Đề Tài -...

Luận Văn

Đề Tài

Thiết kế dây quấn động cơ không đồng bộ ba pha

Roto lồng sóc

Đồ án tốt nghiệp

1

đề tài :”Thiết kế dây quấn động cơ không đồng bộ ba pha Roto lồng

sóc”.

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DÂY QUẤN

MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀUMÁY ĐIỆN

XOAY CHIỀU

I. ĐẠI CƯƠNG

Dây quấn phần ứng có nhiệm vụ cảm ứng được một sức điện động nhất

định .Khi có chuyển động tương đối với từ trường khe hở. Dây quấn phần

ứng của máy điện xoay chiều bao gồm dây quán Stato và dây quấn Roto.

Cũng giống như dây quấn của máy điện một chiều, dây quấn phần ứng

của máy điện xoay chiều gồm nhiều phần tử nối với nhau theo một quy

luật nào đó. Phần tử ở đây cũng chính là bối dây và được đặt vào trong

các rãnh phần ứng. Bối dây có thể chỉ là một vòng dây (gọi là dây quấn

kiểu thanh dẫn, bối dây thường chế tạo dạng 1/2 phần tử và tiết diện

thường lớn), cũng có thể nhiều vòng dây (tiết diện dây nhỏ và gọi là dây

quấn kiểu ống dây). Số vòng dây của mỗi bối, số bối dây của mỗi pha và

cách nối phụ thuộc vào công suất, điện áp, tốc độ, điều kiện làm việc của

máy và quá trình tính toán điện từ.

Yêu cầu chính đối với dây quấn động cơ không đồng bộ Roto lồng sóc

như sau :

1) Điện áp của ba pha bằng nhau. Trong dây quấn ba pha, điện áp ba pha

lệch nhau 120° góc độ điện.

2) Điện trở và điện kháng của các mạch song song và của ba pha bằng

nhau.

3) Có thể đấu thành các mạch song song một cách dễ dàng khi cần thiết.


2

4) Dùng vật liệu dây dẫn điện ít nhất, phần đầu nối càng ngắn càng tốt để

thu gắn chiều dài của máy và đỡ tốn vật liệu.

5) Dễ chế tạo và sửa chữa.

6) Cách điện gữa các vòng dây, các pha và với đất ít tốn kém và chắc

chắn .

7) Kết cấu chắc chắn, có thể chịu được ứng lực cơ khi máy bị ngắn mạch

đột ngột hay khi khởi động.

Dây quấn phần ứng của máy điện xoay chiều được đặc trưng bằng những

số liệu sau :

1) Số rãnh Z

2) Số cực từ 2p

3) Số mạch nhánh song song a

4) Số pha m

5) Số vòng của một pha W

6) Cách nối dây ( ∆ hay Y )

7) Số rãnh của một pha dưới một bước cực : pmZq

2=

8) Bước dây y……

Trong thực tế có nhiều kiểu dây quấn cho máy điện không đồng bộ Roto

lồng sóc, tuy nhiên theo phương pháp bố trí của các cạnh của dây quấn

trong rãnh thì dây quấn phân làm hai loại : một lớp và hai lớp.

Trong khuôn khổ của cuốn đồ án này ta chỉ đề cập tới một số kiểu dây

quấn hay dùng chủ yếu nhất.

II .DÂY QUẤN MỘT LỚP

Dây quấn một lớp thường được dùng trong các động cơ điện công suất

dưới 10kw và trong các máy phát điện tuabin nước.Trong dây quấn một

lớp, số rãnh của một pha dưới một bước cực q thường là số nguyên, cạnh

của bối dây chiếm cả rãnh nên số cạnh của bối dây của một pha dưới một


3

bước cực đúng bằng q và dưới mỗi đôi cực mỗi pha có một tổ bối dây

gồm q bối dây.Trước khi đi vào cụ thể từng kiểu, ta nghiên cứu sự sắp

xếp các đầu nối của bối dây trong một pha để phân loại các kiểu dây quấn

một lớp

a) a’)

b) b’)

c) c’)

Hình 1.1 Cách sắp xếp đầu nối của dây quấn 1 lớp

Hình 1.1 chỉ q là số lẻ (q=3) và số chẵn (q=4). Dây quấn sắp xếp theo

hình 1.1a và 1.1a’ có khó khăn vì các bối dây kích thước khác nhau mà

lại đè chồng lên nhau. Vì vậy trên thực tế người ta sắp xếp dây quấn theo

hai kiểu chính

Kiểu thứ nhất có đặc điểm là kích thước các bối dây không giống nhau và

xếp đồng tâm với nhau nên không đè chồng lên nhau( hình 1.1b và

1.1b’).Kiểu thứ hai có đặc điểm là kích thước các bối dây giống nhau

(hình 1.1c và 1.1c’) nhưng phần đầu nối đè chồng lên nhau nên gọi là dây


4

quấn đối xứng hay đồng khuôn. Mỗi kiểu dây quấn lại chia làm nhiều

loại. Sau đây sẽ phân tích từng loại một.

1.DÂY QUẤN KIỂU ĐỒNG TÂM :

Trong dây quấn một lớp, vì dưới mỗi đôi cực, một pha có một tổ bối dây

quấn có 3p tổ bối dây.Nếu p là số chẵn thì dây quấn có số tổ bối dây là số

chẵn. Trong trường hợp đó có thể chia 1/2 số tổ bối dây đặt trong một

mặt phẳng còn lại đặt lên một mặt phẳng khác (hình 1-2) và được gọi là

dây quấn đồng tâm hai mặt phẳng.

Nếu p là số lẻ thì số tổ bối dây chia chẵn cho ba do đó có thể đặt các bối

dây lên ba mặt phẳng khác nhau (hình 1.2) và gọi là dây quấn đồng tâm

ba mặt phẳng. Nếu muốn đặt vào hai mặt phẳng thì một bối dây phải uốn

lại (như hình 1-3).

H×nh 1.2 d©y quÊn ®ång t©m 3 mÆt ph¼ngvíi p lμ sè ch½n

p= 2

q= 2

q= 4

p= 1

H×nh 1.5 d©y quÊn ®ång t©m ph©n t¸n

p= 1q= 2

H×nh 1.4 d©y quÊn ®ång t©m 2 mÆt ph¼ng

víi p lμ sè nguyªn lÎ


5

Khi q là số chẵn thì có thể chia tổ bối dây ra làm hai nửa tổ và đầu dây

của các nửa tổ này bẻ ngoặt về hai phía khác nhau. Như vậy trong một

pha số nửa tổ bối dây bằng số cực nên phần đầu nối của dây quấn một

pha sẽ chiếm tất cả chu vi bề mặt phần đầu nối của Stato, do đó phần đầu

nói của dây quấn mỗi pha phân bố trên một mặt phẳng và ta có loại dây

quấn ba pha đồng tâm ba mặt phẳng (hinh 1-5), loại này còn gọi là dây

quấn đồng tâm phân tán.

Đặc điểm của dây quấn đồng tâm là các bối dây có hình dáng và chiều dài

khác nhau. Khi có mạch nhánh song song thì đặc điểm này có ảnh hưởng

rất lớn. Để cho điện trở và điện kháng trong các mạch nhánh của dây

quấn hai mặt phẳng bằng nhau thì trong mỗi mạch nhánh số bối dây trong

hai mặt phẳng phải như nhau. Gọi a là số mạch nhánh song song trong

một pha thì số bối dây trong mỗi mạch nhánh của một mặt phẳng phải là

(p/2a).Vì chỉ trong trường hợp (p/2a) là số nguyên chúng ta mới có thể

thực hiện được dây quấn có trở kháng đối xứng. Khi a = 2 chỉ có p = 4, 8,

12….mới thực hiện được điều đó.

Đối với dây quấn ba mặt phẳng, vì dây quấn mỗi pha đặt trong một mặt

phẳng nên tổng trở của các mạch song song của một pha có thể bằng nhau

nhưng tổng trở của các pha lại không thể bằng nhau được.Để tránh được

điều đó, trong thực tế người ta cứ quấn các tổ bối dây hoàn toàn như nhau

và lúc đặt dây vào các mặt phẳng thì cố ép dây sao cho vừa vào các chỗ

trống.

Tóm lại dây quấn đồng tâm hai mặt phẳng và ba mặt phẳng thực chất là

dây quấn không đối xứng.

2. DÂY QUẤN ĐỒNG KHUÔN :


6

Ngược lại với dây quấn đồng tâm, dây quấn đồng khuôn là loại dây

quấn đối xứng vì nó do những bối dây giống nhau hợp lại. Dây quấn đồng

khuôn có thể chia làm ba loại : đơn giản, phân tán và móc xích.

Sơ đồ của một pha dây quấn đồng khuôn đơn giản như ỏ hình1-1,của loại

đồng khuôn phân tán như hình 2-1. So với loại dây quấn đồng tâm phân

tán chỉ khác nhau ở hình dáng của đầu dây nối.

Dây quấn móc xích có thể gọi là dây quấn kiểu phân tán, chỉ khác nhau là

cạnh dài và cạnh ngắn của bối dây trong tổ bối dây trong tổ bối dây xen

vào nhau như ở hình 2-3.

H×nh 1.6 D©y quÊn ®ång khu«n ph©n t¸n

q= 4p= 2

H×nh 1.6 D©y quÊn ®ång khu«n ph©n t¸n

q= 4p= 2


7

Vì mỗi bối dây do hai cạnh ngắn và dài hợp lại nên bước dây phải là số

lẻ. Dây quấn đồng tâm và đồng khuôn đơn giản, phân tán đều thuộc loại

dây quấn bước đủ còn dây quấn móc xích có thể là bước đủ hay bước

ngắn. Về quan hệ điện và từ, dây quấn móc xích có thể là bước ngắn

nhưng nhìn toàn bộ dây quấn thì giống như một dây quấn bước đủ, vì

vậy ưu điểm của dây quấn này là tiết kiệm đồng ở phần đầu nối.

