Báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật đề tài nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy đổi nguồn điện 1 pha thành 3 pha kiểu quay 1,0 hp sử dụng trong nông nghiệp, ngành chế biến gỗ

  • 40 trang
  • file .pdf
Bé C«ng th−¬ng
Tæng c«ng ty thiÕt bÞ ®iÖn viÖt nam
C«ng ty cæ phÇn chÕ t¹o m¸y ®iÖn
ViÖt nam – hungary
************
B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc kü thuËt ®Ò tµi :
“ Nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o
m¸y ®æi nguån ®iÖn 1 pha thµnh 3 pha
kiÓu quay 1,0 HP sö dông trong n«ng nghiÖp,
ngµnh chÕ biÕn gç ”
M· sè: 245.08RD/H§-KHCN
7148
25/02/2009
Hµ néi - 2008
Bé C«ng th−¬ng
Tæng c«ng ty thiÕt bÞ ®iÖn viÖt nam
C«ng ty cæ phÇn chÕ t¹o m¸y ®iÖn
ViÖt nam – hungary
************
B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc kü thuËt ®Ò tµi :
“ Nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o
m¸y ®æi nguån ®iÖn 1 pha thµnh 3 pha
kiÓu quay 1,0 HP sö dông trong n«ng nghiÖp,
ngµnh chÕ biÕn gç ”
C¬ quan chñ tr× Chñ nhiÖm §Ò tµi
B¹ch §×nh Nguyªn Hµ §×nh Minh
Hµ néi - 2008
môc lôc
Lêi nãi ®Çu ........................................................................................................................................2
PhÇn I: Tham kh¶o mÉu s¶n phÈm vµ tÝnh to¸n thiÕt kÕ....................................................................3
m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha........................................................................................................3
I. Tæng quan vÒ m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha .........................................................................3
II. Tham kh¶o mÉu s¶n phÈm cña n−íc ngoµi ...............................................................................4
III. TÝnh to¸n thiÕt kÕ m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha ................................................................4
PhÇn II: Quy tr×nh C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha.........................................17
I. C«ng nghÖ chÕ t¹o phÇn ®iÖn tõ: ..............................................................................................17
II. C«ng nghÖ chÕ t¹o c¸c chi tiÕt c¬ khÝ vµ Quy tr×nh l¾p r¸p ....................................................18
PhÇn III : Kh¶o nghiÖm vµ ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ thö nghiÖm ................................................................22
I. KiÓm tra xuÊt x−ëng.................................................................................................................22
II. §Æc tÝnh kü thuËt ®¹t ®−îc vµ sè l−îng s¶n phÈm m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha chÕ t¹o thö
nghiÖm.........................................................................................................................................23
KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ.......................................................................................................................24
Phô lôc 1: Tµi liÖu tham kh¶o..........................................................................................................25
Phô lôc 2: C¸c b¶n vÏ thiÕt kÕ m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha .....................................................26
1
Lêi nãi ®Çu
Ngµy nay cïng víi sù nghiÖp c«ng nghiÖp ho¸ hiÖn ®¹i ho¸ cña ®Êt n−íc, c¸c
ngµnh c«ng nghiÖp nãi chung, ngµnh s¶n xuÊt m¸y ®iÖn nãi riªng, kh«ng ngõng
nghiªn cøu chÕ t¹o s¶n phÈm míi, nh»m ®¸p øng nhu cÇu trong n−íc thay thÕ hµng
nhËp ngo¹i. M¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha lµ mét trong nh÷ng s¶n phÈm míi
®−îc ph¸t triÓn tr−íc m¾t nh»m phôc vô cho nhu cÇu trong n−íc
M¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha lµ lo¹i ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé 3 pha r«to
lång sãc. Nh−ng ®−îc thiÕt kÕ ®Ó lµm viÖc ë chÕ ®é c¶m øng tõ tr−êng quay(c¶m øng
ra pha thø 3 dùa trªn tõ tr−êng quay cña bé d©y ®éng c¬ 3pha, víi nguån vµo mét
pha). §¹i l−îng ®iÖn ¸p ë ®Çu ra phô thuéc vµo ®iÖn ¸p nguån cÊp, t¶i ë ®Çu ra vµ
quan träng h¬n lµ viÖc phèi hîp trë kh¸ng cña bé ®æi nguån. §Æc ®iÓm næi bËt cña
m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha lµ lo¹i m¸y ®iÖn ®−îc sö dông ë nh÷ng n¬i cã nhu
cÇu sö dông nguån ®iÖn ¸p 3 pha trong c¸c m¸y gia c«ng c¾t gät kim lo¹i CNC, m¸y
xay x¸t trong n«ng nghiÖp, chÕ biÕn gç ë c¸c vïng xa x«i hÎo l¸nh, v.v... mµ kh«ng
cã s½n nguån ®iÖn 3pha
Víi n¨ng lùc s½n cã, C«ng ty VIHEM ®· chñ ®éng kh¶o s¸t, nghiªn cøu thiÕt kÕ
m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha vµ ®· ®−îc Bé C«ng Th−¬ng giao cho thùc hiÖn ®Ò
tµi cÊp Bé: “Nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o m¸y ®æi nguån ®iÖn 1 pha thµnh 3 pha
kiÓu quay(Rotary phase converter) 1,0 HP sö dông trong n«ng nghiÖp, ngµnh chÕ
biÕn gç” nh»m ®a d¹ng ho¸ chñng lo¹i s¶n phÈm, thay thÕ hµng nhËp ngo¹i. Néi
dung ®Ò tµi gåm c¸c phÇn sau:
PhÇn I: Tham kh¶o mÉu s¶n phÈm vµ tÝnh to¸n thiÕt kÕ m¸y ®æi nguån 1pha
thµnh 3pha
PhÇn II: Quy tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha
PhÇn III: Kh¶o nghiÖm vµ ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ thö nghiÖm
KÕt luËn
Phô lôc1: Tµi liÖu tham kh¶o
Phô lôc2: C¸c b¶n vÏ thiÕt kÕ m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha
2
PhÇn I: Tham kh¶o mÉu s¶n phÈm vµ tÝnh to¸n thiÕt kÕ
m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha
I. Tæng quan vÒ m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha
HiÖn nay, trªn thÕ giíi m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha ®−îc ph©n lµm 2lo¹i chÝnh:
m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha kiÓu quay vµ m¸y ®æi nguån 3pha kiÓu tÜnh.
M¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha kiÓu tÜnh ®−îc thiÕt kÕ lµm viÖc gÇn gièng víi bé
biÕn tÇn, nã lµm viÖc theo nguyªn lý: chØnh l−u nguån ®iÖn xoay chiÒu 1pha thµnh nguån
®iÖn 1 chiÒu råi dïng bé nghÞch l−u b¸n dÉn nghÞch l−u tõ nguån mét chiÒu thµnh nguån
xoay chiÒu 3pha. ¦u ®iÓm cña bé ®æi nguån 1pha thµnh 3pha kiÓu tÜnh lµ nã lµm viÖc ®−îc
víi d¶i nguån ®iÖn ¸p réng tõ 180Vac ®Õn 250Vac 1pha. Nh−ng nh−îc ®iÓm cña bé biÕn
®æi kiÓu tÜnh lµ d¹ng ®iÖn ¸p ®Çu ra xung ch÷ nhËt(xung ®iÒu chÕ PWM) dÔ g©y qu¸ ®iÖn
¸p côc bé trªn t¶i, bé biÕn ®æi tÜnh lµ thiÕt bÞ ®iÖn tö nªn gi¸ thµnh rÊt cao(gÇn b»ng gi¸ bé
biÕn tÇn cïng c«ng suÊt)
M¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha kiÓu quay: theo nguyªn lý m¸y ®iÖn: khi cã hÖ
thèng dßng ®iÖn 3 pha ch¹y qua bé d©y ®Æt lÖch nhau 1200 trong kh«ng gian th× t¹o thµnh
tõ tr−êng quay(nguyªn lý ®éng c¬ ®iÖn 3 pha) vµ khi cã tõ tr−êng quay cã ®−êng søc tõ
quÐt ngang c¸c thanh dÉn cña bé d©y bè trÝ lÖch nhau 1200 trong kh«ng gian th× t¹o thµnh
hÖ thèng dßng ®iÖn 3 pha lÖch nhau 1200 vÒ thêi gian(nguyªn lý cña m¸y ph¸t 3pha). Víi
m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha kiÓu quay lµm nhiÖm vô “ph¸t ra 3pha tõ nguån 1pha”,
m¸y ®æi nguån nµy lµm viÖc ë chÕ ®é: d©y quÊn 2 pha nèi víi nguån 1pha lµm viÖc nh−
d©y quÊn ®éng c¬ vµ dßng ®iÖn ch¹y qua 2 d©y quÊn nµy lµm quay trôc cña m¸y ®æi
nguån(trôc m¸y ®æi nguån kh«ng mang t¶i c¬ khÝ nh− déng c¬) , d©y quÊn pha thø 3 lµm
nhiÖm vô “ph¸t ra pha thø 3” t¹o thµnh 3pha ®Çu ra cÊp ®iÖn cho t¶i 3pha: t¶i 3pha th«ng
th−êng lµ ®éng c¬ 3pha, còng cã thÓ lµ thiÕt bÞ ®iÖn kh¸c nh− m¸y hµn,v.v,...
CÊu tróc chÝnh cña m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha lµ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé r«to lång
sãc lµm nhiÖm vô “ph¸t ra 3pha” t¹m gäi lµ “®éng c¬ ph¸t” vµ hÖ tô ®iÖn lµm nhiÖm vô
kÝch cho “®éng c¬ ph¸t” quay, t¹o ra sù lÖch pha ë ®Çu ra khi ®éng c¬ ph¸t quay vµ ®Ó c©n
b»ng ®iÖn ¸p 3pha (xem h×nh 1)
Sau ®©y ta xÐt nguyªn lý lµm viÖc cña m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha nh− sau: Khi d©y
quÊn cña pha A vµ B nèi víi nguån ®iÖn 1pha 220V th× cã dßng ®iÖn ch¹y qua, nhê cã tô
®iÖn C13 vµ C23 vµ Ck® mµ dßng ®iÖn ch¹y qua d©y quÊn pha A vµ d©y quÊn pha B cã sù
3
lÖch pha, kÕt qu¶ lµ t¹o ra tõ tr−êng quay ë khe hë kh«ng khÝ gi÷a Stato vµ R«to lµm quay
r«to cña ®éng c¬ ph¸t. Tõ tr−êng quay nµy sinh ra trong ba pha d©y quÊn cña stato hÖ
thèng dßng ®iÖn c¶m øng 3pha lÖch pha nhau víi ®iÒu kiÖn lý t−ëng lµ 1200, nh−ng do cã
