ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTO LỒNG SÓC

Sinh viên : BÙI ĐỨC THUỶ Lớp TBĐ1
K46
Phần 1: Xác định các kích thước chủ yếu
Khi thiết kế một máy điện không đồng bộ cần phải biết những trị số định
mức và phương thức làm việc của máy .Những số liệu gồm có:
- Công suất định mức đầu trục P
đm
= 3kW
- Điện áp định mức U
đm
= 380/220 V Nối Y/
∆
- Tần số định mức f
1
= 50 Hz
- Số cực 2p = 4
- Máy kiểu kín, làm việc liên tục, tự làm mát bằng gió, cách điện cấp B.
- Hiệu suất định mức η = 0,84
- Hệ số cos ϕ = 0,82
Ngoài các tham số trên ta cần biết thêm:
*Toàn bộ số liệu tham khảo được tra trong tài liệu:
THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN ( Nguyễn Khánh Hà_Nguyễn Hồng Thanh )
NXB khoa học và kĩ thuật - 2001
1. Tốc độ đồng bộ :

1
1
60.
60.50
1500
4

f
n
p
= = =
(vòng/phút)
2. Dòng điện pha định mức ( giả thiết)

3
1
1
3.10
6,6
3. .cos . 3.220.0,82.0,84
dm
dm
P
I
U
ϕη
= = =
(A)
Với U
1
là điện áp pha định mức
3. Kích thước chủ yếu của máy điện không đồng bộ (MĐKĐB) :
Kích thước chủ yếu của MĐKĐB chính là đường kính trong của lõi sắt
stato D và chiều dài lõi sắt l
δ

. Mục đích của việc chọn kích thước chủ yếu

này là để cho máy điện chế tạo ra có tính kinh tế cao và tính năng phù hợp
với các tiêu chuẩn của nhà nước.(Tính kinh tế bao gồm cả mặt sử dụng vật
liệu hiệu quả và công nghệ chế tạo).
D và l
δ

thuộc vào P, tốc độ quay, tải điện và từ của máy.
3.1)Đường kính ngoài của Stato:
Theo bảng IV-1,phụ lục IV với máy có 2p=4,P=3 kW thì chiều cao tâm
trục là h=112 mm,(Ký hiệu chiều dài là S).
Theo bảng 10.3 (tr.230),với h=11,2 cm thì đường kính ngoài Stato tiêu
chuẩn là D
n
=19,1 cm (Dãy 4A,kiểu IP44).
3.2) Đường kính trong của Stato:
Theo bảng 10.3(tr.230),với 2p=4 thì k
D
= (0,64÷0,68)
Vậy : D=k
D
.D
n
=(0,64÷0,68).19,1 =(12,224÷ 12,988) cm
Chọn D=12,6 cm
3.3)Công suất điện từ tính toán:
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCKĐB rôto lồng sóc
1
Sinh viên : BÙI ĐỨC THUỶ Lớp TBĐ1
K46
1 1 1 1 1 1

. 0,96.3
' . . . . . 4,18( )
.cos 0,82.0,84
E dm
E
k P
P m E I m k U I kVA
η ϕ
= = = = =
Với: k
E
=E
1
/U
1
là hệ số chỉ quan hệ giữa điện áp đặt vào với sức điện
động sinh ra trong máy.Tra đồ thị (h.10.2,tr.231) với 2p=4 được k
E
=0,96.
m
1
= 3 là số pha dây quấn Stato.
3.4)Bước cực:
. .12,6
9,9( )
2 4
D
cm
p
π π

τ
= = =
3.5)Chiều dài tính toán của lõi sắt stato:
Theo hình 10.3a tr.233,với D
n
= 11,2 cm 2p=4 thì:
( )
( )
230 250 /
0,87 0,91
A A cm
B T
δ
= ÷



