Đồ án Thiết kế động cơ điện dung làm

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC Trang 1 MỞ ĐẦU Hiện nay động cơ điện được sử dụng ngày càng nhiều trong các ngành công nghiệp, giao thông vận tải trong các thiết bị tự động có các loại truyền động và trong các thiết bị gia dụng sinh hoạt hàng ngày. Trong tất cả các loại động cơ hiện nay thì động cơ không đồng bộ công suất nhỏ là một sản phẩm công nghiệp được sử dụng mạnh mẽ trong gần nửa thế kỷ nay. Người ta giới hạn động cơ công suất nhỏ trong khoảng vài phần oát đến 750W. Nhưng cũng có khi chế tạo đến 1,5 kW. Căn cứ vào cách sử dụng và làm việc hoặc khởi động có thể chia động cơ này thành nhiều loại. Động cơ công suất nhỏ loại thông dụng chủ yếu được dùng trong công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm, xí nghiệp y tế, nông nghiệp các ngành tiểu thủ công nghiệp và đặc biệt là sử dụng rộng rãi trong sinh hoạt hằng ngày của người dân. Loại sau dùng trang bị tự động, hàng không tàu thuỷ và các cơ cấu khống chế khác. Động cơ không đồng bộ roto lồng sóc ba pha và một pha là loại phổ biến nhất trong các động cơ xoay chiều công suất nhỏ. Có thể dùng động cơ này để truyền động các máy công cụ dân dụng như: máy tiện nhỏ, máy ly tâm, máy nén, bơm nước, máy giặt… Động cơ không đồng bộ một pha dùng nguồn điện một pha của lưới điện sinh hoạt nên được sử dụng ngày càng rộng rãi vì có những ưu điểm sau: - Kết cấu đơn giản giá thành hạ - Không sinh can nhiễu vô tuyến - Ít tiếng ồn - Sử dụng đơn giản chắc chắn Hiện nay phương pháp tính toán thiết kế tối ưu cho các loại động cơ không đồng bộ ro to lồng sóc đều thực hiện bằng máy tính. Nhưng để thực ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC Trang 2 hiện được việc thiết kế tự động cũng cần phải nắm vững cách thiết kế bằng phương pháp thông thường. Trong đồ án thiết kế này tính toán động cơ một pha điện dung làm việc được thiết kế các bước sau: Phần I: 1. Khái niệm chung về động cơ không không đồng bộ động lưc 2.Tìm hiểu động cơ điện dung. Phần II - Xác định kích thước chủ yếu - Dây quấn, rãnh và gông stato. - Dây quấn, rãnh và gông rôto. - Tính toán mạch từ. - Trở kháng của dây quấn stato và rôto. - Tính toán chế độ định mức. - Tính toán dây quấn phụ. - Tính toán tổn hao sắt và dòng điện phụ. - Tính toán chế độ khởi động. - Tính và vẽ các đặc tính làm việc và đặc tính cơ Trong thời gian làm đồ án thiết kế này tôi được sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo Bùi Văn Thi nên tôi đã hoàn thành được nội dung các phần tính toán thiết kế. Nhưng do thời gian và trình độ có hạn nên trong quá trình tính toán thiết kế không tránh khỏi những sai sót. Tôi rất mong được sự đóng góp ý kiến để đề tài thiết kế này được hoàn thiện hơn. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo bộ môn Thiết Bị Điện và khoa Điện đã tạo điều kiện giúp đỡ trong quá trình làm đồ án này. Đặc biệt là thầy giáo Bùi Văn Thi. Sinh viên Nguyễn Hữu Hào ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC Trang 3 PHẦN I TÌM HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐỘNG LỰC 1. KHÁI NIỆN CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐỘNG LỰC CÔNG SUẤT NHỎ: Động cơ động lưc công suất nhỏ của hệ thống tự động phổ biến nhất hiện nay là động cơ không đồng bộ.Theo cấu tạo,đây là động cơ có ro to ngắn mạchthường có dạng lồng sóc, đôi khi được chế tạo thành dạng đặc hay dạng rỗnglàm bằng gang hoặc thép,nhằm nhận được đặc tính cơ mềm,tăng dộ bền cơ của roto khi quay với vận tốc cao và giảm độ ồn của động cơ .Động cơ không đồng bộ công suất nhỏ với roto dây quấn không được chế tạo Trong phần lớn các hệ thống tự động,động cơ động lưc không được nuôI bằng nguồn điện ba pha, mà là một pha xoay chiều.Chính vì vậycác đọng cơ động lực xoay chiều chủ yếu là động cơ một pha..Động cơ ba pha trong hệ thống tự động ít được sử dụng. Động cơ không đồng bộ một pha được gọi là một phavì được nuôi bằng nguồn điện một pha, nhưng về cấu tạo trong phần lớn các trường hợp là động cơ hai pha. Chúng có hai cuộn dây trên stato thường lệch pha trong không gian một góc 90 đIện.Một cuộn được nối tiếp với nguồn đIện một pha gọi là cuộn làm việc hoặc cuộn chính,cuộn còn lại nối với nguồn một pha qua phần tử lệch pha. Trong toàn bộ thời gian làm việchoặc chỉ trong thời gian mở máy, gọi là cuộn phụ hoặc cuộn khởi động. ở một số động cơ,cuộn phụ hoàn toàn không được nối với nguồn ,sức từ động trong cuộn dây sinh ra bởi luồng từ thông của cuộn chính. Phụ thuộc vào chủng loại của phần tử lệch pha và phương pháp sử dụng cuộn phụ (cuộn khởi động) mà đọng cơ không đồng bộ công suất nhỏ có thể phân ra thành các nhóm sau: +Động cơ với điện trở khởi động +Động cơ với tụ khởi động ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC Trang 4 +Động cơ với tụ khởi động và làm việc +Động cơ với vòng ngắn mạch Ngoài động cơ công suất nhỏ không đồng bộ một pha và ba pha,trong hệ thống tự động còn sử dụng động co không đồng bộ vạn nănglàm nhiện vụ truyền động.Về cấu tậócc động cơ này là động cơ ba pha.Khi thay đổi sơ đồ đấy dây với các phần tử lệch pha chúng sẽ làm việc với lưới điện một pha xoay chiều. 2. TÌM HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG Từ trường của động cơ điện dung Động cơ không đồng bộ một pha về cấu tạo, stato chỉ có dây quấn một pha, rôto thường là lồng sóc trên hình vẽ (1-A), dây quấn stato được nối với lưới điện xoay chiều một pha, dòng điện chạy vào dây quấn stato không tạo được từ trường quay, do sự biến thiên của dòng điện, chiều và trị số dòng điện thay đổi nhưng phương của từ trường cố định trong không gian từ trường này gọi là từ trường đập mạch. B B1B11 n1n1 Hình 1A Hình 1B Vì không phải là từ trường quay nên khi có điện trong dây quấn stato mà động cơ không quay được và cần phải có ngoại lực tác dụng lên rôto k hi ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC Trang 5 đó động cơ sẽ quay với hai từ trường thuận nghịch, ta phân tích từ trường đập mạch thành hai từ quay thuận nghịch có cùng tần số quay n1 và biên độ bằng một nửa từ trường đập mạch n = 60f/p. Trong đó từ trường quay IB có chiều quay trùng chiều quay với rôto được gọi là từ trường quay thuận và IIB có chiều quay ngược chiều quay rôto được gọi là