Tài liệu Luận án tốt nghiệp : Thiết kế và tính toán động cơ không đồng bộ 3 pha RoTo Lồng Sóc ppt

Luận án tốt nghiệp

Thiết kế và tính toán động cơ
không đồng bộ 3 pha RoTo
Lồng Sóc
Luận Án Tốt Nghiệp

Trang-1 -
PHẦN I. THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 4
CHƯƠNG 1. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ KẾT CẤU MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 4
I. Đại cương về máy điện không đồng bộ 4
II. Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 5
III. Cấu tạo của động cơ không đồng bộ 7
IV. Công dụng 8
V. Kết cấu của máy điện 9
CHƯƠNG 2. NHỮNG VẤN DỀ CHUNG KHI THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
RÔTO LỒNG SÓC
11
I. Ưu diểm 11
II. Khuyết điểm 11
III. Biện pháp khắc phục 12
IV. Nhận xét 12
V. Tiêu chuẩn sản suất động cơ 12
VI. Phương pháp thiết kế 12
VII. Nội dung thiết kế 12
VIII. Các tiêu chuẩn đối với động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc 12
IX. Trình tự thiết kế 15
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 17

I. Xác định kích thước chủ yếu 17
II. Thiết kế stato 19
III. Thiết kế lõi sắt rôto 21
IV. Khe hở không khí 22
V. Tham số của động cơ điện không đồng bộ trong quá trình khởi động 23
PHẦN II. THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA RÔTO LỒNG
SÓC
27
CHƯƠNG 1. KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 29
1. Số đôi cực 29
2. Đường kính ngoài stato 29
CHƯƠNG 2. DÂY QUẤN, RÃNH STATO VÀ KHE HỞ KHÔNG KHÍ 31
1. Mã hiệu thép và bề dầy lá thép 31
2. Kết cấu stato của vỏ máy điện xoay chiều 31
4. Bước rãnh stato 31
5. Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh u
r1
31
6. Số vòng dây nối tiếp của một pha 32
7. Tiết diện và đường kính dây dẫn 32
8. Kiểu dây quấn 32
9. Hệ số dây quấn 33
10. Từ thông khe hở không khí Ф 34
11. Mật độ từ thông khe hở không khí B
δ
và tải đường A 34
12. Sơ bộ định chiều rộng của răng b’
z1
34
13. Sơ bộ chiều cao của gông stato h

g1
34
14. Kích thước rãnh và cách điện 34
15. Diện tích rãnh trừ nêmS’
r
35
16. Bề rộng răng stator b
z1
35
17. Chiều cao gông stato 36
Luận Án Tốt Nghiệp

Trang-2 -
18. Khe hở không khí 36
CHƯƠNG 3. DÂY QUẤN, RÃNH VÀ GÔNG RÔTO 37
1. Số rãnh rôto Z
2
37
2. Đường kính ngoài rôto D’ 37
3. Bước răng rôto t
2
37
4. Sơ bộ định chiều rộng của răng rôto b’
z2
37
5. Đường kính trục rôto D
t
37
6. Dòng điện trong thanh dẫn rôto I
td

37
7. Dòng điện trong vòng ngắn mạch I
v
38
8. Tiết diện thanh dẫn vòng nhôm S’
td
38
9. Sơ bộ chọn mật độ dòng điện trong vòng ngắn mạch S
v
= 2,5 A/mm
2
38
10. Kích thước rãnh rôto và vòng ngắn mạch 38
11. Chiều cao vành ngắn mạch h
v
38
12. Đường kính trung bình vành ngắn mạch D
v
38
13. Bề rộng vành ngắn mạch b
v
38
14. Diện tích rãnh rôto S
r2
38
15. Bề rộng răng rôto ở 1/3 chiều cao răng 38
16. Chiều cao gông rôto h
g2
39
17. Làm nghiên rãnh ở rôto b

n
39
CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN MẠCH TỪ 40
1. Hệ số khe hở không khí 40
2. Dùng thép KTĐ cán nguôi 2211 40
3. Sức từ động khe hở không khí F
δ
40
4. Mật độ từ thông ở răng stator B
z1
40
5. Sức từ động trên răng stato 40
6. Mật độ từ thômg ở răng rôto B
z2
41
7. Sức từ động trên răng rôto F
z2
41
8. Hệ số bão hòa răng k
z
41
9. Mật độ từ thông trên gông stator B
g1
41
10. Cường độ từ trường ở gông stator H
g1
: theo Bảng V-9 (Phụ lục V, trang 611 TKMĐ), ta
chọn
41
11. Chiều dài mạch từ ở gông stator L

g1
41
12. Sức từ động ở gông stator F
g1
41
13. Mật độ từ thông trên gông rôto B
g2
41
14. Cường độ từ trường ở gông rôto H
g2
: theo Bảng V-9 (Phụ lục V, trang 611 TKMĐ), ta
chọn
41
15. Chiều dài mạch hở gông rôto L
g2
41
16. Sức từ động ở gông rôto F
g2
42
17. Tổng sức từ động của mạch từ F 42
18. Hệ số bão hòa toàn mạch k
µ
42
19. Dòng điện từ hóa I
µ
42
20. Dòng điện từ hóa phần trăm 42
CHƯƠNG 5. THAM SỐ ĐỘNG CƠ ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC 43
1. Chiều dài phần đầu nối của dây quấn stator L
đ1

43
2. Chiều dài trung bình nửa vòng của dây quấn stator l
tb
43
3. Chiều dài dây quấn một pha của stator L
1
43
Luận Án Tốt Nghiệp

Trang-3 -
4. Điện trở tác dụng của dây quấn stator r1 43
5. Điện trở tác dụng của dây quấn rôto r
td
43
6. Điện trở vòng ngắn mạch r
v
44
7. Điện trở rôto r
2
44
8. Hệ số quy đổi γ 44
9. Điện trở rôto đã quy đổi 44
10. Hệ số từ dẫn tản rãnh stator λ
r1
44
11. Hệ số từ dẫn tản tạp stator 45
12. Hệ số từ tản phần đầu nối λ
đ1
45
13. Hệ số từ dẫn tản của stator 45

14. Điện kháng dây quấn stator x
1
45
15. Hệ số từ dẫn tản rãnh rôto λ
r2
45
16. Hệ số từ dẫn tản tạp rôto 46
17. Hệ số từ dẫn tản phần đầu nối 46
18. Hệ sốtừ tản do rãnh nghiên 46
19. Hệ số từ tản rôto 46
20. Điện kháng tản dây quấn rôto 46
21. Điện kháng rôto đã quy đổi 46
22. Điện kháng hổ cảm x
12
46
23. Tính lai k
E
47
CHƯƠNG 6. TỔN HAO THÉP VÀ TỔN HAO CƠ 48
1. 48
2. Trọng lượng gông từ stato 48
3. Tổn hao sắt trong lõi sắt stato 48
4. Tổn hao bề mặt trên răng rôto 49
5. Tổn hao đập mạch trên răng rôto 49
6. Tổng tổn hao thép 50
7. Tổn hao cơ 50
8. Tổn hao không tải 50
CHƯƠNG 7. ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC 51
1. Hệ số C
1

51
2. Thành phần phản kháng của dòng điện ở chế độ đồng bộ 51
3. Thành phần tác dụng của dòng điện ở chế độ đồng bộ 51
4. Sức điện động E
1
51
5. Hệ số trượt định mức 52
6. Hệ số trượt tại momen cực đại 52
7. Bội số momen cực đại 52
CHƯƠNG 8. TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG 55
1. Tham số của động cơ điện khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s = 1 55
2. Tham số của động cơ điện khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hòa của mạch từ tản khi
s=1
56
4. Dòng điện khởi động 57
5. Bội số dòng điện khởi động 58
6. Bội số momen khởi động 58
CHƯƠNG 9 TÍNH TOÁN NHIỆT 59
1. Các nguồn nhiệt trên sơ đồ thay thế nhiệt bao gồm 59
Luận Án Tốt Nghiệp