sù phèi hîp c¸c thµnh phÇn trë kh¸ng gi÷a 3pha d©y quÊn nªn sai lÖch dßng ®iÖn vµ ®iÖn
¸p gi÷a c¸c pha trªn t¶i víi sai sè 10% lµ chÊp nhËn ®−îc
H×nh1- S¬ ®å ®Êu d©y cña m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha
II. Tham kh¶o mÉu s¶n phÈm cña n−íc ngoµi
Tr−íc khi triÓn khai tÝnh to¸n thiÕt kÕ chÕ t¹o, chóng t«i ®· tham kh¶o c¸c s¶n phÈm
cña n−íc ngoµi(c¸c h·ng TEMCo; Boost Energy Systems; v.v,... ) vµ nghiªn cøu c¸c tµi
liÖu, c¸c bµi viÕt vÒ bé ®æi nguån 1pha thµnh 3pha cña c¸c t¸c gi¶ trªn thÕ giíi nh− t¸c gi¶:
Rick Christopherson; Jim Hanrahan vµ tÝnh to¸n , hiÖu chØnh thiÕt kÕ dùa trªn ®Æc
tÝnh s¶n phÈm ®éng c¬ ®iÖn do VIHEM chÕ t¹o vµ nh÷ng kinh nghiÖm quý b¸u cña c¸c
nhµ khoa häc Quèc tÕ ®· chia sÎ trªn Internet. Sau khi tham kh¶o mét vµi kiÓu d¸ng s¶n
phÈm cña mét sè h·ng. Chóng t«i quyÕt ®Þnh chän thiÕt kÕ m¸y ®æi nguån 1pha thµnh
3pha dùa theo mÉu cña MTxxx chÕ t¹o v× kÕt cÊu ®¬n gi¶n, c«ng nghÖ chÕ t¹o phï hîp víi
d©y chuyÒn s¶n suÊt hiÖn cã cña C«ng ty
III. TÝnh to¸n thiÕt kÕ m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha
A. TÝnh to¸n thiÕt kÕ PhÇn ®iÖn tõ cho ®éng c¬ ph¸t
• Yªu cÇu cña phÇn thiÕt kÕ ®iÖn tõ:
TÝnh to¸n thiÕt kÕ m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha ph¶i ®¸p øng ®−îc c¸c yªu cÇu kü thuËt
d−íi ®©y:
4
C«ng suÊt m¸y ®æi nguån ®Þnh møc P : 0,75 (kW)
TÇn sè nguån ®iÖn f: 50 (Hz).
§iÖn ¸p nguån 1 pha U1: 220 (V).
§iÖn ¸p ra 3pha U2 : 220 ± 10%
CÊp b¶o vÖ: IP44
CÊp c¸ch ®iÖn: F
Tõ c¸c yªu cÇu trªn, viÖc tÝnh to¸n thiÕt kÕ ®iÖn tõ m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha ®−îc
thùc hiÖn theo c¸c b−íc nh− sau:
1- KÝch th−íc chñ yÕu
ƒ Sè ®«i cùc: p =2
ƒ §−êng kÝnh ngoµi stato Dn:
Víi chiÒu cao t©m trôc h= 90 mm theo b¶ng 10.3 s¸ch ThiÕt kÕ m¸y ®iÖn TrÇn Kh¸nh
Hµ (STKM§). S¬ bé chän ®−êng kÝnh ngoµi Dn = 132mm.
ƒ §−êng kÝnh trong stato D:
Dn= (1,55 ÷ 1,66).D víi 2p =4.
Chän kD=1,65
D = Dn/kD = 132/1,65 = 80 mm
ƒ C«ng suÊt tÝnh to¸n:
KE * P 0,97 * 0,75
P' = = = 1,36kVA
η * cos ϕ 0,72 * 0,74
ƒ ChiÒu dµi tÝnh to¸n cña lâi s¾t stato lδ:
S¬ bé chän hÖ sè cung cùc tõ αδ=0,67; hÖ sè b·o hßa kz=1,1; hÖ sè sãng ks=1,11; hÖ sè
d©y quÊn kd1=0,933; D=8 (cm); tèc ®é tõ tr−êng n=1500 (vg/ph).TrÞ sè A, Bδ ®−îc chän
theo kinh nghiÖm thiÕt kÕ t¶i ®−êng Ar= (240 A/cm); Bδ=0,8 (T)
6,1 * 10 7 * S
lδ = = 6,5(cm)
α δ * k s * k d 1 * A * Bδ * D 2 * n
Chän lδ =6,5 (cm), lâi s¾t lµm thµnh khèi. Sö dông t«n silÝc 2212 dµy δ=0,5 mm cña Nga.
2- D©y quÊn, r∙nh stato vµ khe hë kh«ng khÝ
ƒ B−íc cùc Stato τ:
5
πD π *8
τ= = = 6,2832(cm)
2p 4
ƒ Chän sè r∙nh cña 1 pha d−íi mét cùc q1.