từ trường quay ngược chiều trên hình (1.b). B là từ trường tổng (đập mạch). Trong đó IB và IIB quay với tốc độ n1, ta có: B = IB + IIB Gọi n là tốc độ cao Hệ số trượt ứng với từ trường quay thuận sẽ là: S n nn S =−= 1 1 1 Hệ số trượt ứng với từ trường quay ngược sẽ là: 2 1 1 11 1 1 2 =−+=+= n n)S(n n nn S ; S2 = 2 - S Từ đó ta có bảng hệ số trượt sau: S = S1 2 1 0 S2 0 1 2 M N 0 M M11 M M11 M11 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC Trang 6 Hình 2 Trên hình 2, ta vẽ mômen quay IM do từ trường quay thuận sinh ra có trị số dương và IIM do từ trường nghịch sinh ra có trị số âm, mômen quay của động cơ một pha là tổng các mômen quay của các thành phần thuận nghịch của từ trường elip. M = IM + IIM Quan hệ của các mômen này với hệ số trượt biểu thị trên hình 2. Khi rôto đứng yên là lúc S = S2 =1, IM = IIM ; và mômen mở máy M = 0; nếu tác động một ngoại lực theo một chiều nào đó thì từ trường elip được hình thành và mômen quay theo hướng chọn ban đầu IM hoặc IIM sẽ trội hơn. Đặc tính M = f(S) được biểu diễn trên hình 2 gồm hai thành phần tương đương nhau ứng với các chiều quay thuận và nghịch khi: S = 1; S = 0; S = 2; → M = 0 S = S1; S = 2 - S1; → M = Mmax Lúc này nếu có thiết bị mở máy thì rôto sẽ quay, nếu quay cùng chiều từ trường thuận và mômen điện từ, mômen vượt quá mômen ngoài (Mômen ngoài) thì sau một quá trình quá độ chế độ xác lập được hình thành và hệ số trượt Sđm ứng với giao điểm của các đường đặc tính M = f(S) và MN = f(S) vì vậy cần thiết phải có biện pháp mở máy động cơ đồng bộ một pha, ở đây ta xét trường hợp mở máy động cơ không đồng bộ một pha làm việc bằng điện dung. 3. Động cơ không đồng bộ một pha với tụ khởi động Động cơ không đồng bộ với tụ khởi động thường được sử dụng trong các trường hợp yêu cầu đối với đặc tính khởi động động cao : dòng khởi động Ik nhỏ và mômen khởi động MK lớn Sơ đồ mắc mạch : ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC Trang 7 Sơ đồ mắc mạch điện (a) và đặc tính cơ (b) của động cơ không đồng bộ với tụ khởi động Cuộn chính chiếm số rãnh NZA = 2/3ZS , cuộn phụ , NZB = 1/3 ZS . Số vòng dây của cuộn phụ và điện dung của tụ điện được chọn từ giá trị mômen khởi động cần thiết phải có hoặc từ điều kiện nhận từ trường tròn khi khởi động (với n = 0 ) . Mômen khởi động lớn đạt được nhờ tăng (cường hoá) 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 trường tròn ở chế độ khởi động cần phải chọn hệ số biến áp K và tụ C có xét tới NZA ≠ NZB đIều kiện nhận từ trường tròn . Điện trở và điện kháng dây quấn pha B trên stato : rSB = k.t.a(KdqA/KdqB)2.rSA xSB = ak2(KdqA/KdqB)2.xSA Trong đó : a = NZA/NZB ; t = qA/qB KdqA , KdqB _ Hệ số dây quấn pha A và pha B Lúc khởi động s =1 , tổng trở của mạch nhánh song song của thứ tự thuận và thứ tự nghịch bằng nhau . C ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC Trang 8 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(kdqa/kdqB)2.rSA + k2rRAK (2-1) xBK = xSB + xRBK = ak2(kdqa/kdqB)2.xSA + k2xRAK (2-2) Biểu thức xác định các điều kiện nhận từ trường tròn trong động cơ điện dung: ` IBKrBK = j.IAK.xAK ; j.IBKxBK = j.IAK.xC = IAKrAK Thay các giá trị IB = j.IAK/k và rBK , xBK theo (2-1),(2-2) vào các biểu thức trên. Hệ số biến áp k và điện kháng tụ C khi từ trường tròn với s =1 : K = 1/rRAK {xAK- t.a.