II. DÂY QUẤN HAI LỚP

Cũng như ở máy điện một chiều,dây quấn hai lớp của máy điện xoay

chiều gồm nhiều bối dây độc lập hợp lại, có bao nhiêu rãnh thì có bấy

nhiêu bối dây.Dây quấn hai lớp là loại dây quấn mà trong mỗi rãnh có đặt

hai cạnh tác dụng, như vậy số bối dây bằng số rãnh S = Z, số tổ bối dây

trong một pha bằng Z/mq=2mpq/mq=2p, nghĩa là bằng số cực của máy.

Khi quấn dây, cạnh thứ nhất của mỗi bối dây được đặt ở lớp trên của một

rãnh, còn cạnh thứ hai được đặt ở lớp dưới của một rãnh khác với khoảng


8

cách y giữa hai cạnh bối dây hay bước dây quấn bằng hoặc gần bằng

bước cực τ. Thường thì dây quấn hai lớp có bước ngắn ( y <τ ) để làm yếu

sức điện động bậc cao do đó cải thiện được dạng sóng sức điện động, đó

là ưu điểm của nó so với dây quấn một lớp. Ngoài ra dùng dây quấn hai

lớp còn giảm nhỏ lượng tiêu hao đồng ở phần đầu nối khi máy lớn và khi

chế tạo có thể cơ giới hóa do đó giảm giá thành và có thể chọn số vòng

dây của mỗi pha tương đối dễ dàng khi muốn duy trì tỷ lệ giữa Avà Bδ.

Ngoài ra có khả năng chọn q là phân số để cải thiện dạng sóng sức điện

động.Điều này có một giá trị đặc biệt đối với máy điện đồng bộ nhỉều cực

công suất lớn.

Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm là việc lồng dây quấn vào rãnh cũng

như việc sửa chữa gặp khó khăn hơn.

Dây quấn hai lớp của máy điện xoay chiều có thẻ chế tạo thành dây quấn

xếp hoặc dây quấn sóng.Trong đó dây quấn xếp là chủ yếu còn dây quấn

sóng chỉ dùng đối với Roto dây quấn của động cơ điện không đồng bộ và

đối với máy phát điện tuabin nước công suất lớn.

Bây giờ ta sẽ nghiên cứu việc thực hiện triển khai một sơ đồ quấn dây cụ

thể :

Hình trình bày sơ đồ triển khai của dây quấn xếp,dưới mỗi cực một

phacó hai bối dây nối tiếp nhau thành một nhóm.Vì các nhóm bối dây

được đặt liên tiếp dưới các cực S và N nên sức điện động cảm ứng của

12

3

4

5

6

A

Z

B

XC

Y

N

S

AZ

B

CX

Y


9

chúng có chiều ngược nhau,đầu của các nhóm bối dây,chẳng hạn như pha

A có kí hiệu là “*”.Để các sức điện động đó cùng chiều và cộng lại với

nhau phải nối cuối của nhóm bối dây trước với đầu của nhóm bối dây tiếp

theo.Nếu muốn mỗi pha có nhiều mạch nhánh song song phải nối đầu của

các nhóm bối dây của pha đó với nhau và cuối của các nhóm bối dây đó

với nhau.Nói chung số nhánh song song của mỗi pha là k với điều kiện k

chia đúng 2p.

Hình trình bày sơ đồ quấn dây kiểu quấn sóng.Để đơn giản trên hình chỉ

trình bày cách nối dây của một pha.Vì mỗi pha vẫn gồm những phần tử

giống như của dây quấn xếp nên s.đ.đ cảm ứng của hai loại dây quấn đó

hoàn toàn bằng nhau mặc dù cách quấn dây của chúng khác nhau.Đối với

dây quấn sóng ở mỗi pha hình thành hai nhóm bối dây: các bối dây dưới

các cực N nối nồi tiếp nhau thành nhóm thứ nhất và các bối dây dưới các

cực S nối nối tiếp nhau thành nhóm thứ hai.Thí dụ như nếu bắt đầu từ A1

đến X1 thì sau khi đi quanh phần ứng q vòng (ở đây q =2) ta đặt nhóm các

bối dây 2 ,14,1,13 nằm dưới các cực N.Cũng như vậy nếu bắt đầu từ X2

đến A2 thì sau khi đi vòng quanh phần ứng hai vòng ta có nhóm các bối

dây 8, 20 ,7 ,19 nằm dưới các cực S.Sức điện động của hai nhóm bối dây

nằm dưới các cực khác tên sẽ có chiều ngược nhau, đầu của hai nhóm bối

dây đó có kí hiệu là “*”.Vì vậy nếu muốn mỗi pha có một nhánh thì phải

nối X1với A2 để s.đ.đ của hai nhóm cùng chiều nhau.

IV. KẾT LUẬN :

Do vậy với nhiều kiểu loại dây quấn như trên nhiệm vụ thiết kế dây quấn

cho động không đồng bộ ba pha lồng sóc của ta là phải làm sao chọn

được kiểu dây quấn nào phù hợp nhất với công suất của động cơ và còn

phải làm sao đảm bảo được các chỉ tiêu về mặt kĩ thuật cũng như kinh tế

được tốt nhất.


10

Tóm lại qua phần lý thuyết về dây quấn vừa nêu với các thông số đã cho

ở đề bài ta hoàn toàn có thể chọn kiểu dây quấn xếp hai lớp đặt vào rãnh

nửa kín và sử dụng bước dây quấn là bước ngắn.Vì nó có nhiều ưu điểm

như : có thể chọn bước dây quấn tốt nhất để cải thiện dạng sóng sức điện

động,giảm nhỏ lượng tiêu hao đồng ở phần đầu nối khi máy lớn…

CHƯƠNG II : XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ KÊT CẤU

I. ĐẠI CƯƠNG

Việc xác định thông số kết cấu nhằm chế tạo ra máy kinh tế hợp lý nhất

mà tính năng phù hợp với tiêu chuẩn nhà nước.Tính kinh tế của máy

không phải chỉ là vật liệu sử dụng để chế tạo ra máy mà còn xét đến quá

trình chế tạo trong nhà máy,như tính thông dụng của các khuôn dập, vật

đúc,các kích thước và chi tiết tiêu chuẩn hóa ….

II.XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ KẾT CẤU

2.1Chọn loại lõi sắt stato máy làm bằng thép kĩ thuật điện cán nguội dầy

0,5(mm) (do nó có ưu điểm như là suất tổn hao nhỏ ,cường độ từ cảm

cao,chất lượng bề mặt tốt,độ bằng phẳng tốt nên hệ số ép chặt lá thép

cao…)và có kí hiệu là 2212.

+Đồng thời chọn kết cấu cách điện rãnh là cấp B

2.2 Bước cực :

cm12,0166415.3π

p2Dπτ =

×=

×=

2.3 Dòng điện pha định mức :

A22,01960,870,873

11.10cos.η3.

.10PII33

đm1 =××

===ϕ


11

2.4 Đường kính ngoài Roto :

cm15,210,045215,3δ2DD ' =×−=−=

2.5 Bước răng Stato :

cmpDt 3352,1

363,15

21 =×

=×

=ππ

2.6 Bước răng Roto :

cm1,40543415,21π

ZDπt2

'

2 =×

=×

=

2.7 Bề rộng răng Stato :

( ) ( ) cm0,69520,7136

0,710,05215,3πbZ

h2bDπb 21

412'Z1

=−+×+×

=−++×

=

( ) ( ) cm0,66760,980

361,790215,3πb

Zh2Dπb 1

1

1r"Z1

=−×+×

=−+

=

vậy ta có: cm0,68142

0,66760,69522

bbb

"Z

'Z

Z11

1=

+=

+=

2.8 Bề rộng răng Roto :

( )

( )

cm1,0413

0,3234

0,07520,3215,21π

dZ

h2.dDπb 12

411'

'Z2

=

−×−−×

=

−−−

=

( )

( )

cm0,8587

0,234

0,21,978215,21π

dZ

dh2Dπb 22

21r'

"2Z

'

=

−+×−×

=

−+−

=


12

cmbbb ZZZ 9496,0

287578,00413,1

2

"2

'2

2 =+

=+

=⇒

2.9 Kích thước rãnh cách điện stato :

-Tiết diện thực của rãnh

( ) ( ) 2n12

21'r mm131,8201,817,40

27,109,80hh

2bb

S =−×+

=−×+

=

Trong đó : * h12 = hr1-h41=17,90-0,5=17,40mm

* hn = 1,8mm :chiều cao nêm trong rãnh stato.

Diện tích cách điện rãnh :

Scđ = c.(2h42+b1)+b2.c

= 0,4.(2×17,40+9,80) + 7,10×0,5=21,39mm2

Trong đó : do chọn cấp cách điện rãnh là cấp B nên tra bảng phụ lục VIII-

1 phụ lụcVIIItrang 629 sách thiết kế máy điện (TKMĐ) của tác giả Trần

khánh Hà và Nguyễn Hồng Thanh ta được :

- c =0,4mm :chiều dầy cách điện rãnh.

- c’=0,5mm :chiều dầy cách điện giữa hai lớp cách điện.

Vậy diện tích có ích của rãnh là :

Sr =S’r -Scđ =131,82-21,39=110,43mm2

2.10 Chiều cao gông Stato :

cmhDD

h rn

g 21,2790,12

3,153,232 11 =−

−=−

−=

2.11 Chiều cao gông Roto :

cmdhDDh rt

g 894,22,061798,1

24,521,15

61

2'

222 =+−−

=−−−

=

2.12 Làm nghiêng rãnh ở Roto và nghiêng 1/16 vòng tròn nghĩa là một

bước răng Stato như vậy :

bn ≈ t1=1,3352 cm

2.13 Diện tích rãnh Roto là :


13

( )

( ) ( )

2

22

21422r

2122

21

2r

mm48,30722

2,03,20,7519,782

2,03,22

2,03,2π2

ddhh2

dd2

ddπS

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

−−×+

++×

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

−−+

++

=

CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ DÂY QUẤN STATO

I ĐẠI CƯƠNG

Việc xác định thông só dây quấn Stato cho máy là công việc hết sức quan

trọng với nhiều yêu cầu khác nhau.Nói chung cho dây quấn phải đảm bảo

các yêu cầu như : phải tạo ra được ở khe hở không khí một từ trường

phân bố hình sin hoặc đảm bảo có được một sức điện động và một dòng

điện tương ứng với công suất điện từ của máy,tiết kiệm được vật liệu….

