Bài giảng thiết kế máy điện

Sm = r2 2 x1 + x' C1 Trong đó: C1 = 1 + x1  =1 + 0,316 = 1,022 x12 14,35 Vậy hệ số trượt cực đại là: 0,083 Sm =  0,316 1,022  + 0,504 = 0,102 Thành phần phản kháng và tác dụng của dòng điện : Iđbx = Iì = 15 A P .103 + 3.I 2 ì .r 3 + 2 Iđbr = Fe  3.U 1 = 0,5358.10 3.15 .0,106 = 0,92 A 3.220 Bội số mô men cực đại: mmax =  M max  ⎛ I , = ⎜ 2 max ⎜ ' 2 . ⎟ ⎞ sdm ⎟ M dm ⎝ I 2dm ⎠ sm 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: 2 ⎛ 175,65 ⎞  0,021 mmax = ⎜ ⎟ . = 2,34 ⎝ 52,03 ⎠ 0,102 S T T Biểu Thức ĐV Hệ số trượt 0,005 0,01 0,015 0,020 0,021 0,025 0,030 0,102 1 ⎛ r r ' ⎞ R = C 2 .⎜ 1 + 2 ⎟ ns 1 ⎝ C s ⎠ 1 ò 17,477 8,777 5,888 4,443 4,237 3,576 2,998 0,958 2 ⎛ x ⎞ X = C 2 .⎜ 1 + x' ⎟ ⎝ C1 ⎠ ò 0,8496 0,8496 0,8496 0,8496 0,8496 0,8496 0,8496 0,849 6 3 Z = R 2 + X 2 ns ns ns ò 17,468 8,818 5,949 4,523 4,321 3,675 3,116 1,280 4 I ' = C . U1 2 1 Z ns A 12,87 25,5 37,78 49,71 52,03 61,18 72,16 175,6 5 5 ' cosϕ2 = Rns / Z ns 0,9988 0,995 0,990 0,982 0,980 0,973 0,962 6 , sin ϕ2 = X ns / Z ns 0,049 0,096 0,143 0,188 0,196 0,231 0,272 7 ' I = I + I 2 cosϕ ' 1r dbr C 2 1 A 13,50 25,74 37,53 48,68 50,81 59,12 68,84 8 ' I = I + I 2 sin ϕ ' 1x dbx C 2 1 A 15,62 17,4 20,29 24,14 24,99 28,83 34,21 9 I = I 2 + I 2 1 1r 1x A 20,65 31,07 42,66 54,34 56,62 65,77 76,87 10 cosϕ = I1r / I1 0,654 0,828 0,88 0,896 0,90 0,90 0,896 11 −3 P1 = 3.U 2 .I 1r .10 Kw 8,91 16,99 24,77 32,13 33,53 39,02 45,43 2 −3 PCu1 = 3.r1 .I1 .10 Kw 0,136 0,307 0,578 0,939 1,019 1,375 1,879 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: Bảng đặc tính làm việc và khởi động của động cơ: ns 1 2 12 13 ' '2 −3 PCu 2 = 3.r2 .I 2 .10 Kw 0,041 0,162 0,355 0,615 0,674 0,932 1,296 14 Pf = 0,005P1 Kw 0,044 0,084 0,124 0,161 0,167 0,195 0,227 15 P0 Kw 0,8696 0,8696 0,8696 0,8696 0,8696 0,8696 0,8696 16 ÓP = PCu1 + PCu 2 + P0 + Pf Kw 1,091 1,423 1,927 2,585 2,73 3.372 4,272 17 ç = 1 − ÓP P1 0,877 0,916 0,922 0,919 0,918 0,913 0,906 18 P2 = P1 − ÓP Kw 7,819 15,567 22,84 29,545 30,8 35,648 41,158 Đồ thị đặc tính làm việc của động cơ. TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG. Tham số của động cơ khi xét tới hiệu ứng mặt ngoài: Ứng với hệ số trượt s = 1 Chiều cao tương đối của hệ là: î = 0,067.a. S Trong đó a: là chiều cao rãnh đúc nhôm. a = h2 + d2 = 22,9 + 6,8 = 29,7 mm Vậy ta có: î = 0,067.29,7.1 = 2 Hệ số từ dẫn rãnh Rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài được xác định theo công thức: ⎡ h ⎛ 2 ð .d 2 ⎞ b ⎤ h ër 2î = ⎢ 1 3d ⎜1 − 2 ⎟ 8.S + 0,66 − 42 2.d ⎥.ø + 42 b ⎣⎢ 2 ⎝ rt ⎠ 2 ⎥⎦ 42 Trong đó các hệ số ÷ và ù xác định theo đường cong 10-13 (TKMĐ) : Với î = 2 ta có: ù = 1 ÷ = 0,75 kR = 1 + ù = 1 + 1 = 2 Điện trở thanh dẫn Rôto khi tính đến dòng điện mặt ngoài là: rtdî = kR .rtd = 2.3,51.10−5 = 7,02.10−5 ò Điện trở Rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài: −7 r2î  = rtdî + 2.rv Ä2 = 7,02.10−5 + 2.9,81.10 0,32922 = 8,83.10−5 ò Điện trở Rôto khi quy đổi: Ta có hệ số quy đổi là: 2 2 ã = 4.m1.