Trang-4 -
2. Nhiệt trở trên mặt lõi sắt stator 60
3. Nhiệt trở phần đầu nối dây quấn stator 60
4. Nhiệt trở đặc trưng cho độ chênh lệch giữa không khí nóng bên trong máy và vỏ máy 61
5. Nhiệt trở bề mặt ngoài vỏ máy 61
6. Nhiệt trở trên lớp cách điện rãnh 62
7. Độ chênh nhiệt của vỏ máy với môi trường 63
8. Độ tăng nhiệt của dây quấn stato 63
CHƯƠNG 10. TÍNH TOÁN THÔNG GIÓ VÀ LÀM NGUỘI 64

I. Hệ thống thông gió 64
II. Tính toán thông gió 65
1. Xác định lượng không khí cần thiết 65
III. Tính toán quạt gió 66
1. Đặc điểm của quạt ly tâm 66
2. Đặc tính của quạt ly tâm 66
1. Xác định lượng không khí cần thiết Q 66
2. Lượng khong khí tiêu hao cực đại 67
3. Tính toán quạt ly tâm 67
4. Chiều cao cánh quạt 69
5. Số cánh quạt 69
6. Kích thước quạt 69
7. Công suất quạt P
q
70
CHƯƠNG 11. TÍNH TOÁN CƠ 71
I. Tính toán trục 71
II. Chọn kích thước trục 72
2. Kiểm tra độ bền trục 72
3. Tính toán gối trục ở bi 75
4. Chọn vỏ máy 76
5. Chọn nắp máy 76
6. Kích thước tổng quát và chân đế của máy theo phụ lục I trang 598 (TKMD) 77
7. Chọn móc treo 77
CHƯƠNG 12. TRONG LƯỢNG VẬT LIỆU TÁC DỤNG VÀ CHỈ TIÊU SỬ DỤNG 78
1. Trọng lượng thép silic cầu chuẩn b 78
2. Trọng lượng dồng của dây quấn stato 78
3. Trọng lượng nhôm rôto (không kể cánh quạt ở vành ngắn mạch) 78
PHẦN III
TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG ĐIỆN BẰNG CÁCH ĐIỀU KHIỂN HỆ SỐ CÔNG

SUẤT…………………………………………………………………………………………83
1.Điều Khiển Hệ Số Công Suất- Mạch Chi Tiết Cơ Bản………………………83
2.Mạch Khuếch Đại Chế Độ Không Liên Tục Đến Với Chế Độ Liên Tục Cho Sư Điều
Chỉnh Hệ Số Công Suất…………………………………………………………85
3.Sự Ổn Định Điện Áp ngõ Vào Trong Bộ Khuếch Đại Chế Độ Liên Tục… 88
4.Sự Ổn Định Ngõ Ra Trong Bộ Ổn Định Khuếch Đại Chế Độ Liên Tục ….89
PHẦN 1. THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
CHƯƠNG 1. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ KẾT CẤU MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
I. Đại cương về máy
điện không đồng bộ
Luận Án Tốt Nghiệp

Trang-5 -
Máy in không ng b do kt cu n gin, làm vic chc chn, s dng và bo qun thun
tin, giá thành r nên c s dng rng rãi trong nn kinh t quc dân, nht là loi công sut
di 100 kW.

ng c in không ng b rôto lng sóc cu to n gin nht nht là loi rôto lng sóc úc
nhôm) nên chim mt s lng khá ln trong loi ng c công sut nh và trung bình. Nhc
im ca ng c này là iu chnh tc  khó khn và dòng in khi ng ln thng bng
6-7 ln dòng in nh m
c.  b khuyt cho nhc im này, ngi ta ch to ông c
không ng b rôto lng sóc nhiu tc  và dùng rôto rãnh sâu, lng sóc kép  h dòng in
khi ng, ng thi tng mômen khi ng lên.
ng c in không ng b rôto dây qun có th iu chnh tc c tc  trong mt chng
mc nht 
nh, có th to mt mômen khi ng ln mà dòng khi ng không ln lm, nhng
ch to có khó hn so vi vi loi rôto lng sóc, do ó giá thành cao hn, bo qun cng khó
hn.
ng c in không ng b c sn xut theo kiu bo v IP23 và kiu kín IP44. Nhng

ng c in theo cp bo v IP23 dùng qut gió hng tâm t  hai
u rôto ng c in.
Trong các ng c rôto lng sóc úc nhôm thì cánh qut nhôm c úc trc tip lên vành
ngn mch. Loi ng c in theo cp bo v IP44 thng nh vào cánh qut t  ngoài v
máy  thi gió  mt ngoài v máy, do ó tn nhit có kém hn do vi loi IP23 nhng bo
dng máy d dàng hn.
Hin nay các nc
ã sn xut ng c in không ng b theo dãy tiêu chun. Dãy ng c
không ng b công sut t 0,55-90 KW ký hiu là K theo tiêu chun Vit Nam 1987-1994
c ghi trong bng 10-1 (Trang 228 TKM). Theo tiêu chun này, các ng c in không
ng b trong dãy iu ch to theo kiu IP44.
Ngoài tiêu chun trên còn có tiêu chun TCVN 315-85, quy nh dãy công sut ng c in
không ng b rôto lng sóc t 110 kW-1000 kW, gm
có công sut sau: 110,160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800 và 1000 kW.
Ký hiu ca mt ng c in không ng b rôto lng sóc c ghi theo ký hiu v tên gi
ca dãy ng c in, ký hiu v chiu cao tâm trc quay, ký hiu v kích thc lp t d trc
và ký hiu v s trc.
II. Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ
ng c không ng b ba pha có hai phn chính: stato (phn tnh) và rôto (phn quay). Stato
g
m có lõi thép trên ó có cha dây qun ba pha.
Khi u dây qun ba pha vào li in ba pha, trong dây qun s có các dòng in chy, h
thng dòng in này tao ra t trng quay, quay vi tc :
p
f
n
1
1
*60=
Trong ó:

-f
1
: tn s ngun in
-p: s ôi cc t ca dây qun
Phn quay, nm trên trc quay bao gm lõi thép rôto. Dây qun rôto bao gm mt s thanh dn
t trong các rãnh ca mch t, hai u c ni bng hai vành ngn mch.
Luận Án Tốt Nghiệp

Trang-6 -
2
n
n
2
n
1
1
n
s
1
N
1
dt
F
dt
F

Hình 1.1
T trng quay ca stato cm ng trong dây rôto sc in ng E, vì dây qun stato kín mch
nên trong ó có dòng in cha. S tác dng tng h gia các thanh dn mang dòng in vi
t trng ca máy to ra các lc in t F

t
tác dng lên thanh dn có chiu xác nh theo quy
tc bàn tay trái.
Tp hp các lc tác dng lên thanh dn theo phng tip tuyn vi b mt rôto to ra mômen
quay rôto. Nh vy, ta thy in nng ly t li in ã c bin thành c nng trên trc
ng c. Nói cách khác, ng c không ng b là mt thit b in t, có kh nng bi
n in
nng ly t li in thành c nng a ra trên trc ca nó. Chiu quay ca rôto là chiu quay
ca t trng, vì vy ph thuc vào th t pha ca in áp li t trên dây qun stato. Tc 
ca rôto n
2
là tc  làm vic và luôn luôn nh hn tc  t trng và ch trong trng hp ó
mi xy ra cm ng sc in ng trong dây qun rôto. Hiu s tc  quay ca t trng và
rôto c c trng bng mt i lng gi là h s trt s:
1
21
n
nn
s
−
=

Khi s=0 ngha là n
1
=n
2
, tc  rôto bng tc  t trng, ch  này gi là ch  không ti lý
tng (không có bt c sc cn nào lên trc).  ch  không ti thc, s≈0 vì có mt ít sc cn
gió, ma sát do  bi …
Khi h s trt bng s=1, lúc ó rôto ng yên (n

2
=0), momen trên trc bng momen m máy.
H s trt ng vi ti nh mc gi là h s trt nh mc. Tng ng vi h s trt này
gi tc  ng c gi là tc  nh mc.
Tc  ng c không ng b bng:
)1(*
12
snn −=

