Download miễn phí Đồ án Thiết kế động cơ không đồng bộ một pha điện dung dùng cho quạt
MỤC LỤC
PHẦN I 3
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG 3
1.1. Giới thiệu chung và phân loại động cơ điện công suất nhỏ 3
1.2. Mô hình toán học của động cơ không đồng bộ điện dung ở chế độ xác lập dùng cho bài toán thiết kế. 3
1.2.2. PHƯƠNG PHÁP TRỰC TIẾP 3
PHẦN II 3
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA ĐIỆN DUNG DÙNG CHO QUẠT 3
Chương 1 3
xác định kích thước chủ yếu và thông số pha chính 3
1. Tốc độ đồng bộ của động cơ 3
2. Đường kính ngoài stato 3
3. Đường kính trong stato 3
4. Bước cực stato 3
5. Chiều dài tính toán của stato 3
6. CHIỀU DÀI KHE HỞ KHÔNG KHÍ 3
7. Đường kính ngoài lõi sắt rôto 3
8. Đường kính trục rôto 3
10. Trong động cơ điện dung, thường số rãnh của hai pha dưới mỗi cực bằng nhau. 3
11. Chọn dây quấn 3
12. Hệ số dây quấn stato 3
13. Từ thông khe hở không khí 3
14. Số vòng dây sơ bộ của cuộn chính 3
15. Số thanh dẫn trong rãnh 3
16. Dòng điện định mức 3
17. Tiết diện dây quấn chính sơ bộ 3
18. Bước răng stato. 3
19. Bước răng rôto 3
Chương 2 3
xác định kích thước răng rãnh stato 3
1. Chọn loại thép 3
2. Xác định dạng rãnh stato 3
3. Với căn cứ như vậy ta chọn rãnh hình nửa quả lê 3
4. Chiều cao miệng rãnh 3
5. Chiều rộng miệng rãnh 3
6. Kết cấu cách điện rãnh 3
7. Chiều rộng răng stato ( Sơ bộ) 3
8. Chiều cao gông stato. 3
9. Đường kính phía trên stato 3
10. Chiều rộng rãnh dưới stato 3
11. Chiều cao rãnh stato. 3
12. Chiều cao phần thẳng của rãnh. 3
13. Sau khi chọn kích thước rãnh thì kích thước thực của gông stato là: 3
14. Bình quân bề rộng răng stato: 3
15. Diện tích rãnh stato 3
16. Kiểm tra hệ số lấp đầy 3
Chương 3 3
Xác định kích thước răng rãnh rôto 3
1. Rãnh rôto dạng tròn, quả lê.26
2. Chọn rãnh hình quả lê 3
3. Chiều cao miệng rãnh. 3
4. Chiều rộng miệng rãnh 3
5. Làm rãnh nghiêng ở rôto và chọn thanh dẫn bằng nhôm . 3
6. Hệ số dây quấn rôto 3
7. Dòng điện tác dụng trong thanh dẫn rôto 3
8. Bề rộng răng rôto 3
9. Đường kính phía trên rôto 3
10. Đường kính phía dưới rôto 3
11. Chiều cao phần thẳng rãnh rôto 3
12. Chiều cao rãnh rôto 3
13.Chiều cao tính toán của răng rôto . 3
14. Chiều cao gông rôto. 3
15. Diện tích rãnh rôto. 3
16. Dòng điện trong vòng ngắn mạch 3
17. Mật độ dòng điện trong vòng ngắn mạch 3
18. Tiết diện vành ngắn mạch 3
19. Chiều cao vành ngắn mạch 3
20. Tiết diện vành ngắn mạch sau khi đã làm tròn 3
21. Mật độ dòng điện lúc này 3
22. Đường kính vành ngắn mạch 3
Chương 4 3
xác định trở kháng stato và rôto 3
I. Xác định thành phần trở kháng stato 3
1. Chiều dài phần đầu nối của dây quấn stato 3
2. Chiều dài trung bình nửa vòng dây quấn stato 3
3. Tổng chiều dài dây quấn stato 3
4. Điện trở tác dụng của dây quấn stato 3