Chän q1=3 sè r·nh stato Z1= 2pmq1=2*2*3*3=36 r·nh
ƒ Chän t¶i ®−êng A=240 (A/cm)
2 * m * W faS * I 1dm A *π * D 240 * π * 8
A= ⇒ W faS = = = 456,727(vg )
π *D 2 * m * I 1dm 2 * 3 * 2,2
ƒ KiÓu d©y quÊn:
Chän d©y quÊn ®ång t©m 2 líp cã b−íc lång y = 1÷7 ;9 ;11(8/9) ;
2 * WS W *a 456,727 * 1
W faS = p1 * q1 * ⇒ WS = faS 1 = = 38,06 ≈ 38 (vg)
a1 p1 * q1 * 2 2*3* 2
2 * WS 2 * 38
tÝnh l¹i WfaS : W faS = p1 * q1 * = 2 *3* = 456(vg )
a1 1
Víi d©y quÊn hai líp b−íc ng¾n y = 8
y 8
βS = = = 0,889
τ 9
- HÖ sè d©y quÊn stato kdqS:
π 8 π
+ HÖ sè b−íc ng¾n k y S = sin( β S * ) = sin( * ) = 0,985 ;
2 9 2
αS 20
sin q S sin 3 0 0
+ HÖ sè b−íc r¶i k rS = 2 = 2 = 0,96 ; α = p1 360 = 2 * 360 = 20 0
α 20 S
z1 36
q S sin S 3 sin
2 2
⇒kdqS=kyS*krS = 0,985*0,96 = 0,9452
ƒ B−íc r¨ng stato t1:
π .D π *8
t1 = = = 0,698(cm)
Z1 36
ƒ Tõ th«ng khe hë kh«ng khÝ Φ:
k E *U 1 0,97 * 220
Φ= = = 2,2307186 * 10 −3 (Wb)
4 * k s * k dqs * f1 * W fas 4 * 1,11 * 0,945 * 50 * 456
ƒ MËt ®é tõ th«ng khe hë kh«ng khÝ Bδ :
6
Φ * 10 4 2,2307186 * 10 4 * 10 −3
Bδ = = = 0,8152(T )
αδ *τ 1 * l δ 0,67 * 6,2832 * 6,5
ƒ S¬ bé ®Þnh chiÒu réng r¨ng Stato:
Bδ * lδ * t1 0,8152 * 0,698
b z1 = = = 0,363(cm)
B z1 * l δ * k c 1,6 * 0,98
Víi ®éng c¬ c«ng suÊt nhá th× theo kinh nghiÖm ta chän Bz1=1,6 (T)
ƒ S¬ bé ®Þnh chiÒu cao g«ng stato hg1: 5,3
Φ * 10 4 2,2307186 * 10 −3 * 10 4
hg1 = = = 1,251(cm)
14,2
2 *B g1 *lδ * k c 2 * 1,4 * 6,5 * 0,98
9,5
Chän mËt ®é tõ c¶m trªn g«ng Bg1=1,4 (T) 3,7
ƒ KÝch th−íc r∙nh stato: 2
0,2
H×nh d¹ng vµ kÝch th−íc r·nh stato (H×nh bªn)
R·nh Stato
hr1=14,2mm ; h12=9,5 mm
R1 = 1,85 mm ; b41 =2,0 mm
R2 = 2,65 mm ; h41 =0,2 mm
ƒ KiÓm tra hÖ sè lÊp ®Çy r∙nh stato kl®S:
- Tæng diÖn tÝch r·nh stato:
R 12 * π π * R 22
R1 + R 2
S rS = + +
* h12 + h41 * b41
2 2 1
1,85 2 * π 2,65 2 * π 1,85 + 2,65
= + + * 9,5 + 0,2 * 2 = 59,55( mm 2 )
2 2 1
- Chän d©y Stato: d©y 1sîi φ0,6(scuS1 = 0,2826 mm2)
DiÖn tÝch d©y ®ång trong r·nh stato:
ScuS=scuS1 *urS = 0,2826*38*2 = 21,48 (mm2)
S cu S 21,48
⇒ HÖ sè lÊp ®Çy k ld S = = = 0,36 ®¶m b¶o lång d©y kh«ng ch¾t qu¸
S rS 59,55
ƒ BÒ réng r¨ng stato :
π ( D + 2h41 + d1 ) π (80 + 2 * 0,2 + 3,7)
bz' 1 = − d1 = − 3,7 = 3,635(mm)
Z1 36
π ( D + 2 hr 1 − d 2 ) π (80 + 2 * 14,2 − 5,3)
bz''1 = − d2 = − 5,3 = 3,693(mm)
Z1 36
7
b z' 1 + b z"1 3,635 + 3,693
btb1 = = = 3,644(mm)
2 2
ƒ ChiÒu cao g«ng stato :
Dn − D 1 132 − 80 1
hg1 = − hr 1 + d 2 = − 14,2 + 5,3 = 12,68(mm) = 1,268(cm)
2 6 2 6
ƒ Khe hë kh«ng khÝ δ:
δ = 0,25 + D.10 −3 = 0,25 + 80 *10 −3 = 0,33(mm) ;
Chän khe hë kh«ng khÝ δ = 0,3 mm = 0,03 cm
3- D©y quÊn, r∙nh vµ g«ng r«to
ƒ Chän sè r∙nh cña 1 pha d−íi mét cùc q2
Chän sè r·nh r«to Z2= 2pmq2 = 28 r·nh --> q2 = 2,333
Trong ®ã: m sè pha m =3;
2p lµ sè cùc 2p=4;
ƒ §−êng kÝnh ngoµi r«to:
D’=D - 2δ=80 - 2*0,3=79,4 mm =7,94cm
ƒ B−íc r¨ng r«to t2:
π .D ' π * 79,4
t2 = = = 0,8904(cm)
Z2 28
ƒ S¬ bé ®Þnh chiÒu réng r¨ng r«to:
Bδ * lδ * t 2 0,8152 * 0,8904
bz 2 = = = 0,463(cm)
B z 2 * lδ * k c 1,6 * 0,98
Chän Bz2=1,6 (T)
ƒ §−êng kÝnh trôc r«to:
Dt=0,31*D = 0,31*80 =24,8 mm ⇒ chän ®−êng kÝnh trôc 25 (mm)
ƒ TÝnh to¸n dßng ®iÖn trong thanh dÉn r«to:
