giáo trình thiết kế máy điện

CHƯƠNG I:
đại cơng về thiết kế máy điện
1.1. Vị trí của ngành chế tạo máy điện và môn học:
1.2. Tình hình phát triển của ngành:
1.3. Nhiệm vụ của ngành thiết kế máy điện:
Xác định kiểm tra máy điện sao cho đảm bảo đợc yêu cầu về kinh tế và kỹ
thuật đã đề ra và trong những điều kiện làm việc khác nhau
Yêu cầu về kỹ thuật :P,U n ,k
mm
,k
max

Yêu cầu về kinh tế :

,cos

,giá
Điều kiện khác: tiêu chuẩn nhà nớc .Điều kiện khí hậu , áp suất độ ẩm
,trong nhà, ngoài trời.
Chiến lợc phát triển kinh tế .Nhịp điệu phát triển của khoa học kỹ thuật nói
chung.
1.4. Phơng pháp thiết kế:
P
đt
=m*E*I*10^-3[kvA]
m là số pha
E=4.44*m*f*

*k
dq
*

=

B

*


*

*

l

=

l
p
Dpi
*
*2
*
B

:mật độ từ thông trong khe hở không khí
A=
Dpi
i
*

Hệ số máy điện :
dt
P
nlD **
2

=
7^10*1.6
:


h số mặt cực (hệ số cung cựctừ)
k
s
:hệ số sóng (độ sin của sóng phát ra hay đI vào)
k
dq
:hệ số dây quấn=k
n
*k
r

ý nghĩa:
dt
P
lD


2

:thể tích trên một đơn vị công suất

1/n
nP
lD
dt
/
2


:thểtích trên một đơn vị mômen
AB


const,

B
A
biến đổi

m
kđ
biến đổi

mômen khởi động cũng biến đổi
1.5. Công cụ thiết kế:
1.6. Thiết kế dây:
-thiết kế đơn chiếc :có thể thả nổi một số điều kiện không cần thiết
mômen mở máy
-thiết kế dây:

Dây công suất:kW 1.1 1.7 2.8 4.5
1 1.5 3 4 5.5
kvA 20 ,50,110,180,320,
20,30,50,100,160,250,400
Hai máy đồng dạng :D
A
/D
B
=l
SA
/l
SB
=h
rA
/h
rB
P
đt
=mEI=

*

*J*s


*B

*s
Fe
*J*s

s
Fe
*s
Cu

l
4

=
3
lp
S
làm mát
/p

l
2
1.7. Các kiểu kết cấu:
IM xxxx
X1 kiểu lắp đặt gồm 9 kiểu
X2 phơng pháp lắp đặt
X4 kết cấu đồng trục ,ngõng trục 8 kiểu
X9 hớng trục
IM1001

IM1011

IM2001
1.8. Môi trờng làm việc:

-khí hậu ôn đới:Y
Khí hậu ôn đới ẩm/nhiệtđới ẩm:T
1.9. Cấp bảo vệ:
IPxx
+ X
1
:bảo vệ vật rắn 7 cấp :(0 ,1,2 ,3 ,4 ,5 ,6 )
Cấp 0 : không bảo vệ
Cấp 1;bảo vệ đợc những vật lớn có kích thớc 50 mm tránh không cho đa
tay ngời vào
Cấp 2: không đợc cho ngón tay vào không có vật dài quá 80 mm các
cạnh khác nhau không quá 12 mm
Cấp3: bảo vệ không cho dụng cụ sợi vào đợc độ dày

2.5 mm các
cạnh khác nhau không quá 1 mm
Cấp 4 : bảo vệ tránh vật thể bán kính

1 mm
Cấp 5 : không cho bụi vào
Cấp 6 :kín hoàn toàn
+ X
2
:bảo vệ nớc 9 cấp (0.8)
Cấp 0 : không bảo vệgì cả
Cấp 1 :bảo vệ những giọt ma
Cấp 2 :bảo vệ đợc nớc rơI chếch rơI chếch 15
0
so với phơng thẳng đứng
Cấp 3 :bảo vệ ma rơI ở góc 60

0
Cấp 4 :bảo vệ theo mọi hớng
Cấp 5 :bảo vệ nớc dới dạng tia ( nớc bắn có áp lực )
Cấp 6:bảo vệ sóng
Cấp 7 : bảo vệ khi nhúng vào trong nớc
Cấp 8 : bảo vệ khi ngập trong nớc có áp suất
1.10. Nhiệm vụ thiết kế:
Cho công suất , điện áp , tốc độ ,số cực ,cos