5. Điện trở stato tính theo đơn vị tương đối 3
6. Hệ số từ dẫn của từ tản rãnh rs 3
7. Hệ số từ dẫn của từ tản tạp t 3
8. Hệ số từ tản phần đầu nối của dây quấn stato 3
9. Tổng hệ số từ dẫn stato 3
10. Điện kháng tản dây quấn chính stato 3
11. Điện kháng tản của dây quấn chính stato tính theo đơn vị tương đối 3
12. Điện trở tác dụng của rôto lồng sóc 3
13. Điện trở của phần trở rôto lồng sóc 3
14. Điện trở rôto tính theo đơn vị tương đối 3
15. Hệ số từ dẫn tản rãnh rôto 3
16. Hệ số từ tản tạp rôto 3
17. Hệ số từ dẫn phần đầu nối 3
18. Tổng hệ số từ tản rôto 3
19. Điện kháng rôto quy đổi sang stato 3
20. Điện kháng rôto tính theo đơn vị tương đối 3
Chương 5 3
Tính toán mạch từ 3
1. Tính toán mạch từ bao gồm tính dòng điện từ hoá I 3
2. Sức từ động khe hở không khí 3
3. Sức từ động ở răng stato 3
4. Sức từ động ở gông stato 3
5. Tổng sức từ động trên stato 3
6. Sức từ động ở răng rôto. 3
7. Sức từ động ở gông rôto. 3
8. Tổng sức từ động rơi trên rôto 3
9. Tổng sức từ động của mạch từ 3
10. Dòng điện từ hoá 3
11. Dòng điện từ hoá phần trăm 3
12. Điện kháng ứng với từ trường khe hở không khí 3
13. Điện kháng ứng với từ trường khe hở không khí tương đối 3
Chương 6 3
Tính toán chế độ định mức 3
1. Tham số ban đầu của mạch điện thay thế pha chính 3
2. Tính hệ số từ kháng của mạch điện 3
3 Chọn hệ số trượt định mức. 3
4. Điện trở tác dụng thứ tự thuận và thứ tự nghịch của mạch điện 3
5. Điện kháng thứ tự thuận và nghịch của mạch điện thay thế 3
6. Tổng trở thứ tự thuận và nghịch của máy điện thay thế 3
7. Tổng trở mạch điện thay thế thứ tự thuận 3
Chương 7 3
Tính toán pha phụ. 3
1. Tỉ số biến áp 3
2. Dung kháng trong dây quấn phụ 3
3. Điện dung cần thiết của tụ điện 3
4. Tính lại tụ dung kháng 3
5. Để đảm bảo điều kiện từ trường tròn, tỉ số biến áp 3
6. Số thanh dẫn trong 1 rãnh của dây cuốn phụ 3
7. Vòng dây của dây quấn phụ 3
8. Tỉ số giữa vòng dây hai cuộn 3
9. Sơ bộ tính ra tiết diện dây dẫn pha phụ 3
10. Kiểm tra hệ số lấp đầy 3
11. Điện trở tác dụng pha phụ B 3
12. Tổng trở thứ tự thuận pha phụ B 3
13. Tổng trở thứ tự nghịch pha chính 3
14. Tổng trở thứ tự nghịch pha phụ 3
15. Thứ tự thuận nghịch của dây quấn Stato pha chính 3
16. Sức điện động thứ tự thuận 3
17. Kiểm tra hệ số kE 3
Chương 8 3
Tính tổn hao sắt và dòng điện phụ. 3
1. Trọng lượng răng stato 3
2. Trọng lượng răng roto 3
3. Trọng lượng gông stato 3
4. Trọng lượng gông roto 3
5. Tổn hao sắt trên răng stato 3
6. Tổn hao sắt trên răng roto 3
7. Tổn hao sắt trên gông stato 3
8. Tổn hao sắt trên gông roto 3
9. Tổn hao sắt tính toán của stato 3
10. Tổn hao sắt tính toán của roto 3
11. Khi E1 =151,23 (V) thì tổn hao sắt do từ trường thuận gây nên 3
12. Dòng điện phụ thứ tự thuận do tổn hao sắt gây nên 3