6 * W faS * K dqS 6 * 456 * 0,945
I td = I 2 = K I * I 1 * = 0,57 * 2,2 * = 115,79( A)
Z2 28
- Chän thanh dÉn nh«m cã mËt ®é: JR = 3,5 (A/mm2), tra KI = 0,57
I R 115,79
- TiÕt diÖn thanh dÉn S R = = = 33(mm 2 )
jR 3,5
8
ƒ TÝnh to¸n dßng ®iÖn trong vµnh chËp r«to:
1 1
IV = I td = 115,79 = 260,18( A)
π*p π *2
2 * sin 2 * sin
Z2 28
chän mËt ®é vµnh chËp JV = 1,5 (A/mm2) ta cã Sv = Iv/Jv = 260,18/1,5 = 173 mm2
Sv = avc x bvc = (18)x(13,5) = 243 (mm2) --> Jvc = Iv/Sv = 260,18/243 = 1,07 (A/mm2)
ƒ KÝch th−íc r∙nh r«to:
hr2 = 12,25 mm ; h12=9 mm
d1 =3,9 mm ; b42 =1 mm
d2 =1,8 mm ; h42 =0,4mm
ƒ BÒ réng r¨ng r«to:
π ( D ' − d1 − 2h42 ) π (79,4 − 3,9 − 2 * 0,4)
bz' 2 = − d1 = − 3,9 = 4,48(mm)
Z2 28
π ( D ' − 2 * hr 2 + d 2 ) π (79,4 − 2 *12,25 + 1,8)
bz'' 2 = − d2 = − 1,8 = 4,56(mm)
Z2 28
bz' 2 + bz" 2 4,48 + 4,56
btb 2 = = = 4,52(mm)
0,4
2 2
1
- Tæng diÖn tÝch r·nh r«to:
3,9
d 12 * π π * d 22
d + d2
12,25
S rS = + + 1 * h12 + h42 * b42
8 8 2
9
3,9 2 * π 1,8 2 * π 3,9 + 1,8
= + + * 9 + 0,4 * 1 = 33,29 ( mm 2 )
8 8 2 1,8
ƒ ChiÒu cao g«ng r«to:
R·nh r«to
D − Dt
'
1 79,4 − 25 1
hg 2 = − hr 2 + d 2 = − 12,25 + * 1,8 = 15,25mm
2 6 2 6
4- TÝnh to¸n m¹ch tõ
ƒ HÖ sè khe hë kh«ng khÝ:
t1 0,698
kδ 1 = = = 1,196
t1 − ν 1 * δ 0,698 − 3,81 * 0,03
(b41 / δ ) 2 (2,0 / 0,3) 2
ν1 = = = 3,81
5 + b41 / δ 5 + 2,0 / 0.3
9
t2 0,8904
kδ 2 = = = 1,047
t 2 −ν 2 * δ 0,8904 − 1,333 * 0,03
(b42 / δ ) 2 (1,0 / 0,3) 2
ν2 = = = 1,333
5 + b42 / δ 5 + 1,0 / 0.3
kδ = kδ1*kδ2 = 1,196*1,047 =1,252
ƒ L¸ t«n dïng thÐp kü thuËt ®iÖn ký hiÖu 2212:
ƒ Søc tõ ®éng khe hë kh«ng khÝ:
Fδ = 1,6*Bδ*kδ*δ*104 = 1,6* 0,8152*1,252*0,03*104= 489,903(A)
ƒ MËt ®é tõ th«ng ë r¨ng stato:
Bδ * lδ * t1 0,8152 * 0,698
BZ 1 = = = 1,593(T )
btb1 * lδ * k c 0,3644 * 0,98
ƒ C−êng ®é tõ tr−êng trªn r¨ng stato theo b¶ng V-6 ë phô lôc V (STKM§):
Hz1 = 14,22(A/cm)
ƒ Søc tõ ®éng trªn r¨ng stato:
Fz1 = 2hz1*Hz1= 2*1,243*14,22 = 35,35(A)
d2 5,3
hz1 = hr1 − = 14,2 − = 12,43mm = 1,243cm
3 3
ƒ MËt ®é tõ th«ng ë r¨ng r«to:
Bδ * lδ * t 2 0,8152 * 0,8904
Bz 2 = = = 1,639(T )
btb 2 * lδ * k c 0,452 * 0,98
ƒ C−êng ®é tõ tr−êng trªn r¨ng r«to theo b¶ng V-6 ë phô lôc V (STKM§):
Hz2 = 16,05 (A/cm)
ƒ Søc tõ ®éng trªn r¨ng r«to:
Fz2 = 2hz2*Hz2=2*1,125*16,05 = 36,11 (A)
d2 1,8
hz 2 = hr 2 − h42 − = 12,25 − 0,4 − = 11,25mm = 1,125cm
3 3
ƒ HÖ sè b∙o hßa r¨ng kz :
Fδ + Fz1 + FZ 2 489,903 + 35,35 + 36,11
kz = = = 1,146
Fδ 489,903
TrÞ sè nµy gÇn ®óng víi trÞ sè gi¶ thiÕt ban ®Çu nªn kh«ng cÇn tÝnh l¹i
ƒ MËt ®é tõ th«ng trªn g«ng stato:
10
Φ * 10 4 2,2307186 * 10 −3 * 10 4
B g1 = = = 1,381(T )
2 * h g 1 * lδ * k c 2 * 1,268 * 6,5 * 0,98
ƒ C−êng ®é tõ tr−êng trªn r¨ng stato theo b¶ng V-9 ë phô lôc V (STKM§):
Hg1 = 6,197(A/cm)
ƒ ChiÒu dµi m¹ch tõ ë g«ng stato:
π ( Dn − hg 1 ) π (13,2 − 1,268)
L g1 = = = 9,367cm
2p 4
ƒ Søc tõ ®éng trªn g«ng stato:
Fg1 = Lg1*Hg1=9,367*6,197= 58,04(A)
ƒ MËt ®é tõ th«ng trªn g«ng r«to:
Φ * 10 4 2,2307186 * 10 −3 * 10 4
Bg 2 = = = 1,148(T )
2 * h g 2 * lδ * k c 2 * 1,525 * 6,5 * 0,98
ƒ C−êng ®é tõ tr−êng trªn r¨ng stato theo b¶ng V-9 ë phô lôc V (STKM§):
Hg2 = 3,65 (A/cm).