(kdqA/kdqB)2.rSA] XC = krAK + a.k2(kdqA/kdqB)2.xSA + k2xRAK 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 4. 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 rôto lồng sóc, stato có dây quấn hai pha lệch nhau 900 điện, khi dòng điện trong hai dây quấn có biên độ bằng nhau và lệch nhau một góc 900 tạo ra trong máy từ trường quay với tần số quay n1 = 60.f/p. 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 điên 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 3). ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC Trang 9 C B A Hình 3 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 tròng (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. 3. 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 mômen M = f(S) dựa theo phương pháp thành phần đối xứng của hệ thống hai pha từ mạch điện hình 4. XSA IA1 IRA1 XRA Xμ XmA rSA rRA/S XSA IA1 Xμ rSA XmA XRA IRA1 rRA/(2-S) (Với dòng thứ tự thuận) (Với dòng thứ tự nghịch) Tương ứng với việc phân tích mômen quay từ hai thành phần thuận, nghịch ta cũng phân tích dòng điện thành hai thành phần sau: AI = 21 AA II + ; Mmax Mđm sđm sK 1 s M MK ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC Trang 10 BI = 21 BB II + ; Dòng 1AI và 1BI lệch pha nhau 900 tạo ra từ trường quay thuận. Dòng 2AI và 2BI lệch pha nhau 900 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); 221 s S.x.. 'r mARA +α βα= 22 2 1 s s).x/r( .x.'x RARARARA +α +αβ= ; RAmA RA xx r +=α RAmA mA xx x +=β 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) 222 2 2 )s( )s.(x.. 'r mARA −+α −βα= 22 2 2 2 2 )s( )s().x/r( x.'x RARARARA −+α −+αβ= ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC Trang 11 Như vậy trong từ trường elip nói chung dòng điện thứ tự thuận và nghịch của pha chính bằng: 1221 22 1 BABA AB dmA Z.ZZ.Z )Z.k.jZ( .UI + −= 1221 11 2 BABA AB dmA Z.ZZ.Z )Z.k.jZ( .UI + += 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 điện dung khởi động và làm việc Nhươc điểm chung của các loại động cơ với điện trở khởi động và tụ khởi động là chúng có chỉ số năng lượng (η cosϕ ) tương đối 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 đặt 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 mắt 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 . Sơ đồ mắc mạch điện a, và đặt tính cơ của động cơ không đồng bộ với tụ khởi động và tụ làm việc IA I A U M a CL+Ck Cl Mmax MđmIB Cl K CK B Sđm Sk 0,5 1 S ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC Trang 12 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=NZS/2 với NZS 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=WB/WA = tgϕ Ađm Xc=XAđm+XBđm= XAđm /cosϕ Ađm Trong đó : ϕ ϕ Ađm , XAđm , XBđm 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 mômen khởi động MK=(2,0__2,2)Md η = (0,5__0,9) cosϕ = (0,8__0,95) Mmax=(1,8__2,5) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC Trang 13 PHẦN II THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA CÔNG SUẤT NHỎ ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC CHƯƠNG I: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 1. Đường kính ngoài Stato: 3 44 db SIII D n n..A.B P.P K D λ= δ Trong đó: - D n DK 0,65 D = = : hệ số tỷ lệ giữa hai đường kính trong và đường kính ngoài - 2p = 4: Số cực - l 0,85 D λ = = : Hệ số tỷ lệ giữa chiều dài lõi thép với đường kính trong. - Chọn tải đường: A = 210 (A/cm2): tải đường Bδ = 0,55 (T): Mật độ từ thông khe hở không khí Công suất định mức của động cơ điện 3 pha đẳng trị PdmIII = β1.Pđm = 1,4. 90 = 126 W: Trong đó β1 = 1,4 (Trang 19 tài liệu 1) ηIIIcosϕIII = 0,44: Hiệu suất điện năng (tra hình 1-1 trang 20- Sách động cơ không đồng bộ 3 pha, 1 pha - TG- trần Khánh Hà - NXB Khoa học kỹ thuật). dmIII SIII III III P 126P 286,36(W) .cos 0,44 = = =η ϕ Vậy: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC Trang 14 3n 44 286,36.2D 10,6(cm) 0,65 0,55.210.0,85.1500 = = Căn cứ vào bảng đường kính ngoài tiêu chuẩn theo chiều cao tâm trục trang 20- Sách Động cơ KĐB ba pha, 1 pha công suất như TG. Trần Khánh Hà - NXB KHKT. Ta chọn: Dn = 10,0 (cm) = 100 (mm) 2. Đường kính trong Stato: D = KD. Dn = 0,65 . 10 = 6,5 (cm) Lấy D = 6,5 (cm) =65(mm) 3. Bước cực: .D .6,5 5,1(cm) 51(mm) 2P 4 π πτ = = = = Chọn τ1 = 5,1(cm) Trong đó: p=2 : số đôI cực từ 4. Chiều dài lõi sắt Stato và rôto: Chiều dài lõi sắt stato tính toán được xác định theo hệ số kết cấu λ với λ = 0,85. Ta có: ls = lR = λ.D = 0,85. 5,1 = 5,52 (cm) = 55,2(mm) Trong đó : λ =0,85 5. Khe hở không khí: Chọn khe hở không khí :khe hở không khí càng nhỏ thi cosϕ càng lớn.Tuy nhiên nếu khe hở không khí δ qua nhỏ thì vấn đề công nghệ không đáp ứng được và làm tăng sóng bậc cao lên.Với động cơ điện công suất nhỏ, thường chọn khe hở không khí δ =0,2÷0,3 (mm) Ta chọn δ = 0,3 (mm) = 0,03 (cm) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC Trang 15 CHƯƠNG II: DÂY QUẤN, RÃNH VÀ GÔNG STATO 6. Số rãnh stato và rôto: Để giảm tới mức tối thiểu ảnh hưởng của mômen ký sinh đồng bộ, không đồng bộ và tiếng ồn, ta chọn số rãnh stato và rôto với tỷ lệ ZS/ZR=24/17. ZS = 24 và ZR =17 Tỷ số ZS/ZR chọn được phù hợp với quy định trong bảng 2-1 và phù hợp rãnh stato, rôto này được dùng trong bảng thống nhất. Tỷ số rãnh stato của dây quấn chính và phụ trong động cơ điện dung chọn ZA =ZB =12. Số rãnh dây quấn chính và phụ dưới mỗi cực SZ 24q 3 2.mp 2.2.2 = = = Trong động cơ điện dung thường lấy số rãnh của 2 pha dưới mỗi cực bằng nhau, do đó: q=QA =QB =3 (rãnh). Dùng dây quấn đồng tâm phân tán 2 mặt phẳng. Như vậy đây là dây quấn một lớp bước đủ. S Z 24y 6 2p 4 = τ = = = 7. Bước răng Stato: )cm(, ,. Z D. t S S 033124 97 =π=π= 8. Bước dây quấn: Ta chọn dây quấn đồng tâm phân tán hai mặt phẳng (bước đủ). 6 22 24 2 ===τ= .P. Z Y S 9. Hệ số dây quấn Stato: Hệ số dây quấn Stato được tính như sau: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC Trang 16 dq 0 0 0,707 0,707K 0,91 45 45qsin 3.sin q 3 = = = 10. Sơ bộ chọn: chọn sơ bộ KS = 1,11: Hệ số sóng tra đường cong hình 2.16 trang 47 sách động cơ điện một pha. αδ = 0,64: hệ số cung cực từ 11. Từ thông trong khe hở không khí: φ = αδ. τ. l. Bδ. 10-4 = 0,64. 