= ÷


Chọn:
240 /
0,91
A A cm
B T
δ
=


=


Sơ bộ chọn các thông số:
-Hệ số cung cực từ α
δ
=0,64
-Hệ số sóng k
s
=1,11
-Hệ số dây quấn k
dq1
=0,98
Vậy chiều dài tính toán của lõi sắt stato là :
7 7
2 2
1
6,1.10 . ' 6,1.10 .4,18
7( )
. . . . . . 0,64.1,11.0,98.240.0,91.12,6 .1500
s dq db
P
l cm
k k A B D n
δ
δ δ
α
= = =
Chọn
7l cm
δ
=

Chiều dài thực của lõi sắt stato là : l
1
= l
δ

= 7 (cm)
(Do lõi sắt ngắn,dễ toả nhiệt nên không cần rãnh thông gió ngang trục).
Chiều dài lõi sắt rôto bằng chiều dài lõi sắt stato:
2 1
7l l cm= =

3.6)Kiểm tra chỉ tiêu kinh tế của động cơ:
Quan hệ giữa đường kính trong của stato với chiều dài lõi sắt stato phải
nằm trong phạm vi kinh tế.Quan hệ này được biểu thị qua quan hệ giữa
chiều dài lõi sắt stato với bước cực bởi hệ số λ.
7
0,707
9,9
l
δ
λ
τ
= = =
Theo hình 10.3b tr.235,với 2p=4 thì
( )
0,65 1,15
λ
= ÷
.Vậy động cơ thiết
kế thoả mãn chỉ tiêu kinh tế.

Tóm lại,kích thước chủ yếu của động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc là:
Đường kính trong lõi sắt stato là D = 19,1 (cm)
Chiều dài của stato là l
δ

=7 (cm)
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCKĐB rôto lồng sóc
2
Sinh viên : BÙI ĐỨC THUỶ Lớp TBĐ1
K46
Phần 2 :Tính toán điện từ
I. Dây quấn stato
Dây quấn stato có 2 loại:dây quấn một lớp và dây quấn hai lớp.Dây quấn
một lớp lại chia làm hai kiểu : dây quấn đồng tâm và dây quấn đồng
khuôn.Với điện áp ≤ 660 V, chiều cao tâm trục h< 180mm dùng dây quấn
một lớp đặt vào rãnh 1/2 kín.
Thiết kế dây quấn stato trước hết phải xác định số rãnh của mỗi pha dưới
mỗi cực từ q
1
.Nên chọn q
1
trong khoảng từ 2 đến 5.Chọn q
1
nhiều hay ít có
ảnh hưởng đến số rãnh stato Z
1
.Số rãnh không nên nhiều quá vì như vậy
tổng diện tích cách điện rãnh sẽ nhiều hơn so với số rãnh ít do đó hệ số lợi
dụng rãnh sẽ kém .Hơn nữa xét về mặt độ bền cơ thì răng sẽ yếu vì quá
mảnh, đồng thời chế tạo lõi và dây quấn tốn công hơn.Trị số q nên chọn

nguyên vì cải thiện được đặc tính làm việc và có khả năng làm giảm tiếng
kêu của máy.Với máy có công suất 3 kW,2p=4 thì chọn q
1
=3
1. Số rãnh của stato
Z
1
=2.m
1
.p.q
1
=2.3.2.3= 36(rãnh)
Với m
1
=3 là số pha dây quấn stato.
2. Bước răng stato :
t
1
=
1
. .12,6
1,1
36
D
Z
π π
= =
(cm)
Chọn số đôi mạch nhánh song song : a
1

=1 ( a
1
và n
1
phải chọn sao cho
d
cđ
≤1,95 mm)
3. Số thanh dẫn tác dụng ở một rãnh u
r1
là :
u
r1
=
1 1
1
. . 240.1,1.1
40
6,6
dm
At a
I
= =
( thanh/rãnh)
Chọn u
r1
= 40 thanh/rãnh.
Số vòng dây nối tiếp của một pha :
w
1