ƒ ChiÒu dµi m¹ch tõ ë g«ng R«to:
π ( Dt + hg 2 ) π (2,5 + 1,525)
Lg 2 = = = 3,16cm
2p 4
ƒ Søc tõ ®éng trªn g«ng R«to:
Fg2 = Lg2*Hg2=3,16*3,65 = 11,53 (A)
ƒ Tæng søc tõ ®éng cña m¹ch tõ:
F∑ = Fδ + FZ1+FZ2+Fg1+Fg2=489,903 + 35,35 + 36,11+ 58,04+ 11,53 = 630,933 (A)
ƒ HÖ sè b∙o hßa toµn m¹ch:
F∑ 630,933
kµ = = = 1,288
Fδ 489,903
ƒ Dßng ®iÖn tõ hãa :
p * F∑ 2 * 630,933
I µ= = = 1,09( A)
2,7 * w faS * k dqS 2,7 * 456 * 0,945
5- tham sè ë chÕ ®é ®Þnh møc
ƒ ChiÒu dµi phÇn ®Çu nèi cña d©y quÊn stato:
l®1 = k®1*τy + 2B = 1,3*6,57 + 2*1,5 = 11,54 (cm)
11
- k®1 - hÖ sè kinh nghiÖm
- B =1,5 cm – phÇn th¼ng bin d©y kÐo dµi ra ngoµi lâi thÐp
π ( D + hr1 ) * y π (80 + 14,2) * 8
Trong ®ã: τ y = = = 65,7(mm) = 6,57(cm)
Z1 36
ƒ ChiÒu dµi trung b×nh nöa vßng d©y cña d©y quÊn stato::
ltb = lδ + l®1 = 6,5 + 11,54 = 18,04 (cm)
ƒ ChiÒu dµi d©y quÊn mét pha cña stato:
L1 = 2*ltb*W1*10-2 = 2*18,04*456*10-2 = 164,525 (m)
ƒ §iÖn trë t¸c dông cña d©y quÊn stato:
L1 1 164,525
r1 = ρ 75 = * = 12,66(Ω)
n1 * a1 * s1 46 1 * 1 * 0,2826
§iÖn trë cña d©y quÊn stato tÝnh theo ®¬n vÞ t−¬ng ®èi:
I1 3,8
r1* = r1 = 12,66 = 0,1546
U1 220 * 2
ƒ §iÖn trë t¸c dông cña d©y quÊn r«to:
l * 10 −2 1 6,5 * 10 −2
rtd = ρ AL 2 = * = 8,4893 * 10 −5 (Ω)
Sr2 23 33,29
ƒ §iÖn trë t¸c dông vµnh chËp r«to:
π * Dv *10 −2 1 π * 6 * 0,01
rv = ρ AL = * = 1,2045 * 10 −6 (Ω)
Z 2 * Sv 23 28 * 18 * 13,5
ƒ §iÖn trë r«to:
2 * rv −5 2 * 1,2045 * 10 −6
r2 = rtd + = 8, 4893 * 10 + = 9,706 * 10 −5 (Ω)
∆2 0,44504 2
π*p π *2
∆ = 2 * sin = 2 * sin = 0,44504
Z2 28
ƒ HÖ sè quy ®æi:
4 * m * (W faS * k dqS ) 2 4 * 3 * (456 * 0,945) 2
γ = = = 79582,306
Z2 28
ƒ §iÖn trë r«to quy ®æi vÒ Stato:
r2 = γ * r2 = 79582,306 * 9,706 *10 −5 = 7,724(Ω)
'
12
ƒ HÖ sè tõ dÉn t¶n r∙nh stato:
h1 b h h
λ r1 = k β + (0,785 − 41 + 2 + 41 )k β'
3b 2b b b 41
13,35 2,0 0,45 0,2
λ r1 = 0,94 + (0,785 − + + )0,92 = 1,508
3 * 5,3 2 * 5,3 5,3 2,0
8
1+ 3
1 + 3β 9 = 0,92
k β' = = ; h1=14,2-0,2-0,2-0,45 = 13,35; b=5,3 ; b41=2,0
4 4
1 3 ' 1 3
k β' = + k β = + 0,92 = 0,94 ; h2 = 0,45; h41=0,2
4 4 4 4
ƒ HÖ sè tõ dÉn t¶n t¹p r∙nh stato:
t1 * (q1 * k dqS ) 2 * ρ t 2 * k t1 * σ t1 0,698 * (3 * 0,945) 2 * 0,93 * 0,937 * 1,11 * 10 −2
λt1 = 0,9 = 0,9 = 1,3
δ * kδ 0,03 * 1,252
kt1 = 0,937
ƒ HÖ sè tõ t¶n phÇn ®Çu nèi:
q 3 8
λ d 1 = 0,34 * 1 * (l d 1 + 0,64 * β * τ ) = 0,34 * * (11,54 − 0,64 * * 6,2832) = 1,25
lδ 6,5 9
∑ λ =λ + λ + λ = 1,508 + 1,3 + 1,25 = 4,058
1 r1 t1 d
ƒ §iÖn kh¸ng d©y quÊn stato :
2
f1 w faS 2 lδ 50 ⎛ 456 ⎞ 6,5
x1 = 0,158 * *(
100 100
) *
pq1
∑ λ1 = 0,158 * * ⎜ ⎟ *
100 ⎝ 100 ⎠ 2 * 3
* 4,058 = 7,22(Ω)
ƒ HÖ sè tõ dÉn t¶n r∙nh r«to:
⎡ h1 π * b2 2 b ⎤ h
λr 2 = ⎢ (1 − ) + 0,66 − 4 ⎥ + 4
⎣3* b 8 * Sr 2 * b ⎦ b4
⎡ 10,62 π *1,8 2 2 1 ⎤ 0,4
=⎢ (1 − ) + 0,66 − ⎥+ = 2,201
⎣ 3 * 1,8 8 * 33,29 2 * 1,8 ⎦ 1
h1=9+0,9*1,8 = 10,62 mm; b = 1,8 mm ; b42 =1,0 mm; h42=0,4
DiÖn tÝch r·nh r«to SrR = 33,29 mm2
ƒ HÖ sè tõ dÉn t¶n t¹p r«to:
28 2