13. Sức điện động thứ tự nghịch 3
14. Dòng điện stato có xét đến tổn hao sắt ở cuộn dây chính 3
15. Dòng điện trong cuộn dây phụ 3
16. Mật độ dòng điện của dây quấn chính và phụ 3
17. Dòng điện tổng stato lấy từ lưới 3
18. Công suất điện từ 3
19. Tổn hao cơ 3
20. Tổn hao phụ 3
21. Tổng công suất cơ trên trục 3
22. Tổn công suất cơ tác dụng lên trục 3
23. Mômen tác dụng 3
24. Tổn hao đồng stato 3
25. Tổn hao đồng roto 3
26. Tổng tổn hao 3
27. Công suất tiêu thụ 3
28. Hiệu suất 3
29. Hệ số công suất 3
30 . Điện áp rơI trên dây quấn phụ 3
31. Điện áp trên tụ điện 3
Chương 9 3
Tính toán chế độ khởi động. 3
1.Tính toán tham sô ở chế độ khởi động
2. Dòng điện thứ tự thuận của dây quấn chính 3
3. Dòng điện thứ tự ngịch của dây quấn chính 3
4. Dòng điện tổng của dây quấn chính 3
5. Dòng điện tổng của pha phụ 3
6. Mật độ dòng khởi động dây quấn chính 3
7. Mật độ dòng dây quấn phụ 3
8. Dòng điện khởi động tổng 3
9. Bội số dòng khởi động 3
10. Hệ số công suất tổng lúc khởi động 3
10. Công suất điện từ lúc khởi động 3
11. Mômen khởi động 3
12. Bội số mômen khởi động 3
13. Công suất tiêu thụ lúc khởi động 3
14. Điện áp trên dây quấn phụ lúc khởi động 3
15. Điện áp trên tụ lúc khởi động 3
PHẦN III 3
VẼ ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC VÀ ĐẶC TÍNH CƠ BẰNG MATLAB 3
PHẦN IV 3
CHUYÊN ĐỀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 3
I. Cơ sở điều chỉnh tốc độ của động cơ công suất nhỏ. 3
Hình vẽ: Sơ đồ thay thế của dộng cơ không đồng bộ điện dung theo phương pháp trực tiếp
Hệ thống 4 phương trình trên đây chứa 4 ẩn số dòng điện là A, , B, ra, rb. Giải hệ thống bốn phương trình này sẽ tìm được dòng điện trong các cuộn dây. Khi đó mô men điên từ được tính theo biểu thức sau:
Mdt=[g(I2r+I2r) + 2IrIrsinr]
trong đó r là góc lệch pha thời gian giữa Ir,Ir.
Mặc dù phương pháp này có nhiều hơn phương pháp phân lượng đối xứng
song không thấy rõ ảnh hưởng trực tiếp đến mô men điện từ.
PHầN ii
TíNH TOáN THIếT Kế Động cơ không đồng bộ một pha điện dung dùng cho quạt
Chương 1
xác định kích thước chủ yếu và thông số pha chính
Các yêu cầu đặt ra cho động cơ không đồng bộ công suất nhỏ thường mâu thuẫn với nhau, vì vậy việc xác định kích thước chủ uếu trở nên phức tạp. Kích thước chủ yếu ở đây là đường kính trong D, đường kính ngoài Dn và chiều dài tính toán l của lõi sắt stato.
1. Tốc độ đồng bộ của động cơ
nđb= vòng/phút
trong đó :
p :Số đôi cực p= 2
f: Tần số nguồn
2. Đường kính ngoài stato
Trong thực tế hiẹn nay đối với loại quạt công suất này người ta thường chế tạo với dường kính :
Dn=7,9 cm.
3. Đường kính trong stato
D = kD.Dn = 0,6.168 = 100,8 (mm)
Trong đó :
kD:Hệ số kết cấu
kD = (0,485 – 0,615) với 2p = 4. Trong trường hợp bài toán này ta chọn kD = 0,58.