,

, m
min
, m
max
cấp bảo
vệ nơI làm việc cấp cách điện
tính :xác định kt chủ yếu ( chọn phơng án )
tính toán điện, từ
tính nhiệt ( xác định nhiệt độ các phần của máy)
tính làm mát
tính kết cấu
tính kinh tế
1.11. Trình tự thiêt kế:
1.12. Thu thập thông tin:
vở ghi
giáo trình : thiết kế máy điện - cô thanh và thầy hà
thiết kế máy biến áp thầy phan tử thụ
thiết kế máy biến áp và cuộn kháng thầy phạm văn bình và lê văn
doanh

1.13. Phơng pháp nghiên cứu và thi:
CHƯƠNG II:
Vật liệu dùng trong máy điện
Phân loại :theo vật liệu tác dụng
:theo cách điện
:theo kết cấu
Vật liệu tác dụng là vật liệu trong đó thực hiện quá trình biến đổi năng l-
ợng
Kết cấu: là vật liệu mà trong đó không thực hiện quá trình trao đổi năng l-
ợng(vỏ máy nắp máy trục máy)để giữ cố định các vật liệu
Theo cách điện :cách ly phần mang điện khác nhau (ví dụ cách điện giữa
các vòng dây)có thể già hoá theo thời gians
2.1. Vật liệu dẫn từ
Gồm mạch từ xoay chiều và mạch từ một chiều
Mạch từ một chiều dẫn từ thông không đổi
Mạch từ xoay chiều dẫn từ thông thay đổi biến thiên với tần số f cảm ứng
trong mạch từ các dòng phucô sinh ra tổn hao .Để hạn chế tăng điện trở suất
bằng tăng lợng silic hoặc trên đờng đI đặt các điện trở bằng cách đa các tấm
mỏng phủ sơn cách điện
Hai loại tôn :tôn cán nóng dẫn từ đẳng hớng
Tôn cán nguội dẫn từ đẳng hớng hoặc một hớng
Đặc điểm: giòn
Khi bẻ gãy theo hình răng ca
ít ảnh hởng bởi tác động cơ khí
Phạm vi sử dụng :chế tạo máy quay
Khả năng dẫn từ kém hơn so với tôn
chỉ làm tôn tấm
dẫn đến ít dùng
đặc điểm :gồm hai loại
+đẳng hớng dùng cho máy điệnquay mật độtừ trờng tốt hơn loại (3)

+không đẳng hớng chỉ dẫn từ tốt theo chiều cán dùng chế tạo máy
biến áp
chịu ảnh hởng của các lực cơ khí

thép đúc cán rèn
không chịu nhiệt của dòng phucô
các thông số kỹ thuật
đặc tính B(H)
B
H
B=
S

E=4.44*f*
dq
k**


Suất tổn hao :w/kg
2.2. Vật liệu dẫn điện
p
Fe

B
2

ton

( min =0.77 ) f
đồng (M

0
ữ
M
9
) (0
ữ
9 thể hiện lợngtạp chất dùng phổ biến làM
1
,dẫn đến tổn
hao tăng p
Cu
=R*I
2
điện trở suất của đồng là 0.0178 (

mm
2
/m)
Bền dẻo ( phụ thuộc công nghệ ) dễ hàn
Cu

=8.9 (Kg/dm
3
)
Nhôm : A
0

Al

=2.7 (Kg/dm

3
)
rẻ
cơ tính kém đồng , khó hàn
2.3. Vật liệu cách điện
Cấp :Y A E B F H C
90 105 120 135 155 180
Y:vảI giấy cách điện không tấm sơn cách điện
A:vảI giấy cách điện có tấm sơn cách điện
E:sợi gốc xenlulô tơ tằm sợi vô cơ tổng hợp
B:amiăng ,sợi thuỷ tinh , mica
F: amiăng ,sợi thuỷ tinh , mica tẩm sơn gôcsilic
H: amiăng ,sợi thuỷ tinh , mica sứ sợi tổng hợp
C:vật liệu đặc biệt
Tính chất : + độ bền cơ cao
+ ít hút ẩm
+ chịu hoá chất côn trùng vi khuẩn
+ chịu nhiệt
+ cờng độ cách điện cao
+ chịu độ bền cách điện cao
2.4. Vật liệu kết cấu
- Gang:dẫn từ kém,độ cứng cao ,giòn dễ vỡ tính đúc cao rẻ dễ kiếm
+cơ tính không ổn định
+dùng làm vỏ máy nắp máy bệ máy
- Nhôm :cơ tính kém đắt hơn nhẹ
+dùng làm vỏ lắp cho máy điện nhỏ công suất nhỏ hơn 70(kW )
- Thép (CT
3
ữ
CT