Mt c im quan trng ca ng c không ng b là dây qun stato không c ni trc
tip vi li in, sc in ng và dòng in trong rôto có c là do cm ng, chính vì vy
ngi ta cng gi ng c này là ng c cm ng.
Tn s dòng in trong rôto rt nh, nó ph thuc vào tc  tr
t ca rôto so vi t trng:
1
1
21121
2
*
*60
)(**
60
* fs
n
nnnpnn
pf =
−
=
−
=

Luận Án Tốt Nghiệp

Trang-7 -
ng c không ng b có th làm vic  ch  máy phát in nu ta dùng mt ng c khác
quay nó vi tc  cao hn tc  ng b, trong khi các u ra ca nó c ni vi li n.
Nó cng có th làm vic c lp nu trên u ra ca nó c kích bng các t in.
ng c không ng b có th cu t
o thành ng c mt pha. ng c mt pha không th t
m máy c, vì vy  khi ng ng c mt pha cn có các phn t khi ng nh t in,
in tr …
III. Cấu tạo của động cơ không đồng bộ
ng c không ng b v cu to c chia làm hai loi: ng c không ng b ng
n mch
hay còn gi là rôto lng sóc và ng c dây qun. Stato có hai loi nh nhau.  phn lun vn
này ch nghiên cu ng c không ng b rôto lng sóc.
1. Stato (phần tĩnh)
Stato bao gm v máy, lõi thép và dây qun.
- Vỏ máy
V máy là ni c nh lõi st, dây qun và ng thi là ni ghép ni np hay gi  trc. V
máy có th làm bng gang nhôm hay lõi thép.  ch to v máy ng
i ta có th úc, hàn, rèn.
V máy có hai kiu: v kiu kín và v kiu bo v. V máy kiu kín yêu cu phi có din tích
tn nhit ln ngi ta làm nhiu gân tn nhit trên b mt v máy. V kiu bo v thng có b
mt ngoài nhn, gió làm mát thi trc tip trên b mt ngoài lõi thép và trong v máy.
Hp cc là ni  du in t l
i vào. i vi ng c kiu kín hp cc yêu cu phi kín,
gia thân hp cc và v máy vi np hp cc phi có ging cao su. Trên v máy còn có bulon
vòng  cu máy khi nâng h, vn chuyn và bulon tip mát.

- Lõi sắt
Lõi st là phn dn t. Vì t trng i qua lõi st là t trng quay, nên  gim tn hao lõi st
c làm nhng lá thép k thut in dây 0,5mm ép l
i. Yêu cu lõi st là phi dn t tt, tn
hao st nh và chc chn.
Mi lá thép k thut in u có ph sn cách in trên b mt  gim tn hao do dòng in
xoáy gây nên (hn ch dòng in phuco).
- Dây quấn
Dây qun stator c t vào rãnh ca lõi st và c cách in tt vi lõi st. Dây qun óng
vai trò quan tr
ng ca máy in vì nó trc tip tham gia các quá trình bin i nng lng in
nng thành c nng hay ngc li, ng thi v mt kinh t thì giá thành ca dây qun cng
chim mt phn khá cao trong toàn b giá thành máy.
2. Phần quay (Rôto)
Rôto ca ng c không ng b gm lõi st, dây qun và trc (i vi ng c dây qun còn
có vành trt).
- Lõi sắt
Luận Án Tốt Nghiệp

Trang-8 -
Lõi st ca rôto bao gm các lá thép k thut in nh ca stator, im khác bit  ây là
không cn sn cách in gia các lá thép vì tn s làm vic trong rôto rt thp, ch vài Hz, nên
tn hao do dòng phuco trong rôto rt thp. Lõi st c ép trc tip lên trc máy hoc lên mt
giá rôto ca máy. Phía ngoài ca lõi thép có x rãnh  t dây qun rôto.
- Dây quấn rôto
Phân làm hai loi chính: loi rôto kiu dây qun va loi rôto ki
u lng sóc
- Loại rôto kiểu dây quấn
Rôto có dây qun ging nh dây qun stato. Máy in kiu trung bình tr lên dùng dây qun

kiu sóng hai lp, vì bt nhng dây u ni, kt cu dây qun trên rôto cht ch. Máy in c
nh dùng dây qun ng tâm mt lp. Dây qun ba pha ca rôto thng u hình sao.
c im ca loi ng c kiu dây qun là có th thông qua chi than a
in tr ph hay
sut in ng ph vào mch rôto  ci thin tính nng m máy ,iu chinh tc  hay ci
thin h s công sut ca máy.
- Loại rôto kiểu lồng sóc
Kt cu ca loi dây qun rt khác vi dây qun stato. Trong mi rãnh ca lõi st rôto, t các
thanh dn bng ng hay nhôm dài khi lõi st và c ni tt l
i  hai u bng hai vòng ngn
mch bng ng hay nhôm. Nu là rôto úc nhôm thì trên vành ngn mch còn có các cánh
khoáy gió.
Rôto thanh ng c ch to t ng hp kim có in tr sut cao nhm mc ích nâng cao
mômen m máy.
 ci thin tính nng m máy, i vi máy có công sut ln, ngi ta làm rãnh rôto sâu hoc
dùng lng sóc kép. i vi máy in c nh, rãnh rôto c làm chéo góc so vi tâm trc.
Dây qun lng sóc không cn cách in vi lõi st.
- Trục
Trc máy in mang rôto quay trong lòng stato, vì vy nó cng là mt chi tit rt quan trng.
Trc ca máy in tùy theo kích thc có th c ch to t thép Cacbon t 5 n 45.
Trên trc ca rôto có lõi thép, dây qun, vành trt và qut gió.
3. Khe hở
Vì rôto là mt khi tròn nên khe h u. Khe h trong máy in không ng b rt nh (0,2÷1
mm trong máy c nh và va)  hn ch dòng t hóa ly t li vào, nh ó h s công sut
ca máy cao hn.
IV. Công dụng
Máy in không ng b là máy in ch yu dùng làm ng c in. Do kt cu n gin,
làm vic chc chn, hiu qu cao, giá thành r, d bo qun … Nên ng c không ng b là
lo
i máy in c s dng rng rãi nht trong các ngành kinh t quc dân vi công sut vài

chc W n hàng chc kW. Trong công nghip thng dùng máy in không ng b làm
ngun ng lc cho máy cán thép loi va và nh, ng lc cho các máy công c  các nhà
máy công nghip nh… Trong hm m dùng làm máy ti hay qut gió. Trong nông nghip
dùng làm máy bm hay máy gia công nông phm. Trong i sng hàng ngày, máy in không
Luận Án Tốt Nghiệp

Trang-9 -
ng b cng ã chim mt v trí quan trng nh qut gió, quay a ng c trong t lnh, máy
git, máy bm … nht là loi rôto lng sóc. Tóm li s phát trin ca nn sn sut in khí hóa,
t ng hóa và sinh hot hng ngày, phm vi ca máy in không b ngày càng c rng rãi.
Máy in không ng b có th dùng làm máy phát in, nhng c tính không t
t so vi máy
in ng b, nên ch trong vài trng hp nào ó (nh trong quá trình in khí hóa nông thôn)
cn ngun in ph hay tm thi thì nó cng có mt ý ngha rt quan trng.
V. Kết cấu của máy điện
Mc dù kích thc ca các b phn vt liu tác dng và c tính ca máy ph thuc phn ln
vào tính toán in t và tính toán thông gió tn nhi
t, nhng cng có phn liên quan n kt
cu ca máy. Thit k kt cu phi m bo sao cho máy gn nh, thông gió tn nhit tt mà
vn có  cng vng và  bn nht nh. Thng cn c vào iu kin làm vc ca máy 
thit k ra mt kt cu thích hp, sau ó tính toán c các b phn  xác nh
 cng và 
bn ca các chi tit máy. Vì vy thit k kt cu là mt phn quan trng trong tòan b thit k
máy in.
Máy in có rt nhiu kiu kt cu khác nhau. S d nh vy vì nhng nguyên nhân chính sau:
- Có nhiu loi máy in và công dng cng khác nhau nh máy mt chiu, máy ng b, máy
không ng b v. v… cho nên yêu cu i vi kt c
u máy cmg khác nhau. Công sut máy
khác nhau nhiu.  nhng máy công sut nh thì giá  trc ng thi là np máy. i vi
máy ln thì phi có trc  riêng.