Những yêu cầu này có liên quan đến đặc tính làm việc của máy.

II XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ KẾT CẤU

3.1 Xác định kiểu dây quấn:

-Như ở phần kết luận chương I ta đã chọn dây quấn xếp hai lớp sử dụng

bước ngắn với y =7

-Vậy ta có : 778,097===

τβ y


14

Với : 9436

21 ===p

Zτ

Như vậy ta có sơ đồ dây quấn như hình vẽ với các thông số :

Z1=36; m=3; y =7 ; τ=9 ; q=3

Trong đó : 31236

21 ===

mpZq số rãnh một pha dưới một bước cực

3.2 Hệ số dây quấn :

-Hệ số bước ngắn : 9397,029

7sin2

sin =×=×=ππβyk

-Hệ số bước rải : 9598,0

220sin32

203sin

2sin

2sin

=×

×=

×

×= α

α

q

q

rk

Trong đó : °=×== 20

363602360

1Zpα

Vậy ta có : kdq = ky×kr = 0,9397×0,9598 = 0,9019


1

SƠ ĐỒ DÂY QUẤN XẾP 3 PHA HAI LỚP VỚI Z =36; 2p= 4 ; q =3; β =7/9 ; m =3


1

3.3Số vòng dây nối tiếp một pha :

vòng10101046,0509019,011,14

220962,0.f.k.k4

UkWdqs

1E'1 =

×××××

=Φ

×=

Trong đó : - chọn : α =0,64 ; ks =1,11 ; Bδ= 0,85 ; kE=0.962

-luồng từ thông khe hở không khí là :

Φδ = B’δ×αδ×lδ×τ ×10-4

= 0,85×0,64×16×12,0166×10-4

= 0,0146

3.4 Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh là :

16,8332

1011qpWau'

'11

1r =×

×=

××

=

Vậy ta lấy: ur1=17

Như vậy số vòng dây chính xác ứng với ur1=17 là :

vòng1021

1732a

uqpW1

1r1 =

××=

××=

Trong đó : - a1 =1 số mạch nhánh song song.

3.5 Xác định lại chính xác Φδ , Bδ :

wb01036,0501029019,011,14

220962,0f.W.k.k.4

Uk

1dqs

1E =××××

×=

×=Φ

T84,00166,121664,0

10.01036,0l10.B

44

=××

=τ××α

Φ=

δδδ

Ta có :

%5%17,110085,0

84,085,0100B

BBB'

<=×−

=×−

=Δδ

δδδ

Vậy việc chọn Bδ là hoàn toàn thỏa mãn.

3.6 Tiết diện và đường kính dây dẫn :

Để chon kích thước dây trước hết ta phải xác định được mật độ dòng điện

j của dây dẫn.Việc chọn mật độ dòng điện ảnh hưởng đến hiệu suất và sự


2

phát nóng n của máy mà sự phát nóng của máy phụ thuộc vào tích số

AJ.Tích số này tỷ lệ với suất tải nhiệt của máy.Do đó trong máy điện

không đồng bộ thì AJ phụ thuộc vào đường kính ngoài lõi sắt Stato Dn.

Do vậy theo hình 10-4 trang 237sách TKMĐ của tac giả Trần Khánh Hà

và Nguyễn Hồng Thanh với Dn=23,3cm ta chọn được tích số AJ=-

1900A2/cm.mm2.

Vậy ta có mật độ dòng điện là :

21 /7735,6

504,2801900 mmA

AAJJ ===

Trong đó : - A: tải đường

A/cm280,50415,3π

10222,019632Dπ

WIm2A 11 =×

×××=

××××

=

- tiết diện dây sơ bộ

2

111

đm'1 mm1,625

6,77351122,0196

JnaIs =

××=

××=

×

Trong đó: - chọn n1 = 2 :số sợi chập song song .

-Iđm=22,0196A : dòng điện định mức (theo 1.3).

Vậy theo tiêu chuẩn bảng VI-1 phụ lục VI ta chọn dây đồng tráng men

PETV có đường kính dây không kể cách điện là d =1.45mm ,đường kích

kể cả cách điện là dcđ =1,535mm va tiết diện dây là s=1,651mm2

3.7 Hệ số lấp đầy rãnh :

725,0430,110

535,1217S

dnuk

2

1r

2cđ11r

lđ =××

=××

=

Trong đó : + Sr=110,43mm2 :diện tích có ích của rãnh(theo 1.9).

Nhưvậy hệ số klđ =0,725 là hoàn toàn thõa mãn công nghệ cho phép

(klđ =0,70 – 0,75).


3

PHẦN 4 :TÍNH TOÁN THAM SỐ MẠCH TỪ

VÀ SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN THAY THẾ

I. TÍNH TOÁN THAM SỐ MẠCH TỪ

Tính toán mạch từ là xác định sức từ động cần thiết để tạo ra khe hở

không khí một từ thông có thể sinh ra sức điện động đã xác định ở dây

quấn phần ứng.Để tính toán tổng sức từ động của máy người ta chia làm

5 phần :

Sức tử động ở khe hở không khí.

Sức từ động ở răng Stato.

Sức từ động ở gông Stato.

Sức từ động ở răng Roto.

Sức từ động ở gông Roto.

4.1 Sức từ động ở khe hở không khí :

Để tính sức từ động ở khe hở không khí người ta đưa ra hệ số khe hở

không khí (hệ số Carter) kδ.

Hệ số này thể hiện sự phân bố từ trường không đều ở khe hở không khí

do có răng rãnh của Stato và Roto.Hệ số này được tính như sau: kδ=kδ1×

kδ2

Với : -kδ1 hệ số khe hở không khí do răng rãnh của Stato.

-kδ2 hệ số khe hở không khí do răng rãnh của Roto.

Trong đó :

1899,1045,07343,43352,1

3352,1

11

11 =

×−=

−=

δνδ ttk


4

Với : 7343,4

45,05,35

45,05,3

5

2

41

241

1 =+

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛

=+

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

=

δ

δνb

b

0446,1045,03333,14054,1

4054,1

22

22 =

×−=

−=

δνδ ttk

Với : 3333,1

45,05,15

0455,1

5

2

42

242

2 =⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛+

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

=

δ

δνb

b

Vậy kδ = kδ1 × kδ2 =1,1899 × 1,0446 =1,2429

Ta có sức từ động ở khe hở không khí là :

Fδ=1,6.Bδ.kδ.δ.104 =1,6×0,84×1,2429×0,045×104 =751,7059A

4.2 Sức từ động ở răng Stato : Fz1

Để tìm được Fz1 ta phải tìm lại chính xác mật độ từ thông trên răng Stato:

T1,730,95160,681

1,3352160,84klbtlBB

c11Z

1δδ1Z =

××××

=××××

=

Trong đó : kc =0,95 hệ số ép chặt lõi sắt.

Theo bảng V-6 phụ lục V trang 608 sách TKMĐ của tác giả Trần Khánh

Hà và Nguyễn Hồng Thanh ta tra được cường độ từ trường trên răng

Stato là HZ1 =20,7 A/cm.

Như vậy sức từ động trên răng Stato là :

FZ1 =2.hz1.HZ1 =2×1,790×20,7 =74,106 A

Trong đó : hZ1 =hr1 =1,790 cm.

4.3 Sức từ động trên răng Roto là : FZ2

-Ta có mật độ từ thông ở răng Roto :

T1,310,9516,00,9496

1,405416,00,84klbtlBB

c22z

22δ2Z =

××××

=××××

=

Trong đó : bz2 =0,9496 cm –bề rộng răng Roto (theo 2.8).

t2 =1,4054cm bước răng Roto (theo 2.5).


5

-Từ BZ2 =1,31T tra bảng phụ lục V-6 phụ lục V trang 608 sách TKMĐ

của tác giả Trần Khánh Hà và Nguyễn Hồng Thanh ta được cường độ từ

trường trên răng Roto là : HZ2 = 7,38A/cm.

-Vậy sức từ động trên răng Roto :

FZ2 = 2.h’z2.HZ2 = 2×1,871×7,38 = 27,6159 A

Trong đó chiều cao tính toán của răng Roto bằng :

cm1,8713

0,321,9783dhh 1

1r1z =−=−=

4.4 Tính sức từ động ở gông Stato Fg1 :

-Mật độ từ thông ở gông Stato :

T1,540,9516,02,212

100,01036klh2

10ΦB4

c11g

4

1g =×××

×=

×××

=

-Từ Bg1 =1,54T theo bảng V-9 phụ lục V trang 611sách TKMĐ của tác

giả Trần Khánh Hà và Nguyễn Hồng Thanh ta tra được cường độ từ

trường trên gông Stato là Hg1 =10,4A/cm .

-Chiều dài mạch từ ở gông Stato :

( ) ( ) cm16,5556

42,2123,3π

p2hDπ

L 1gn1g =

−×=

−=

trong đó : - Dn =23,3 cm đường kính ngoài của Stato

- hg1 =2,21 cm chiều cao gông Stato (theo 2.10).

-Vậy sức từ động ở gông Stato bằng :

Fg1 = Lg1×Hg1 =16,5556× 10,4 =172,178 A

4.5 Sức từ động ở gông Roto Fg2 :

-Mật độ từ thông ở gông Roto :

T1,180,9516,02,8942

100,01036klh2

.10ΦB4

c22g

4

2g =×××

×=

××=


6

-Từ Bg1 =1,18T theo bảng V-9 phụ lục V trang 611sách TKMĐ của tác

giả Trần Khánh Hà và Nguyễn Hồng Thanh ta tra được cường độ từ

trường trên gông Stato là Hg1 =3,90A/cm

-Chiều dài mạch từ ở gông Roto:

( ) ( ) cm086,51

42,8945,4π

p2hdπ

L 2gt2g =

+×=

+=

-Vậy sức từ động ở gông Roto bằng :

Fg2 =Lg2×Hg2 =6,5108× 3,90 =25,3921 A

4.6 Tổng sức từ động của mạch từ

F = Fδ× FZ1×FZ2×Fg1×Fg2

= 751,7059+74,106+27,6159+172,178+25,3921

=1050,9979 A

4.7 Hệ só bão hòa toàn mạch :

1,3981751,7059

10500,9979FFkδ

μ ===

4.8 Dòng điện từ hóa :

A8,46270,90191022,7

1050,99792kW2,7

FpIdq1

μ =××

×=

×××

=

-Dòng điện từ hóa phần trăm :

38,43%10022,01968,4627100

II

%Iđm

μμ =×=×=

II.Tính toán các tham số của sơ đồ mạch điện thay thế


7

Các tham số chủ yếu của động cơ không đồng bộ là điện trở và điện

kháng của dây quấn.Những điện kháng được xác định bởi trị số từ thông

móc vòng trên đơn vị dòng điện và tần số.Từ thông móc vòng của tất cả

các máy điện có thể chia làm hai loại :

Từ thông móc vòng cảm tương hỗ .