47
);dùng làm trục
FeCrNi dùng làm rôt or củatuốc bin hơI
- Nhựa :làm cánh quạt gió
Dây quấn xoay chiều
Dây quấn một pha
động cơ một pha có một pha dây quấn :từ trờng của nó là từ trờng đập mạch
Dây quấn 2 pha hay 1 pha lới
Dây quấn 3 pha
1lớp :đồng tâm phân tán ,đồng khuôn phân tán
2 lớp :sóng và xếp
Sự phân bố các rãnh trong các pha
2 cực 6 rãnh 3 pha quấn tập trung
kích thớc bối dây theo công thức trong tài liệu
trên thực tế ta có thể tính nh sau
l làchiều dài lõi thép
c nhô ra ngoài c lớn thì dễ lồng dây an toàn tốn dây có thể dây quấn chạm nắp
d tăng tốn dây dễ chạm nắp dễ lồng dây
a:cung nối giữa 2 tâm rãnh
ảnh hởng đến giá thành
ảnh hởng đến năng suất lồng dây
ảnh hởng đến độ tin cậy
Các thông số dây quấn máy điện xoay chiều
y2
y1
1
2 3
4 5 6
CHƯƠNG III:
Dây quấn máy điện

3.1.Với máy điện một chiều
Y
1
:khoảng cách giữa 2 cạnh tác dụng của 1 phần tử
Y
2
:khoảng cách giữa 2 cạnh tác dụng thứ nhất của phần tử này và thứ 2 của
phần tử kia
Ylà khoảng cách giữa 2 cạnh tơng ứng của 2 phần tử kề nhau
Y
G
khoảng cách trên vành góp tính bằng số phiến góp giữa 2 đầu của 1 phần tử
Phần tử bao gồm :2 cạnh tác dụng trong đó chứa một số vòng dây
1 vòng dây chứa 2 cạnh tác dụng
1 bối dây có thể chứa
à
phần tử
3.1.1. Xếp đơn
2phần tử kề nhau đợc nối nối tiếp y
g
=y=1
3.1.2. Xếp phức
Hai đầu của một phần tử nối 2 phiến cách nhau

1 phiến
Y
g
=y=m
Trong một bối dây có nhiều phần tử ta đếm số phiến góp và số rãnh
thực:Z

nt
=S=G
3.1.3. Dây quấn sóng
Hai đầu của một phần tử đợc nối với 2 phiến góp rất xa bằng 1/2 chu vi
phần ứng
Sau khi đi hết 1 vòng phần ứng trở về phiến ngay trớc phiến xuất phát

sóng đơn
Còn trớc m phiến

sóng phức(m=2+4)

điều kiện đối xứng
S/2*a nguyên điều kiện không có dòng cân bằng
Số phần tử hay số thanh dẫn trong mỗi rãnhđều nh nhau
Z
Z
Z
S
nt
nt
=
nguyên (đối
xứng về cơ )

vị trí chổi than :chổi than đợc đặt trên đờng trung tính hình học
có nghĩalà phảI đặt ở chỗ mà khi nối ngắn mạch1 phần tử thì phần tử đó có 2
cạnh tác dụng đang nằm trên đờng trung tính hình học

quan hệ giữa số đôI cực và số đôI mạch nhánh

Xếp đơn a=p
Xếp phức a=m
Sóng đơn a=1
Sóng phức a=m
3.2. Dây quấn xoay chiều
3.2.1. Dây quấn một pha
Động cơ một pha có một pha dây quấn :từ trờng của nó là từ trờng đập
mạch
Dây quấn 2 pha hay 1 pha lới
F
q
=F
m
*sin(
)

t
=

sin*cos*cos*sin* tFtF
mm

F
q
=
( ) ( )
2/cos*2/sin*cos*sin*

tFtF
mm

Dây quấn 3 pha
1lớp :đồng tâm phân tán ,đồng khuôn phân tán
2 lớp :sóng và xếp
3.2.2. Sự phân bố các rãnh trong các pha
Y
A
z
b
X
c
2 cực 6 rãnh 3 pha quấn tập trung
pm
Z
q
**2
=
Dây quấn 1 lớp a z b x c y
Dây quấn 2 lớp a x b z c y
Lớp dới theo bớc dây y hoặc trợt A-Z đI n rãnh về phía trớc
Aazzbbxxccyy
azzbbxxccyya
3.2.3. Kích thớc bối dây theo công thức trong tài liệu
trên thực tế ta có thể tính nh sau
a
d
l
l làchiều dài lõi thép
c nhô ra ngoài c lớn thì dễ lồng dây an toàn tốn dây có thể dây quấn chạm nắp
d tăng tốn dây dễ chạm nắp dễ lồng dây
a:cung nối giữa 2 tâm rãnh

