ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN ppsx

KHOA: ĐIỆN ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN
Khoa Điện
Bộ môn lý thuyết cơ sơ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN
Họ và tên sinh viên: LÊ ĐÌNH THẾ….Lớp: ĐẠI HOC ĐIỆN B-K4
Tên đề tài:
Thiết kế động cơ điện không đồng bộ xoay chiều 3 pha rotor lồng sóc
a/ Số liệu cho trước: Công suất định mức:
2
P
= 15 kw;vận tốc đồng bộ
1
n
=
1500v/ph;Điện áp định mức
380
220
V.Động cơ thuộc loại thông dụng kết cấu
kín(IM1001)chịu nhiệt độ loại Y3
b/ Nội dung thực hiện đồ án:
1/ Tính toán các kích thước cơ bản và dây quấn của động cơ.
2/Tính toán kích thước vùng rãnh dây stator của động cơ.
3/Tính toán khe hở không khí.
4/Tính toán rotor.
5/Tính toán mạch từ.
6/Tính toán các tham số làm việc của động cơ.
7/Tính toán tổn thất trong động cơ.
8/Tính toán đặc tính làm việc của động cơ.
9/Tính toán quá trình tỏa nhiệt của động cơ (không bắt buộc).
c/ Yêu cầu: Thuyết minh đồ án đánh máy kiểu chữ Time New Roman 13,giãn dòng
1,5.Các bản vẽ kết cấu động cơ,đặc tính làm việc của động cơ thực hiện trên khổ

giấy Ao theo tiêu chuẩn bản vẽ kỹ thuật.
Thời gian giao đồ án: …20/8/2011 . Thời gian hoàn thành:…. 01/12/2011
Duyệt bộ môn Giáo viên hướng
Lương Thanh Bình
GVHD: Lương Thanh Bình - 1 - SVTH: Lê Đình Thế
Lớp : Điện-B-K4
KHOA: ĐIỆN ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
GVHD: Lương Thanh Bình - 2 - SVTH: Lê Đình Thế
Lớp : Điện-B-K4
KHOA: ĐIỆN ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………
GVHD: Lương Thanh Bình - 3 - SVTH: Lê Đình Thế
Lớp : Điện-B-K4
KHOA: ĐIỆN ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN
LỜI NÓI ĐẦU
Trong công cuộc xây dựng và đổi mới đất nước ngày càng phát triển cao hơn
trong mọi lĩnh vực, công nghiệp, giao thông và các dịch vụ trong cuộc sống hàng
ngày.Xã hội không ngừng phát triển,sinh hoạt của nhân dân không ngừng được
nâng cao nên cần phát triển nhiều loại máy điện mới. Do có kết cấu đơn giản, dễ
chế tạo, làm việc chắc chắn, hiệu suất cao và giá thành hạ nên đông cơ không đồng
bộ được sử dụng rộng rãi nhất. Trong công ngiệp, động cơ không đồng bộ được
dùng làm nguồn động lực cho máy cản, máy công cụ trong công nghiệp nhẹ…trong
nông nghiệp dùng làm máy bơm, máy gia công nông sản…và trong dịch vụ hàng
ngày, nó cũng chiếm một vị trí khá quan trọng như được dùng cho máy quay
đĩa,quạt gió ,động cơ cho tủ lạnh và các thiết bị khác.
Theo sự phát triển của nền sản xuất điện khí hóa và tự động hóa trong sản
xuất,đời sống và trong một số lĩnh vực khác. Phạm vi ứng dụng của máy điện nói

chung và động cơ không đồng bộ nói riêng ngày càng rộng rãi và thông dụng nhất
là động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc có công suất vừa và nhỏ,vì so với các loại
động cơ khác nó có ưu điểm nổi bật hơn, ngoài ra trong khi làm việc ít gây tiếng ồn
và không gây ra cản nhiễu vô tuyến. Nhưng có một số nhược điểm là mô men mở
máy nhỏ,dòng điện mở máy lớn,điều chỉnh tốc độ khó khăn. Do đó không thể khởi
động trực tiếp hay làm việc trong một số trường hợp tải cần mô men lớn và tốc độ
lớn. Để khắc phục nhược điểm này thì người ta chế tạo ra loại động cơ không đồng
bộ rotor lồng sóc.
Trong thời gian học môn máy điện em được giao nhiệm vụ thiết kế động cơ
không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc với các số liệu cho sẵn.Nội dung thực hiện
đồ án bao gồm những phần chính sau:
1/ Tính toán các kích thước cơ bản và dây quấn của động cơ.
2/Tính toán kích thước vùng rãnh dây stator của động cơ.
3/Tính toán khe hở không khí.
GVHD: Lương Thanh Bình - 4 - SVTH: Lê Đình Thế
Lớp : Điện-B-K4
KHOA: ĐIỆN ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN
4/Tính toán roto.
5/Tính toán mạch từ.
6/Tính toán các tham số làm việc của động cơ.
7/Tính toán tổn thất trong động cơ.
8/Tính toán đặc tính làm việc của động cơ.
9/Tính toán quá trình tỏa nhiệt của động cơ(không bắt buộc).
Trong thời gian làm đồ án vừa qua , với sự cố gắng nổ lực của bản thân cùng
với sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn Thiết kế máy
điện, đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn Lương Thanh Bình,
em đã hoàn thành xong bản thiết kế của mình. Trong quá trình thiết kế đồ án, với
kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án khó có thể tránh khỏi các khiếm khuyết. Em
mong nhận được sự nhận xét,góp ý của các thầy cô giáo để bản thiết kế của em
được hoàn chỉnh hơn.