Từ thông móc vòng từ tản.

Mỗi loại có một tính chất riêng của mình trong việc xác định đặc tính làm

việc và các đặc tính khác của máy điện. Dựa vào các điện trở ,ta có thể

xác định được những trị số tổn hao của dây quấn máy điện ở chế độ làm

việc ổn định cũng như trong quá trình quá độ.Trong thiết kế máy điện

,tính toán điện trở và điện kháng của dây quấn là một vấn đề hết sức quan

trọng.Ở đây để tính toán ta chỉ đưa ra các công thức cuối cùng được áp

dụng .

1/Tính toán điện trở :

Điện trở mỗi pha dây quấn Stato là :

Ω;saLρkr

1

1r1 ××=

Trong đó :

- L1 : chiều dài dây quấn một pha của Stato.

- a1 : số mạch nhánh song song.

- s : tiết diện tác dụng của dây dẫn

- Khi tính toán máy điện không đồng bộ thường lấy kr =1.

- ρ : điện trở suất của vật dẫn.

Theo qui định nhiệt độ làm việc tính toán của máy là 75ºC đối với cách

điện cấp B.Do vậy điện trở suất của vật liệu dây dẫn đồng ở 75ºC là ρ75

=1/46 Ωmm2/m.

4.9 Chiều dài phần đầu nối của dây quấn Stato :

lđn1 =kđ1.τy +2B =1,55×10,4397 +2×1,0 =18,1815 cm


8

Trong đó :

- ( ) ( ) cm10,4397

36.71,79015,3π

ZyhDπτ

1

1ry =

+×=

+=

- kđ1=1.55 và B =1.0cm tra theo bảng 3.4 trang 69 sách TKMĐ của tac

giả Trần Khánh Hà và Nguyễn Hồng Thanh .

4.10 Chiều dài trung bình của 1/2 vòng dây của dây quấn Stato :

ltb =l1 +lđn1 =16,0 + 18,1815 = 34,1815 cm

4.11chiều dài dây quấn một pha của Stato :

L1=2×ltb×W1×10-2=2 × 34,1815×102×10-2 =69,7303cm

4.12 Điện trở tác dụng của dây quấn Stato :

Ω45910,1,65121

7303,96461

s.n.aLρr

111

1751 =

×××=×=

trong đó : -a1 =1 số mạch nhánh song song.

-n1 = 2 số sợi chập song song .

-s1 =1,615mm2 tiết diện dây dẫn.

Tính theo đơn vị tưong đối :

Ω4590,0220

22,01965910,4UIrr

1

111 =×=×=∗

4.14 Điện trở tác dụng của dây quấn Roto ;

Ω1,44.1048,3072

1016,0231

S10lρr 4

2

2r

22

Altd−

−−

=×

×=×

×=

Trong đó : -do Roto lồng sóc đúc bằng vật liệu nhôm nên điện trở

suất của đồng ở 75ºC là ρCu =1/23(Ωmm2/m) theo bảng 5.1trang 117 sách

TKMĐ của tác giả Trần Khánh Hà và Nguyễn Hồng Thanh

-Sr2 =48,3072mm2 diện tích rãnh Roto (theo2.13)


9

4.15 Điện trở vành ngắn mạch :

( ) ( ) Ω.1021600,13,8023,20341090812,π

231

b.a.Z.10D.πρr 4

2

2

2v

Alv−

−−

=××××

×=×=

Trong đó : -Dv =12,890 cm đường kính vành ngắn mạch.

- a =23,20mm kích thước dọc trục vành ngắn mạch.

- b =13,80mm kích thước ngang trục vành ngắn mạch.

4.16 Điện trở Roto :

Ω1,6799.10100,3675

0,016221,44Δ

r2rr 44

22v

td2−− =⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ×+=+=

Trong đó : - 3675,034

2sin2sin22

=××

=Δππ

Zp

4.17 Hệ số qui đổi

( ) ( ) 8915,2986

349019,010234.4 2

2

21 =

××==

ZkWm dqγ

4.18 Điện trở Roto đã qui đổi :

Ω0,50171,6799.102986,8915rγr 42

'2 =×=×= −

Tính theo đơn vị tương đối :

0,0502220

22,09160,5017UIrr

1

1'2

'2 =×=×=∗

2/ Tính toán điện kháng :

Trong lý thuyết máy điện, chúng ta đã biết tổng từ thông của dây quấn

gồm có từ thông móc vòng chính(từ thông đi qua khe hở không khí và

móc vòng với cả hai dây quấn Stato và Roto)và từ thông móc vòng tản(từ

thông chỉ móc vòng với chính dây quấn sinh ra nó).Từ khái niệm đó,đối

với dây quấn Stato máy điện không đồng bộ,ta có:

x11 =x1c +x1


10

trong đó : - x11 và x1c :điện kháng toàn phần và điện kháng chính.

-x1 :điện kháng tản.

Để xác định chính xác từ thông móc vòng của từ tản và từ đó tính các

điện kháng là một vấn đề rất khó nên trong tính toán thực tế người ta

dùng phương pháp tính gần đúng.Nếu cần phải tính thật chính xác thì

người ta dùng phương pháp thực nghiệm.Chúng ta chia từ trường tản làm

3 phần ;

Từ tản ở rãnh : λr.

Từ tản ở phần đầu nối : λđn

Từ tản tạp : λt

Từ đó người ta đưa ra công thức tính điện kháng tản như sau :

ΩΣ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= ;

100100158,0

2

λδ

pqlWfx

Trong đó Σλ = λr + λđn + λt

Như vậy để tính x thì trước hết phải xác định các hệ số từ dẫn λ.

a/ Tính ở Stato :

4.19 Hệ số từ tản rãnh λr :

Đối với dây quấn hai lớp sử dụng bước ngắn, hệ số λr còn phụ thuộc vào

hệ số β.

Đối với rãnh hình thang λr được tính như sau :

'β

41

41

41

22β

1r k

bh

h2bh3

bhk

b3hλ ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

+++=

Trong đó :

- 97

=β (theo 2.1)


11

- 833,04

9731

431' =

×+=

+=

ββk

- 875,0833,043

41

43

41 ' =×+=+= ββ kk

- b =b1 =7,10 mm

- mm871,0,53

7,10hb31hb

31hh 41131413 =−=−=⇒≈+

- h2 =h3 -hn =1,87 -1,80 =0,07mm

- h1 = h12- hn = (hr1 – b41) – hn =(17,90 -0,5) –1,80=15,60mm

Vậy ta có ;

1,34490,8333,50,5

0,527,101,873

7,100,070,875

7,10315,60λr =×⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛+

×+×

++××

=

4.20 Hệ số từ tản tạp λt :

Chúng ta đã biết điện kháng chính x1c của dây quấn Stato là do sóng bậc

nhất của từ trường Stato sinh ra. Có thể nói rằng sự truyền tải năng lượng

từ Stato tới Roto tiến hành được là do sóng bậc nhất của từ trường.Sóng

bậc cao của từ trường Stato sinh ra ở dây quấn Stato những sức điện động

có tần số bằng tần số sóng bậc cao, đồng thời chúng cũng tạo ra ở dây

quấn Roto khi đang quay những sức điện động có tần số cao.Do đó trong

thực tế những sóng này không tham ra vào việc truyền tải năng lượng từ

Stato tới Roto những sức điện động sóng bậc cao tạo ra được gọi là sức

điện động tản hay sức điện động tạp.

Từ đó ta có công thức tính hệ số từ dẫn tản tạp λt :

( )

1tδ

1t1t2

dq11t σ

k.δk.ρ.kq.t

0,9λ =


12

Để tính được λt người ta đưa ra hệ số σt ,đó là tỷ số tổng các sức điện

động của sóng bậc cao với sức điện động của sóng bậc nhất trong cùng

một từ trường ấy.

Ta có kt1 hệ số dây quấn Stato phụ thuộc vào b41 và δ.

- 0,93270,0451,3352

0,350,0331δ.t

b0,0331k2

1

241

1t =×

×−=×−=

- 3232

362

11 =

××==

mpZq số rãnh một pha dưới một bước cực.

- kδ =1,2429 hệ số khe hở không khí (theo 4.1)

- kdq =0,9019 hệ số dây quấn (theo 3.2)

- ρt1: xác định theo bảng 5.3 trang 137 sách TKMĐ của tác

giả Trần Khánh Hà và Nguyễn Hồng Thanh.

Nội suy ρt1 theo 2,83331234

mp2Zq 2

2 === và 17234

pZ2 ==

( )

( )⎪⎩

⎪⎨⎧

=⇒=

=⇒=⇒=

0,93ρ3q0,94ρ2q

15pZ

15t2

15t22

0,932212

34230,940,930,94ρ

1234t

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

−−−

+=⇒⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

( )

( )⎜⎜⎝

⎛

=⇒=

=⇒=⇒=

0,88ρ3q0,87ρ2q

20pZ

20t3

20t22

0.87821234

230,870,880,87ρ

1234t

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

−−

+=⇒⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

Nội suy theo 172 =p

Z:

( ) ( ) 0,9014151715200,9320,8780,932ρ 17t =−

−−

+=


13

- σt : xác định theo bảng 5.2a trang 135 sách TKMĐ của tác giả

Trần Khánh Hà và Nguyễn Hồng Thanh.

