg1 = 1,50 T. Φ = 0,024 Wb – theo phần 15 quyển thiết kế này. l1 = 18 cm – theo phần 4 quyển thiết kế này. 12. KÝch thước r·nh và c¸ch điện: d2 hr1 h12 d1 h12 b41 Chọn c¸c kÝch thước của r·nh Stato như sau: h12 = 17 mm hr1 = 25.6 mm d1 = 16 mm b41 = 3,70 mm d2 = 24 mm h41 = 0,6 mm Theo bảng VIII-1 ở phục lục VIII/Tr 629 –TKMĐ chiều dÇy của c¸ch điện r·nh là 0,4mm – 0,5mm Ta cã: S¬ bé d2 lµ: Ta chän: d2 = 24 (mm) Ta cã: Ta chän: h41= 0,6(mm) b41 = dc® + 1,5 = 2,2+1,5= 3,7(mm) S¬ bé cã d1 lµ: Ta chän d1 = 16 (mm) KiÓm tra: tõ d1 vµ d2 ®· tÝnh ta cã BÒ réng cña r·nh t¹i cung trßn D 2 lµ: ta cã: D1 = D + 2h41 +D2 = 191,9 + 2.0,6 + 24 = 217 (mm) BÒ réng cña r·nh t¹i cung trßn D 1 lµ: Ta thÊy nªn ph­¬ng ¸n chän trªn lµ ®óng Ta cã tiÕt diÖn r·nh Stato s¬ bé lµ: VËy chiÒu cao s¬ bé lµ: ta chän chiÒu cao nªm hn = 3mm VËy tiÕt diÖn r·nh thùc cña Stato lµ: DiÖn tÝch c¸ch ®iÖn cña r·nh: víi C = 0,4 chiÒu dÇy líp c¸ch ®iÖn tra b¶ng VIII.1 trang 629 HÖ sè lÊp ®Çy : ChiÒu cao cña r·nh Stato: ChiÒu cao cña g«ng: 13. Khe hở kh«ng khÝ: Theo c«ng thức 10-21/Trang 253 – TKMĐ: Tra bảng 10-8/Tr 253 víi m¸y cã h = 22 cm vµ 2p = 2 ta chọn δ = 0,09 (cm) II.TÝnh to¸n Roto 1. Số r·nh của Roto: Theo bảng 10.6/Tr 246 – TKMĐ ta cã số r·nh của Roto là Z1 = 24 r·nh vµ 2P=2 ta chän Z2 =20(r·nh) 2. Đường kÝnh ngoài của Roto: Dn = D - 2δ = 20 – 2.0,09 = 19,8 cm 3.Bước răng của Roto: 4. Đường kÝnh trục Roto: Dt = 0,3D = 0,3.20 = 6 (cm) 5. Dßng điện qua thanh dẫn Roto: Theo c«ng thức 10-17/Tr 149 – TKMĐ: Trong đã: k1 = 0,96 – Tra h×nh 10.5/Tr 244 – TKMĐ với cosφ = 0,92 I1 = 99,5 A w1 = 44 Vßng Z2 = 20 => Itd = 1134 (A) 6. Dßng trong vành ngắn mạch: Theo c«ng thức 10-18/Tr 249 – TKMĐ: 7. Tiết diện thanh dẫn bằng Nh«m Ở đ©y ta chọn J2 = 3,5 A/mm2 8.Tiết diện vßng Ngắn mạch: Chọn sơ bộ mật độ dßng trong vành là Jv = 3,5 A/mm2 b42 h42 a b Dv 9. KÝch thước r·nh Roto và vành ngắn mạch: Với chiều cao t©m trục h = 220mm ta chọn r·nh roto h×nh «van như h×nh vẽ bªn. ®­êng kÝnh d1=d2=8 (mm) VËy chiÒu cao s¬ bé lµ: Nh­ vËy ta cã kÝch th­íc cña r«t nh­ sau: b42 = 1,5 mm h42 = 0,6 mm d1 = d2 =8 mm hr2 = 42,8 mm h12 = 34,25 mm ChiÒu