Em xin gửi đến thầy giáo hướng dẫn Lương Thanh Bình cùng các thầy cô
giáo trong bộ môn Thiết Kế Máy Điện lòng biết ơn sâu sắc nhất.
Vinh, ngày 09 tháng 9 năm 2011
Sinh viên
Lê Đình Thế

PHẦN I
GVHD: Lương Thanh Bình - 5 - SVTH: Lê Đình Thế
Lớp : Điện-B-K4
KHOA: ĐIỆN ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

KHÁI NIỆM CHUNG:
Máy điện không đồng bộ là máy điện xoay chiều,làm việc theo nguyên lý cảm ứng
điện từ,có tốc độ rotor n khác với tốc độ của từ trường quay trong máy
1
n
.Máy điện
không đồng bộ có thể làm việc ở hai chế độ:Động cơ và Máy phát.
Động cơ không đồng bộ được sử dụng nhiều trong sản xuất và trong sinh hoạt vì
chế tạo đơn giản,giá thành rẻ,độ tin cậy cao,vận hành đơn giản,hiệu suất cao và gần
GVHD: Lương Thanh Bình - 6 - SVTH: Lê Đình Thế
Lớp : Điện-B-K4
KHOA: ĐIỆN ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN
như không bảo trì.Gần đây do kỹ thuật điện tử phát triển cao nên động cơ không
đồng bộ đã đáp ứng được yêu cầu về điều chỉnh tốc độ nên loại này được sữ dụng
rộng rãi hợn.Dãy công suất của nó rất rộng từ vài watt đến vài ngàn kilowatt.Hầu
hết là động cơ 3 pha,có một số động cơ có cộng suất nhỏ là động cơ 1 pha.
A – PHÂN LOẠI, KẾT CẤU CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
I.phân loại:

- Theo kết cấu của vỏ , máy điện không đồng bộ có thể chia thành các kiểu chính
sau : kiểu hở , kiểu bảo vệ , kiểu kín , kiểu phòng nổ,v.v….
- Theo kết cấu của rotor, máy điện không đồng bộ được chia làm hai loại : loại
rotor kiểu dây quấn va loại rotor kiểu lồng sóc.
- Theo số pha trên dây quấn stator có thể chia làm các loại : một pha , hai pha và ba
pha.
II. Kết cấu:
1. Stator (phần tĩnh):
Stator gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn,ngoài ra còn vỏ máy và nắp
máy.
a. Lỏi sắt:
Lỏi thép là phần dẩn từ . Vì từ trường đi qua lỏi sắt là từ trường quay nên để
giảm tổn hao, lỏi sắt được làm từ những lá thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm được dập
rãnh bên trong rồi ghép lại với nhau tạo thành các rãnh theo hướng trục.Lõi thép
được ép vào trong vỏ máy. khi mà đường kính ngoài của lỏi sắt nhỏ hơn 990 mm thì
dùng cả tấm tròn ép lại .Khi đường kính ngoài lớn trị số trên thì phải dùng những
tấm hình rẻ quạt gép lại thành khối tròn .
Mỗi lá thép kỷ thuật đều được phủ sơn cách điện trên bề mặt để giảm dòng điện
xoáy gây nên. Nếu lỏi thép ngắn thì có thể gép thành một khối. Nếu lỏi thép sắt dài
quá thì thường ghép thành từng thiếp ngắn, mỗi thiếp dài từ 6 đến 8 cm , đặt cách
GVHD: Lương Thanh Bình - 7 - SVTH: Lê Đình Thế
Lớp : Điện-B-K4
KHOA: ĐIỆN ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN
nhau 1 cm để thông gió cho tốt . Mặt trong của lá thép kỹ thuật có xẻ rảnh để dặt
dây.
b.Dây quấn:
Dây quấn được làm bằng đồng và được bọc cách điện đặt vào các rãnh của lõi sắt
và được cách điện tốt với lỏi sắt.Dòng điện xoay chiều 3 pha được tạo ra trong dây
dẫn stator sẽ tạo ra từ trường quay.Kiểu dây quấn , hình dạng và cách bố trí dây
quấn .

c. Vỏ máy:
Vỏ máy có tác dụng cố định lỏi sắt và dây quấn không làm để dùng mạch dẫn từ.
Thường vỏ máy làm bằng gang . đối với vỏ máy có công suất tương đối lớn ( 1000
kw) thường dùng thép hàn lại thành vỏ .Tùy theo cách làm nguội máy mà dạng vỏ
củng khác nhau.
2.Phần quay hay rotor:
Phần này có hai bộ phận chính là lõi sắt và dây quấn.
a.Lõi sắt:
Nói chung người ta dùng các lá thép kỷ thuật điện như ở stator .Lõi sắt được ép
trực tiếp lên trục máy hoặc lên một giá nào đó của máy.Phía ngoài của lá thép kỹ
thuật được xẻ rãnh để đặt dây quấn.
b.Rotor và dây quấn rotor:
* Rotor có hai loại chính :rotor kiểu dây quấn và rotor kiêu lồng sóc.
-Rotor kiểu dây quấn : rotor có dây quấn giống như dây quấn stator trong máy
điện cở trung bình trở lên thường dùng dây quấn kiểu sóng hai lớp vì bớt được
những dây đầu nối, kết cấu dây quấn trên rotor chặt chẽ. Trong máy điện cỡ nhỏ
thường dùng dây quấn đồng tâm một lớp. Dây quấn ba pha cua rotor thường đấu
hình sao, còn ba đầu kia được nối vào ba vành trượt thường làm bằng đồng dặt cố
định một đầu trục và thông qua chổi than đấu với mạch điện bên ngoài.đặc điểm của
GVHD: Lương Thanh Bình - 8 - SVTH: Lê Đình Thế
Lớp : Điện-B-K4
KHOA: ĐIỆN ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN
động cơ rotor kiểu dây quấn là có thể thông qua chổi than đưa điện trở phụ hay suất
điện động phụ vào mạch rotor để cải thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc độ
hoăc cải thiện hệ số công suất của máy. Khi máy làm việc bình thường dây quấn
rotor được nối ngắn mạch.
* Rotor kiểu lồng sóc : kết cấu của loại dây này rất khác với dây quấn stator,trong
mỗi rãnh của lõi sắt rotor đặt vào thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài ra khỏi lõi sắt
và được nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vành ngắn mạch bằng đồng hay nhôm làm
thành một cái lồng mà người ta gọi là lồng sóc.