ảnh hởng đến giá thành
ảnh hởng đến năng suất lồng dây
ảnh hởng đến độ tin cậy
3.2.4. Các thông số dây quấn máy điện xoay chiều
Số pha biết trớc
Số cực cho 2p , n
1
=60*f/p
Bớc dây y
1
=Z/2*p=

(dây quấn 1 lớp)
y
1
=

*
=
p
Z
*2
*

(dây quấn 2 lớp )
Cách chọn dây quấn một lớp(2 lớp)
Dây quấn một lớp dùng chomáy điện nhỏ p=0.50
15
ữ
kW vì yêu cầu

sóng điều hoà hình sin không quan trọng nh dây quấn 2 lớp.Ưu điểm đơn giản
dễ lồng dây
Nhợc điểm :k
n
=1 không cảI thiện sóng bằngbớc ngắn đợc
+dây quấn 2 lớp:dùng cho máy điện lớn tốc độ lớn(ví dụ 2p=2 ,
n=1500(vòng/phút)
Số mạch nhánh song song (a)
Số mạch chập song song (n)
Chọn a,n /đờng kính dây

2.1(mm)
1
3
ữ
kW d

1.1
1
ữ
10 kW d

1.3
11
ữ
30 kW d

1.55
Kiểu dây quấn
+đồng khuôn :kết cấu chắc chắn bối trớc đè lên bối sau ,sau khi bị

cháy thì phảI tháo hết không sửa cục bộ .Lồng dây khó giảm năng suất
+Đồng tâm (hoa sen):gồm 2 mặt khi cháymột nhóm có thể sửa
cục bộ đợc không phảI chờ dễ lồng kém chắc chắn tốn dây
+kiểu phân tán:1 nhóm bối dây đầu chia làm 2 nửa đổ về 2 phía



ít tốn dây bối dây ngắn hơn

khó lồng dây

u điểm khi q lớn
Dạng rãnh chia làm 3 loạidây quấn
+rãnh kin:dây quấn không đa từ miệng rãnh mà đa từ 2 đầu rãnh

có khe hở để giảm từ thông tản

Khi kín hoàn toàntừ thông không móc vòng qua stator mà đI qua lõi thép nh
hình vẽ

thờng dùng cho động cơ có điện áp thấp
+rãnh nửa kín:

Kt đb ít nhất một sợi dây lọt khi miệng càng lớn thì tổn hao phụ lớn
Dây quấn mềm
+rãnh hở:
u điểm :độ tin cậy cao do uốn và tạo hình bên ngoài

giới hạn giữa 2 kiểu
cứng và mềm không rõ ràng

Dây men(emay)
Dây bọc sợi ;giấy sợi cottong tơ tằm sợi thuỷ tinh

có len chịu nhiệt cao nhng
chiều dày to lớn

chọn dây
Chọn dây có cấp cách điệnchịu nhiệt tơng ứng
Chọn chiều dày dây (dày cách điện)
Chọn chất lợng
Dây vô cơ có cờng độ chịu nhiệt hữu cơ
độ bám men (khi bẻ dây đứt thì men mới đứt theo

tốt)
3.3. Dây quấn kích thích, bù, cản
3.3.1. Dây quấn kích thích máy một chiều
kích thích song song hay nối tiếp
kích thích song song thìU
t
=U
u
kích thích nối tiếp thì I
t
=I
u
chọn chiều quấn sợi dây