cao r·nh: BÒ réng r·nh r«to ë 1/3 chiÒu cao r¨ng: ChiÒu cao g«ng roto: 10. KÝch th­íc vßng ng¾n m¹ch lµ: axb = 30mm x14mm Đường kÝnh vành: Dv = D – a = 19,8 – 3 = 16,8(cm) 11. Diện tÝch r·nh roto: 12. Diện tÝnh vành ngắn mạch: a.b = 30.14 = 420 mm2 13. Độ nghiªng của r·nh ở Roto: Để giảm lực ký sinh tiếp tuyến và hướng t©m và triệt tiªu sãng điều hßa răng người ta thường làm r·nh nghiªng ở Roto hoặc Stato. Trong quyển thiết kế này ta làm r·nh nghiªng trªn Roto. Theo c«ng thức 10-16b/Tr 245 – TKMĐ: IV. TÝnh to¸n ®iÖn tõ 1. Hệ số khe hở kh«ng khÝ: Thực tế do mặt Stato và Roto đều cã răng nªn đường sức từ ph©n bố kh«ng đều ở khe hở kh«ng khÝ , chóng tập chung nhiều ở răng cßn ở r·nh th× thưa. V× vậy cã thể coi khe hở kh«ng khÝ thực tế bằng δ’ = kδ.δ Trong đã kδ > 1 là hệ số khe hở kh«ng khÝ. Trị số của nã được tÝnh theo c«ng thức 4-17/Tr 97 – TKMĐ kδ = kδ1.kδ2 Với kδ1 và kδ2 lần lượt là khe hở do răng r·nh của Stato và Roto g©y nªn: Theo c«ng thức 4-16a/ Tr 96 – TKMĐ Với : t1 = 2,6 cm δ = 0,09 cm tra b¶ng 10.8 trang 253 TKM§ Với : t2 = 3,1 cm δ = 0,09 cm Vậy kδ = 1,08.1,01 = 1,09 2. Vật liệu dïng thÐp c¸n nguội loại 2211 3. Sức từ động qua khe hở kh«ng khÝ: Theo c«ng thức 4-18/Tr 97 – TKMĐ Fδ = 1,6.Bδkδδ.104 = 1,6.0,74.1,09.0,09.104 = 1036 (A) 4. Mật độ từ th«ng ở răng Stato: 5. Cường độ từ trường trªn răng của Stato: Theo bảng V-6 phụ lục V/Tr 608 – TKMĐ Hz1 = 67,5 A/cm 6. Sức từ động trªn răng của Stato: Theo c«ng thức 4-19/Tr 98 – TKMĐ Fz1 = 2hz1Hz1 7. Mật độ từ th«ng ở răng Roto: 8. Cường độ từ trường trªn răng của roto: Theo bảng V-6 phụ lục V/Tr 608 – TKMĐ Hz2 = 11,2 A/cm 9. Sức từ động trªn răng của Roto: Theo c«ng thức 4-19/Tr 98 – TKMĐ Fz2 = 2hz2Hz2 10. Hệ số điều hßa răng: Do sự b·o hoµ thÐp ở mạch từ nªn đường cong từ trường ở khe hở kh«ng khÝ kh¸c dạng h×nh sin và cã dạng bằng đầu, thường dïng hệ số b·o hßa răng để biểu thị (kz). Theo c«ng thức 4-10/Tr 93 – TKMĐ ta cã: VËy ph­¬ng ¸n trªn ta chän lµ ®óng 11. Mật độ từ th«ng trªn g«ng của Stato: 12. Cường độ từ trường ở g«ng Stato: Theo bảng V.9 phụ lục V/ Tr 611 – TKMĐ Hg1 = 7,17 A/cm 13. Chiều dài mạch từ ở g«ng Stato 14. Sức