- Dây quấn rotor lồng sóc không cần cách điện với lõi sắt .Để cải thiện tính năng
mở máy, trong máy công suất tương đối lớn , rãnh rotor có thể làm thành rãnh sâu
hoặc làm thành hai rãnh lồng sóc hay còn gọi là lồng sóc kép .Trong máy điện cỡ
nhỏ rãnh rotor thường được làm chéo đi một góc so với tâm trục.
3. Khe hở không khí :
Vì rotor là một khối tròn nên khe hở đều. Khe hở trong máy điện không đồng bộ
rất nhỏ (từ 0,2 đến 1mm trong máy điện cở nhỏ và vừa) để hạn chế dòng từ hóa lấy
từ lưới vào và như vậy mới có thể làm cho hệ số công suất của máy cao hơn.
B - NHỮNG VẤN DỀ CHUNG KHI THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
ROTOR LỒNG SÓC
I. Ưu diểm:
- Kết cấu đơn giản nên giá thành rẻ.
- Vận hành dể dàng, bảo quản thuận tiện.
- Sử dụng rộng rãi và phổ biến trong phạm vi công suất nhỏ và vừa.
- Sản xuất với nhiều cấp điện áp khác nhau (từ 24 V đến 10 kV) nên rất thích nghi
cho từng người sử dụng.
II. Nhược điểm:
- Hệ số công suất thấp gây tổn thất nhiều công suất phản kháng của lưới điện.
GVHD: Lương Thanh Bình - 9 - SVTH: Lê Đình Thế
Lớp : Điện-B-K4
KHOA: ĐIỆN ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN
- Không sử dụng được lúc non tải hoặc không tải.
- Khó điều chỉnh tốc độ.
- Đặc tính mở máy không tốt, dòng mở máy lớn (gấp 6-7 lần dòng định mức).
- Momen mở máy nhỏ.
III. Biện pháp khắc phục:
- Hạn chế vận hành non tải.
- Cải thiện đặc tính mở máy bằng cách điều chỉnh tốc độ (bằng cách thay đổi điện
áp, thêm điện trở phụ vào mạch rotor hoặc nối cấp), hay dùng rotor có rãnh sâu,
rotor lồng sóc kép để hạ dòng khởi động, đồng thời tăng momen mở máy.

- Chế tạo rotor có khe hở thật nhỏ để hạn chế dòng điện từ hóa và nâng cao hệ số
công suất.
IV. Nhận xét:
Mặt dù có nhiều khuyết điểm nhưng động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc có
những ưu điểm mà những động cơ khác không có được và quan trọng nhất là đơn
giản, dể sử dụng, giá thành rẻ. Thực tế động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc được
áp dụng rộng rãi, chiếm số lượng 90%, về công suất chiếm 55%.
V. Tiêu chuẩn sản suất động cơ:
- Tiêu chuẩn về dãy sản suất:
Chuẩn hóa dãy công suất của động cơ phù hơp với trình độ sản xuất của từng nước.
Dãy công suất dược sắp xếp theo chiều tăng dần.
- Tiêu chuẩn về kích thước lắp đặt:
- Độ cao tâm trục h: lắp đặc được đồng bộ, thể hiện trình độ sản xuất, trang bị máy
công cụ sản xuất.
- Khoảng cách chân đế (giữa các lổ bắc bulong).
VI. Phương pháp thiết kế:
- Thiết kế đơn chiếc: một cấp công suất.
GVHD: Lương Thanh Bình - 10 - SVTH: Lê Đình Thế
Lớp : Điện-B-K4
KHOA: ĐIỆN ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN
-Thiết kế dãy: nhiều công suất. Mặt dù cùng một cỡ lõi sắt, nhưng chiều dài khác
nhau nên công suất khác nhau.
VII. Nội dung thiết kế:
Thiết kế điện từ:
- Xác định kích thước chủ yếu.
- Xác định thông số các phần tử chủ yếu của máy.
Các chi tiết này không tham gia vào quá trình biến đổi năng lượng.
VIII. Các tiêu chuẩn đối với động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc:
1. Tiêu chuẩn về dãy công suất.
Hiện nay các nước đã sản xuất động cơ điện không đồng bộ theo dãy tiêu chuẩn.

