MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 1. Đặc điểm kết cấu máy điện không đồng bộ 1. Vật liệu sử dụng chế tạo máy điện không đồng bộ 1. Bài toán tự động thiết kế động cơ KĐB 1.
Cơ sở dữ liệu bảo đảm công việc tự động thiết kế máy điện KĐB CHƢƠNG 2:GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MATLAB 2. Công năng của Matlab và khả năng xây dựng chương trình tự động thiết kế máy điện trong môi trường Matlab 2. Các phép toán trong Matlab ứng dụng trong thiết kế tự động máy điện 2. Xây dựng lưu đồ thuật toán thiết kế máy điện không đồng bộ trong môi trường Matlab CHƢƠNG 3 : ỨNG DỤNG MATLAB XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3.1 Xây dựng cơ sở dữ liệu bảo đảm công việc tự động thiết kế máy điện KĐB trong Matlab 3.
Chương trình chính và các chương trình con xác định các tham số kết cấu 3. Chương trình chính và các chương trình con xác định các tham số sơ đồ thay thế 3. Chương trình xác định các đặc tính chất lượng 3. Kết quả thử nghiệm cho một số loại công suất KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ Vanngocpro@gmail.com 8 Đồ án tốt nghiệp: Sử dụng GUIDE thiết kế động cơ không đồng bộ CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 1.
Đặc điểm kết cấu máy điện không đồng bộ 1. Nguyên lý làm việc và kết cấu máy điện không đồng bộ 1. Tổng quan về máy điện không đồng bộ Máy điện không đồng bộ do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, bảo quản thuận tiện, giá thành rẻ nên được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực. Nhất là loại có công suất dưới l00kW.
Động cơ điện không đồng bộ có 2 loại: Một loại rôto lồng sóc và một loại rôto dây quấn. Động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc có cấu tạo đơn giản nhất, nhất là loại rôto lồng sóc đúc nhôm nên chiếm số lượng khá lớn trong loại có công suất nhỏ và vừa. Nhược điểm của động cơ này là khó điều chỉnh tốc độ và dòng điện khởi động bằng 6 - 7 lần dòng điện định mức. Để bổ khuyết cho nhược điểm này, người ta chế tạo loại động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc nhiều tốc độ và dùng rôto rãnh sâu, lồng sóc kép để hạ dòng điện khởi động, đồng thời tăng mômen khởi động lên.
Động cơ điện không đồng bộ rôto dây quấn có thể điều chỉnh tốc độ trong một chừng mực nhất định, có thể tạo mômen khởi động lớn mà dòng điện khởi động không cao lắm. Nhưng chế tạo khó khăn hơn loại rôto lồng sóc do đó có giá thành cao hơn, khó khăn trong việc bảo quản. Hiện nay nước ta sản suất động cơ không đồng bộ theo dãy tiêu chuẩn. Dãy động cơ không đồng bộ công suất từ 0.55 - 90kW ký hiệu là K theo tiêu chuẩn Việt Nam 1987 - 1994.
Ngoài tiêu chuẩn trên còn có tiêu chuẩn TCVN 315 - 85, quy định dãy công suất động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc từ l00kW - 1000kW, gồm các cấp công suất sau: 110, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800, và 1000kW.com 9 Đồ án tốt nghiệp: Sử dụng GUIDE thiết kế động cơ không đồng bộ Ký hiệu của động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc được ghi theo ký hiệu về tên gọi của dãy động cơ điện, ký hiệu về chiều cao tâm trục quay, ký hiệu về kích thước lắp đặt dọc trục và ký hiệu về số trục. Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ Động cơ không đồng bộ 3 pha có 2 phần chính: Stator (phần tĩnh), Rôto (phần quay). Stator gồm có lõi thép trên đó có chứa các dây quấn. Khi đấu dây quấn 3 pha vào lưới điện 3 pha, trong đây quấn sẽ có dòng điện chạy, hệ thống dòng điện này tạo ra từ tường quay, quay với tốc độ: f n1 = 60* 1 (1.1) p Trong đó: f1 : Là tần số nguồn điện.
p: Là số đôi cực từ dây quấn. Phần quay nằm trên trục quay bao gồm lõi thép rôto và dây quấn rôto. Dây quấn rôto gồm một số thanh dẫn đặt trong các rãnh của mạch từ, hai đầu được nối bởi 2 vành ngắn mạch. Từ trường quay của stator cảm ứng trong dây rôto sức điện động E, vì dây quấn rôto kín mạch nên sức điện động cảm ứng sẽ sinh ra dòng điện chạy trong các thanh dẫn rôto.
Lực tác dụng tương hỗ giữa từ trường quay của máy với thanh dẫn mang dòng điện rôto, kéo rôto quay với tốc độ n < n1 và cùng chiều với n1 Vanngocpro@gmail.com 10 Đồ án tốt nghiệp: Sử dụng GUIDE thiết kế động cơ không đồng bộ Hình 1. Lực tác dụng tương hỗ giữa từ trường quay của máy với thanh dẫn mang dòng điện rôto. Tập hợp các lực tác dụng lên thanh dẫn theo phương tiếp tuyến với bề mặt rôto tạo ra mômen quay rôto. Như vậy, ta thấy điện năng lấy từ lưới điện đã được biến thành cơ năng trên trục động cơ.
Chiều quay của rôto là chiều quay của từ trường, vì vậy phụ thuộc vào thứ tự pha của điện áp lưới đặt trên dây quấn stator. Tốc độ rôto n là tốc độ làm việc và luôn luôn nhỏ hơn tốc độ của từ trường và chỉ trong trường hợp đó mới xảy ra cảm ứng sức điện động trong dây quấn rôto. Hiệu số tốc độ quay của từ trường và rôto được đặc trưng bằng một đại lượng gọi là hệ số trượt.2) n1 Khi s = 0 nghĩa là n1 = n tốc độ rôto bằng tốc độ từ trường, chế độ này gọi là chế độ không tải lý tưởng. Ở chế độ không tải thực s ~ 0 bởi sức cản của gió, ổ bi.