( )

( )⎜⎜⎝

⎛

=⇒=

=⇒=⇒=

=

=

1,15σ1β

1,41σ0β3q

1βt

0βt

1,208097

011,411,151,41σ

97βt

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

−−

+=⇒⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ =

Vậy hệ số từ tản tạp Stato :

( ) 59741,0,01208

0,0451,24290,93270,90140,901931,33520,9λ

2

1t =××

×××××=

4.21 Hệ số từ tản phần đầu nối của dây quấn Stato :

Tùy theo loại dây quấn mà người ta đưa ra công thức phù hợp.Do ta chọn

loại dây quấn xếp hai lớp nên :

( )

0,6114

12,0166970,6415,5716

16,030,34

βτ0,64llq0,34λ đnδ

11đ

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ××−×=

−=

Trong đó : -τ = 12,0166 cm bước cực (theo 2.2)

-lđn =15,5716 cm (theo 4.8)

4.22 Hệ số từ tản Stato :

Σλ1 = λr1 + λ t1 + λđ1 = 1,3449 +1,5974+0,6114 =3,5537

4.23 Điện kháng dây quấn Stato :


14

Ω78240,

5373,532

16,0100102

100500,158

Σλpql

100W

100f0,158x

2

1δ

21

1

=

××

×⎟⎠⎞

⎜⎝⎛××=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=


830,07220

22,01968240,7UIxx

1

111 =×==∗

b/ Tính ở Roto :

Tương tự như phần tính ở Stato ta cũng có :

4.23 Hệ số từ tản rãnh Roto :

2,7565

1,50,75

3,2021,50,66

48,307283,20π1

3,20317,11

bh

b2b0,66

S8πb1

b3hλ

22

42

4242

2

2r

21

2r

=

+⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

×−+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛××

−×

=

+⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡−+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

Trong đó : - b =d1 =3,20mm

mm17,11

3,200,12

3,200,7519,78

d0,12dhhh 1

1412r1

=

×−−−=

−−−=

- b42 =1,5 mm

- h42 =0,75mm

- Sr2 =48,3072mm2 ( theo 2.13)


15

4.24 Hệ số từ tản Roto :

( )

2tδ

2t2t2

2d222t σ

k.δk.ρ.kq.t0,9λ =

Trong đó : - 1234

23234

mp2Z

q 22 =

××==

- ρt2 =1 , kt2 = 1 . kd2 =1

- kδ =1,2429 (theo 4.1)

- σt2 = 0,0115 tra theo bảng 5.2c trang 136 sáchTKMĐ

của tác giả Trần Khánh Hà và Nguyễn Hồng Thanh.

Vậy ta có :

( )

82,087

0,01151,24290,045

11112341,4054

0,9

σk.δ

k.ρkqt0,9λ

2

2tδ

2t2t2

2d222t

=

××

××⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ××

×=

=

4.25 Hệ số từ tản phần đầu nối :

0,43441,38022,320

12,8904,7log0,367516,034

12,8902,3b2a

D4,7.log

Δ.l.ZD2,3.

λ

2

v2

22

v2đ

=×+

××

×××

=

+×=

Trong đó :- Dv =12,890cm đường kính vành ngắn mạch .

- a= 23,20cm kích thước dọc trục vành ngắn mạch .

- b=13,80 mm kích thước ngang vành ngắn mạch


16

- 3675,034

2sin2sin22

=××

=Δππ

Zp

4.26 Hệ số tử tản phần rãnh nghiêng :

0,94221,40541,33522,08770,5

tbλ0,5λ

22

2

n2trn =⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛××=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

Trong đó : - bn =1,3352cm (theo 2.12)

- t2 =1,4054cm bước răng Roto (theo 2.6)

4.27 Hê số từ tản Roto :

Σλ2= λr2 +λt2 +λđ2 +λrn =2,7565+2,0878+0,4344+0,9422=6,2209

4.28 Điện kháng tản Roto :

x2= 7,9.f1.l2 .Σλ2.10-8 =7,9×50×16,0×6,2208.10-8 =3,9315.10-4 Ω

4.29 Điên kháng Roto đã qui đổi :

x’2 = γ×x2 =2986,8915×3,9315.10-4 =1,1743 Ω

tính theo đơn vị tương đối :

0,1775220

22,019631,174UIxx

1

1'22 =×==∗

4.30 Điện kháng hỗ cảm :

Ω=×−

=−

= 2140,254627,8

7789,04627,8220. 1112

μ

μ

IxIU

x


2,5239220

22,019622,2175UI

xx1

11212 =×==∗

4.31 Kiểm tra lại kE :


17

6990,9220

8240,78,4627220U

xIUk

1

1μ1E =

×−=

−=

Trị số này không sai khác nhiều so với giả thiết ban đầu chọn là

kE = 0,962.Do vậy ta không cần phải tính lại.

3/Tính toán tổn hao thép và tổn hao cơ :

Tổn hao sinh ra trong quá trình làm việc của máy điện về bản chất nó gắn

liền với quá trình điện từ trong máy và chuyển động cơ của Roto.

Tổn hao trong máy điện có thể chia làm những loại sau :

-Tổn hao trong thép ở Stato và Roto do từ trễ và dòng điện xoáy khi từ

thông chính biến thiên.

-Tổn hao bề mặt và tổn hao đập mạch do sự thay đổi của từ trễ và sự thay

đổi tương đối của răng rãnh Stato

-Tổn hao đồng

-Tổn hao cơ, phụ

4.32 Tổn hao thép và tổn hao cơ :

Trọng lượng răng Stato :

GZ1 = γFe.Z1.bz1.hz1l1kc.10-3

= 7,8×36×0,681×1,790×16,0×0,95.10-3

=5,2028 kg

Trọng lượng răng Roto :

GZ2 = γFe.Z2.bz2.h’z2.l2.kc.10-3

= 7,8×34×0,9496×1,871×16,0×0,95×10-3

= 7,1619 kg

Trọng lượng gông từ Stato :

Gg1 = γFe.l1.hg1.Lg1.2p.kc.10-3

= 7,8×16,0×16,5556×2,210×4×095×10-3


18

= 17,3514 kg

Tổn hao trong lõi sắt Stato :

+ Trong răng :

kw10,070105,20281,732,51,8.10G.B.p.kP 3231Z

21Z1FeZgcz1FeZ =××××== −−

Trong đó - pFeZ1=2,5(w/kg) tra theo bảng V.14 trang 618 sách TKMĐ

của tác giả Trần Khánh Hà và Nguyễn Hồng Thanh.

-kgcz =1,8 hệ số gia công răng

+Trong gông ;

kw0,16461017,35141,542,51,6.10G.B.p.kP 3231g

21g1FeggcgFeg =××××== −−

Trong đó : -kgcg =1,6 hệ số gia công gông

-pFeg1 =2,5 (w/kg) tra theo bảng V.14 trang 618 sách TKMĐ

của tác giả Trần Khánh Hà và Nguyễn Hồng Thanh

+Trong cả lõi sắt Stato :

P’Fe = PFeZ1 +PFeg1 = 0,0701 +0,1646 =0,2347 kw

Tổn hao bề mặt trên răng Roto :

7

bm22

422bm 10pl

tbtpτ2P −−

=

Trong đó : -ta có 7,7780,453,5

δb41 == tra theo hình 6.1 trang 141 sách

TKMĐ của tac giả Trần Khánh Hà và Nguyễn Hồng Thanh ta được βo =

0,35

Vậy ta có: Bo =βo×kδ ×Bδ =0,35×1,2429×0,84 =0,3654T

Mặt khác ta có :


19

( )

( )2

21,5

21o

1,511

obm

kw/cm6897,298

3352,13654,0101000

15003620,5

tB101000

n.Zk0,5p

=

×××⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ×

××=

×⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

Trong đó : - ko = 2 hệ số kinh nghiệm

Vậy :

kw050,02106897,29816,01,4054

0,151,405412,016622P 7bm =×××

−×××= −

+Tổn hao đập mạch trên răng Roto :

32Z

2

đm11

đm .10GB101000

nZ0,11P −×⎟⎠⎞

⎜⎝⎛×=

Trong đó : 0,0991,311,40542

0,0454,7343Bt2δυB 2Z

2

1đm =×

××

=××

=

Vậy ta có :

kw0,0225107,16190,099101000

1500360,11P 32

đm =××⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ××

××= −

Tổng tổn hao thép :

PFe =P’Fe +Pbm +Pđm =0,2346 +0,0205 +0,0225 =0,2776kw

Tổn hao cơ :

kw0,0663

1010

23,3100015001

1010D

1000nkP

342

34

n2

1coco

=

×⎟⎠⎞

⎜⎝⎛×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×=

×⎟⎠⎞

⎜⎝⎛×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=

−

−

Tổn hao không tải :


20

Po =PFe + Pcơ = 0,2776 + 0 0663 =0 3439 kw

4/Đặc tính làm việc :

r1 =0,4591 Ω x1 =0,7824 Ω x12 =25,2140 Ω

r’2=0,5017 Ω x’2 =1,1743 Ω

1,03125,21400,78241

xx1C

12

11 =+=+=

Sức điện động : E1 =U1- Iµ.x1 =220- 8,4627×0,7824 =213,3788V

Hệ số qui đổi dòng điện :

16,2342340,90191026

ZkW

6k2

dq1I =

××=

×=

Dòng điện Roto đã qui đổi :

A20,037816,3242325,2982

kI

II

2'2 ===

Trong đó :

A325,298234

0,9019102622,01960,91Z

kW6IkI

2

dq11I2 =

××××==

Hệ số trượt định mức :

0,047213,3788

0,501720,0378ErIs1

'2

'2

đm =×

==

Hệ số trượt lớn nhất :

0,2591,1743

1,0310,7824

0,5017

xCx

rs'2

1

1

'2

m =+

=+

=

Các số liệu và đồ thị đặc tính làm việc của động cơ được thể hiện trong

bảng và hình vẽ .