- Tc  quay khác nhau. Máy tc  cao thì rôto cn phi chc chn hn, máy tc  chm thì
ng kính rôto thng ln.
- S khác nhau ca ng c s cp kéo nó (i vi máy phát in) hay ti (i vi ng c

in) nh tuabin nc, tuabin hi, máy diezen, bm nc hay máy công tác v. v…Phng thc
truyn ng hay lp ghép cng khác nhau.
- Cn c vào tính toán in t và tính toán thông gió có th a ra nhiu phng án khác nhau.
Nhng phng án này v kích thc, trng lng, tính tin li khi s dng,  tin cy khi làm
vic, tính gin n khi ch to và giá thành ca máy có th không ging nhau. Vì vy khi thit
k cn chú ý  t
t c các yu t ó.
Nguyên tc chung  tit k kêt cu:
- m bo ch to n gin, giá thành h
- m bo bo dng máy thun tin
- m bo  tin cy ca máy khi làm vic
1. Phân loại các kiểu kết cấu máy điện đã định hình
Kt cu ca nhng máy in hin nay c nh hình theo cách bo v, cách l
p ghép, thông
gió, c tính ca môi trng bên ngoài…
a) Phân loại theo phương pháp bảo vệ máy đối với môi trường bên ngoài
Cp bo v máy có nh hng rt ln n kt cu ca máy. Cp bo v c ký hiu bng ch
IP và hai ch s kèm theo, trong ó ch s th nht ch mc  bo v chng s tip xúc ca
ngi và các vt khác r
i vào máy, c chia làm 7 cp ánh s t 0 n 6, trong ó s 0 ch
rng máy không c bo v (kiu h hoàn toàn) còn s 6 ch rng máy c bo v hoàn
Luận Án Tốt Nghiệp

Trang-10 -
toàn không cho ngi tip xúc , vt và bi không lt vào, ch s th hai ch mc  bo v
chng nc vào máy gm cp ánh s t 0 n 8, trong ó s 0 ch rng máy không c bo

v còn s 8 ch máy có th ngâm trong nc trong thi gian vô hn nh.
Thng có thói quen chia cp bo v theo phng pháp làm ngui máy. Theo cách này máy
in c chia thành các kiu kt cu sau:
- Ki
ểu hở
Loi này không có trang b bo v s tip xúc t nhiên các b phn quay và b phn mang
in, cng không có trang b bo v các vt bên ngoài ri vào máy. Loi này c ch to theo
kiu t làm ngui. Theo cp bo v thì ây là loi IP00. Loi này thng t trong nhà có
ngi trông coi và không cho ngi ngoài n gn.
- Kiểu bảo vệ
Có trang b bo v chng s ti
p xúc ngu nhiên các b phn quay hay mang in, bo v các
vt  ngoài hoc nc ri vào theo các góc  khác nhau. Loi này thng là t thông gió.
Theo cp bo v thì kiu này thuc các cp bo v t IP11 n IP33
- Kiểu kín
Là loi máy mà không gian bên trong máy và môi trng bên ngoài máy c cách ly. Tùy
theo mc  kín mà cp bo v là t IP44 tr lên. Kiu kín thng là t thông gió bng cách
thi gió  mt ngoài v máy hay thông gió c l
p bng cách a gió vào trong máy bng
ng ng. Thng dùng loi này  môi trng nhiu bi, m t …
Kiu bo v c bit nh loi chng n, bo v chng môi trng hóa cht.
b) Phân loại theo cách lắp đặt
Theo cách lp t máy, ký hiu ch IM kèm theo 4 ch s tip theo.  ây, ch s th nht ch
kiu kt cu gm 9 s
 ánh t 1 n 9 trong ó s 1 ch  bi c lp trên np máy và s 9 ch
cách lp t bit. Ch s th hai và ba ch cách thc lp t và hng ca trc máy. S th t
ch kt cu ca u trc gm 9 loi ánh s t 0 n 8 trong ó s 0 ch máy có mt u trc
hình tr, s 8 ch
 u trc có các kiu c bit khác.
2. Kết cấu stato của máy điện xoay chiều

a) Vỏ máy
Khi thit k kt cu v stato phi kt hp vi yêu cu v truyn nhit và thông gió, ng thi
phi có   cng và  bn, không nhng sau khi lp lõi st và c khi gia công v. Thng
  cng thì   bn. V có th chia làm hai lo
i: loi có gân trong và loi không có gân
trong. Loi không có gân trong thng dùng i vi máy in c nh hoc kiu kín, lúc ó
lng lõi st áp sát vào mt trong ca v máy và truyn nhit trc tip lên v máy. Loi có gân
trong có c im là trong lúc gia công, tc  ct gt chm nhng ph liu b i ít hn loi
không có gân trong.
Loi v bng thép tm hàn gm ít nht là hai vòng thép tm tr lên và nh
ng gân ngang làm
thành khung. Nhng dng khác u xut phát t dng c bn ó.
b) Lõi sắt stato
Khi ng kính ngoài lõi st nh hn 1m thì dùng tm nguyên  làm lõi st. Lõi st sau khi ép
vào v s có mt cht c nh vi v  khi b quay di tác ng ca momen in t
Luận Án Tốt Nghiệp

Trang-11 -
Nu ng kính ngoài ca lõi st ln hn 1m thì dùng các tm hình r qut ghép li. Khi y 
ghép lõi st, thng dùng hai tm thép dy ép hai u.  tránh c lc hng tâm và lc hút
các tm, thng làm nhng cánh uôi nhn hình r qut trên các tm  ghép các tm vào các
gân trê v máy.
3. Kết cấu rôto của máy điện xoay chiều và một chiều
V kt cu rôto máy in mt chi
u và xoay chiu cò nhiu im ging nhau. Khi xét n kt
cu ca rôto cn phi chú ý n các lc tác ng lên rôto khi máy làm vic.
Nu ng kính rôto nh hn 350 mm thì lõi st rôto thng c ép trc tip lên trc hoc
ng lng trc. ó là vì ng kính rôto không ln, phn trong ca lõi thép ct ra không dùng
c vào vic gì có kinh t ln mà kt cu rôto li c n gin hóa. Vic dùng ng lng
c

ng hn ch, ch dùng khi cn thit nh  ng c in trên tàu  thay trc c d dàng.
Khi ng kính rôto ln hn 350 mm, ng kính trong rôto c gng ly ln hn  dùng lõi
ly ra làm vic khác, do ó cn giá  rôto.
Khi ng kính rôto ln hn 1000 mm thì dùng các tm tôn silic hình r qut ép li. Lúc ó
dùng giá  rôto hình cánh sao. Giá  rôto trong các máy ln thng làm bng thép tm hàn
li.
Lõi thép cn
c ép cht vi áp sut t 5 kg/cm
2
i vi máy c trung, n 10kg/cm
2
ói vi
máy c nh và phi có nhng vòng ép  m bo gi áp sut ó.  tránh lõi st  hai u b
tn ra thì trong máy nh dùng nhng tm thép dy 1,5 mm ép li. Trong máy ln dùng tm thép
có rng. Rng phi tán hay hàn vào tm thép ép  m bo khi quay không vng ra.
Vòng ép ca máy in mt chiu và máy không ng b rôto dây qun mt mt dùng  ép
cht lõi st, mt m
t dùng  làm giá  u dây qun. Trong máy in c nh thng úc
bng gan, trong máy ln thng dùmg thép tm hàn li. Dùng giá  lin vành ép s d dàng
cho vic ai u dây cho khi vng ra khi quay.
Rôto máy in không ng b thng có rãnh na kín và dùng nêm c nh dây trong rãnh.
CHƯƠNG 2. NHỮNG VẤN DỀ CHUNG KHI THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG
BỘ RÔTO LỒNG SÓC
I. Ưu diểm
- Kt c
u n gin nên giá thành r.
- Vn hành d dàng, bo qun thun tin.
- S dng rng rãi và ph bin trong phm vi công sut nh và va.
- Sn xut vi nhiu cp in áp khác nhau (t 24 V n 10 kV) nên rt thích nghi cho tng
ngi s dng.