Dãy động cơ điện không đồng bộ công suất từ 0,55 kW đến 90kW ký hiệu K theo
tiêu chuẩn Việt Nam 1987-1994:
Công suất (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
Dãy công suất được đặc trưng bởi số cấp hay hệ số tăng công suất:

n
n
HP
P
P
K
*2
1*2
2
+
=
2. Tiêu chuẩn về kích thước lắp đặt độ cao tâm trục.
- Độ cao tâm trục: từ tâm của trục đến bệ máy. Đây là một đại lượng rất quan trọng
trong việc lắp ghép động cơ với những cơ cấu thiết bị khác.
- Kích thước lắp đặt: chiều cao tâm trục có thể được chọn theo dãy công suất của
động cơ điện không đồng bộ rotor lồng sóc.
3. Ký hiệu máy.
Ví dụ: 3K 250 M4.
- 3K: động cơ điện không đồng bộ dày K thiết kế lại lần 3.
GVHD: Lương Thanh Bình - 11 - SVTH: Lê Đình Thế
Lớp : Điện-B-K4
KHOA: ĐIỆN ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN
- 250: chiều cao tâm trục bằng 250mm.
- M: kích thước lắp đặc dọc trục là M

- 4: máy có 4 cực.
4. Cấp bảo vệ
Cấp bảo vệ có ảnh hưởng rất lớn đến kết cấu của máy. Cấp bảo vệ được ký hiệu
bằng chữ IP và 2 chữ số kèm theo, trong đó chữ số thứ nhất chỉ mức độ bảo vệ
chống tiếp xúc của người vá các vật khác rơi vào máy. Được chia làm 7 cấp đánh số
từ 0-6, trong đó số 0 chỉ rằng máy không được bảo vệ (kiểu hở hoàn toàn), còn số 6
chỉ rằng máy được bảo vệ hoàn toàn không cho người tiếp xúc, đồ vật và bụi không
lọt vào. Chữ số thứ hai chỉ mức độ bảo vệ chống nước vào máy gồm 9 cấp đánh số
từ 0-8, trong đó số 0 chỉ rằng máy không được bảo vệ, còn số 8 chỉ rằng, máy có thể
ngâm trong nước trong thời gian vô định hạn.
5. Sự làm mát
Ký hiệu là IC…
Ví dụ:
IC01 làm mát kiểu bảo vệ, làm mát trực tiếp.
IC0141 làm mát kiểu kín, làm mát mặt ngoài.
6. Cấp cách điện
- Dãy A02: cấp E, B
- Dãy 4A: cấp E, F, H
Vật liệu cách điện:Vật liệu cách điện là một trong những vật liệu chủ yếu dùng
trong ngành chế tạo máy điên. Khi thiết kế máy điện, chọn vật liệu cách điện là một
khâu rất quan trọng vì phải đảm bảo máy làm việc tốt với tuổi thọ nhất định, đồng
thời giá thành của máy lại không cao. Những điều kiện này phụ thuộc phần lớn vào
việc chọn cách điện của máy.
Khi chọn vật liệu cách điện cần chú ý đến những vấn đề sau:
GVHD: Lương Thanh Bình - 12 - SVTH: Lê Đình Thế
Lớp : Điện-B-K4
KHOA: ĐIỆN ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN
- Vật liệu cách diện phải có độ bền cao, chịu tác dụng cơ học tốt, chịu nhiệt và dẫn
nhiệt tốt lại ít thấm nước.
- Phải chọn vật liệu cách điện có tính cách điện cao để đảm bảo thời gian làm việc

của máy ít nhất là 15-20 năm trong điều kiện làm việc bình thường, đồng thời đảm
bảo giá thành của máy không cao.
- Một trong những yếu tố cơ bản nhất là làm giảm tuổi thọ của vật liệu cách điện
(cũng là tuổi thọ của máy) là nhiệt độ. Nếu nhiệt độ vượt quá nhiệt độ cho phép thì
chất điện môi, độ bền cơ học của vật liệu giảm đi nhiều, dẫn đến sự già hóa nhanh
chóng chất cách điện.
Hiện nay, theo nhiệt độ cho phép của vật liệu (nhiệt độ mà vật liệu cách điện làm
việc tốt trong 15-20 năm ở điều kiện làm việc bình thường). Hội kỹ thuật điện quốt
tế IEC đã chia vật liệu cách điện thành các cấp sau đây:
Cấp cách điện Y A E B F H C
Nhiệt độ cho phép(ºC) 90 105 120 130 155 180 >18
0
Độ gia tăng nhiệt(ºC)
75 75 75 115 115
Vật liệu cách điện thuộc các cấp cách điện trên đại thể có các loại sau:
- Cấp Y: Gồm có sợi bông, tơ, sợi nhân tạo, giấy và chế phẩm của giấy, cactông, gỗ
v. v… Tất cả dều không tẩm sơn cách điện. Hiện nay không dùng cách này vì
chịu nhiệt kém.
- Cấp A: Vật liệu cách điện chủ yếu của cấp này cũng giống như cấp Y nhưng có
tẩm sơn cách điện. Cấp A được dùng rộng rãi cho các máy điện công suất đến 100
kW, nhưng chịu ẩm kém, sử dụng ở vùng nhiệt đới không tốt.
- Cấp E: Dùng các màng mỏng và sợi bằng polyetylen tereftalat, các sợi tẩm sơn
tổng hợp làm từ epoxy, trealat và aceton buterat xenlulo, các màng sơn cách điện
gốc vô cơ tráng ngoài dây dẫn (dây emay có độ bền cơ cao). Cấp E được dùng rộng
GVHD: Lương Thanh Bình - 13 - SVTH: Lê Đình Thế
Lớp : Điện-B-K4
KHOA: ĐIỆN ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN
rãi cho các máy điện có công suất nhỏ và trung bình (đến 100 kW hoặc hơn nữa),
chịu ẩm tốt nên thích hợp cho vùng nhiệt đới.
- Cấp B: Dùng vật liệu lấy từ vô cơ như mica, amiăng, sợi thủy tinh, dầu sơn cách