từ động ở g«ng Stato: Fg1 = . Lg1.Hg1 = 0,32.47.7,17 = 108 A Trong ®ã: tra h×nh 4.16 víi Bg = 1,4 trang 106 15. Mật độ từ th«ng trªn g«ng của Roto: 16. Cường độ từ trường ở g«ng Roto: Theo bảng V.9 phụ lục V/ Tr 611 – TKMĐ Hg1 = 15,9 A/cm 17. Chiều dài mạch từ ở g«ng Roto: 18. Sức từ động trªn g«ng Roto: Fg2 = .Lg2.Hg2 = 0,28.15,2.15,9 =67,6 A Trong ®ã: tra h×nh 4.16 víi Bg = 1,63 trang 106 19. Tổng sức từ động của mạch từ: F = Fδ + Fz1 + Fz2 + Fg1 + Fg2 = = 1036 + 309 + 94 + 108 +67,6 ~ 1514 A 20. Hệ số b·o hßa toàn mạch: 21. Dßng từ hãa: Theo c«ng thức 4-83/Tr 114 - TKMĐ Trong ®ã: kd1 = 0,9 – Theo phần I trong quyển thiết kế này 22. Dßng từ hãa phầm trăm: V. TÝnh tham sè cña chÕ ®é ®éng c¬ ®Þnh møc 1. chiÒu dµi phÇn ®Çu nèi cña d©y quÊn Stato: l®1 = k®1. τy +2B víi c¸c hÖ sè: K®1 = 1,3 B = 1 ChiÒu réng trung b×nh cña phÇn tö: VËy l®1 = 1,3.15 +2.1 = 21,5 (cm) 2. ChiÒu dµi trung b×nh nöa vßng d©y cña d©y quÊn Stato; Ltb = l1 + l®1 = 18+21,5 = 39,5(cm) 3. ChiÒu dµi d©y quÊn 1 pha cña Stato; 4.§iÖn trë t¸c dông cña d©y quÊn Stato: 5. §iÖn trë t¸c dông cña d©y quÊn r«to: 6. §iÖn trë vµnh ng¾n m¹ch: 7.§iÖn trë r«to Trong ®ã: 8. HÖ sè quy ®æi: υ 9.§iÖn trë r«to ®· quy ®æi: 10. Hệ số từ tản r·nh Stato: Đối với r·nh h×nh quả lª ta tÝnh theo c«ng thức 5-27/Tr 125 – TKMĐ: Trong đã: Ta lÊy phÇn ®ång v­ît qu¸ t©m vßng trßn 1 ®o¹n : h2 = 2,4 (mm) b = d1 = 16 Với β = 0,833 nªn theo c«ng thức 5-25 và 5-24/Tr 125 –TKMĐ => k’β = 0,873 và kβ = 0,904 h1 = hr1 – 0,1.d2 – h41 - b/2 + h2 = 29,6 – 0,1.24 – 0,6-16/2+2,4 = 16,2 (mm) 11. Hệ số từ dẫn tản tạp Stato: Theo c«ng thức 5-39/Tr 130 – TKMĐ Trong đã : t1 = 2,6 cm q1 = 4 kd1 = 0,90 ρt1 – Theo bảng 5.3/Tr 137 – TKMĐ ρt1 = σt1 – Theo bảng 5.2a/Tr 134-TKMĐ σt1 = 0,0141 kδ = 1,09 – Theo phần IV của quyển thiết kế này 12. Hệ số từ tản phần đầu nối: Với d©y quấn 2 lớp hệ số từ tản tạp ở phần đầu nối d©y quấn stato được tÝnh theo c«ng thức 5-45/Tr 131 – TKMĐ 13. HÖ sè tõ dÉn t¶n của Stato: 14. Điện kh¸ng d©y quấn Stato: Theo c«ng thức 5-47/Tr 132 – TKMĐ TÝnh theo đơn vị tương đối 15. Hệ số từ dẫn tản r·nh Roto: Theo c«ng thức 5-30/Tr 126 TKMĐ ta xÐt r·nh