3.3.2. Dây quấn kích thích máy đồng bộ
chọn điện áp :dây tròn ,dây dẹt

Ucao dây nhỏ nhiều vòng
U thấp dây lớn ít vòng
Chiều quấn ;thờng quấn theo (*)khi quay có lực ly tâm ít bị ảnh hởng nếu c
họn(**) thì dây dễ bị hỏng kém dẫn nhiệt
Dây quấn bù :làm bằng các thanh dẫn
Dây quấn cản :dùng thanh đồng hàn hai đầu nối vành ngắn mạch hoạt động
theo nguyên lýthanh dẫn nối ngắn mạch của dòng điện

sinh ra mômen

tạo khả năng đồng bộ ổn định

chọn cách điện :
+theo cấp chịu nhiệt
+theo chiều dày số lớp cách điện
bìa cách điện mặt bóng :bền về cơ
đàn hồi
lụa mềm kém ,cơ tính +thuỷ tinh hoặc mica
giòn, amiăng độc không dẫn nhiệt
bìa cách điện
cấp E
Số pha cho biết trớc
Số cực cho 2*p
Cách chọn dây quấn một lớp(2 lớp)
Dây quấn một lớp dùng chomáy điện nhỏ p=0.50
15ữ
kW vì yêu cầu sóng điều
hoà hình sin không quan trọng nh dây quấn 2 lớp.Ưu điểm đơn giản dễ lồng
dây
Nhợc điểm :k

n
=1 không cảI thiện sóng bằngbớc ngắn đợc
+dây quấn 2 lớp:dùng cho máy điện lớn tốc độ lớn(ví dụ 2p=2 ,
n=1500(vòng/phút)
Số mạch nhánh song song (a)
Số mạch chập song song (n)
Chọn a,n /đờng kính dây

2.1(mm)
Kiểu dây quấn
+đồng khuôn :kết cấu chắc chắn bối trớc đè lên bối sau ,sau khi bị cháy thì
phảI tháo hết không sửa cục bộ .Lồng dây khó giảm năng suất
+Đồng tâm (hoa sen):gồm 2 mặt khi cháymột nhóm có thể sửa cục bộ đợc
không phảI chờ dễ lồng kém chắc chắn tốn dây
+kiểu phân tán:1 nhóm bối dây đầu chia làm 2 nửa đổ về 2 phía


ít tốn dây bối dây ngắn hơn

khó lồng dây

u điểm khi q lớn
Dạng rãnh chia làm 3 loạidây quấn
+rãnh kin:dây quấn không đa từ miệng rãnh mà đa từ 2 đầu rãnh

có khe hở để giảm từ thông tản
Khi kín hoàn toàntừ thông không móc vòng qua stator mà đI qua lõi thép nh
hình vẽ

thờng dùng cho động cơ có điện áp thấp

+rãnh nửa kín:
Kt đb ít nhất một sợi dây lọt khi miệng càng lớn thì tổn hao phụ lớn
Dây quấn mềm
+rãnh hở:
3.4. Dây quấn máy biến áp
3.4.1. Dây quấn hình trụ hay dây dẫn tròn
đặc điểm:
+dây dẫn tròn
+quấn theo hớng trục vòng sau nằm cạnh vòng trớc
+nhiều lớp nhiều vòng trong 1 lớp dùng cho dây quấn cao áp của máy nhỏ
+tản nhiệt kém
+điện áp giữa 2 lớp cao cách điện lớp dầy thế 2 đầu cuộn dây với lõi xấp xỉ
nhau
rãnh thông dầu
giấy bìa
chiều cao cửa sổ mạch từ
Khi có quá điện áp thì điện áp tập trung ở đầu cuộn dây
A
X
ở đây U
đầu
=U
cuối
dẫn đến điện áp phân bố đều tránh đợc quá điện áp
các vòng dây điều chỉnh điện áp lấy ở lớp ngoài

A
X
dùng mạch kiểu hình tròn

A
X
dùng chuyển mạch theo kiểu thanh răng bánh
răng
rãnh dầu ngang
ví dụ
X1
X2
X3
Y1
Y2
Y3
Z1
Z2
Z3
Dây quấn hình trụ dây quấn hình chữ nhật
chỉ đợc quấn 1
ữ
2 lớp
quấn bằng dây chữ nhật có thể chập một số sợi dọc theo hớng trục
quấn theo hớng trục
các vòng dây khác nhau
có cách điện giữa2 lớp hoặc rãnh dầu dọc
quấn đợc ít vòng chập đợc ít sợi vì vậy chỉ dùng cho máy nhỏ dây quấn hạ áp
tản nhiệt tốt kết cấu kém chắc chắn
b(mm)=7
h ớng trục
h ớng kính
từ tr ờng tản không phân bố đều dẫn đến
tổn hao phụ tăng