điện chiệu nhiệt độ cao. Cấp B được sử dụng nhiều trong các máy công suất trung
bình và lớn.
- Cấp F: Vật liệu cũng tương tự như cấp B nhưng có tẩm sơn cách điện gốc silicat
chịu nhiệt độ cao. Ở cấp F không dùng các chất hữu cơ như vải lụa, giấy và
cactong.
- Cấp H: Vật liệu chủ yếu ở cấp này là sợi thủy tinh, mica, amiăng như ở cấp F. Các
chất này được tẩm sơn cách điện gốc silicat chịu nhiệt đến 180ºC. Người ta dùng
cấp H trong các máy điện làm việc ở điều kiện phức tạp có nhiệt độ cao.
- Cấp C: Dùng các chất như sợi thủy tinh, thạch anh, sứ chịu nhiệt độ cao. Cấp C
được dùng ở các máy làm việc với điều kiện đặc biệt có nhiệt độ cao.
Việc chọn vật liệu cách điện trong các máy điện có một ý nghĩa quyết định đến tuổi
thọ và độ tin cậy lúc vận hành của máy. Do vật liệu cách điện có nhiều chủng loại,
kỹ thuật chế tạo cách điện ngày càng phát triển, nên việc chọn kết cấu cách điện
càng khó khăn và thường phải chọn tổng hợp nhiều loại cách điện để thỏa mãn được
những yêu cầu về cách điện.
Vật liệu cách điện trong ngành chế tạo máy điện thường do nhiều vật liệu hợp lại
như mica phiến, chất phụ gia (giấy hay sợi thủy tinh) và chất kết dính (sơn hay keo
dán). Đối với vật liệu cách điện, không những yêu cầu có độ bền cơ cao, chế tạo dể
mà còn có yêu cầu về tính năng điện: có độ cách điện cao, rò điện ít. Ngoài ra còn
có yêu cầu về tính năng nhiệt: chịu nhiệt tốt, dẫn nhiệt tốt và yêu cầu chịu ẩm tốt.
Vật liệu cách điện dùng trong một máy điện hợp thành một hệ thống cách điện.
Việc tổ hợp các vật liệu cách điện, việc dùng sơn hay keo để gắn chặc chúng lại,
ảnh hưởng giữa các chất cách điện với nhau, cách gia công và tình trạng bề mặt vật
liệu v. v… sẽ quyết định tính năng về cơ, điện, nhiệt của hệ thống cách điện, và tính
GVHD: Lương Thanh Bình - 14 - SVTH: Lê Đình Thế
Lớp : Điện-B-K4
KHOA: ĐIỆN ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN
năng của hệ thống cách điện này không thể hiện một cách đơn giản là tổng hợp tính
năng của từng loại vật liệu cách điện.
7. Các tiêu chuẩn khác

Cần quan tâm đến cosϕ, η,
đm
I
min
I
,
đm
M
M
min
,
đm
M
M
max
∆(
đm
I
min
I
) ≤ 15% (so với tiêu chuẩn).
Sai lệch cho phép:
∆(cosϕ) ≥
6
cos1
cp
ϕ
−−
*(P
2

≤ 50 kW) ≥ 0,02333.
∆(
đm
M
M
max
) ≤ -10% (so với tiêu chuẩn).
∆η ≥ -0, 15. (1-η
cp
) *( P
2
≤ 50 kW) ≥ 0, 01875.
∆(
đm
M
M
min
) ≤ -20% (so với tiêu chuẩn).
8. Chế độ làm việc
Gồm có các chế độ làm việc sau:
- Chế độ làm việc liên tục.
- Chế độ làm việc ngắn hạn.
- Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại.
IX-Các thông số ban đầu:
- Công suất định mức: P
đm
= 15 kW
- Điện áp định mức: U
đm
= 220/380V

- Tần số định mức: f
đm
= 50Hz
- Cách đấu dây: Y/∆
GVHD: Lương Thanh Bình - 15 - SVTH: Lê Đình Thế
Lớp : Điện-B-K4
KHOA: ĐIỆN ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN
- Tốc độ đồng bộ: n
1
= 1500 vòng/phút
- Kiểu máy: Máy kiểu kín
- Cấp bảo vệ: IP44
- Cấp cách điện: Cách điện cấp F
- chịu nhiệt độ loại: Y3
- Chế độ làm việc: Liên tục
- Kết cấu rotor: Rotor lồng sóc
- Chiều cao tâm trục: Tra bảng-10. 1(Tr.602_TKMĐ)chiều cao tâm trục theo dãy
công suất của động cơ điện KĐB rotor lồng sóc 4A (Nga) kiểu IP44 cấp cách điện F
là h = 160 mm =16cm
- Hiệu suất và hệ số công suất: Tra Bảng-10.10(Tr228_TKMĐ) hiệu suất và cosϕ
dãy động cơ điện KĐB 3K ứng với công suất P
đm
=15kW và tốc độ
n
đb
=1500vòng/phút ta có hiệu suất:η = 89% và hệ số công suất: Cosϕ = 0,88
- Bội số momen cực đại: Tra bảng-10.10(Tr.268_TKMĐ) bội số momen cực đại
m
max
của dãy động cơ 3K ta có:

m
max
=
đm
M
M
max
= 2,2
- Bội số momen khởi động:
Theo bảng-10.11(Tr.271_TKMĐ) bội số momen khởi động dãy động cơ điện 3K
ta chọn:m
k
=
đm
k
M
M
= 1,4
-Bội số dòng khởi động: Tra bảng-10.12(Tr.271_TKMĐ) bội số dòng khởi động
dãy động cơ điện 3K ta có: i
k
= I
max
/I
đm
= 7
PHẦN II:
GVHD: Lương Thanh Bình - 16 - SVTH: Lê Đình Thế
Lớp : Điện-B-K4
KHOA: ĐIỆN ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN

THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
ROTOR LÒNG SÓC
A - TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC CƠ BẢN VÀ DÂY QUẤN CỦA ĐỘNG CƠ
I- TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ
1.Số cực:
p =
dm
n
f60
=
2
1500
50*60
=
2. Đường kính ngoài stator
Dựa vào mối quan hệ chiều cao tâm trục h theo công suất va số đôi cực
Bảng-10.1 (Tr.602 TKMĐ) ta chọn chiều cao tâm trục h = 160 mm = 16 cm.
Theo bảng 10.3(T230 TKMĐ) ta có đường kính ngoài stator.
Dn = 27,2 cm
3. Đường kính trong stator
Tra theo bảng 10.2 (trang 230 TKMĐ) trị số của k
D
, phụ thuộc vào số đôi cực, ta
chọn:
k
D
= 0,64
÷
0,68
D = k

D*
D
n
= (0,64
÷
0,68)*27,2= 17,408
÷
18,496(cm)
⇒ chọn D = 18
Trong đó: k
D
là tỷ số giữa đường kính trong và đường kính ngoài của stator
4. Công suất tính toán:
P’ =
ϕη
cos*
* Pk
E
=
=
88,0*89,0
15*975,0
= 18.67 (kw)
Trong đó, k
E
= 0,975. Hình 10-2 (trang 231 TKMĐ). là tỷ số sức điện động sinh ra
trong máy và điện áp đặt vào.
GVHD: Lương Thanh Bình - 17 - SVTH: Lê Đình Thế
Lớp : Điện-B-K4
KHOA: ĐIỆN ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN

5. Chiều dài tính toán của lõi sắt stator:
Theo hình 10-3b (trang 233 TKMĐ), chọn A = 310A/cm; B
δ
= 0,77 T
l
δ
=
1
2
'7
******
*10*1,6
,
nDBAkk
P
ds
δδ
α
=
02,15
1500*18*77,0*310*92,0*11,1*64,0
10*67,18*1,6
2
7
=
Lấy l
δ
= 15
Trong đó:

δ
α
=
π
2
= 0,64 : hệ số tính toán cung cực từ.
k
s
=
22
π
=1,11 : hệ số sóng
k
d
=0,92 : hệ số dây quấn
A: tải đường
n
1
=1500 v/ph : tốc độ đồng bộ.
B
δ
: cảm ứng từ trong khe hở không khí.
Do lõi sắt ngắn nên làm thành một khối. Chiều dài lõi sắt stator, rotor là:
l
1
= l
2
= l
δ
= 15cm

6.Bước cực:
τ =
p
D
*2
*
π
=
2*2
18*
π
= 14,14 cm
7. Lập phương án so sánh:
Hệ số hình dáng λ:
λ =
τ
δ
l
=
14,14
15
= 1,06
Trong dãy động cơ không đồng bộ 3K công suất P =15 kW, 2p = 4 có cùng
đường kính ngoài (nghĩa là cùng chiều cao tâm trục h) .Theo hình 10-3b,(trang 235-
TKMĐ)ta thấy hệ số
λ
nằm trong phạm vi kinh tế do đó việc lựa chọn phương án
trên là hợp lý.
GVHD: Lương Thanh Bình - 18 - SVTH: Lê Đình Thế
Lớp : Điện-B-K4

KHOA: ĐIỆN ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN
8. Dòng điện pha định mức:
I
1
=
ϕη
cos***3
10*
1
3
U
P
=
88,0*89,0*220*3
10*15
3
= 29 A
Trong đó:
1
U
=220V : điện áp đặt vào stator
P =15 kW: công suất định mức

η
= 0,89 : hiệu suất ; cos
ϕ
=0,88 : hệ số công suất
B - DÂY QUẤN, RÃNH STATOR VÀ KHE HỞ KHÔNG KHÍ
Chọn dạng rãnh stator.
Stator máy điện nhỏ có thể dùng các rãnh có dạng hình quả lê, nửa quả lê hoặc

hình thang, với các dạng rãnh này chiều rộng răng sẽ đều suốt cả chiều cao rãnh.
Rãnh hình quả lê có khuôn dập đơn giản nhất, từ trở ở đáy rãnh so với hai dạng rãnh
kia nhỏ hơn vì vậy giảm được sức từ động cần thiết trên răng.
Rãnh hình nửa quả lê có diện tích lớn hơn dạng rãnh hình quả lê.
Diện tích rãnh hình thang lớn nhất nhưng công nghệ kém hơn dạng rãnh nửa quả
lê.
Nếu không đặt vấn đề giảm giá thành khuông dập, có thể căn cứ vào diện tích
rãnh và trị số sức từ động để tính toán, so sánh giữa 3 dạng rãnh sau đó chọn
phương án tốt nhất. Đối với đề tài này chọn dạng rãnh hình quả lê.
9.Số rãnh stator Z
1
Với máy công suất nhỏ thường lấy q
1
=2. Máy tốc độ cao, công suất lớn có thể
chọn q
1
=6. Thường lấy q
1
=3
÷
4
Khi q
1
tăng thì Z
1
tăng dẫn đến diện tích rãnh tăng làm cho hệ số lợi dụng rãnh
giảm, răng sẽ yếu vì mãnh, quá trình làm lõi stator tốn hơn.
Khi q
1
giảm thì Z