t 2 * (q 2 * k dq 2 ) 2 * ρ t 2 * k 42 * σ 2 0,8904 * ( ) * 1 * 1 * 1,68 * 10 − 2
λt 2 = 0,9 = 0,9 3* 4 = 1,952
δ * kδ 0,03 * 1,252
ƒ HÖ sè tõ dÉn t¶n phÇn ®Çu nèi r«to :
13
2,3 * Dv 4,7 Dv 2,3 * 6 4,7 * 6
λđ 2 = lg = lg = 0,3051
Z 2 lδ ∆2
a + 2 * b 28 * 6,5 * 0,44504 2
1,8 + 2 * 1,35
Dtrv = 42; Dnv = 78 --> Dv = (42+78)/2 = 60 mm
a=18 mm; b = 13,5 mm ;
ƒ HÖ sè tõ t¶n r∙nh nghiªng r«to :
b 0,698 2
λ rn = 0,5 * λt 2 * ( n ) 2 = 0,5 * 1,952 * ( ) = 0,6
t2 0,8904
HÖ sè tõ t¶n phÇn ®Çu nèi:
∑ λ =λ + λ + λ
2 r2 t2 d2 + λ rn = 2,201 + 1,952 + 0,3051 + 0,6 = 5,0581
ƒ §iÖn kh¸ng r«to :
x 2 = 7,9 * f 1 * lδ * (∑ λ 2 ) * 10 −8 = 7,9 * 50 * 6,5 * 5,0581 * 10 −8 = 1,298667 * 10 −4 (Ω)
ƒ §iÖn kh¸ng r«to quy ®æi :
x 2 = γx 2 = 79582,306 * 1,298667 * 10 −4 = 10,335(Ω)
'
TÝnh l¹i kE :
U 1 − I µ * x1 220 − 1,09 * 7,22
kE = = = 0,9642
U1 220
TrÞ sè nµy kh«ng sai kh¸c so víi trÞ sè ban ®Çu 0,6% nªn kh«ng cÇn tÝnh l¹i
ƒ TÝnh ®iÖn kh¸ng hç c¶m:
U 1 − I µ x1 220 − 1,09 * 7,22
x12 = = = 194,615(Ω)
Iµ 1,09
B-TÝnh to¸n tô ®iÖn cho bé ®æi nguån:
Theo Rick Christopherson ta lùa chän tô ®iÖn lÇn l−ît nh− sau:
C13 = 4 ÷5 lÇn c«ng suÊt m¸y tÝnh b»ng m· lùc(1HP = 0,75 kW)
C23 = 10 ÷15 lÇn c«ng suÊt m¸y tÝnh b»ng HP
Ck® = 40 ÷100 lÇn c«ng suÊt m¸y tÝnh b»ng HP
ë ®©y m¸y ®æi nguån cã c«ng suÊt 0,75 kW = 1HP do vËy s¬ bé ta chän C13 = 4 ®Õn
5µF, C23 = 10 ®Õn 15µF vµ tô khëi ®éng Ck® = 40 ®Õn 100µF
14
Theo t¸c gi¶ Jim Hanrahan chän C13 b»ng 25 ®Õn 30 microfarads cho 1HP c«ng suÊt.
Víi ®éng c¬ 0,75kW(1HP) do VIHEM chÕ t¹o tÝnh to¸n chän tô ®iÖn theo kinh nghiÖm
theo ®iÖn kh¸ng t−¬ng ®−¬ng cña ®éng c¬ ph¸t, ë ®©y ®iÖn kh¸ng t−¬ng ®−¬ng cña m¹ch
®iÖn thay thÕ cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé lµ xt® = 0.5*(x12 + x1) = 0,5*(194,615+7,22) =
0.5*201,835 = 100,9175 (Ω), vËy ®Ó t¹o ra sù lÖch pha gi÷a c¸c pha d©y quÊn ta chän
xC13 = xtd => C13 = 32 µF, tô C23 = 40 µF
15
B¶ng kÕt qu¶ tÝnh to¸n thiÕt kÕ ®iÖn tõ m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha 1HP:
KÝch th−íc c¬ b¶n Th«ng sè d©y quÊn
§−êng kÝnh ngoµi Stato Dn= 132 mm D©y quÊn Stato : Φ0,6
§−êng kÝnh trong Stato D = 80 mm Sè vßng d©y 1 bin Ws =38 Vßng
ChiÒu dµi lâi thÐp Lfe= 65 mm D©y quÊn 2 líp b−íc lång :
Sè r·nh Stato/R«to Z1/ Z2 = 36/28 y = 1 ÷ 7; 9; 11;
Khe hë kh«ng khÝ δ = 0,3 mm Sè m¹ch nh¸nh song song a=1
Tô ®iÖn:
C13 = 32µF/400Vac; C23 = 40µF/400Vac;
Ck® = 150µF/250Vac
KÝch th−íc r·nh Stato vµ R«to
0,4
1
5,3
3,9
14,2
12,25
9,5
9
3,7
2 1,8
0,2
R·nh Stato R·nh R«to
16
PhÇn II: Quy tr×nh C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y ®æi nguån 1pha
thµnh 3pha
Quy tr×nh chñ yÕu s¶n xuÊt m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha ®−îc thÓ hiÖn trong b¶ng 2-1:
B¶ng 2-1
C¸c qu¸ tr×nh c«ng nghÖ gia c«ng Chi tiÕt hoÆc nhãm chi tiÕt chÕ t¹o hoÆc gia c«ng
- §óc gang cã ®é bÒn cao hoÆc - Th©n, n¾p, n¾p mì, th©n n¾p hép cùc ®éng c¬
gang x¸m. ph¸t 3pha.
- DËp nguéi. - L¸ t«n stato, r«to, n¾p che qu¹t giã.