4. Bước cực stato
áp dụng công thức:
t ằ 36 (mm)
5. Chiều dài tính toán của stato
l = l.D = 0,391.46 = 18 (mm)
Trong đó:
l:Hệ số kết cấu, là tỷ lệ chiều dài lõi sắt stato với đường kính trong
l = (0,22 – 1,57) :Theo tài liệu I
Trong tính toán trên ta chọn l = 0, 391;
6. Chiều dài khe hở không khí
Để giảm nhỏ dòng điện không tải và nâng cao cosj ,khe hở không khí thường chọn nhỏ, nhưng khe hở không khí càng nhỏ thì vấn đề công nghệ không đáp ứng được và làm tăng sóng bậc cao lên.
Khe hở không khí trong máy điện công suất nhỏ thường chọn trong khoảng sau:
d =0,2-0,3 (mm).
Ta dùng kết cấu ổ đỡ là bạc đỡ,do có khả năng bị lệch tâm nên lấy lớn một ít
ta chọn d = 0,3 mm.
7. Đường kính ngoài lõi sắt rôto
D’ = D – 2.d = 1046– 2.0,3 = 45,4 (mm)
8. Đường kính trục rôto
dt = 0,3.D = 0,3.46 = 13,8 (mm)
Chọn dt =14 (mm).
Việc chọn số rãnh stato Zs của động cơ điện dung và số rãnh rôto Zr có quan hệ mật thiết với nhau, khi chọn ta phải xét đến các mối quan hệ sau:
+ Trên đặc tính mômen M = f(n) không có chỗ lõm nhiều do những mômen ký sinh đồng bộ và không đồng bộ sinh ra.
+ Động cơ khi làm việc tiếng ồn do lực hướng tâm sinh ra nhỏ nhất.
+ Tổn hao phần răng sinh ra nhỏ nhất.
9. Với những lý do trên ta quyết định chọn số răng như sau:
Với 2p = 4 ta có Zs = 16; Zr = 17.
Sự tương ứng giữa Zs và Zr theo bảng 2.1 trang 29 tài liệu
10. Trong động cơ điện dung, thường số rãnh của hai pha dưới mỗi cực bằng nhau.
11. Chọn dây quấn
Chọn dây quấn 1 lớp, đồng tâm phân tán hai mặt phẳng
B
A
Y
X
Dây quấn bước đủ y=t = Zs/2.p =16/4 = 4
12. Hệ số dây quấn stato
ở đây :
= 1- bậc của sóng cơ bản
13. Từ thông khe hở không khí
fd = ad.t.l.Bd.10-4 = 0,64.3,6.1,8.0,5.10- 4 = 2,0736.10-4 (Wb)
Trong đó:
ag:Hệ số cung cực từ, ag =0,64
Bd - từ thông khe hở không khí: Bd = (0,3 - 1)T, ta chọn Bd = 0,5T;
14. Số vòng dây sơ bộ của cuộn chính
(vòng)
Trong đó:
U đm-điện áp pha định mức
ks :hệ số sóng phụ thuộc vào độ bão hoà răng stato và rô to.
ks= 1,11 là trị số ở sóng cơ bản
kE = = (0,7 á 0,9); ở đây ta chọn kE = 0,7;
15. Số thanh dẫn trong rãnh
(vòng)
quy chuẩn uaA = 905 (vòng)
Trong đó
a:số mạch nhánh song song ,chọn a=1.
Tính lại:
(vòng)
16. Dòng điện định mức
(A)
Theo yêu cầu thiết kế:
hII.cosjII = 0,38
17. Tiết diện dây quấn chính sơ bộ
Trong đó:
Idm- Dòng điện pha định mức.
a:số mạch nhánh song song , a=1.
J - mật độ dòng điện J = (6 á 8,5) A/mm2, ở đây ta chọn J = 6 A/mm2.
Ta quy chuẩn ssA = 0,0314 mm2.
Do cách điện là cấp B nên ta chọn loại dây men chịu nhiệt P'TB
Dựa vào phụ lục II trong tài liệu ta chọn được:
Đường kính chuẩn của dây dẫn không cách điện d = 0,20 mm;
Đường kính chuẩn của dây dẫn kể cả cánh điện dcđ = 0,23 mm.