1
giảm, dây quấn phân bố không đếu trên bề mặt lõi thép nên
sức từ động có nhiều sóng bậc cao.
GVHD: Lương Thanh Bình - 19 - SVTH: Lê Đình Thế
Lớp : Điện-B-K4
KHOA: ĐIỆN ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN
Trị số q
1
nguyên có thể cải thiện được đặt tính làm việc và giảm tiếng ồn của
máy.
Lấy q
1
= 3 .Khi đó:

⇒
Z
1
= 2*m*p*q
1
= 2*3*2*3= 36 rãnh
Trong đó: m =3 là số pha.
10. Bước rãnh stator.
t
1
=
36
* D
π
. =
36

18*
π
= 1,57cm
11. Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh u
r1
Chọn số mạch nhánh song song : a
1
= 2
u
r1
=
1
11
**
I
atA
=
29
2*57,1*310
=33,56 thanh
Chọn: u
r1
= 33 thanh dẫn.
12. Số vòng dây nối tiếp của một pha
w
1
= p*q
1
*
1

1
a
u
r
= 2*3*
2
33
= 99 vòng
Kiểm tra lại phụ tải đường A
A =
D
Iwm
*
***2
11
π
=
18*14,3
29*99*3*2
=304,6
2
.mmcm
A
Sơ bộ chọn phụ tải đường là A=310
2
.mmcm
A
.Vậy sai số thực tế và tính chọn là:
310
3106,304 −

*100%=1,74%
Ta thấy : Tải đường A không lớn hay nhỏ hơn 10% so với giá trị đã chọn ban đầu
nên có thể sử dụng số liệu này để tính toán.
13. Tiết diện và đường kính dây dẫn
-Tiết diện dây:
GVHD: Lương Thanh Bình - 20 - SVTH: Lê Đình Thế
Lớp : Điện-B-K4
KHOA: ĐIỆN ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN

1
s
=
'
111
1
jna
I

Theo hình 10-4b (trang 237 TKMĐ) chọn tích số:
A*J = 1850
2
2
* mmcm
A
Mật độ dòng điện:
J
1
’ =
A
JA*

=
310
1850
= 6
2
mm
A
Tiết diện dây (tính sơ bộ):
S’
1
=
111
1
'** Jna
I
=
6*1*2
29
= 2,41mm
2
Trong đó :
1
n
= 1 là số sợi chập song song

1
I
= 29 A

1

a
= 2 là số mạch nhánh song song
Theo Phụ lục VI, bảng VI. 1 (trang 618 TKMĐ) chọn dây đồng tráng men PET-
155 có đường kính d/d
cđ
=
825,1
74,1
mm
2
Khi đó : s
1
= 2,38 mm
2

14. Kiểu dây quấn
Dây quấn stator đặt vào rãnh của lõi thép stator và được cách điện với lõi thép.
Dây quấn có nhiệm vụ cảm ứng được sức điện động nhất định, đông thời cũng tham
gia vào việc chế tạo từ trường cần thiết cho sự biến đổi năng lượng điện có trong
máy.
*Các yêu cầu của dây quấn :
- Đối với dây quấn điện trở và điện kháng của các pha bằng nhau và của mạch
nhánh song song cũng bằng nhau.
GVHD: Lương Thanh Bình - 21 - SVTH: Lê Đình Thế
Lớp : Điện-B-K4
KHOA: ĐIỆN ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN
- Dây quấn được thực hiện sao cho có thể đấu thành mạch nhánh song song một
cách dễ dàng. Dây quấn được chế tạo và thiết kế sao cho tiết kiệm được lượng đồng,
dễ chế tạo, sửa chữa, kết cấu chắc chắn, chịu được ứng lực khi máy bị ngắn mạch
đột ngột.

*Việc chọn dây quấn stator phải thỏa mãn tính kinh tế và kỹ thuật:
- Tính kinh tế: tiết kiệm vật liệu, vật liệu cách điện, thời gian lồng dây.
- Tính kỹ thuật: dễ thi công hạn chế những ảnh hưởng xấu đến đặc tính của động cơ.
Từ yêu cầu trên ta chọn dây quấn một lớp đồng khuôn bối dây bước ngắn. Tác dụng
là để làm giảm lượng đồng sử dụng, khử sóng bậc cao, giảm từ trường tản ở phần
bối dây và trong rãnh stator, lám tăng cosϕ, và cải thiện đặc tính mở máy của động
cơ, giảm tiếng ồn điện từ lúc động cơ vận hành. Các hệ quả xấu tồn tại trong động
cơ khi sóng bậc cao không bị khử:
- Tính năng mở máy xấu do các trường trên đặc tuyến mômen (do sóng bậc 5 và 7
gây ra) làm cho động cơ không đạt đến tốc độ định mức.
- Nếu số răng của statorvà rotor không phù hợp động cơ gây ra tiếng ồn khi vận
hành, có khi rotor bị hút lệch tâm (do lực hút điện từ tạo nên).
Sóng bậc cao gây tổn hao nhiệt trong lõi thép do tác dụng của dòng phucô.Thực ra
việc chọn bước ngắn thích hợp không có tác dụng khử hoàn toàn sóng bậc cao mà
chỉ có tác dụng giảm nhỏ chúng xuống đến một giá trị có thể chấp nhận được.
Trong thiết kế, bước bối dây có tác dụng khử sóng bậc 5 và 7, cách đấu dây hình
sao có tác dụng khử sóng bậc 3. Tiêu chuẩn xét sự tổn hao sóng bậc cao
≤
5% xem
như sóng bậc cao không đáng kể, từ 5 - 10% chấp nhận được, > 10% có tồn tại sóng
bậc cao. Sóng bậc cao không bị khử không cho phép khả thi.
Để khử triệt hoàn toàn sóng bậc 3 ta dùng hệ số
β
=
3
2
, sóng bậc 5 ta dùng hệ số
β