Có thể cho phép
b
b
mm7
dây quấn từ băng đồng đồng tấm cuộn nếu số vòng ít
quấn hớng kính :vòng sau đè lên vòng trớc
quấn song hành 2 băng đồng và cách điện
chiều rộng băng đồng bằng chiều cao cuộn dây bằng chiều cao vòng dây
cuốn đợc ít vòng vì tản nhiệt kém
khó lấy đầu ra không quấn cao áp đợc dùng làm dây quấn hạ áp của máy
trung bình và nhỏ
dễ quấn
khó sửa chữa
chịu lực ngắn mạch tốt
dây quấn phân đoạn
ta phân đoạn 1 pha thành nhiều đoạn
+cuộn dây một pha đợc chia thành nhiều cuộn
+dây dẫn có thể là dây dẫn tròn hoặc dây dẫn chữ nhật
Cuộn dây hình chữ nhật các sợi dây đợc chập thành một sợi cuốn thành một
vòng hoặcthành nhiều vòng nối song song
+tản nhiệt tốt
+mỗi cuộn là dây quấn nhiều lớp

ứng dụng:
+dây tròn:cao áp máy nhỏ
+dây dẹt :hạ áp máy lớn
Hai đầu A ,X ở trên và ở dớicuộn dây
Thay dây quấn vòng chập từ12 sợi 50mm
2

quấn 12 sợi quấn 9 vòng 50 mm
2
Nếu lới U
kV35
không đợc chia đều số vòng dây phân đoạn. Thiết kế vòng
điện dung
vành chắn dẫn điện tránh phóng điện giữa đầu dây
và gông từ
vòng điện dung
cuộn
dây
Dây quấn xoắn ốc
Quấn từ dây dẹt
Quấn theo hớng kính vòng sau đè lên vòng trớc
Có nhiều bánh đĩa galet nối tiếp nhau liên tục
Do đó cuốn lại hai cuộn ta đợc
5 đến 7 mm rãnh dầu ngang
Có thể chập một số sợi (2 ,3,4,5 )thờng là 3 sợi nhng phảI hoán vị theo hớng
kính
ví dụ chập hai sợi
2
2
1
1
cuốn đợc nhiều vòng tiết diện lớn ứng dụng cho cao áp máy lớn
+2 đầu A,X ở trên và ở dới tăng cờng cách điện những cuộn đầu đặt vòng điện
dung hoặcvành tĩnh điện để chống sét

dẫn đến 82 vòng chia làm 20 galet mỗi galét có 4
10
1
vòng có thể thực hiện
nh sau
1
2
0
1
9
1
8
1
7
16
1
5
1
4
1
3
1
2
11
1
0
9
8
7
6

5
4
3
2

1 2 3 4 5 6 7 8 9
+quấn đợc số vòng phân bố trên galét
+tản nhiệt tốt
+kết cấu chắc chắn chịu lực ngắn mạch tốt
Dây quấn hình xoắn

1
2
3
4
5
5
6
6
8
6
7
8
1
2
3
7
8
4
5

1
2
7
4
3
vòng 1
vòng 2
vòng3
4 sợi chập 2 đờng xoắn kép
Quấn từ dây dẹt quấn hớng trục hai vòng kề nhau cách nhau 1 rãnh đầu ngang
Có thể chập từ nhiều sợi theo hớng kính phảI hoán vị
Có thể cuốn đồng thời nhiều đờng ứng dụng cho hạ áp máy lớn
Tản nhiệt tốt
Dùng cho máy lớn điện năng thấp dòng điện lớn

CHƯƠNG IV:
tính toán mạch từ
phần ứng
cực từ
gông từ
máy một chiều
stator
rotor
không đồng bộ
Mục đích
Xác định sức từ động cần thiết để đa lợng từ thông cần thiết sinh ra sức từ động
cho trứơc
Một chiều
E=
nC

a
nNp
e
**
*60
***
=

Xoay chiều
E=4.44*
wfk
dq
***
Mà
F=I*W=H*l
Phơng pháp
định luật toàn dòng điện

= FdlH *
khó khăn trong tính toán đo lờng


=1
*
i
i
dlH

=
n

i
ii
lH
1
*
=2*H
s
*l
s
+2*H
r
*h
r
+2*H
c
*h
c
+H
G
*L
G
+H
Ư
*L
Ư
+h
r
:chiều cao răng
+h
c

:chiều cao cực
L
G
:chiều dài gông
L
Ư
:chiều dài phần ứng
tính sức điện động trong khe hở
F