II. Khuyết điểm
- H s công sut thp gây tn tht nhiu công sut phn kháng ca li i
n.
- Không s dng c lúc non ti hoc không ti.
- Khó iu chnh tc .
- c tính m máy không tt, dòng m máy ln (gp 6-7 ln dòng nh mc).
- Momen m máy nh.
Luận Án Tốt Nghiệp

Trang-12 -
III. Biện pháp khắc phục
- Hn ch vn hành non ti.
- Ci thin c tính m máy bng cách iu chnh tc  (bng cách thay i in áp, thêm
in tr ph vào mch rôto hoc ni cp), hay dùng rôto có rãnh sâu, rôto lng sóc kép  h
dòng khi ng, ng thi tng momen m máy.
- Ch to rôto có khe h tht nh  hn ch dòng in t
 hóa và nâng cao h s công sut.
IV. Nhận xét
Mt dù có nhiu khuyt im nhng ng c không ng b rôto lng sóc có nhng u im
mà nhng ng c khác không có c và quan trng nht là n gin, d s dng, giá thành
r. Thc t ng c không ng b rôto lng sóc c áp dng rng rãi, chim s lng 90%,
v công sut chim 55%.
V. Tiêu chuẩn sản suất động cơ
- Tiêu chun v dãy sn sut:
Chun hóa dãy công sut ca ng c phù hp vi trình  sn xut ca tng nc. Dãy công
sut dc sp xp theo chiu tng dn.
- Tiêu chun v kích thc lp t:
-  cao tâm trc h: lp c c ng b, th hin trình  sn xut, trang b máy công c
sn
xut.

- Khong cách chân  (gia các l bc bulon).

VI. Phương pháp thiết kế
- Thit k n chit: mt cp công sut (trong phm vi lun vn, chn phng pháp thit k
này).
-Thit k dãy: nhiu công sut. Mt dù cùng mt c lõi st, nhng chiu dài khác nhau nên
công sut khác nhau.
VII. Nội dung thiết kế
Thit k in t:
- Xác nh kích th
c ch yu.
- Xác nh thông s các phn t xh yu ca máy.
Các chi tit này không tham gia vào quá trình bin i nng lng.
VIII. Các tiêu chuẩn đối với động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc
1. Tiêu chuẩn về dãy công suất
Hin nay các nc ã sn xut ng c in không ng b theo dãy tiêu chun. Dãy ng c
in không ng b công sut t 0,55 kW n 90kW ký hiu K theo tiêu chu
n Vit Nam
1987-1994:
Công sut (kW): 0, 55/ 0, 75/ 1, 1/ 1, 5/ 2, 2/ 3/ 4/5, 5/ 7, 5/ 11/ 15/ 18, 5/ 22/ 30/ 37/
45/ 55/ 75/ 90
Luận Án Tốt Nghiệp

Trang-13 -
Dãy công sut c c trng bi s cp hay h s tng công sut:
n
n
HP
P
P

K
*2
1*2
2
+
=

2. Tiêu chuẩn về kích thước lắp đặc độ cao tâm trục
-  cao tâm trc: t tâm ca trc n b máy. ây là mt i lng rt quan trng trong vic
lp ghép ng c vi nhng c cu thit b khác.
- Kích thc lp c: chiu cao tâm trc có th c chn theo dãy công sut ca ng c in
không ng b rôto lng sóc.
3. Ký hi
ệu máy
Ví d: 3K 250 M4.
- 3K: ng c in không ng b dày K thit k li ln 3.
- 250: chiu cao tâm trc bng 250mm.
- M: kích thc lp c dc trc là M
- 4: máy có 4 cc.
4. Cấp bảo vệ
Cp bo v có nh hng rt ln n kt cu ca máy. Cp bo v c ký hiu bng ch IP và
2 ch s kèm theo, trong ó ch s
th nht ch mc  bo v chng tip xúc ca ngi vá
các vt khác ri vào máy. c chia làm 7 cp ánh s t 0-6, trong ó s 0 ch rng máy
không c bo v (kiu h hoàn toàn), còn s 6 ch rng máy c bo v hoàn toàn không
cho ngi tip xúc,  vt và bi không lt vào. Ch s th hai ch mc  bo v chng n
c
vào máy gm 9 cp ánh s t 0-8, trong ó s 0 ch rng máy không c bo v, còn s 8 ch
rng, máy có th ngâm trong nc trong thi gian vô nh hn.
5. Sự làm mát

Ký hiu là IC…
Ví d:
IC01 làm mát kiu bo v, làm mát trc tip.
IC0141 làm mát kiu kín, làm mát mt ngoài.
6. Cấp cách điện
- Dãy A02: cp E, B
- Dãy 4A: cp E, F, H
Vt liu cách in:
Vt liu cách in là mt trong nh
ng vt liu ch yu dùng trong ngành ch to máy iên. Khi
thit k máy in, chn vt liu cách in là mt khâu rt quan trng vì phi m bo máy làm
vic tt vi tui th nht nh, ng thi giá thành ca máy li không cao. Nhng iu kin này
ph thuc phn ln vào vic chn cách in ca máy.
Khi chn v
t liu cách in cn chú ý n nhng vn  sau:
Luận Án Tốt Nghiệp

Trang-14 -
- Vt liu cách din phi có  bn cao, chu tác dng c hc tt, chu nhit và dn nhit tt li
ít thm nc.
- Phi chn vt liu cách in có tính cách in cao  m bo thi gian làm vic ca máy ít
nht là 15-20 nm trong iu kin làm vic bình thng, ng thi m bo giá thành ca máy
không cao.
- Mt trong nhng y
u t c bn nht là làm gim tui th ca vt liu cách in (cng là tui
th ca máy) là nhit . Nu nhit  vt quá nhit  cho phép thì cht in môi,  bn c
hc ca vt liu gim i nhiu, dn n s già hóa nhanh chóng cht cách in.
Hin nay, theo nhit  cho phép ca vt li
u (nhit  mà vt liu cách in làm vic tt trong
15-20 nm  iu kin làm vic bình thng). Hi k thut in qut t IEC ã chia vt liu

cách in thành các cp sau ây:
c
h in

 cho phép(ºC)
tng nhit(ºC)
Vt liu cách in thuc các cp cách in trên i th có các loi sau:
- Cp Y: Gm có s bông, t, si nhân to, giy và ch phm ca giy, cactông, g v. v… Tt
c du không tm sn cách in. Hin nay không dùng cách này vì chu nhit kém.
- Cp A: Vt liu cách in ch yu ca cp này cng ging nh cp Y nhng có tm s
n cách
in. Cp A c dùng rng rãi cho các máy in công sut n 100 kW, nhng chu m kém,
s dng  vùng nhit i không tt.
- Cp E: Dùng các màng mng và si bng polyetylen tereftalat, các si tm sn tng hp làm
t epoxy, trealat và aceton buterat xenlulo, các màng sn cách in gc vô c tráng ngoài dây
dn (dây emay có  bn c cao). Cp E c dùng rng rãi cho các máy in có công sut
nh và trung bình (n 100 kW hoc hn n
a), chu m tt nên thích hp cho vùng nhit i.
- Cp B: Dùng vt liu ly t vô c nh mica, aming, si thy tinh, du sn cách in chiu
nhit  cao. Cp B c s dng nhiu trong các máy công sut trung bình và ln.
- Cp F: Vt liu cng tng t nh cp B nhng có tm sn cách in gc silicat chu nhit 
cao.  c
p F không dùng các cht hu c nh vi la, giy và cactong.
- Cp H: Vt liu ch yu  cp này là si thy tinh, mica, aming nh  cp F. Các cht này
c tm sn cách in gc silicat chu nhit n 180ºC. Ngi ta dùng cp H trong các máy
in làm vic  iu kin phc tp có nhit  cao.
- Cp C: Dùng các cht nh si thy tinh, th
ch anh, s chu nhit  cao. Cp C c dùng 
các máy làm vic vi iu kin c bit có nhit  cao.
Vic chn vt liu cách in trong các máy in có mt ý ngha quyt nh n tui th và 

tin cy lúc vn hành ca máy. Do vt liu cách in có nhiu chng loi, k thut ch to cách
in ngày càng phát tri
n, nên vic chn kt cu cách in càng khó khn và thng phi chn
tng hp nhiu loi cách in  tha mãn c nhng yêu cu v cách in.
Luận Án Tốt Nghiệp