(w1.kd1 ) Z2 = 4.3.(76.0,925) = 1561 38 Vậy điện Rôto quy đổi là: r ' 2î = ã .r2î = 1561.8,83.10−5 = 0,138 ò Ta có hệ số từ dẫn rãnh Rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài là: 2 ⎡ ⎛ 2 ⎞ ⎤ ë = ⎢ 25,62 ⎜1 − ð .6,8 ⎟  + 0,66 − 1,5 ⎥.0,75 + 0,5 = 1,518 r 2î ⎢⎣ 3.6,8 ⎝ 8.192 ⎠ 2.6,8⎥⎦ 1,5 Tổng hệ số từ dẫn Rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài: ë2î = ër 2î + ët 2 + ëd 2 + ërn = 1,518 + 1,991 + 0,7474 + 0,627 = 4,8915 Điện kháng Rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài: x ë 2 2ξ ' = x' . 2î = 0,504. 4,8915 = 0,467 ò ë2 5,2784 Tổng trở ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài: ' rnî = r1 2î = 0,106 + 0,138 = 0,244 ò + r ' x2î = x1 2î = 0,316 + 0,467 = 0,783 ò znî =  + x r + x = 2 2 nî nî  0,2442 + 0,7832 = 0,82 ò Dòng điện ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài là: Inî = U1 Znî = 220 0,82  = 268,29 A Tham số của động cơ khi xét cả hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hoà mạch từ tản khi s = 1: Dòng điện ngắn mạch khi xét đến cả hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hoà mạch từ được xác định: I nbhî = kbh .I nî Với Rôto rãnh nửa kín chọn hệ số bão hoà mạch từ theo (TKMĐ) trang 259 là: kbh = 1,4 I nbhî = 1,4.268,29 = 375,6 A Sức từ động trung bình một rãnh Stato: Frtb = 0,7. Inbhî .ur ⎛ ⎜ kâ  + k y Z ⎞ 1 .kd . ⎟ a1 ⎝ Z2 ⎠ = 0,7 375,6.38 ⎜ 0,88 + 0,966.0,925. 48 ⎟ = 5017,2 A ⎛ 4 ⎝ Trong đó: ⎞ 38 ⎠ kâ : hệ số tính đến sức từ động do quấn bước ngắn. Với â = y = 10 = 0,833  tra theo đồ thị hình 10-4 (TKMĐ) thì: ô 12 kâ = 0,88 ky= 0,966 : là hệ số bước ngắn. Mật độ từ thông quy đổi trong khe hở không khí là: Bäö = Frbh 1,6.ä .Cbh Hằng số bão hoà được xác định : ä  0,07 Cbh = 0,64 + 2,5.  t1 + t2 = 0,64 + 2,5.  1,5 + 1,89 = 0,999 Vậy ta có: −4 Bäö = 5017,2.10 = 4,484 T 1,6.0,07.0,999 Với Bäö = 4,484 theo đồ thị 10-15 ta tìm được hệ số Xä = 0,54 Hằng số C1 được xác định theo công thức: C1 = (t1 – b41)(1 - Xä) = (1,5 – 0,3)(1 – 0,54) = 0,552 Ta có độ giảm của hệ số từ dẫn do bão hoà là: Äër1bh = h41 + 0,58.h3 . b41 C1 C1 + 1,5.b41 h3 = d2 = 0,88 = 0,44 cm 2 2 Äë = 0,05 + 0,58.0,44 . 0,552  0,56 r1bh  0,3 = 0,552 + 1,5.0,3 Hệ số từ dẫn tản ở rãnh Stato khi xét đến bão hoà mạch từ: ër1bh = ër1 − Äër1bh = 1,298 − 0,56 = 0,738 Hệ số từ tản tạp khi xét đến bão hoà mạch từ: ët1bh = ët1.Xä = 1,017.0,54 = 0,549 Tổng hệ số từ tản rãnh Stato khi xét đến bão hoà mạch từ: ë1bh = ër1bh + ët1bh + ëd1 = 0,738 + 0,549 + 1,263 = 2,55 Điện kháng Stato khi xét đến bão hoà mạch từ : x1bh = x . ë1bh = 0,316. 2,55  = 0,225 ò 1 ë1 3,578 Hằng số: C2 = (t2 – b42).