roto h×nh «van Trong ®ã: b = d = 8mm Sc = Std = 324 k =1 16. Hệ số từ dẫn tạp Roto: Trong đã: t2 = 3,1 cm q2 = Z2/2mp = 20/6 = 3,33 kd2 = 1 ρt2 = 1;k42 = 1 Theo bảng 5.2c/Tr 136 – TKMĐ ta cã σt2 = 0,0082 17. Hệ số từ tản ở phần đầu nối (vành) Roto: Theo c«ng thức 5-46a/Tr 131 – TKMĐ 18. Hệ số từ tản do r·nh nghiªng: 19. Hệ số từ tản của Roto: 20. Điện kh¸ng tản của d©y quấn Roto: Quy đổi điện kh¸ng của Roto về phÝa stato: x'2 = γ.x2 = 941.4,4.10-4 = 0,41 Ω TÝnh theo đơn vị tương đối: 21. Điện kh¸ng hỗ cảm: TÝnh theo đơn vị tương đối: 22. TÝnh lại kE: Trị số này chấp nhận được so với kE = 0,99 ban đầu VI.Tæn hao thÐp vµ c¬. 1. Trọng lượng răng Stato: Gz1 = γFe. Z1..hr1.l1.kC.10-3 = 7,8.24.2,96.18.0,95.10-3 = 9,47 Kg Trong đã: γFe = 7,8 Trọng lượng riªng của sắt từ chọn làm lâi thÐp Z1 = 24 r·nh l1 = 18 cm kC = 0,95 hr1 = 2,96 cm 2. Trọng lượng g«ng từ Stato: Gg1 = γFe.l1.Lg1.hg1.2p.kC.10-3 = 7,8.18.47.4,09.2.0,95.10-3 = = 51,27 kg 3. Tổn hao sắt trong lâi thÐp Stato: Trong r¨ng: Theo c«ng thức 6-2/Tr 140 – TKMĐ tổn hao thÐp trong răng là: PFer1 = kgc.pFer.B2r1.Gr1.10-3 Trong đã: kgc : Hệ số gia c«ng. Với m¸y điện KĐB lấy kgc = 1,8 pFeZ: Suất tổn hao thÐp – Tra bảng V.14/ Tr 618 – TKMĐ Với thÐp 2211 đã chọn ở trªn th× pFeZ1 = 2,5 W/kg Br1 = 2 T Gr1 = 9,47 kg VËy pFer = PFer1 = 1,8.2,5.4.9,47.0,001 =0,17(kW) Trong g«ng: Theo c«ng thức 6-3/Tr 140 – TKMĐ tổn hao thÐp trong g«ng Stato là: PFeg1 = kgc.pFeg1.B2g1.Gg1.10-3 Trong đã: Bg1 = 1,43 T Gg1 = 51,27 kg pFeg = => PFeg1 = Tổn hao thÐp trong cả lâi sắt Stato: P’Fe = PFer1 + PFeg1 = 0,17 + 0,47 = 0,64 kW 4. Tổn hao bề mặt trªn r¨ng ro to: Ở m¸y điện kh«ng đồng bộ, tổn hao bề mặt lớn vµ khe hở kh«ng khÝ nhỏ. Tổn hao tập chung chủ yếu trªn bề mặt roto cßn trªn bề mặt Stato Ýt hơn do miệng r·nh roto bÐ. Theo c«ng thức 6-7/Tr 142 – TKMĐ: Trong đã: pbm: Suất tổn hao bề mặt được tÝnh theo CT6-5/Tr 141 – TKMĐ B0: Biªn độ dao động của mật độ từ th«ng của khe hở kk B0 = β0.kδ.Bδ = 0,24.1,09.0,74 = 0,17 T Theo đường cong 6-1/Tr 141 – TKMĐ với β0 =0,24 kδ = 1,09 Bδ = 0,74 T k0 : Hệ số kinh nghiệm với m¸y điện KĐB th× k0 = 1,8 n = 3000 Vßng/phót