Trang-15 -
Vt liu cách in trong ngành ch to máy in thng do nhiu vt liu hp li nh mica
phin, cht ph gia (giy hay si thy tinh) và cht kt dính (sn hay keo dán). i vi vt liu
cách in, không nhng yêu cu có  bn c cao, ch to d mà còn có yêu cu v tính nng
in: có  cách in cao, rò in ít. Ngoài ra còn có yêu cu v
 tính nng nhit: chu nhit tt,
dn nhit tt và yêu cu chu m tt.
Vt liu cách in dùng trong mt máy in hp thành mt h thng cách in. Vic t hp các
vt liu cách in, vic dùng sn hay keo  gn chc chúng li, nh hng gia các cht cách
in vi nhau, cách gia công và tình trng b mt v
t liu v. v… s quyt nh tính nng v c,
in, nhit ca h thng cách in, và tính nng ca h thng cách in này không th hin mt
cách n gin là tng hp tính nng ca tng loi vt liu cách in.


7. Các tiêu chuẩn khác
Cn quan tâm n cosϕ, η,
đm
I
min
I
,
đm
M

M
min
,
đm
M
M
max

∆(
đm
I
min
I
) ≤ 15% (so vi tiêu chun).
Sai lch cho phép:
∆(cosϕ) ≥
6
cos1
cp
ϕ
−−
*(P
2
≤ 50 kW) ≥ 0,02333.
∆(
đm
M
M
max
) ≤ -10% (so vi tiêu chun).

∆η ≥ -0, 15. (1-η
cp
) *( P
2
≤ 50 kW) ≥ 0, 01875.
∆(
đm
M
M
min
) ≤ -20% (so vi tiêu chun).
8. Chế độ làm việc
Gm có các ch  làm vic sau:
- Ch  làm vic liên tc.
- Ch  làm vic ngn hn.
- Ch  làm vic ngn hn lp li.
IX. Trình tự thiết kế


Luận Án Tốt Nghiệp

Trang-16 -

Xác đònh kích thước cơ bản
λ
Thông số ban đầu
Thiết kế Stato
Thiết kế Rôto
Tính toán mạch từ
Tính toán thông số dây

Tính toán tổn hao
Đặc tính làm việc
Đặc tính mở máy
Tính toán nhiệt
Tính toán cơ
Tính toán thông gió
Tính toán vật liệu
Imm
Iđm
Mmm
Mđm
Mmax
Mđm
KE
KZ
Luận Án Tốt Nghiệp

Trang-17 -
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
I. Xác định kích thước chủ yếu
1. Xác định đường kính D và chiều dài l
Nhng kích thc ch yu ca máy in không ng b là ng kính trong stato D và chiu
dài lõi st l. Mc ích ca vic chn kích thc ch yu này là  ch ti ra máy kinh t hp lý
nht mà tính nng phù hp vi các tiêu chun nhà nc. Tính kinh t ca máy không ch là vt
li
u s dng  ch to ra máy mà còn xét n quá trình ch to trong nhà máy, nh tính thông
dng ca các khuông dp, vt úc, các kích thc và chi tit tiêu chun hóa…
Khi xác ch kích thc kt cu ca máy in không ng b, gia hai ng kính trong và
ngoài ca lõi st stato có mt quan h nht nh:
n

D
D
D
k =

Quan h này ph thuc vào s ôi cc và c nêu trong bng:
0, 57 0, 68 0, 72 0, 77
Bng 2. 1 Tr s ca k
D
ng kính ngoài D
n
có liên quan mt thit vi chiu rng cun tôn k thut in và chiu cao
tâm trc máy h ã c tiêu chun hóa. Vì vy, thng chn D
n
theo h và t ó tính ngc li
D
n
.
ng kính ngoài ti a D
n
max theo chiu cao tâm trc h và ng kính ngòai tiêu chun D
n

ca các ng c in không ng b Nga, dãy 4A cp cách in F nh trong bng 10-3 trang
230 TKM
Chiu dài phn ng c tính theo công thc:
dbds
nDBAkk
S
l

.10.1,6
2
7
δδ
δ
α
=

 ây
ϕη
cos*
* Pk
S
E
= gi là công sut tính toán, trong ó η, cosϕ là hiu sut và h s công sut
nh mc ca máy và có th tra theo bng phía di.
Và k
E
= E/U lúc u tra theo hình 10-1 trang 231TKM.
u
t (%)
n
(Vòng / phút)
n
(Vòng / phút)
u
t (kW
)
Luận Án Tốt Nghiệp

Trang-18 -
Bng 2. 3 Hiu sut và cosϕ dãy ng c in không ng b 3K
H s cung cc t α
δ
và h s song k
s
ph thuc vào mc  bão hòa rng k
z
ca mch t. Lúc
bt u tính toán ta gi thuyt mt k
z
nht nh ri theo hình 4.4 (trang 79, TKM) tra ra α
δ
và
k
s
. Sau khi tính toán xong mch t mi nghim li tr s k
z
. Nu sai s so vi ban u quá ln
thì phi gi thuyt li k
z
ri tính li.
H s dây qun k
d
lúc u chn theo kiu dây qun. i vi dây qun mt lp ly k
d
= 0, 95 ÷
0, 96, vi dây qun hai lp hoc mt lp mà 2p = 2 thì k
d

= 0,90 ÷ 0,91, còn máy nhiu cc thì
k
d
= 0,91 ÷ 0,92.
Trong máy in không ng b, khi chiu dài lõi st ngn hn 250 ~ 300mm, vic tn nhit
không khó khn lm nên lõi thép có th ép thành mt khi, do ó chiu dài tính toán ca phn
ng trên khe h bng chu dài lõi st l
1
. Khi lõi st dài hn thì phi có rãnh thông gió hng
kính, nên lúc ó chiu dài lõi st bng:
gg
bnll *
1
+=

Luận Án Tốt Nghiệp

Trang-19 -
Trong ó n
g
và b
g
là s rãnh và chiu rng rãnh thông gió hng kính. Thng ly b
g
= 1cm,
còn n
g
thì chn sao cho chiu dài mi on lõi st vào khong 4 ÷ 6cm.
2. Chọn A và B
δ

Vic chn A và B
δ
nh hng rt nhiu n kích thc ch yu D và l. ng v mt tit kim
vt liu thì nên chn A và B
δ
ln, nhng nu A và B
δ
quá ln thì tn hao ng và st tng lên,
làm máy quá nóng, nh hng n tui th s dng máy. Do ó khi chn A và B
δ
cn xét n
vt liu s dng. Nu dùng vt liu st t tt (có tn hao ít hoc  t thm cao) thì có th chn
B
δ
ln. Dùng dây ng có cp cách in cao thì có th chn A ln. Ngoài ra t s gia A và B
δ

cng nh hng n c tính làm vic và khi ng ca ng c không ng b, vì A c
trng cho mch in, B
δ
c trng cho mch t.
H s cos ca máy ch yu ph thuc vào t l gia dòng in t hóa vi dòng in nh
mc.
A
B
k
kk
I
I
dđm