5,1. 5,52. 0,55.10-4 = 0,0988.10-2 (Wb) 12. Số vòng dây của dây quấn chính: −= = =φ E dm SA 2 S dA K .U 0,85.220 W 936 4.K .f. .K 4.1,11.50.0,0988.10 .0,91 (vòng) 13. Số thanh dẫn trong một rãnh = = =SArA W .a 936.1U 156(vßng)p.q 2.3 lấy UrA = 156 (vòng) 14. Dòng điện định mức của dây quấn chính (xác định sơ bộ): = = =η ϕ dm dmA II II dm P 90 I 0,59(A) cos . 2.U 0,51.0,96. 2.220 Số liệu ban đầu: Pđm =90W công suất định mức Uđm =220V điện áp định mức η > 0,5. chọn η = 0,51 cosϕ > 0,95. chọn cosϕ =0,96 15. Mật độ dòng điện: Mật độ dòng điện trong dây quấn thường khoảng 6÷8,5 A/mm2. Với vật liệu bằng đồng ta chọn sơ bộ JSA =6A/mm2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC Trang 17 16. Tiết diện dây quấn chính Stato: = = = 2dmSA SA I 0,59 S ' 0,0894mm a.J 1.6 Trong đó: a = 1: Số mạch nhánh song song JSA = 6 (A/mm2): Mật độ dòng điện (sơ bộ). 17. Chọn tiết diện dây tiêu chuẩn: Dựa theo bảng tiết diện tiêu chuẩn (tra phụ lục 2 - trang 281TL-1). Chọn dây men π∋TB có tiết diện tiêu chuẩn + Tiết diện dây tiêu chuẩn: SSA = 0,099 (mm2) + Đường kính dây dẫn: d/dcd = 0,345/0,395 (mm2) 18. Kích thước rãnh và gông Stato. Căn cứ vào tiết diện dây dẫn trong rãnh để chọn dạng rãnh và kích thước rãnh ta chọn rãnh có dạng nửa quả lê. Rãnh nửa quả lê có tiết diện lớn hơn rãnh quả lê vì vậy tiết diện lớn hơn rãnh quả lê vì vậy tiết diện thanh dẫn lớn hơn -> dòng điện tăng -> Mômen tăng -> thường dùng cho nhiều loại động cơ có công suất lớn hơn nhưng có nhược điểm dòng điện từ hoá tăng -> tổn hao tăng. Chiều rộng răng Stato được xác định theo kết cấu tức là xét đến độ bền của răng giá thành và khuôn, mật độ từ thông qua răng nằm trong phạm vi cho phép. 19. Sơ bộ định chiều dày của răng. Lõi sắt động cơ điện này dùng thép kỹ thuật điện cán nguội ký hiệu 2211. Hệ số ép chặt kC =0,97. Bề mặt lá tôn không phủ sơn cách điện. + Sơ bộ chọn chiều rộng răng Stato bZS như sau: S ZS ZS C B .tb B .K δ= Trong đó: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC Trang 18 - Bδ = 0,55 (T) mật độ từ thông khe hở không khí - BZS = 1,35 (T): Mật độ từ thông răng Stato (Sơ bộ chọn) - Kc = 0,97 Hệ số ép chặt - tS : bước răng stato π π= = = ⇒ = = S S ZS .D .65 t 8,5(mm) Z 24 0,55.8,5 b 3,6(mm) 1,35.0,97 20. Sơ bộ định chiều cao gông: = = = S gS ZS Z h 0,2b . p 24 0,2.3,6. 8,64(mm) 2 chọn hgS = 8,6(mm) 21. Chọn kích thước rãnh: - Lấy chiều cao miệng rãnh: h4S = 0,5 (mm) Chiều rộng miệng rãnh: b4S = dcđ +( 1,1÷1,5) b4S = 0,395+( 1,1÷1,5)= (1,495÷1,895) mm. Chọn b4S = 1,8 (mm) 22. Các kích thước rãnh khác: π + − π + −= =− π − π = 4S S ZS 1 S (D 2.h ) Z .b (65 2.0,5) 24.3,6 d Z 24 5,8 (mm ) trong đó: h4S = 0,5(mm): chiều cao miệng rãnh – mục 23 bZS =3,6(mm ) bề rộng răng rôto – mục 21 - - 3,6 π − π −= = = n gs 2 ZS S (D 2h ) (100 2.8,6) b b Z 24 7,2 (mm) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC Trang 19 trong đó: hgs=8,6 (mm) chiều cao gông stato 23. Chiều cao rãnh Stato: − − − −= = =n gSrS D D 2.h 100 65 2.8,6 h 8,9(mm) 2 2 24. Chiều cao phần thẳng của rãnh: ( ) ( ) = − + = − + = 12 rS 1 4Sh h 0,5 d 2.h 8,9 0,5 5,8 2.0,5 5,5(mm) Trong đó:h4S =0,5 (mm) chiều cao nêm – mục 23 25. Diện tích rãnh trừ nêm: ( )+ += − − = − − =' 22 1rs rs 4S nb d 7,2 5,8S .