18. Bước răng stato.
19. Bước răng rôto
chương 2
xác định kích thước răng rãnh stato
1. Chọn loại thép
Ta chọn thép cán nguội kí hiệu 2211. Chiều dày lá thép là 0,5 mm có hệ số ép chặt kc = 0,97.
2. Xác định dạng rãnh stato
Stato của động cơ điện dung có thể dùng cho các dạng rãnh sau:
Hình qủa lê.
Hình nửa quả lê.
Hình thang.
Với các dạng rãnh này chiều rộng răng sẽ đều suốt cả chiều cao rãnh.
Rãnh hình quả lê có khuôn dập đơn giản nhất, từ trở ở đáy rãnh so với 2 rãnh kia nhỏ hơn vì vậy đơn giản được sức từ động cần thiết trên răng.
Rãnh hình nửa quả lê có diện tích lớn hơn dạng rãnh hình quả lê.
Diện tích rãnh dạng hình thang lớn nhất nhưng tính công nghệ kém hơn dạng rãnh nửa quả lê.
3. Với căn cứ như vậy ta chọn rãnh hình nửa quả lê
4. Chiều cao miệng rãnh
Theo tài liệu thì chiều cao miệng rãnh h4s = (0,5 á 0,8)mm. Ta chọn h4s = 0,8 mm.
5. Chiều rộng miệng rãnh
b4s =dcd + (1,1- 1,5) (mm) =0,22+ (1,1 –1,5) (mm)
Trong đó:
dcd là dường kính dây dẫn kể cả cách điện của dây quấn stato
Ta lấy b4s = 1,5 mm.
6. Kết cấu cách điện rãnh
Dùng giấy cách điện có bề dày c = 0,5 mm.
7. Chiều rộng răng stato ( Sơ bộ)
Được xác định theo kết cấu, tức là xét đến:
Độ bề của răng;
Giá thành của khuôn dập; độ bền của khuôn;
Đảm bảo mật độ từ thông qua răng nằm trong phạm vi cho phép, thường BzsÊ 2 T.
bzs
Trong đó:
Chọn mật độ từ thông răng stato Bzs = 1,4 (T).
Hệ số ép chặt kc =0,97.
8. Chiều cao gông stato.
Chiều cao này bị hạn chế bởi mật độ từ thông cho phép trên gông:
hgs
Chọn hgs =5,3 (mm).
9. Đường kính phía trên stato
Đối với rãnh hình nửa quả lê:
Chọn d1s =7,5 (mm).
10. Chiều rộng rãnh dưới stato
b2
11. Chiều cao rãnh stato.
Đối với rãnh hình nửa quả lê:
12. Chiều cao phần thẳng của rãnh.
h12s = hrs – 0,5.(d1s + 2.h4s) =
= 11,2 – 0,5.(7,5 + 2.0,8) = 6,65 (mm)
13. Sau khi chọn kích thước rãnh thì kích thước thực của gông stato là:
14. Bình quân bề rộng răng stato:
b’zs
b’’zs =
Bình quân:
bzs =
15. Diện tích rãnh stato
16. Kiểm tra hệ số lấp đầy
Trong đó:
Diện tích cách điện rãnh
Scd= c.(d2s + 2.hrs)= 0,5.(10,1 + 2.11,2)=6,5 (mm2)
Diện tích rãnh có ích
Sr = Srs – Scd = Srs – c.(d2s + 2.hrs) =
= 80,6 – 6,5 = 74,1 (mm2)
Chương 3
Xác định kích thước răng rãnh rôto
1. Rãnh rô to có dạng tròn, quả lê.
Thường là rãnh miệng kín để đảm bảo độ bền của khuôn dập và tiện cho việc đúc nhôm.
Theo quan điểm về chế tạo khuôn dập thì rãnh tròn đơn giản nhất nhưng tiết diện thanh dẫn rôto có thể không đủ.Do đó thường chọn rãnh quả lê,với dạng này thì chiều rông răng được đều theo chiều cao ...
8tTBqfpG7R4nb96