δ
δµµ
τ
δ
**
*
*78,1
1
=
T công thc trên ta thy khi t s
A
B
δ
tng, ngha là B
δ
tng hay A gim thì
đm
I
I
µ
tng dn n
cosϕ ca máy gim.
Nh ã bit, momen khi ng M
k
và momen cc i M
max
t l nghich vi in kháng ngn
mch x
n
, x

n
càng nh thì M
k
và M
max
càng ln.
Quan h gia A và B
δ
trong máy in không ng b theo ng kính ngoài D
n
c biu th
trong hình 10- 2 (trang 231, TKM).
Cng ging các máy in khác, vic chn D và I cho mt máy không ch có mt nhóm tr s, vì
vy khi thit k phi cn c vào tình hình sn xut mà tin hành so sánh phng án mt cách
toàn din  c mt phng án kinh t và hp lý nht.
 máy in không ng b, qua nhng máy ã thit k ch to và có tính nng tt, tính kinh t

cao thì λ nên nm trong phm vi gch chéo ca hình 10- 3 (trang 233, TKM). Vì vy khi bt
u thit k mt máy mi nên nghim li λ sau khi ã sác nh D và l.
II. Thiết kế stato
1. Dây quấn stato
Vic chn kiu dây qun và kiu rãnh stato cóp th theo cách sau:
Vi in áp ≤660 V, chiu cao tâm trc ≤160 mm có th chn dây qun mt lp ng tâm c
trong rãnh na kín. Vi h = 180-250 mm dùng dây qun 2 lp c vào rãnh na kín. V
i h ≥
250 mm dùng dây qun 2 lp phn t cng c vào rãnh na h.
Vi in áp cao, U = 6000 V dùng dây qun 2 lp phn t cng c vào rãnh h. Dây dn tit
kim tròn hin nay thng dùng dây men cách in cp E tr lên. Dây dn tit kim ch nht
thng dùng loi bc 2 lp si thy tinh cách in cp B tr lên.
Mun chn kích thc dây trc h

t phi chn mt  dòng in J ca dây dn. Cn c vào
dòng in nh mc  tính ra tit din cn thit. Vic chn mt  dòng in nh hng n
hiu sut và s phát nóng ca máy mà s phát nóng này ch yu ph thut vào tích s AJ.
Luận Án Tốt Nghiệp

Trang-20 -
Trong máy in không ng b, tích s AJ theo ng kính ngoài lõi st D
n
c nêu trong
hình 10-4 (trang 237, TKM).
S b tính tit din dây dn thành phn bng:
111
1
**
'
Jna
I
s
đm
=

Trong ó:
a
1
- s mch nhánh song song ca dây qun;
n
1
– s si ghép song song.
Cn c vào s’
1

chn tit din dây quy chun s
1
, t ó c ng kính dây tiêu chun.
Chn a
1
và n
1
thích áng  ng kính dây không k cách in d ≤ 1,8 mm. i vi dây men
thì ng kính không ln hn 1,7 mm khi lng dây bng tay và không ln hn 1,4 mm khi
lng dây bng máy  khi nh hng n  bn c ca lp men cách in.
2. Xác định số rãnh stato
Khi thit k dây qun stato cn phi xác nh s rãnh ca mt pha di mi cc q
1
. Nên chn
q
1
trong khong t 2÷5. Thng ly q
1
= 3÷4. Vi máy công sut nh hoc tc  thp, ly q
1

= 2. Máy tc  cao công sut lncó th chn q
1
= 6. Chn q
1
nhiu hay ít có nh hng n s
rãnh stato Z
1
. S rãnh này không nên nhiu quá, vì nh vy din tích cách in rãnh chim ch
so vi s rãnh ít s nhiu hn, do ó h s li dng rãnh s kém i. Mt khác, v phng din

 bn c mà nói rng s yu. Ít rng quá s làm cho dây qun phân b không u trên b mt
lõi st nên sc t ng phn cng có nhiu sóng bt cao.
Tr s q
1
nên chn s nguyên vì ci thin c c tính làm vic và có kh nng làm gim ting
kêu ca máy. Ch trong trng hp không th tránh c mi dùng q
1
là phân b vi mu s là
2. S d nh vy vì sc t ng sóng bt cao và sóng rng ca dây qun vi q
1
là phân s trong
máy in không ng b là máy có khe h rt nh, d sinh ra rung, momen ph và làm tng tn
hao ph.
Sau khi chn q
1
thì s rãnh stato bng:
Z
1
= 2* m* p* q
1
.
Và bc rng stato:
1
1
*
Z
D
t
π
=

i vi rãnh na h, có th chn Z
1
theo bc rng stato t
1
, trong ó t
1
có th xác nh theo
bng sau
p
U(V)


Luận Án Tốt Nghiệp

Trang-21 -

3. Dạng rãnh stato
Dng rãnh ph thuc vào thit k in t và loi dây dn. Rãnh c thit k sao cho có th
cho va s dây dn thit k cho mt rãnh k c cách in và công ngh ch to d, mt  t
thông trên rng và gông không ln hn mt tr s nht nh  m bo tính nng ca máy.
i vi rãnh na kín v
i dây dn tit din tròn,  xác nh mc  lp y rãnh khi lng dây
vào rãnh thng dùng h s lp y k

.
Thng khi thit k ly k

= 0,7 ÷ 0,75 là thích hp nht.
Ming rãnh b

41
= d
c
+ 1,5 mm trong ó d
c
là ng kính dây k c cách in. Chiu cao
ming rãnh h
41
thng ly trong khong 0,4÷0,8mm. i vi rãnh na h hoc h, quan h
gia bc rãnh t
1
và chiu rng rãnh b
r1
nh sau:
t
1
= (1,8 ÷ 2,2) * b
r1
III. Thiết kế lõi sắt rôto
S khác nhau gia các kiu máy không ng b là  rôto. Tính nng ca máy tt hay xu cng
là  rôto.  tha mãn các yêu cu khác nhau, có th ch to thành loi rôto dây qun, rôto
lng sóc n, rôto rãnh sâu, rôto lng sóc kép…
1. Rôto dây quấn
ng c công sut n 10-15 kW trc ây dùng dây qun tit din tròn mt lp ng tâm hai
mt phng (vi 2p = 4) hay ba mt phng (2p = 2). Khi y rôto chn rãnh na kín hình ôvan
hay qu lê vi ming rãnh b
42
=1,5 - 2 mm ;s pha rôto m
2
= 3 và ni hình sao.

Trong nhng nm gn ây, dây qun rôto thng dùng loi xp hai lp và s  dây qun
không khác vi dây qun stato. Dây qun cu to t nhng thanh dn tit din ch nht không
ln lm, to thành các phn t cng t vào trong thành h có b rng 3,3 - 5,6 mm  tránh
tn hao p mch và tn hao b mt trên rng stato và  cho h s khe h không khí k
δ
không
ln lm. Dây qun này c s dng cho nhng máy có chiu cao tâm trc n 280 mm. Khi h
> 280 mm thng dùng dây qun sóng kiu thanh dn. u im ca loi dây qun này, ngoài
vic gim khi lng ng  phn u ni ra còn cho phép nâng cao in áp  vành trt và
nh vy s làm nh dòng in qua chi than.
2. Động cơ lồng sóc thường
a) Chọn số rãnh rôto Z
2
Vic chn s rãnh rôto lng sóc Z
2
là mt vn  rt quan trng, vì khe h ca máy rt nh, khi
khi ng momen ph do t trng sóng bc cao gây nên nh hng rt ln n quá trình khi
ng và nh hng n c c tính làm vic. Vì vy,  có tính nng tt, khi chn Z
2
phi tuân
theo mt s hn ch nht nh.
S phi hp s rãnh stato Z
1
và rôto Z
2
c ghi trong bng 10-6 trang 246 TKM
Khi làm nghiên cu rãnh thì s phi hp s rãnh Z
1
và Z
2

cho phép rng rãi hn, tuy vy nó làm
cho momen cc i và cosϕ h thp xung mt tí, vì vy không ly b
n
quá ln.
Luận Án Tốt Nghiệp