=

5
4
, sóng bậc 7 ta dùng hệ số
β
=
7
6
. Tuy nhiên ta không khử triệt hoàn toàn sóng
GVHD: Lương Thanh Bình - 22 - SVTH: Lê Đình Thế
Lớp : Điện-B-K4
KHOA: ĐIỆN ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN
bậc cao nào cả mà chọn bước bối dây để làm nhỏ các sóng bậc cao 3, 5, 7 cùng một
lúc.
Chọn dây quấn hai lớp bước ngắn với y = 7
Ta có:
β
=
1
y
τ
=
9
7
= 0,78
Với : Bước cực từ
1
τ
=
9
2*2

36
*2
1
==
p
Z
15. Hệ số dây quấn
Hệ số bước ngắn k
y
:
k
y
= sin
2
*
πβ
= sin
2
*78,0
π
= 0,94
Hệ số bước rãi k
r
:
k
r
=
2
sin*
2

*
sin
α
α
q
q
=
2
20
sin*3
2
20*3
sin
= 0,96
với α =
1
360*
Z
p
=
36
360*2
= 20
0
Hệ số dây quấn k
d
:
k
d
= k

y
*k
r
= 0,94*0,96 = 0,9024
16. Từ thông khe hở không khí Ф
Ф =
1
1
****4
*
wfkk
Uk
ds
E
=
92,0*11,1*99*50*4
220*975,0
= 0,01 Wb
17. Mật độ từ thông khe hở không khí B
δ

B
δ
=
1
4
**
10*
l
τα

φ
δ
=
14,14*15*64,0
10*01,0
4
= 0,74T
GVHD: Lương Thanh Bình - 23 - SVTH: Lê Đình Thế
Lớp : Điện-B-K4
KHOA: ĐIỆN ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN
Ta thấy sai số mật độ từ thông khe hở không khí so với giá trị ban đầu nhỏ
hơn 10% nên ta không cần chọn lại.
18. Sơ bộ định chiều rộng của răng b’
z1
b’
z1
=
cz
klB
tlB
**
**
11
11
δ
=
95,0*15*70,1
57,1*15*74,0
= 0,72cm
Chọn b’

z1
= 0,72 cm
Trong đó : Chọn B
z1
= 1,70 T (theo bảng 10-5b, trang 241- TKMĐ)
B
z1 :
là mật độ từ thông trên răng có cạnh song song
k
c
= 0,95 : Hệ số ép chặt lõi sắt khi không cần phủ sơn (Bảng 2-2,
trang 23 -TKMĐ).
19. Sơ bộ chiều cao của gông stato h
g1
h’
g1
=
=
cg
klB ***2
10*
11
4
φ
19,2
95,0*15*60,1*2
10*01,0
4
=
(cm)

Ở đây lấy
1g
B
= 1,60T ;(1,45 ÷ 1,60),(theo Bảng 10.5 Tr.240_TKM Đ)
20. Kích thước rãnh và cách điện
Chọn kích thước miệng rãnh như sau :
Chiều cao miệng rãnh h
41
= 0,5 ÷ 1 mm
⇒
chọn h
41
= 0,5 mm.=0,05 cm
Chiều cao rãnh stato :

)(1,24)(41,219,2)182,27(
2
1
)(
2
1
,
mmcmhDDh
glnrl
==−−=−−=

Trong đó : h’g
1
=2,19(cm) chiều cao gông,
D

n
=27,2(cm) đường kính ngoài Stato
D =18 (cm) đường kính trong Stato
GVHD: Lương Thanh Bình - 24 - SVTH: Lê Đình Thế
Lớp : Điện-B-K4
KHOA: ĐIỆN ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN
Chiều cao thực của rãnh Stato : h
Z1
= h
rl
– h
41
= 24,1− 0,5 = 23,6 (mm)
* Bề rộng rãnh Stato:
Chọn bề rộng miệng rãnh Stato là:
Chiều rộng miệng rãnh : b
41
= d
cđ
+ ( 1,1÷ 1,5) mm
Trong đó :
cd
d
= 1,825mm - là đường kính dây dẫn kể cả cách điện của dây quấn
stator
Vậy:
41
b
=2,925 mm ÷ 3,325 mm
Lấy

41
b
= 3 mm
-Đường kính d
2
được tính theo công thức:

)(2,1
36
36*72,0)19,2*22,27(*
*)*2(
1
1
''
2
cm
Z
ZbhD
d
zlgln
=
+
−−
=
+
−−
=
π
π
π

π


⇒
d
2
= 1,2cm = 12(mm)
-Đường kính d
1
được tính theo công thức:

)(94,0
36
72,0*36)05,0*218(*
*)*2(*
1
1
'
41
1
cm
Z
ZbhD
d
zl
=
−
−+
=
−

−+
=
π
π
π
π
⇒
d
1
= 0,94cm= 9,4(mm)
Trong đó: D
n
= 27,2cm đường kính trong stator

g1
h’
= 2,19cm
b’
z1
= 0,72cm chiều rộng răng
-Chiều cao rãnh Stator được tính theo công thức
Khi đó,chiều cao h
12
là:
h
12
= h
rl
– 0,5 *(2*h
41

+ d
1
+ d
2
)
= 2,41– 0,5 *(2
∗
0,05 + 1,2+ 0,94) = 1,3cm = 13(mm)
Theo bảng VIII.1 (T629_TKMĐ) ta có chiều dày cách điện rãnh là:
GVHD: Lương Thanh Bình - 25 - SVTH: Lê Đình Thế
Lớp : Điện-B-K4