Z1 = 24 r·nh t1 = 2,6 cm 5. Tổn hao đập mạch trªn răng Roto: Sự đập mạch do dao động của từ trường trong vïng liªn th«ng răng(r·nh) stato và roto theo vị trÝ tương đối của từ của r·nh Stato và roto. - Biªn độ dao động của mật độ từ th«ng trong răng Roto được tÝnh theo c«ng thức 6-10/Tr 142 –TKMĐ: Trong đã: γ1 = 1,8 – Theo phần IV trong quyển thiết kế này - Trọng lượng răng roto: Gr2 = γFe.Z2.hr2.l2.kC.10-3 = 7,8.20.4,28.18.0,95.10-3 = 11,42 kg Tổn hao đập mạch trªn răng Roto theo c«ng thức 6-13/Tr 143 – TKMĐ: 6. Tổng tổn hao trong thÐp: PFe = P’Fe + Pbm + Pđmh = 0,64 + 0,041 + 0,0099 = 0,69 kW 7. Tổn hao cơ: Đối với động cơ KĐB kiểm kÝn theo c«ng thức 6-19/tr 145 – TKMĐ: 8. Tổn hao kh«ng tải: P0 = PFe + Pc = 0,69 + 0,16 = 0,85 kW VII. ®Æc tÝnh lµm viÖc 1.C¸c số liệu do tÝnh to¸n được r1 = 0,046 Ω x1 = 0,24 Ω x12 = 7,6 Ω r’2 = 0,035 Ω x’2 = 0,414 Ω 2.XÐt c¸c hệ số: X©y dựng đặc tÝnh làm việc như bảng dưới đ©y STT C«ng thức Đ.vị s 0,0033 0,0066 0,0086 0,011 0,0129 0,054 1 Ω 11,30 5,67 4,36 3,42 2,93 2,69 2 Ω 0,68 0,68 0,68 0,68 0,68 0,68 3 Ω 13,5 6,8 5,29 4,13 2,3 1,7 4 A 11,54 27,87 36,82 48,12 56,38 156,7 5 0,998 0,992 0,988 0,982 0,976 0,974 6 Sinφ’2 0,060 0,119 0,154 0,195 0,226 0,247 7 A 28,12 53,90 69,07 86,59 99,59 110,3 8 A 29,16 32,58 35,68 40,32 44,57 48,12 9 A 40,50 58,13 69,99 95,64 1`07,3 117,9 10 Cosφ 0,626 0,837 0,890 0,924 0,928 0,935 11 P1 kW 18,56 35,58 45,58 57,15 65,73 72,77 12 pCu1 kW 0,175 0,362 0,524 0,775 1,003 1,213 13 pCu2 kW 0,042 0,165 0,277 0,445 0,599 0,739 14 pf kW 0,067 0,129 0,161 0,208 0,239 0,265 15 p0 kW 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 16 Σp = pCu1+ Cu2+pf+p0 kW 1,134 1,506 1,812 2,238 2,691 3,067 17 P2 kW 17,43 34,07 43,77 54,88 63,04 69,70 18 η % 81,65 88,30 90,17 91,39 91,58 91,67 5. C¸c th«ng sè ë chÕ ®é ®Þnh møc: Tõ ®iÓm lµm viÖc ®Þnh møc: P2 = 55kW S ®m = 0,011 I 1®m = 99,54 A Cosφ = 0,92 η = 0,91 6. Bội số m« men cực đại VIII.TÝnh to¸n ®Æc tÝnh khëi ®éng 1. Tham số của động cơ điện khi xÐt đến hiệu ứng mặt ngoài với s=1: - Chiều cao tương đối của r·nh. Theo c«ng thức 10 – 25/Tr 255 – TKMĐ: = 0,067.42,8.1 = 2,86 Trong đã: a = hr2 = 42,8 mm - Víi ζ = 2,86 tra h×nh 10-13/Tr 256 ta ®­îc: φ =2,1 ψ = 0,53 VËy kR = 1+ φ = 1+2,1 = 3,1 rtdζ = rtd.kR = 3,1.0,000015 = 0,0000465 Ω - Điện trở roto khi xÐt tới hiệu ứng mặt ngoài với s = 1: - Quy đổi về phÝa Stato: r'2ζ = γ.r2γ = 941.0,23.10-4 = 0,0213 Ω - Hệ số từ dẫn r·nh roto khi xÐt đến hiệu ứng mặt ngoài với s =1 - Tổng hệ số từ dẫn của Roto khi xÐt tới hiệu ứng mặt ngoài với s =1 - Điện kh¸ng của Roto khi xÐt tới hiệu ứng mặt ngoài: - Tổng trở ngắn mạch khi xÐt tới hiệu ứng mặt ngoài khi s =1 - Dßng điện ngắn mạch khi chỉ xÐt tới hiệu ứng mặt ngoài: 2. Tham số của động cơ điện khi xÐt đến cả hiệu ứng mặt ngoài và sự b·o hßa của mạch từ tản khi s = 1: - Với r·nh Stato 1/2 kÝn ta chọn sơ bộ kbh = 1,23. Theo c«ng thức 10-35 ta cã: Inbh ξ = kbh.Inξ = 1,23.417,5 = 573,5 A - Sức từ động trung b×nh của một r·nh Stato: Theo c«ng thức 10-36/Tr 259 – TKMĐ Trong đã: ur: Số thanh dẫn t¸c dụng trong r·nh Stato a1: Số mạch nh¸nh song song kβ: Tra đường cong 10-14/Tr 259 – TKMĐ víi β = 0,83 ta ®­îc kβ = 0,88 ky: Hệ số bước ngắn. Theo phần II quyển thiết kế này kd: Hệ số d©y quấn -Mật độ từ th«ng quy đổi trong khe hở kh«ng khÝ : Theo c«ng thức 10-37/Tr 259 – TKMĐ Với: Theo mật độ từ th«ng quy đổi BΦδ, căn cứ vào đường cong trong h×nh 10-15 trang 260 gi¸o tr×nh TKMĐ t×m ra hệ số χδ đặc trưng cho tỷ số giữa từ th«ng tản khi xÐt tới b·o hßa và kh«ng b·o hoµ: χδ = 0,58 Do b·o hßa phần trªn của răng, hệ số từ dẫn của từ trường tản r·nh giảm xuống. Căn cứ vào đã t×m ra sự biến đổi tương đương của r·nh hở. Đối với Stato sự biến đổi tương đương đã bằng. Theo c«ng thức 10-39/Tr 260 – TKMĐ: C1 = (t1 – b41)(1- χδ) = (2,6 – 0,4)(1 – 0,58) = 0,92 Với r·nh 1/2 kÝn như thiết kế đ· chọn: Trong ®ã: h3= d2/2 = 16/2 = 8(mm) - Hệ số từ tản r·nh stato khi xÐt tới đến b·o hßa mạch từ tản: λr1bh = λr1 – Δλ1bh = 0,92 – 0,64 = 0,28 - Hệ số từ tản tạp Stato khi xÐt tới b·o hoµ mạch từ tản λt1bh = λt1.