Trang-22 -
Thng trong các máy không ng b công sut nh chn Z
2
< Z
1
 cho rng rãnh rôto khi
quá nh. Trong các máy công sut ln,  gim in chn Z
2
> Z
1
b) Dạng rãnh rôto loại thường
Thit k dng rãnh cng là xác nh din tích rãnh (tc là din tích thanh dn ca lng sóc). Do
in tr r và in kháng tn x ca rôto có quan h vi hình dng rãnh rôto, nên khi rôto ã thit
k xong thì vic thit k dng rãnh rôto trc tip nh hng n tính nng ca máy. Ngày nay,
vi nhng máy có chiu cao tâm trc h=50 – 250 mm thng lng sóc c úc bng nhôm,
trong ó khi h = 50 – 250 mm th
ng úc bng áp lc, khi h ≥ 280 mm thì úc rung hay trng
lc.
Rãnh trong hình 2. 1a thng dùng trong máy không ng b rôto lng sóc có chiu cao tâm
trc h ≤ 160mm, trong ó thng ly b
42
= 1mm, h
42
= 0, 5 – 1mm, d

1
/d
2
= 6, 5 – 7, 5/4 – 6mm,
h
r1
= 10 – 20 mm.
Khi h ≥ 180mm dùng rãnh sâu hình ôvan nh hình 2 -1b hoc 2-1c, trong ó b
42
= 1, 5mm,
h
42
= 0, 5 – 1, 5mm, d
1
= d
2
= b
r2
= 3, 5 – 6mm, h
r2
= 25 – 45mm. Máy càng ln tc  càng cao
thì b
r2
càng sâu.

h
r2
h
1
h

42
b
42
d
1
2
d
d
1
d
1
h
1
h
42
42
b
h
r2
h
d
1
1
42
b
h
42
h
r2
45°

45°
a) b) c)

Hình 3.1
Thit k rãnh rôto phi làm sao cho mt  t thông  rng và gông rôto phi nm trong phm
vi thích hp ghi trong các bng 2. 5. Vì vy khi thit k rãnh, phi nh kích tthc ti thiu
ca rng và gông rôto.
Mt khác i vói máy không ng b rôto lng sóc, tit din rãnh rôto ng thi là tit din
thanh dn rôto, vì vy phi làm sao cho mt  dòng in trong thanh dn rôto thích hp. Chn
mt  dòng 
in trong thanh dn J
td
= (2, 5 ÷ 3, 5)A/mm
2
khi thanh dn úc nhôm và J
td
= (4
÷8) A/mm
2
khi thanh dn bng ng, trong ó tr s ln dùng cho công sut nh. Mt  dòng
in  vòng ngn mch J
v
chn thp hn J
td
khng 20÷ 25 %.
Chiu cao vành ngn mch thng ly cao hn chiu cao rãnh rôto:
b
v
≥ 1, 2*h
r2

Chiu dài lõi st rôto l
2
thng thit k bng chiu dài lõi st stato l
1
hoc dài hn 4 – 10 mm.
IV. Khe hở không khí
Luận Án Tốt Nghiệp

Trang-23 -
Khi chn khe h không khí δ ta c gng ly nh  dòng in không ti nh và cosϕ cao,
nhng khe h quá nh làm cho vic ch to và lp ráp thêm khó khn, stato d chm vi rôto
làm tng thêm tn hao ph và in kháng tn tp ca máy cng tng.
Theo kt cu thì khe h ph thuc vào kích thc ng kính ngoài rôto, khong cách gia hai
 bi và ng kính trc. Nguyên nhân là ng kính D nh h
ng n dung sai lp ghép ca
v, np, lõi st, t ó quyt nh  lch tâm cho phép và lc t mt phía ca máy. ng kính
trc và khong cách gia hai  bi quyt nh  võng ca trc. Có th dùng nhng công thc
sau  chn h s khe h ca không khí:
- Vi nhng máy công sut P ≤ 20 kW:
Khi 2p ≥ 4 δ = 0, 25 + D*10
-3
mm
Khi 2p = 2 δ = 0, 3 +
1000
.5,1 D
mm
-Vi nhng máy công sut P > 20 kW:
mm
p
D

)
2
9
1(*
1200
+=
δ

Trong các công thc trên, D tính theo mm. Tr s δ tính ra phi làm tròn con s th hai sau du
phy thành 0 hoc 5.
V. Tham số của động cơ điện không đồng bộ trong quá trình khởi động
i vi các máy in thông dng, ta có th cho rng nhng tham s r
1
, r
2
,
, x
1
, x
2
,
ca máy là
hng s khi máy làm vic t không ti n nh mc. Khi h s trc ln hn tr s sm ng vi
momen cc i, o dòng in bây gi ã ln hn 2,5 ln dòng in nh mc, lúc ó bt u có
hin tng bão hòa rng do t thông ti vì vy x
1
và x
2
,
gim. Mt khác do hin tng hiu ng

mt ngoài trong thanh dn rôto nên nhng tham s r
2
,
, x
2
,
cng thay i.
i vi ng c in rôto dây qun, khi khi ng có bin tr ng R
k
ni vi mch rôto nên
dòng in khi ng không vt quá(1 – 1,5)* I
m
, do ó không cn xét n các hin tng
trên và coi nh tham s không i.
i vi ng c rôto lng sóc, khi khi ng thng óng trc tip ng c vào li in vi
in áp nh mc, vì vy dòng in khi ng ln (4 – 7)*I
m
làm cho in kháng x
1
, x
2
,
và
r
2
,
thay i rõ rt.
1. Sự thay đổi các tham số do hiện tượng hiệu ứng mặt ngoài của dòng điện
 ci thin c tính khi ngbng cách li dng hin tng hiu ng mt ngoài ca dòng
in, thng ngi ta dùng rãnh sâu.

Dùng rãnh sâu có th tng in tr r
2
lúc khi ng cng nh gim in kháng vì tng các ng
cm ng t tn rãnh gim xung.
Khi khi ng, do tn s rôto cao nên do hin tng hiu ng mt ngoài, dòng in tp trung
lên phía trên rãnh. Vì vy ta cn xác nh  sâu quy i h
r
ca rãnh trong ó quy c dòng
in phân b u vá trên c s ó xác nh in tr c trong rãnh. Cng lp lun nh vy s
tìm c chiu sâu quy i ca rãnh h
x
và theo ó xác nh in kháng ca thanh dn.
Luận Án Tốt Nghiệp

Trang-24 -
Tr s h
r
và h
x
c xác nh theo công thc sau:
h
r
=
ϕ
+1
a

h
x
= a*ψ

Trong ó:
a: chiu cao ca ng hay nhôm trong rãnh
H s
ϕ
và
ψ
c xác nh theo ng cong  hình 10- 13 (trang 256, TKM).
a) Cách xác định điện trở r của dây quấn rôto khi tính đến dòng điện mặt ngoài
Trc ht phi xác nh in tr ca thanh dn khi tính n dòng in mt ngoài r
tξ
:
Vi rãnh nh hình 2-1a và 2-1c:
r
tξ
=r
td
*k
R
 ây k
R
=1+
ϕ
*
'
2
2
l
l
r

Trong ó:
l’
2
chiu dài thanh dn
l
2r
chiu dài ca phn thanh dn nm trong rãnh tr các rãnh thông gió ngang trc
Khi rôto úc nhôm thì l’
2
=l
2r

Vi rãnh nh hình 2-4b thì phi tính tit din rãnh ng vi choiu cao h
r
)
2
(*
28
*
1
12
d
h
bdb
S
r
r
lr
−
+

+=
π

)
2
(*
2
1
21
d
h
h
dd
db
r
−
−
−=

H s k
R
c xác nh theo công thc sau:
td
lr
R
S
S
k
=

Trong ó:
S
td
: tit din thanh dn
Vi rãnh tròn ngi ta xét n hiu ng mt ngoài khi ξ>1, ây ξ tính theo công thc
p
fs
b
b
d
r
td
5
1
10**
*1,*0***2
−
=
πξ

Trong ó:
S: hê s trt