(h h h ) 8,9 0,5 2 41,6(mm )2 2 trong đó: hn = 2(mm): chiều cao nêm hrS =8,9 (mm)chiều cao rãnh stato – mục 23 26. Diện tích cánh điện rãnh: Tên Vật liệu Kích thước (mm) Chú thích Dây dẫn Cách điện rãnh Nêm π ⊃B –2 Tấm cách điện cách điên cd d 0,345 d 0,395 = 0,3 0,2 Một mặt của rãnh Scđ = C.(b2 + 2.hrs) = 0,3 (7,2+2.8,9) = 7,47 (mm2) Với C = 0,3 (mm) chiều dày cách điện 27. Diện tích rãnh có ích: Sr = S’rs - Scđ = 41,6-7,47 = 34,13 (mm2) Trong đó : S’rs =41,6(mm2 )diện tích rãnh trừ nêm (mục 27) Scđ =7,47(mm2)diện tích cách điện (mục 28) 28. Hệ số lấp đầy rãnh ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC Trang 20 Kd = = = 2 2 rA cd r U .d 156.0,395 0,713 S 34,13 Trong đó: UrA = 156 (vòng): số thanh dẫn trong một rãnh. dcđ = 0,395(mm): đường kính dây kể cả cách điện. 29. Chiều cao gông stato thực sự: − −= − = − = 2ngS rSD D 100 65h h 8,9 8,6(mm )2 2 trong đó :hrS =8,9 (mm) chiều cao rãnh stato (mục 23) 30. Bề rộng răng stato: ZS ' 4S 1 12 S (D 2h d 2hb z (65 2.0,5 5,8 2.5,5) 7,2 3,64(mm) 24 π π + + += + + += − = ( )π + +π − += − = − ='' n 4S 1SZS 1S S . 65 2.0,5 5,8(D 2.h d ) b d 5,8 3,6(mm) Z 24 + += = =ZS ZSZS b ' b" 3,64 3,6b 3,62(mm)2 2 trong đó:h4S =0,5 (mm) h12 =5,5(mm ) chiều cao phần thẳng của rãnh b4s =1,8 R·nh stato =5,5 =5,8 =8,9rsh 1sd 12sh =0,5h4s =7,22sb ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC Trang 21 gi ¶n ® å kh ai tr iÓ n d© y qu Ên s ta to . Z s = 24 , q= Q a= Q b= 3, 2 p= 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC Trang 22 CHƯƠNG III: DÂY QUẤN - RÃNH VÀ GÔNG RÔTO Căn cứ vào tiết diện dây dẫn trong rãnh để chọn dạng rãnh và kích thước rãnh. Ta chọn rãnh quả lê vì có thể thiết kế chiều rộng răng được đều theo chiều cao của rãnh. Để cho nhôm có thể lấp đầy đáy rãnh khi đúc đường kính đáy d2R không được nhỏ hơn 2,5mm. Ta chọn d2R = 3mm 31. Đường kính ngoài rôto: D’= D - 2.δ = 65 – 2. 0,3 = 64,4 (mm) Với δ =0,3mm (theo mục 9) 32. Bề rộng răng rôto: δ= = =RZR ZR c B .t 0,55.11,9 b 4,93(mm) B .K 1,37.0,97 trong đó : tR bước răng rôto ' R R .D .64,4t 11,9(mm) z 17 π π= = = chọn bZR = 4,9(mm) Trong đó: BZR = 1,37(T) : mật độ từ thông răng rôto (Sơ bộ chọn) + Lấy chiều cao miệng rãnh h4R = 0,5mm rRh d =5,81R 2Rd =11,7 =3 =6,8h12R =1b4R =0,5h4R ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC Trang 23 Chiều rộng miệng rãnh b4R = 1mm 33. Đường kính rãnh rôto: ( ) ( )⎡ ⎤ ⎡ ⎤− δ + π − − + π −⎣ ⎦ ⎣ ⎦=+ π + π = 4S ZR R 1R R D 2 h . b .Z 65 2 0,3 0,5 . 4,9.17 d = Z 17 5,75(mm) Chọn d1R = 5,8(mm) Trong đó D =65 (mm) (mục 2) bZR =4,9 (mm) (mục 24) 34. Chiều cao phần thẳng của rãnh roto: ( ) +⎡ ⎤− − −⎢ ⎥π⎣ ⎦ ⎡ ⎤+= − − −⎢ ⎥π⎣ ⎦ = ' R ZR ZR 12R 1R 4R Z (b d ) h = 0,5. D d 2.h 17 4,9 3 0,5 64,4 5,8 2.0,5 6,75(mm) Chọn h12R = 6,8(mm) 35. Chiều cao rãnh rôto: hrR = 0,5 (d1R + d2R) + h12R + h4R = 0,5(5,8 +3) + 6,8 + 0,5 = 11,7( mm) trong đó: d1R =5,8 (mm) (mục d2R =3(mm)