Bội số mômen cực đại :


21

2,480,2590,047

18,962570,1534

ss

II

MM

m2

m

đm

2

'đm2

'm2

đm

maxmax =×⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛=×⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛==


1

s Đơn vị 0,01 0,02 0,03 0,047 0,1 0,259

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+=

sr

CxCr

'2

1

121ns

Ω 53,7659 27,1015 18,2134 11,7837 5,7700 2,4962

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+= '

21

121 x

CxCxns

Ω 2,0549 2,0549 2,0549 2,0549 2,0549 2,0549

22nsnsns xrZ += Ω 53,8051 27,1793 18,3289 11,9615 6,1249 3,2332

nsZUCI 1

1'2 = A 4,2156 8,3453 12,3749 18,9625 37,0324 70,1534

ns

ns

Zr

='2cosϕ 0,9993 0,9971 0,9937 0,9851 0,9420 0,7720

ns

ns

Zx

='2sinϕ 0,0382 0,0756 0,1121 0,1717 0,3355 0,6356

'2

1

'2

đbrr1 cosCI

II ϕ+= A 4,6446 8,6925 12,4858 18,6769 34,3942 53,0885

'2

1

'2

đbxx1 sinCI

II ϕ+= A 8,6189 9,0746 9,8082 11,6206 20,5135 51,7047

2x1

2r11 III += A 9,7906 12,5226 15,8775 21,9969 40,0470 74,1064


2

1

r1

IIcos =ϕ 0,4744 0,6941 0,7864 0,8492 0,8588 0,7614

3r111 10IU3P −= kw 3,0654 5,6954 8,2406 12,3268 22,7002 35,0384

31

211Cu 10rI3P −= kw 0,1219 0,1994 0,3206 0,6154 2,0399 6,9855

3'2

'222Cu 10rI3P −= kw 0,0267 0,1048 0,2305 0,5411 2,0641 7,4073

Pf = 0,005P1 kw 0,0153 0,0284 0,0412 0,0616 0,1135 0,1751

Po kw 0,3439 0,3439 0,3439 0,3439 0,3439 0,3439

of2Cu1Cu PPPPΣP +++= Kw 0,5078 0,6765 0,9362 1,5620 4,5614 14,9118

ΣPPP 12 −= kw 2,5576 5,0189 7,3044 10,7648 18,1388 20,1266

1001

2

PP

=η % 83,4345 88,1219 88,6392 87,3284 79,9059 57,4415

s 0,1 0,259 0,4 0,6 0,8 1

M 131,40 182,072 174,56 142,77 117,56 99,03


1

PHẦN 5 : TÍNH TOÁN KIỂM TRA CHẾ ĐỘ KHỞI ĐỘNG

I. ĐẠI CƯƠNG

Đối với các máy điện thông dụng ta có thể cho rằng những tham số

r1,r’2,x1 x’2 của máy là hằng số khi máy làm việc từ không tải đến định

mức.Khi hệ số trượt lớn hơn trị số sm ứng với mômen cực đại do dòng

điện bây giờ đã lớn hơn dòng điện định mức.Lúc đó bắt đầu có hiện

tượng bão hòa răng do từ thông tản.Vì vậy x1,x’2 giảm.Mặt khác do hiện

tượng do hiệu ứng mặt ngoài trong thanh dẫn Roto nên những tham số r’2

,x’2 cũng thay đổi.Đối với động cơ Roto lồng sóc, khi khởi động dòng

điện sẽ lớn hơn dòng điện định mức làm cho điện kháng x1,x’2 và r’2 thay

đổi rõ rệt. Do vậy ở đây trong phần này ta sẽ xét đến các hiện tượng đó có

ảnh hưởng như thế nào đặc biệt đó là lúc khởi động.

Các đại lượng đặc trưng cho đặc tính khởi động là mômen khởi động và

dòng điện khởi động.Việc tính toán xác định đặc tính khởi động một cách

chính xác có khó khăn lớn.Vì khi tính toán ta gặp phải quan hệ phức tạp

giữa dòng điện và hệ số trượt và các tham số động cơ điện ,do dó thường

chỉ xét đặc tính khởi động lúc s =1.

II THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ KHI XÉT ĐẾN HIỆU

ỨNG MẶT NGOÀI VỚI S =1


2

Để cải thiện đặc tính khởi động bằng cách lợi dụng hiện tượng hiệu ứng

mặt ngoài của dòng điện,thường người ta dùng rãnh sâu.Vì lúc khởi động

điện kháng tản phía dưới lớn và tần số Roto cao nên do hiện tượng hiệu

ứng mặt ngoài dòng điện tập trung phía trên thanh dẫn gần miệng

rãnh.Do sự phân bố dòng điện tập trung nhiều ở phía miệng rãnh,tiết diện

dẫn điện của thanh coi như bị nhỏ đi,điện trở Roto R2 tăng lên sẽ làm tăng

momen mở máy.Khi mở máy xong tần số dòng điện Roto nhỏ đi, tác

dụng trên bị yếu đi, diện trở Roto giảm xuống như bình thường.Do vậy

cần phải xác định độ sâu qui đổi hr của trong đó qui ước dòng điện phân

bố đều và từ đó xác định điện trở thanh dẫn trong rãnh.

Để xác định hr người ta đưa ra khái niệm chiều cao tương đối rãnh ξ .

Với thanh dẫn bằng nhôm (ρ =1/23) ta có :

sa0,067ξ ××=

Trong đó :

- a = hr2 – h42 =19,78 - 0,75 = 19,03mm :chiều cao nhôm trong rãnh

- s= 1 : hệ số trượt

Vậy ta có : 2750,1103,19067,0 =××=ξ

Theo hình 10.13 tranh 256 sách TKMĐ của tác giả Trần Khánh Hà và

Nguyễn Hồng Thanh với ξ =1,2750 ta tra được : φ =0,37 và ψ =0,95

Để tính được được điện trở thanh dẫn ta phải xác định được :

hr

tdR S

Sk =

Trong đó : - Std =48,3072mm2 ( theo 1.13).

- Shr : tiết diện của thanh dẫn.

Mặt khác ta có :


3

- mm13,89050371

19,031

ah r =+

=+

=ϕ

- mm16,432

2,03,2019,032

ddah 211 =

+−=

+−=

mm2,30232

3,2013,890516,43

2,03,202,0

2dhh

hdddb 1

r11

212r

=

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ −

−+=

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −−

−+=−

Ta có :

2

2

1r

r121

hr

mm37,82012

3,213,890522,30233,20

83,20π

3dh

2bd

8πdS

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −×

++

×=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

++=

1,277337,820148,3072

SS

khr

tdR ===⇒

5.1 Điện trở thanh dẫn khi tính đến hiệu ứng mặt ngoài s = 1:

Ω1,8393.101,44.101,2773rkr 44tdRtd

−− =×=×=

5.2 Điên trở Roto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s= 1 :

Ω2,0555.10100,3675

0,014621,8393Δ

r2rr 44

22v

tdξξ2−− =×⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ×+=+=


4

5.3 Điện trở Roto qui đổi :

Ω0,61392,0555.102986,8915rγr 4ξ2

'ξ2 =×=×= −

5.4 Điện kháng tản của Roto :

42

4242

2

r

21

ξ2r bhψ

b2b0,66

S8πb1

b3hλ +

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡−+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

Trong đó : + b =d1 =3,2 mm

+ Sr2 =48,3072 mm2

+ h42 =0,75 mm

+ b42 =1,5 mm

Vậy ta có :

2,32751,50,750,95

3,2021,50,66

48,307283,20π1

3,20317,11λ

22

ξ2r =+×⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

×−+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛××

−×

=

5.5Tổng hệ số từ dẫn Roto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s=1 :

∑λ2ξ =λr2ξ + λt2 +λđ2+ λrn =2,3275 +2,0873 +2,7565 +0,492 =8,1133

5.6 Điện kháng Roto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s =1 :

1,53156,22098,11331,1743

λλ

xx2

ξ2'2

'ξ2 =×==

∑∑


5

5.7 Tổng trở ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng măt ngoài với s =1 :

rnξ =r1 + r’2ξ = 0,4240+0,6139 =1,0379 Ω

xnξ =x1 + x’2ξ = 0,7824 +1,5315 =2,3139 Ω

Ω2,53602,31391,0379xrz 222nξ

2nξnξ =+=+=

5.8 Dòng điện ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s =1:

A7508,865360,2220

zUI

n

1n ===

ξξ


6

III THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHI XÉT ĐẾN CẢ HIỆU

ỨNG MẶT NGOÀI VÀ SỰ BÃO HÒA MẠCH TỪ TẢN

Khi dòng điện trong dây quấn lớn sẽ sinh ra hiện tượng bão hòa mạch từ,

chủ yếu ở phần đầu răng do từ trường tản rãnh và từ trường tản tạp làm

cho x1; x2 thay đổi.

Sự thay đổi của và do bão hòa của từ trường cũng có thể tính gần đúng

theo phương pháp sau :

Sơ bộ chọn hệ số bão hòa kbh = 1,40

5.9 Trị số dòng điện ngắn mạch khi xét đến cả hiệu ứng mặt ngoài và sự

bão hòa mạch từ tản khi s =1 :

A4511,1217508,8640,1IkI nbhnbh =×=×= ξξ

5.10 Sức từ động trung bình của một rãnh Stato :

A9644,251034369019,09397,084,0

1174511,1217,0

ZZ

kkka

uI7,0F

2

1dqy

1

1rnbhztb

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ××+

××=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

×= β

ξ

Trong đó: + kβ =084 hệ số tính đến sức từ động nhỏ do bước ngắn tra

theo hình 10.14 trang 259 sách TKMĐ của tác giả Trần Khánh

HàvàNguyễn Hồng Thanh ,kβ phụ thuộc vào β = y/τ.

+ a1 = 1 số mạch nhánh song song .

+ ur1 =17 số thanh dẫn tác dụng trong rãnh Stato (theo

3.4).

+ ky= 0,9397 hệ số bước ngắn (theo 3.2).

+ kdq =0,9019 hệ số dây quấn (theo 3.2).

+ Z1 =36; Z2 =34 số rãnh Stato và Roto.


7

5.11Mật độ từ thông qui đổi trong khe hở không khí :

T6316,39603,0045,06,1

10.9644,2510C..6,1

10.FB4

bh

4ztb =

××=

δ=

−−

φδ

Trong đó :

9603,04054,13352,1

045,05,264,0tt

5,264,0C21

bh =+

+=+δ

+=

Theo mật độ từ thông qui đổi BΦδ =0,9603T tra theo đường cong trong

hình 10.15 sách TKMĐ của tác giả Trần khánh Hà và Nguyễn Hồng

Thanh ta tìm được hệ số χδ = 0,59,Hệ số này đặc trưng cho tỉ số giữa từ

thông tản khi xét đến bão hòa và không bão hòa.