- Gia c«ng c¾t gät c¬ khÝ. - Th©n, n¾p, n¾p mì, th©n n¾p hép cùc, th©n n¾p
- C«ng nghÖ chÕ t¹o bèi d©y, gia hép b¸nh vÝt-trôc vÝt, trôc, b¸nh vÝt, trôc vÝt, v v...
c«ng vËt nèi mÒm vµ cøng. - QuÊn, bäc c¸ch ®iÖn bèi d©y vµ cuén d©y, tÈm
- ChÕ t¹o c¸c chi tiÕt c¸ch ®iÖn. c¸ch ®iÖn vµ Ðp bèi d©y, hµn ®Êu d©y.
- S¬n chèng gØ . - C¾t gät nªm r·nh, giÊy c¸ch ®iÖn.
- C¸c chi tiÕt: Th©n, n¾p, n¾p mì, hép cùc, r«to,
- L¾p r¸p . lßng trong stato v. v...
- L¾p r¸p côm chi tiÕt vµ l¾p r¸p hoµn chØnh m¸y
- S¬n trang trÝ. ®æi nguån 1pha thµnh 3pha.
I. C«ng nghÖ chÕ t¹o phÇn ®iÖn tõ:
PhÇn ®iÖn tõ trong ®éng c¬ ph¸t cña m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha bao gåm: l¸ t«n
stato, l¸ t«n r«to, lâi thÐp stato, lâi thÐp r«to, bèi d©y stato. Nãi chung c¸c b−íc c«ng nghÖ
chÕ t¹o ®iÖn tõ cña m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha gåm c¸c b−íc:
1. C«ng nghÖ chÕ t¹o l¸ t«n:
- VËt liÖu: t«n silÝc cña Nga 2212, δ=0,5 mm
- C¸c l¸ t«n ®−îc dËp nguéi trªn m¸y dËp SD63 lùc dËp phï hîp ®¶m b¶o t«n Ýt bÞ biÕn
d¹ng, khu«n dËp ®−îc chÕ t¹o trªn m¸y CNC cã ®é chÝnh x¸c cao ®Ó gi¶m ®é ba via.
2. C«ng nghÖ Ðp lâi thÐp:
Quy tr×nh c«ng nghÖ Ðp lâi thÐp cña m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha ®−îc Ðp ®óng kÝch
th−íc thiÕt kÕ, ®¹t hÖ sè Ðp chÆt kc= 0,98 vµ ®−îc h·m gi÷ b»ng g«ng Ðp.
3. C«ng nghÖ chÕ t¹o bèi d©y stato, r«to:
17
Bèi d©y stato vµ cña r«to cña m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha chÕ t¹o ®¶m b¶o ®óng
tiÕt diÖn d©y, sè sîi chËp vµ sè vßng:
- D©y quÊn stato lµ d©y ®ång c¸ch ®iÖn cÊp F, ký hiÖu: PEW cña Hµn Quèc.
- Bin d©y ®−îc quÊn trªn m¸y quÊn d©y chuyªn dïng cã hÖ thèng ®Õm sè vßng d©y tù
®éng.
4. Lång ®Êu bèi d©y vµo stato vµ r«to:
- Lãt c¸ch ®iÖn r·nh stato vµ r«to b»ng b×a c¸ch ®iÖn cÊp F.
- Lång bin d©y vµo r·nh.
- Lãt c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c tæ bèi d©y, gi÷a c¸c pha b»ng b×a c¸ch ®iÖn cÊp F.
- Nªm miÖng r·nh b»ng TÐct«lÝt thuû tinh.
- Hµn ®Êu c¸c tæ bèi d©y trªn m¸y hµn chuyªn dïng.
- C¸ch ®iÖn c¸c mèi nèi b»ng gen sîi thuû tinh tÈm s¬n c¸ch ®iÖn.
- §Çu bin d©y ®−îc b¨ng c¸ch ®iÖn thuû tinh.
- KiÓm tra c¸ch ®iÖn pha-pha, pha-vá b»ng m¸y H2 CPS.
- Thö cao ¸p b»ng m¸y thö cao ¸p HS 0110, ®iÖn ¸p thö 1500 V.
5. SÊy stato, r«to lång d©y:
- SÊy méc côm stato, r«to lång d©y.
TÈm s¬n c¸ch ®iÖn b»ng s¬n (SPV128) cña Hµn Quèc, sÊy côm stato, r«to lång d©y trong
lß sÊy tuÇn hoµn SZLB 112.
6. Ðp stato lång d©y vµo th©n.
7. KiÓm tra cao ¸p vµ ®o ®iÖn trë mét chiÒu cña m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha.
II. C«ng nghÖ chÕ t¹o c¸c chi tiÕt c¬ khÝ vµ Quy tr×nh l¾p
r¸p
1. C«ng nghÖ chÕ t¹o th©n m¸y ®æi nguån 1pha thµnh 3pha (H×nh 1):
Th©n ®éng c¬ ph¸t vµ hép chøa m¸y ®æi nguån lµ bé phËn c¬ b¶n nhÊt quyÕt ®Þnh h×nh
d¸ng bªn ngoµi vµ ®é bÒn kÕt cÊu, bëi vËy th©n m¸y ph¶i ®¹t ®−îc c¸c yªu cÇu:
- §èi víi th©n ®−îc chÕ t¹o b»ng ph−¬ng ph¸p ®óc ph¶i cã hÖ thèng rãt ®¶m b¶o dÉn kim
lo¹i vµo khu«n ªm.
- KÕt cÊu cña th©n ph¶i ®¶m b¶o c¸c chç chuyÓn tiÕp tõ thµnh dµy sang thµnh máng
kh«ng ®ét ngét v× khi nguéi ®i sÏ g©y ra øng lùc bªn trong ë nh÷ng chç thµnh máng.
18