(1 - Xä) C2 = (1,896 – 0,15)(1 – 0,54) = 0,8 Độ giảm hệ số từ dẫn của Rôto do bão hoà mạch từ: h42 ⎛ C2 ⎞ 0,05 ⎛ 0,8 ⎞  0,28 Äër 2bh = ⎜ ⎟ = ⎜ ⎟ = b42 ⎝ C2 + b42 ⎠ 0,15 ⎝ 0,8 + 0,15 ⎠ Hệ số từ tản rãnh Rôto khi xét đến bão hoà mạch từ và hiệu ứng mặt ngoài là: ër 2îbh = ër 2î − Äër 2bh = 1,518 − 0,28 = 1,238 Hệ số từ tản tạp Rôto khi xét tới bão hoà mạch từ: ët2bh = ët2.Xä = 1,991.0,54 = 1,08 Hệ số từ tản do rãnh nghiêng khi xét tới bão hoà mạch từ: ërnbh = ërn.Xä = 0,627.0,54 = 0,339 Tổng hệ số từ tản Rôto khi xét đến bão hoà mạch từ và hiệu ứng mặt ngoài:  Óër 2îbh = ër 2îbh + ët 2bh + ëd 2 + ërnbh = 1,238 + 1,08 + 0,7474 + 0,339 = 3,404 Điện kháng Rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và bão hoà mạch từ: x ' 2îbh Óë 2 = x' . r 2îbh = 0,504. 3,404  = 0,325 ò ë2 5,2784 Điện trở và điện kháng ngắn mạch khi xét tới hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hoà mạch từ là: rnϕ = r1 + r’2ϕ = 0,106 + 0,138 = 0,244 ò ϕ xnϕ = xbh + x2 ’ = 0,225 + 0,325 = 0,55 ò znϕ = r 2 + x2 = 0,2442 + 0,552 = 0,60 ò nî nî Dòng điện khởi động: Ikđ = U1 Znîbh = 220 0,60  = 367 A Sai số của dòng điện khởi động thực tế và sơ bộ chọn là: ÄIkd = Inîbh − I kd Inîbh  .100 = 375,6 − 367 375,6  .100 = 2,29% Sai số ÄI% = 2,29% < 5% vậy sơ bộ chọn hệ số bão hoà mạch từ là thoả mãn yêu cầu . Bội số dòng điện khởi động: ikđ = Ikd Idm = 367 = 6,48 56,62 Bội số dòng khởi động nhỏ hơn giá trị cho phép của đầu bài là (ikđ = 7,5) vậy thoả mãn về điều kiện dòng khởi động. Bội số mô men khởi động: 2 ⎛ I ' ⎞ r ' ⎜ 2kd ⎟ . 2î .s mkđ = ⎜ ' ⎟  ' dm ⎝ I 2dm ⎠ r2 Điện kháng hỗ cảm khi xét đến bão hoà mạch từ: x12bh = x12.kì = 14,35.1,48 = 21,24 ò Hằng số bão hào x' C2ϕgbh = 1 + Ta có: 2îbh x12bh = 1 + 0,325 = 1,015 21,24 đ I2k ’ = Ikd C2îbh = 367 1,015  = 361,58 A Vậy bội số mô men khởi động là: 2 ⎛ 361,58 ⎞ 0,138 mkđ = ⎜ ⎟ . .0,021 = 1,68 ⎝ 52,03 ⎠ 0,083 Bội số mô men khởi động lớn hơn yêu cầu của đầu bài (mkđ = 1,4) vậy thoả mãn về điều kiện mô men khởi động. KẾT LUẬN. Vậy bài toán thiết kế máy điện này đã hoàn thành với các thông số hoàn toàn thoả mãn được yêu cầu của nhiệm vụ thiết kế đưa ra. Tuy bài thiết kế có thể chưa tìm ra phương án tối ưu nhất cho trường hợp này. Điều đó có thể là mức độ bài đồ án môn học này chưa đòi hỏi đến mức quá cao cũng như thời gian thiết kế có hạn. Vì vậy em rất mong được sự chỉ bảo thêm của các thầy cô cùng các bạn. Em xin chân thành cảm ơn. MỤC LỤC CHỌN VẬT LIỆU KẾT CẤU VÀ CÁCH ĐIỆN. 2 TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU. 3 TÍNH TOÁN DÂY QUẤN, RÃNH STATO 4 VÀ KHE HỞ KHÔNG KHÍ. TÍNH TOÁN DÂY QUẤN, RÃNH, GÔNG RÔTO. 9 TÍNH TOÁN MẠCH TỪ. 12 THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC. 14 TÍNH TOÁN TỔN HAO SẮT VÀ TỔN HAO CƠ. 18 TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ. 20 XI.TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG. 22 X. KẾT LỤÂN. 26