Do bão hòa phần trên của răng,hệ số từ dẫn của từ trường tản rãnh giảm

xuống.Căn cứ vào đó tìm ra sự biến đổi tương đương của rãnh hở tính

toán từ thông tản khi bão hòa.

a) Đối với Stato, sự biến đổi tương đương đó bằng :

C1 = (t1 –b41)(1-χδ) =(1,3352-0,35)(1-0,59)=0,4039

Sự giảm nhỏ của hệ số từ dẫn của từ thông tản do bão hòa có thể xác định

với rãnh 1/2 kín ta có :

1968,035,05,19603,0

9603,035,0

187,058,005,0b5,1C

Cb

h58,0h

411

1

41

341rbh

=×+

××+

=

+×

+=λΔ

Trong đó : + h3 = 1,87 mm (theo 3.19).

5.12 Hệ số từ dẫn tản rãnh Stato khi xét đến bão hòa mạch từ tản :

λr1bh = λr1 -∆λrbh = 1,3449 - 0,1968 =1,1481


8

5.13 Hệ số từ dẫn tản tạp Stato khi xét đến bão hòa mạch từ tản :

λt1bh = λt1 × χδ =1,6134×0,59 =0,9519

5.14Tổng hệ số từ tản tạp Stato khi xét đến bão hòa mạch từ tản :

∑λ1bh= λr1bh+ λt1bh+ λđn = 1,1481 +0,9519 + 0,6114 = 2,7114

5.15 Điện kháng Stato khi xét đến bão hòa mạch từ tản :

Ω=×=λΣλΣ

= 5943,05697,37114,27824,0xx

1

bh11bh1

b) Đối với Roto :

Tương tự ở Roto ta cũng có :

Với Roto lồng sóc,sự biến đổi tương đương của miệng rãnh lấy bằng :

C2 = (t2 –b42)(1-χδ) = (1,4054-0,15)(1-0,59) = 0,5147

Sự giảm nhỏ hệ số từ dẫn tản rãnh do bão hòa với rãnh 1/2 kín :

3872,015,05147,0

5147,015,0075,0

bCC

bh

422

2

42

42bh2r =

+×=

+×=λΔ

5.16 Rãnh Roto chịu ảnh hưởng của cả hiệu ứng mặt ngoài lẫn bão hòa

mạch từ tản do đó hệ số từ tản rãnh Roto khi xét đến cả hai yếu tố đó

bằng :

λr2ξbh = λr2ξ - ∆λr2bh = 2,3275 – 1,3872 = 1,9403

5.17 Hệ số từ dẫn tản tạp Roto khi xét đến bão hòa mạch từ tản :

λt2bh =λt2 × χδ =2,0873 × 0,59 = 1,2315

5.18 Hệ số từ tản do rãnh nghiêng Roto khi xét đến bão hòa mạch từ tản :

λrnbh = λrn × χδ =0,9420 × 0,59 = 0,5558


9

5.19 Tổng hệ số từ dẫn Roto khi xét đến hiệu ứng dòng điện mặt ngoài

và độ bão hòa mạch từ tản răng bằng :

∑λ2ξbh = λr2ξbh + λt2bh + λrnbh +λđ2

= 1,9403+1,2315+0,5558+0,4344

= 4,1620

5.20 Điện kháng Roto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hòa của

mạch từ tản bằng :

Ω==λΣ

λΣ= ξ

ξ 7856,02209,61620,41743,1xx

2

bh2'2

'bh2

IV) Các tham số ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hòa

của mạch từ tản :

rnξ = r1 + r’2ξ = 0,4240 + 0,6139 = 1,0379 Ω

xnξ = x1bh + x’2ξbh = 0,5493 + 0,7856 = 1,3799 Ω

Ω=+=+= ξξξ 7266,13799,10379,1xrz 222n

2nbhn

5.21 Dòng điện khởi động là :

A4180,1277266,1220

zUI

bhn

1k ===

ξ

Ta thấy trị số này không sai khác nhiều so với dòng điện ngắn mạch giả

thiết ban đầu đã chọn ở mục 4.9, nên không cần giả thiết tính lại.

5.22 Bội số dòng điện khởi động :


10

79,50196,224180,127

IIiđm

kk ===

-Điện kháng hỗ cảm khi xét đến bão hòa :

x12n = x12 × kμ = 25,214 × 1,3891 =35,2517

0223,12517,35

7856,01xx

1Cn12

'bh2

bh2 =+=+= ξξ

A6385,1240223,1

4180,127C

IIbh2

k'k2 ===

ξ

5.23 Bội số mômen khởi động :

52,2047,04947,06139,0

9625,186385,124s

rr

II

m2

đm'2

'2

2

'đm2

'k2

k =××⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=××⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛= ξ

IV) Kết luận :

Tóm lại với kết quả tính toán trên các chỉ tiêu kỹ thuật đều đạt yêu cầu so

với đầu bài ra .

ik = 5,79 (< 7 = ik giả thiết )

mk = 2,5 ( > 2,2 = mk giả thiết )

Vậy kết quả này hoàn toàn chấp nhận được.


11

CHƯƠNG VI :TÍNH TOÁN NHIỆT

I. ĐẠI CƯƠNG

Khi máy điện làm việc thì trong máy điện phát sinh các tổn hao, năng

lượng tiêu hao đó biến thành nhiệt năng và làm nóng các bộ phận của

máy. Khi trạng thái nhiệt trong máu đã ổn định thì toàn bộ nhiệt lượng

phát ra từ máy đều tỏa ra môi trường xung quanh nhờ sự chênh nhiệt giữa

bộ phận máy với môi trường.Tính toán nhiệt là giải quyết vấn đề tản nhiệt

cho máy điện là công việc hết sức quan trọng.Việc tính toán nhiệt liên

quan chặt chẽ đến làm nguội máy và cuối cùng là xác định nhiệt độ cho

phép giữa dây quấn với môi trường.

Độ tăng nhiệt này phụ thuộc vào tính chất của vật liệu cách điện,chế độ

làm việc của máy, môi trường làm việc và công nghệ chế tạo ….

Các chế độ làm việc có ba loại : + dài hạn

+ ngắn hạn

+ ngắn hạn lặp lại

Trong khuôn khổ cuốn đồ án tốt nghiệp này ta chỉ tính toán cho chế độ

làm việc dài hạn.

Để tính toán ta áp dụng phương pháp dùng sơ đồ thay thế, phương pháp

này người ta dùng khái niệm về nhiệt nguồn nhiệt để lập sơ đồ thay thế

theo như các định luật về mạch điện.

Các nguồn nhiệt do các tổn hao sinh ra gồm :

+Tổn hao đồng dây quấn Stato PCu

+Tổn hao sắt PFe

+Tổn hao trên Roto RR

Các nhiệt trở gồm có :

+Nhiệt trở cách điện rãnh Rc


12

+Nhiệt trở ở phần đầu nối Rđ

+Nhiệt trở chỗ tiếp giáp giữa lõi sắt Stato và trên gông Stato RFe

+Nhiệt trở đặc trưng cho độ chênh nhiệt độ giữa không khí nóng bên

trong máy với vỏ máy R’α

+Nhiệt trở tản nhiệt bề mặt giữa vỏ và nắp máy với môi trường Rα

II. TÍNH TOÁN CÁC NGUỒN NHIỆT TRONG SƠ ĐỒ THAY THẾ :

6.1Tổn hao đồng trên Stato :

Qcu1 =Pcu1 + 0,5Pf =615,40 + 0,5×61,6 =646,20 W

6.2Tổn hao trên Roto :

Q Fe = PFe = 277,60 W

6.3Tổn hao sắt trên Roto :

QR = Pcu2 + 0,5Pf +Pcơ +Pbm +Pđm

= 541,10 + 0,5×61,60 + 66,30 + 20,50 + 22,50

= 681,20 W

III. CÁC NHIỆT TRỞ TRÊN SƠ ĐỒ THAY THẾ

6.4 Nhiệt trở trên bề mặt lõi sắt Stato :

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

α+

α=+=

δδ

gg1ggFegFe

11S1RRR

Trong đó : - RFeg : nhiệt trở trên gông Stato

-Rδg : nhiệt trở phụ do khe hở công nghệ giữa lõi sắt và

vỏ máy. Nhiệt trở này rất khó tính chính xác nên người ta đưa ra hệ số

αδg.

Ta có : + )Ccm/W(3157,021,210.30

h2

2

1g

Feg

o==λ

=α−

+ αδg = 0,09 (W/cm2 oC)


13

+ Sg1 = π.Dn.l1 = π× 23,3× 16 =1171,1857 cm2 -diện tích bề

mặt truyền nhiệt của gông lấy bằng diện tích bề mặt trụ ngoài lõi thép .

Vậy ta có :

C/Wo2

gg1ggFegFe

10.58,1

09,01

3157,01

1857,11711

11S1RRR

−

δδ

=

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ +=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

α+

α=+=

6.5Nhiệt trở phần đầu nối dây quấn Stato :

Bao gồm nhiệt trở đặc trưng của lớp cách điện phần đầu nối và nhiệt tở

đặc trưng cho độ chênh nhiệt giữa bề mặt phần đầu nối và phần không khí

bên trong vỏ máy.

đđđc

cđ S.

1S.

Rα

+λδ

=

Trong đó :

+ δc = 0,025 cm - cách điện đầu nối bằng băng vải.

+ λc =0,16.10-2 (W/oC)- hệ số dẫn nhiệt đối với cách điện dây quấn

Stato cách cấp điện B tra theo bảng 8.2 trang 170 sách TKMĐ của tác giả

Trần Khánh Hà và Nguyễn Hồng Thanh .