Khi hệ số trượt s = 1, lúc đó rôto đứng yên (n = 0), mômen bằng mômen mở máy. Hệ số trượt ứng với tải định mức gọi là hệ số trượt định mức. Tương ứng với hệ số trượt này là tốc độ định mức của động cơ. Tốc độ động cơ không đồng bộ bằng: n = n1 *(1- s) (1.com 11 Đồ án tốt nghiệp: Sử dụng GUIDE thiết kế động cơ không đồng bộ Một đặc điểm quan trọng của động cơ không đồng bộ là dây quấn rôto không được nối trực tiếp với lưới điện, sức điện động và dòng điện trong rôto có được là do cảm ứng, chính vì vậy người ta gọi động cơ này là động cơ cảm ứng.
Tần số dòng điện trong rôto rất nhỏ, nó phụ thuộc vào tốc độ trượt của rôto so với từ trường.4) 60 60 * n1 Động cơ không đồng bộ có thể làm việc ở chế độ máy phát điện nếu ta dùng một động cơ khác quay nó với tốc độ cao hơn tốc độ đồng bộ, trong khi các đầu ra của nó được nối với lưới điện. nó cũng có thể làm việc độc lập nếu trên đầu ra của nó được kích bằng các tụ điện. Động cơ không đồng bộ có thể cấu tạo thành động cơ một pha. Động cơ một pha không thể tự mở máy được, vì vậy để khởi động động cơ một pha cần các phần tử khởi động như tụ điện, điện trở.
Ưu điểm động cơ không đồng bộ - Kết cấu đơn giản nên giá thành rẻ - Vận hành dễ dàng, bảo quản thuận tiện. - Sử dụng rộng rãi và phổ biến trong phạm vi công suất nhỏ và vừa. - Sản xuất với nhiều cấp điện khác nhau ( từ 24V đến l0kV) nên rất thích nghi cho từng người sử dụng 1. Khuyết điểm động cơ không đồng bộ - Hệ số công suất thấp gây tổn thất nhiều công suất phản kháng của lưới.
- Không sử dụng được lúc non tải hoặc không tải. - Khó điều chỉnh tốc độ. - Đặc tính mở máy không tốt, dòng mở máy lớn ( gấp 6 - 7 lần dòng định mức) Vanngocpro@gmail.com 12 Đồ án tốt nghiệp: Sử dụng GUIDE thiết kế động cơ không đồng bộ - Momen mở máy nhỏ. Kết cấu máy điện không đồng bộ Mặc dù kích thước của các bộ phận vật liệu tác dụng và đặc tính của máy phụ thuộc phần lớn vào tính toán thông gió tản nhiệt, nhưng cũng có phần liên quan đến kết cấu của máy.
Thiết kế kết cấu phải đảm bảo sao cho máy gọn nhẹ, thông gió tản nhiệt tốt mà vẫn có độ cứng vững và độ bền nhất định. Thường căn cứ vào điều kiện làm việc của máy để thiết kế ra một kết cấu thích hợp, sau đó tính toán cơ các bộ phận để xác định độ cứng và độ bền của các chi tiết máy. Vì vậy thiết kế kết cấu là một phần quan trọng trong toàn bộ thiết kế máy điện. Máy điện có rất nhiều kiểu kết cấu khác nhau.
Sở dĩ như vậy vì những nguyên nhân chính sau: - Có nhiều loại máy điện và công dụng cũng khác nhau như máy một chiều, máy đồng bộ, máy không đồng bộ. cho nên yêu cầu đối với kết cấu máy cũng khác nhau. Công suất máy khác nhau nhiều. Ở những máy công suất nhỏ thì giá đỡ đồng thời là nắp máy.
Đối với máy lớn thì phải có trục đỡ riêng. - Tốc độ quay khác nhau. Máy tốc độ cao thì rôto cần phải chắc chắn hơn, máy tố độ chậm thì đường kính rôto thường lớn. - Sự khác nhau của động cơ sơ cấp kéo nó ( đối với máy phát điện) hay tải ( đối với động cơ điện) như tuabin nước, tuabin hơi, máy diezen, bơm nước hay máy công tác.
Phương thức truyền động hay lắp ghép cũng khác nhau. - Căn cứ vào tính toán điện từ và tính toán thông gió có thể đưa ra nhiều phương án khác nhau. Những phương án này về kích thước, trọng lượng, tính tiện lợi khi sử dụng, độ tin cậy khi làm việc, tính giản đơn khi chế tạo và giá thành của máy có thể không giống nhau. Vì vậy khi thiết kế cần chú ý đến tất cả các yếu tố đó.
Nguyên tắc chung để thiết kế kết cấu: Vanngocpro@gmail.com 13 Đồ án tốt nghiệp: Sử dụng GUIDE thiết kế động cơ không đồng bộ - Đảm bảo chế tạo đơn giản, giá thành hạ. - Đảm bảo bảo dưỡng máy thuận tiện. - Đảm bảo độ tin cậy của máy khi làm việc. Phân loại các kiểu kết cấu máy điện đã định hình Kết cấu của những máy điện hiện nay được định hình theo cách bảo vệ, cách lắp ghép, thông gió, đặc tính của môi trường bên ngoài.
a) Phân loại theo phƣơng pháp bảo vệ máy đối với môi trƣờng bên ngoài. Cấp bảo vệ máy có ảnh hưởng rấy lớn đến kết cấu của máy.