= p.q
1
.u
r1
/a
1
= 2.3.40/1= 240 (vòng)
4. Tiết diện và đường kính dây dẫn
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCKĐB rôto lồng sóc
3
Sinh viên : BÙI ĐỨC THUỶ Lớp TBĐ1
K46
Muốn chọn kích thước dây trước hết phải chọn mật độ dòng điện J của dây
dẫn.Căn cứ vào dòng điện định mức để tính ra tiết diên cần thiết.Việc chọn
mật độ dòng điện ảnh hưởng đến hiệu suất và sự phát nóng của máy mà sự
phát nóng này chủ yếu phụ thuộc vào tích số AJ .Tích số này tỷ lệ với suất
tải nhiệt của máy.Theo kinh nghiệm sản xuất căn cứ vào cấp cách điện để
xác định AJ .
Theo hình 10.4b tr.237,D
n
=19,1 cm 2p=4,cách điện cấp F thì tích số
AJ
F
=1850 (A
2
/cm.mm
2
)
Vậy mật độ dòng điện sơ bộ trong dây quấn stato với dây quấn cách điện
cấp B lấy bằng 75% của cách điện cấp F là:

2
1
0,75.1850
' 5,8( / )
240
AJ
J A mm
A
= = =
Tiết diện dây dẫn sơ bộ :
S’
1
=
1
1 1 1
6,6
1,138
. . ' 1.1.5,8
I
a n J
= =
(mm
2
)
Với n
1
= 1 là số sợi ghép song song
Theo phụ lục VI,bảng VI-1 tr.618,chọn dây đồng tráng men PETV,có các
thông số :
- Tiết diện dây quấn không kể cách điện :S

1
=1,131 mm
2
- Đường kính không kể cách điện :d = 1,20 mm
- Đường kính trung bình kể cả cách điện :d
cđ
=1,28 mm
Tính lại chính xác mật độ dòng điện trong dây quấn stato :
J
1
=
1
1 1 1
6,6
5,84
. . 1.1.1,131
dm
I
n a S
= =
(A/mm
2
)
5. Chọn kiểu dây quấn :
Dây quấn đồng khuân 1 lớp bước đủ
1
β
=
- Hệ số dây quấn bước đủ :
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCKĐB rôto lồng sóc

4
Sinh viên : BÙI ĐỨC THUỶ Lớp TBĐ1
K46
sin . 1
2
y
k
π
β
= =
- Hệ số bước rải :
0
20
sin sin 2.
2 2
0,985
20
sin
2.sin
2
2
r
o
q
k
q
α
α
= = =
Với α = p.360

o
/Z
1
= 2.360
o
/36 = 20
o
- Hệ số dây quấn : k
dq
= k
y.
k
r
= 1.0,985 =0,985
6. Từ thông khe hở không khí :
Φ
=
1
1 1 1
. 0,96.220
0,00402
4. . . . 4.1,11.50.240.0,985
E
s dq
k U
k f w k
= =
(Wb)
7. Mật độ từ thông khe hở không khí :
B

δ

=
4
0,00402.10
0,906
. . 0,64.9,9.7l
δ δ
α τ
Φ
= =
(T)
Nhận thấy rằng :
'
0,91 0,906
% .100% 0,4% 1%
0,906
B B
B
B
δ δ
δ
δ
−
−
∆ = = = <
Việc chọn sơ bộ các số liệu ban đầu là chấp nhận được.
I. Lõi sắt stato
Lõi sắt stato của máy điện thường làm bằng những lá tôn silic ghép lại
thành một khối để giảm tổn hao do dòng điện xoáy và từ trễ gây ra.Tôn

silic là một loại thép hợp kim và phân loại theo hàm lượng silic tổng hợp
kim Lượng silic càng nhiều thì điện trở của hợp kim càng lớn,suất tổn hao
càng bé, tôn càng giòn, tính năng gia công càng kém,tính dẫn từ càng
thấp . Trong máy điện công suất nhỏ và vừa thường dùng loại tôn silic có
hàm lượng silic thấp . Chọn loại tôn cán nguội của Nga, ký hiệu 2013(Tra
bảng 2.1 tr.20) có các thông số kỹ thuật:
-Chiều dày lá tôn 0,5 mm
-Suất tổn hao p
1,0/50
= 2,6 (W/kg)
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCKĐB rôto lồng sóc
5
Sinh viên : BÙI ĐỨC THUỶ Lớp TBĐ1
K46
- Mật độ từ cảm ứng với cường độ từ trường H=25 A/cm: B
25
= 1,65 (T)
-Hệ số ép chặt : k
c
=0,93 ( Do các lá tôn có phủ lớp sơn cách điện) .
1. Sơ bộ định chiều rộng răng