=2*


kH **
k
21
*

kk=
trong đó
1

tính đến khe hở không đều ,
2

k
kể đến ảnh hởng
rãnh phần ứng ,
3

k
kể đến ảnh hởng của rãnh cực (dây quấn bù)
k
q

kể đến ảnh hởng của rãnh đai
k

=


*10
*10
1
1
+
+
bz
t
bz
1
chiều rộng của răng , t
1
bớc răng=
Z
n*
tra đồ thị k


H

=
0
*
à

B

0
à
độ từ thẩm của không khí =4*3.14*
7
10

B

=




l**



b=*
74.07.0 ữ=

=chiều dài cung cực từ trên mạch phần ứng=
p
D
*2
*

l
chiều dài tính toán củamạch từ
l=
2
1 t
ll +

l
=
( )
gg
bnl *
*bc
n
g
số râng rãnh thông gió
b
g
chiều rộng rãnh
gg
bkb *
,
=
k

g
=0.92
95.0
ữ
hệ số ép chặt
0
***
***2
à




l
k
F =

tính sức từ động rơi trên vùng răng rãnh
hz
hzx
t1
?
Trong đó t
1
là bớc răng
F
z
=2.h
z
.H

z
xtx
tlB

=
=
rxzx
+
trong đó t
x
là bớc răng
rx
rx
zx
zx
zx
tx
SS

+

=


zx
rx
rx
rx
zxzx
S

S
S
BB .
,

+=
Do tính chất đẳng thế mật độ B trên một mặt cong
zxzxzxzx
hHBB
0
,
à
+=
Cho các

khác nhau thì ta tìm đợc H
zx
khác nhau với các k
rx
khác nhau

)(
,
zxzx
HfB =
.Nếu B
,
zx
8,1.
8

1


tra H
x
theo B(H)
B
,
zx

1.8 thì tra
( )
xzx
HB
,
H
ztb
=
( )
2
.4.
6
1
ztbzx
HHH ++
H
z1
lấy trên đỉnh răng t
x
=t

1
H
ztb
lấy giữa răng t
x
=
1
.
2
1
t
H
z2
lấy cuối răng t
x
=0
H
z
=Z
z1/3
( t
x
=
1
.
3
1
t
tính từ đáy rãnh lên )
Khi thiết kế căn cứ hình dạng rãnh để chọn

,
z
b
cho phù hợp
,
z
b
chiều rộng răng tính toán
S
zx
=
,
.
z
bl

Sức từ động rơI trên cực
tc



.1.
0
0
00
=

+=+=
t

hệ số từ tản
Tiết diện cực
S
c
=
tc
lb .
,
.k
c
trong đó b
,
c
chiều rộng tính toán của cực
F
c
=2.h
c
.H
c

H
c
theo B
c
=
c
S

( tra bảng B(H) ứng với thép làm cực)
Sức từ động rơI trên gông từ
F
G
=L
G
.H
G
B
G
=
G
G
S

, S
G
=l
G
.b
G

l
G
theo công thức trong tài liệu
L
G
tuỳ theo máy có cực từ quay hay đứng yên
Trong máy điện một chiều
L
G
=
( )
g
gn
b
p
bD
+

.2
.

Cho các

khác nhau
( ) ( )

uGzcczz
FFFFFFHHHBB ,,,,,

Sức từ động rơI trên lng phần ứng
F=L.H H tra từ B=
u
S
0

S=h.

L
h là chiều cao lng phần ứng
L=
( )
+

p
hhD
uzu
.2
.2.

h
h=
2

.2
tzu
dhD
(
)

= Ff
lập bảng vẽ đồ thị
Bão hoà sớm
WIF .=


lớn

W lớn
Không bão hoà dẫn đến mạch từ lớn và gần tuyến tính

khi F biến đổi thì U

biến đổi nhiều
Bão hoà khi F biến đổi thì U biến đổi ít hơn
k
bh
=



F
FF
F

F
fe
+
=

k
bh
=(1.3
6.1ữ
)
k
bh
hệ số bão hoà toàn mạch
k
bhz
hệ số bão hoà răng toàn mạch
k
bhz=
4.12.1 ữ=

+


F
FF
z

thờng lấy 1.35

Z

F
=F
Z1
+F
Z2
tínhtoán điện trở và điện kháng của dây quấn (tham số máy điện )
CHƯƠNG V:
Đ5.1 Tớnh in tr dõy qun
r_ in tr thun
r
td
_ in tr tỏc dng
r
td
= k
r
r k
r
: hng s tng in tr do dũng xoay chiu
k
r
= 1,03 vi f = 50Hz
= 1,15 vi f = 1 kHz
r
dõy dn
ph thuc nhit
R