+ αđ = (1 + 0,56v2)10-3(W/cm2 oC) : hệ số tản nhiệt đầu dây quấn

-Ta có : tốc độ đồng bộ của động cơ là ph/vg15002

5060p

f.60n1 =×

==

=> tốc độ định mức của động cơ là :

n = n1(1- sđm) = 1500(1-0,047) = 1429,5 vg/ph

+ v : tốc độ gió thổi ở đầu dây quấn lấy bằng tốc độ bề mặt Roto

( )s/m4518,116000

5,14293,156000

n.D.v =××π

=π

=


14

=>αđ = (1 + 0,56v2)10-3 = (1+0,56.11,45182)10-3 =7,44.10-2 (W/cm2 oC)

+ Sđ - diện tích tản nhiệt phần đầu nối.Diện tích này được tính như sau :

Đối với dây quấn hai lớp ta có : Sđ = 2Z1Cblđ

Ở đây : - Z1 = 36 : số rãnh Stato

-Cb chu vi của bối dây; (cm) và bằng :

Cb = ( b1 + b2 –2λc)+ 2h12 = (0,98 + 0,71 – 2×0,025) + 2×1,740 =5,165cm

- lđ =15,5716 cm chiều dài phần đầu nối của dây quấn Stato.

Vậy Sđ = 2× 36× 5,165×15,5716 = 5790,7666 cm2

Ta có :

C/Wo2

22

đđđc

cđ

10.5019,0

7666,57901

10.44,71

10.16,0025,0

S.1

S.R

−

−−

=

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ +=

α+

λδ

=

6.6 Nhiệt trở đặc trưng cho độ chênh nhiệt giữa khí nóng bên trong máy

và vỏ máy :

''

S1R

αα ×α=

Trong đó :

+ α =αo(1+kovR) =1,42.10-3(1+ 0,06×11,4518) =0,2397.10-2 (W/cm2 oC).

Ở đây :

- αo = 1,42.10-3(W/cm2 oC) hệ số tản nhiệt bề mặt trong môi trường tra

theo bảng 8.3 trang 171 sách TKMĐ của tác giả Trần Khánh Hà và

Nguyễn Hồng Thanh.

- ko =0,06 hệ số tính đến sự hoàn hảo của sự chuyển dịch dòng không

khí.

- vR =11,4518 (m/s) tốc độ bề mặt của Roto

+ Sα’: diện tích bề mặt truyền nhiệt bên trong vỏ máy bao gồm những

phần không tiếp xúc với lõi sắt Stato và bề mặt bên trong của hai nắp

máy.


15

* Tính Sα’:

-Ta có chiều dài phần đầu dây thò ra khỏi lõi sắt là :

f = kfτy + B= 0,50×10,4397 + 1,0 =6,2198 cm

Ở đây - kđ1=0,50 và B =1.0cm tra theo bảng 3.4 trang 69 sách TKMĐ

của tac giả Trần Khánh Hà và Nguyễn Hồng Thanh .

-τy = 10,4397 chiều rộng trung bình của phần tử (theo 4.9).

222

ntn

' cm1337,20564

3,2324396,163,234D.2lD.S =

×π+××π=

π+π=⇒ α

Ở đây : - lt = 2(f + a) =2(6,2198 + 2) = 16,4396 cm

- với a =2 cm khoảng cách từ bối dây nắp máy.

Vậy ta có :

C/Wο2029,01337,205610.2397,0

1S

1R 2'' =

×=

×α= −

αα

6.7 Nhiệt trở bề mặt tỏa nhiệt ngoài vỏ máy :

Bề mặt này bao gồm có diện tích tỏa nhiệt của các cánh tản nhiệt và các

bề mặt ngoài của hai nắp máy .

"n

"n

'nnvv SSS

1Rα+α+α

=α

Hệ số tản nhiệt của cánh tản nhiệt được xác định bằng cách đưa thêm hệ

số kg : αv= kg×αv’

Có thể xác định :

αv’ = 3,6.d-0,2v0,8 .10-4 hệ số tản nhiệt trên phần phẳng của máy.

Trong đó : + d;(m) - đường kính rãnh thông gió

m1875,0025,0015,0

025,0015,02hc

ch2ba

ab2d =×××

=+

=+

=

Ở đây chọn kích thước cánh tản nhiệt như sau :

+ b = 0,3cm


16

+ c =1,5cm

+ h =2,5cm

+ v là vận tốc gió thổi mặt ngoài vỏ máy tính đến sự suy giảm 50%

theo chiều dài gân tản nhiệt và đường kính ngoài cánh quạt lấy bằng Dn

m/s7154,86000

5,14293,235,06000

nD5,0v n =××π

=××π

=⇒

Vậy ta có : αv’ = 3,6×(0,01785)-0,2×(8,7514)0,8.10-4 =4,5074.10-3 W/oC

+ Ta có : αg = β×λ×th(β.h) : hệ số tản nhiệt trên gân có chiều dầy b

8667,03,010.4

10.5074,42b.

22

3'v =

××

=λα

=β −

−

=>αg =β×λ×th(β.h) =0,8667×4.10-2×th(0,8667.2,5) =3,377.10-2 (W/cm2 oC)

Vậy ta có :

0820,25,13,0

3,010.5047,4

10.377,33,05,1

5,1cb

bbc

ck 3

2

'v

gg =

+×+

+=

+×

α

α+

+= −

−

Vậy : αv= kg×αv’ = 2,0820×4,5074.10-3 =9,384.10-3 (W/cm2 oC)

+Ở nắp sau tốc độ gió cánh quạt không bị suy giảm cho nên hệ số tản

nhiệt trên nắp gió thổi bằng :

αn’ = 3,6.d-0,2.v0,8 10-4

= 3,6.(0,01875)-0,2(2×8,7154)0,810-4

=7,848.10-3 (W/cm2 oC)

+Hệ số tản nhiệt trên nắp không có gió thổi :

αn” = αo =1,42.10-3(W/cm2 oC)

+Diện tích nắp máy :

222

nn

'n

"n cm1686,426

43,23

4D.SSS =

×π=

π===

+ ta có số gân của máy là :

gân443,05,13,25

bc.

n vog =

+×π

=+

π=

D


17

Trong đó: + Dvỏ =Dn +2bvỏ = 23,3 +2× 1 =25,3 cm

+ ở đây : bvỏ =1cm bề dầy của vỏ máy.

+ Diện tích mỗi gân là :

Sg = lvỏ (c+b+2h) = 32,4396×(1,5+0,3+2×2,5) =220,5893 cm2

Trong đó : lvỏ = lδ + lt = 16,0 + 16,4396 =32,4396 cm

+Vậy diện tích của vỏ máy là :

Sv’ =ng×Sg + 2Sn = 44×220,5893 + 2×426,1686 = 10558,2655cm2

Tuy nhiên ta phải trừ đi khoảng 30% Sv do có hộp cực và chân máy :

Sv = 0,7×Sv’ = 0,7 × 10558,2655 =7390,785 cm2

+Vậy ta có nhiệt trở tỏa nhiệt bề mặt ngoài vỏ máy là :

C/W)o(10.364,11686,42610.42,11686,42610.848,7785,739010.384,9

1SSS

1R

2

233

"n

"n

'nnvv

−

−−−

α

=

×+×+×=

α+α+α=

6.8 Nhiệt trở lớp cách điện rãnh :

C/W)o(10.5252,004,297510.16,0

025,0S.

R 22

cc

cc

−− =×

=λδ

=

Trong đó : + Sc = Z1.Cb.l1 =36×5,165×16,0 = 2975,04cm2

+ λc = 0,16.10-2 (W/oC)

6.9 Độ chênh nhiệt của vỏ máy với môi trường xung quanh :

θα =(PCu + PFe +PR )Rα = (646,2 +277,6 +681,2)1,364.10-2 = 21,8922 oC

6.10 Độ tăng nhiệt của dây quấn Stato :


18

( )

C9357,50

8922,2110

79,201052,21

79,201052,229,202,68158,16,2771052,22,646

RRRR

1

RRRR

RPRPRRP

o

2

'đ

cFe

'đ

cFe'RFeFecFe1Cu

1

=

+⋅+

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛××+×+×

=

θ+

++

+

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡++

+++

=θ

−

α

α

αα

6.11 Độ tăng nhiệt độ của lõi sắt là :

( )

( )

Co9870,46

9822,21

10.58,110.5252,01

9822,219357,5010.58,16,277

1

.

2

2

2

21

=

++

−+×=

++

−+=

−

−

−

αθθθ

θ

Fe

c

FeFeFe

RR

RP

6.12 Độ tăng nhiệt độ của dây quấn so với môi trường :

θdq = θ1 + θmt = 50,9357 + 40 = 90,9357 oC

Ở đây θmt = +40 oC : nhiệt độ môi trường làm việc tiêu chuẩn theo qui

định của Việt Nam,.

Vậy ta thấy độ tăng nhiệt độ của dây quấn Stato là 90,9357 oC so với độ

tăng nhiệt độ cho phép của dây quấn theo cấp chịu nhiệt B là 105oC là

hoàn toàn thõa mãn yêu cầu.

IV. HỆ THỐNG THÔNG GIÓ :

Động cơ có một quạt gió nắp ở trên một đầu trục nhằm thông gió trên vỏ

máy.Quạt tạo ra một chu trình lưu thông khí,không khí nguội được thổi


19

vào máy qua bề mặt bộ phận nóng và mang nhiệt đi nhạnh hơn ra môi

trường xung quanh .

V.KẾT LUẬN :

Như vậy các thông số sau khi tính toán được ta thấy với chế độ làm việc

liên tục động cơ có thể chạy trong thời gian vô hạn định mà nhiệt độ

trong các bộ phận của máy không vượt quá nhiệt độ cho phép.


20

CHƯƠNG VII: KẾT LUẬN CHUNG

Như vậy sau khi tính toán các chỉ tiêu kinh tế và kĩ thuật mà máy đạt

được là :

Pđm = 10,7648 kw mmax = 2,48

nđm =1429,5 vg/ph mk = 2,52

cosφ =0,8492 ik = 5,78

η = 87,32%

Tóm lại các kết quả này hoàn toàn chấp nhận được so với yêu cầu đề

ra.Tuy nhiên do trình độ,thời gian có hạn và tài liệu tham khảo không có

nhiều nên việc tính toán và trình bày không khỏi thíếu sót .Do vậy em rất

mong được các thầy cô đóng góp ý kiến để đồ án này hoàn thiện hơn và

có thể áp dụng trong thực tế.

Một lần nữa em xin tất cả các thầy cô trong bộ môn Thiết bị điện –điện tử

và đặc biệt là cô Nguyễn Hồng Thanh.

Đề Tài -...

Documents

Transcript of Đề Tài -...