χδ = 0,34.0,58 = 0,19 - Tổng hệ số từ tản Stato khi xÐt tới b·o hßa mạch từ tản: - Điện kh¸ng của Stato khi xÐt tới b·o hßa mạch từ tản: Với roto lång sãc sự biến đổi tương đương bằng: C2 = (t2 – b42)(1 - χδ) = (3,1 – 0,15)(1 – 0,58) = 1,23 Với r·nh 1/2 kÝn theo c«ng thức 10-47/Tr 261 – TKMĐ: - Hệ số từ tản r·nh roto khi xÐt tới b·o hßa mạch từ tản và hiệu ứng mặt ngoài: - Hệ số từ tản tạp R«to khi xÐt tới b·o hoµ mạch từ tản: λt2bh = λt2.χδ = 0,28.0,5 = 0,14 - Hệ số từ tản do r·nh nghiªng R«to khi xÐt tới b·o hßa mạch từ tản: λrnbh = λrn.χδ = 0,098.0,58 = 0,056 - Tổng hệ số từ tản R«to khi xÐt tới b·o hßa mạch từ tản và hiệu ứng mặt ngoài: - Điện kh¸ng R«to lóc đã sẽ là: 3. C¸c tham số ngắn mạch khi xÐt tới hiệu ứng mặt ngoài và sự b·o hßa mạch từ tản: 4. Dßng điện khởi động: 5. Bội số dßng điện khởi động: ik = Điện kh¸ng hỗ cảm khi xÐt đến b·o hoµ: x12n = x12.kμ = 7,6.1,55 = 11,78 Ω 6. Bội số m«men khởi động: So s¸nh víi b¶ng 10-13 trang 272 TKM§ ta nhËn thÊy mk® n»m trong kho¶ng (1,2- 1,4) . VËy gi¸ trÞ Mk® = 1,24 ë trªn lµ chÊp nhËn ®­îc. B¶ng thèng kª sè liÖu nh­ sau: STT §Ò bµi yªu cÇu KÕt qu¶ thiÕt kÕ 1 P = 55 kW P = 54,88 kW 2 Cos φ ≥ 0,92 Cos φ = 0,918 3 η ≥ 91% η = 91,3% 4 Mm/M®m ≥ 2,2 Mm/M®m = 2,3 5 Mk®/®m ≥ 1,2 Mk®/®m = 1,39 6 Ik®/I®m ≤ 7,5 Ik®/I®m = 7,3 KÕt luËn: Ta nhËn thÊy trong b¶ng thèng kª sè liÖu trªn gi÷a ®Ò bµi yªu cÇu thiÕt kÕ vµ kÕt qu¶ tÝnh to¸n thiÕt kÕ ®­îc t­¬ng ®èi b»ng nhau. KÕt qu¶ thiÕt kÕ hîp lý, mang tÝnh kh¶ thi cao. §å ¸n thiÕt kÕ ®¹t yªu cÇu. pR pCu pFe RCu QCu Rd’ Rcđ RFe Rα Qd’ Qcđ QFe θα θCu θFe C - TÝnh to¸n nhiệt. Động cơ điện kh«ng đồng bộ kiểu kÝn này được tÝnh to¸n nhiệt theo sơ đồ thay thế bªn: hv cv bv Trong m¸y điện kiểu kÝn, để tăng cường bề mặt tản nhiệt. Ngoài vỏ m¸y người ta còng chế tạo thªm nhiều g©n dọc trục. Như vậy nhiện lượng sẽ tỏa ra ở phần vỏ giữa g©n và bề mặt của g©n: Chọn cv = 1,5 cm; bv = 0,3 cm; h = 2,5 cm 94. C¸c nguồn nhiệt trong sơ đồ thay thế bao gồm: - Tổn hao đồng trªn Stato: QCu1 = PCu1 + 0,5Pf = 1252 + 0,5.201 = 1352,36 W - Tổn hao sắt trªn Stato QFe = PFe = 558,83 W - Tổn hao trªn Roto: QR = PCu2 + 0,5Pf + PC + Pbm + Pđmh = = 806 + 0,5.201 + 334 + 28,1 + 28,5 = 1297,58 W 95. Nhiệt trở trªn mặt lâi Stato: Theo c«ng thức 8-28/Tr 179 – TKMĐ: RFe = Trong đã: SD1 = π.Dn.l1 = π.34,9.17,8 = 1951 cm2 W/cm2 0C αδg