=
0

20
R
[ 1+ ( - 20
0
) ]
: hng s tng in tr do nhit
l
tb
r
tg
= ρ
l
s
l: chiều dài dây dẫn
ρ: điện trở suất
s: tiết diện dây dẫn
Đối với MĐ xoay chiều: r
td
=
tb
r
td
l w
k
r a
ρ
l
tb
: chiều dài trung bình 1 vòng dây
w: số vòng nối tiếp 1 pha

f: điện trở suất
s
td
: tiết diện tác dụng của 1 vòng dây
a: số mạch nhánh
Đối với MĐ 1 chiều: r
td
=
( )
u
r
2
l
b
s 2a
ρ
l
u
= N.l
tb
l
tb
: chiều dài trung bình 1 thanh dẫn
_ Ảnh hưởng tần số: f
2
= sf
1
Khi s↑ thì f
2
↑

§5.2 Điện kháng dây quấn
Điện kháng tản x
1
, x
2
ứng với từ thông tản
Điện kháng chính ( hỗ cảm) x
m
Điện kháng toàn phần x
11
= x
m
+ x
1
Dòng điện có f thay đổi
ảnh hưởng của hiệu ứng mặt
ngoài
b
r
h
1
h
5
b
4
x
m
=
1
E

I
µ
I
μ
: dòng từ hoá
1 1
0
1 m 1 m
U U
I I
Z Z x x
= = µ
+ +
;
X
m
= 0,158
2
1 1
0
1
l
f W
100 100 pq
δ
 
λ
 ÷
 
''

s
k k
µ
δ δ
=
2
0 1
''
0,427
dq
k
q k
δ
δτ
λ
δ
=
k
µ
: hệ số bão hoà
1
2
Z
q
mp
=
s
k
: hệ số khe hở
( )

1 1
2
1
2
2
2
W
:
1
m m
m
m
m
m dq n r
f fx x
x
x l
x
p
x k k k
∈
=
:
:
:
:
:
x
m
: kích thước miệng của răng rãnh

*Từ quấn 1 lớp thành 2 lớp thì k
dq
giảm dẫn đến điện kháng thay đổi.
_ Tính x
1
, x
2
2
W
100 100
0.158
f
pq
l
x
δ
λ
 
 ÷
 
=
∑
λ
∑

λ
r
: hệ số từ dẫn tản rãnh
dm
λ

: hệ số từ dẫn phần đầu nối

t
λ
: hệ số từ dẫm tản tạp (là sóng bậc cao)
'
1 5 3 5
2 4
4 4
3
3 2 4
r
r r r
h h h h
h h
br b b b b b
k k
β
λ β
 
= + + +
 ÷
+
 
+
Trong đó
t
λ
phụ thuộc hình dáng
của rãnh

x ~ f, W
2
,l
δ
;x phụ thuộc hình dạng, kích
thước rãnh
I
1
x
1
r
a
x
2
r
m
x
m
I
μ
( )
2
0,9
dq t
t
t qk k
k
δ
ρ
λ

δ
=
; k
t
: hằng số phụ
x phụ thuộc rãnh thẳng hoặc rãnh nghiêng
CH¦¥NG VI:
Tổn hao và hiệu suất
§6.1 Đại cương
- Tổn hao thép p
Fe
- Tổn hao đồng p
Cu
- Tổn hao cơ p
cơ
- Tổn hao phụ p
f
∑p = p
Fe
+ p
Cu
+ p
cơ
+ p
f
1
2
1 1 1
P p p
P

1
P P P
−
η = = = −
∑ ∑
§6.2 Tổn hao thép
Tổn hao chính: là tổn hao do dòng xoáy và từ trễ.
P
Fe
phụ thuộc : Δ_ chiều dày tôn
B, f
loại thép
Suất tổn hao p
Fe 1/50
: tổn hao trên 1kg = ? [W/kg]
trong từ trường mật độ B = 1T, f = 50Hz
P
Fe
= k
gc
G
[G,Z]
p
Fe1/50
B
f
50
β
 
 ÷

 
β: hệ số kể đến loại tôn
= p
Fez
+ p
FeG
k
gc
: hệ số gia công
G
[G,Z]
: khối lượng gông, răng
k
gc
kể đến sự biến tính của tôn làm cho suất tổn hao tăng(p
Fe1/50
)
k
gc
= 1,3 ÷ 2,5
§6.2.2 Tổn hao phụ
1.
Tổn hao bề mặt:
n
P
b
m

B
c

B
μ