1
1
1 1
. . 0,906.7.1,1
' 0,58( )
. . 1,85.7.0,93
Z
z c

B l t
b cm
B l k
δ δ
= = =

Trong đó
( )
1
1,75 1,95
Z
B = ÷
Tesla là mật độ từ cảm của răng stato (Khi
răng có cạnh song song) .(Tra bảng 10.5b tr.241, ứng với 2p=4, h<160mm,
kiểu máy IP44). Chọn B
Z1
= 1,85 (T)
2. Sơ bộ định chiều cao của gông từ

4 4
1
1 1
.10 0,00402.10
' 1,99( )
2. . . 2.1,55.7.0,93
g
g c
h cm
B l k
Φ

= = =

Trong đó B
g1
= 1,5÷1,65 (T) là mật độ từ cảm ở gông stato.(Tra bảng
10.5a tr.240).Chọn B
g1
= 1,55 (T).
3. Căn cứ vào những trị số của h’
g1
và b’
z1
và số thanh dẫn có trong một
rãng để thiết kế rãnh stato.
Khi thiết kế rãnh phải đảm bảo diện tích rãnh chứa tất cả các dây dẫn mà
không quá chặt hoặc quá lỏng . thường dùng hệ số lấp đầy k
ld
để xác định độ
lấp đầy đó . Hệ số lấp đầy k
ld
=0,7÷0,75 là hợp lý nhất k
ld
không nên vượt
quá 0,8 vì như vậy khi đặt dây vào rất chặt ảnh hưởng đến thời gian lồng
dây và dễ làm cho dây bị xây xát ; k
lđ
nhỏ quá thì không lợi dụng được triệt
để rãnh và khi máy làm việc ,do lực điện từ, dây bị rung làm hỏng cách
điện.
Chọn rãnh hình quả lê do máy có công suất 3 kW< 10 kW

Miệng rãnh b
41
phải chọn sao cho dây dẫn vào được một cách dễ dàng.
chọn : b
41
= 2,5 mm ; h
41
= 0,5 mm
Dựa vào bề rộng răng và chiều cao sơ bộ của gông mà tính toán kích
thước rãnh stato như sau:
2 2
2 41 1
1
2
2. 126 2.
. ' 0,5 . 5,8
2 2 2 2 36
5,8( )
π π
   
= + + − = + + −
   
   
⇒ =
Z
D d d
d h b
Z
d mm
Chọn d

2
= 6 mm
− −
= = − + ≈ − +
=
n
r1 1 g1
1
D D 191 126
h h h' d / 6 19,5 1
2 2
14( mm )
Chọn h
r1
=15 mm
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCKĐB rôto lồng sóc
6
bz1=5,8
R=3
R=3,5
b41=2,5
h41=0,5
h12=8
hr1=15
Sinh viên : BÙI ĐỨC THUỶ Lớp TBĐ1
K46
1
1 1 1
1
1

2.
. '
2 2
126 2.
15 . 5,8
2 2 36
7,2( )
n
r Z
D d
d h b
Z
d
mm
π
π
 
= + − −
 ÷
 
 
= + − −
 ÷
 
=
Chọn d
1
= 7 mm
Vậy
d

1
= 7 mm

d
2
=6 mm
h
41
= 0,5 mm
h
r1
= 15 mm
h
12
= 11 mm
Theo bảng VIII-1 phụ lục VIII kiểu dây quấn 1 lớp, cách điện cấp B cách
điện sử dụng là màng mỏng thuỷ tinh :cách điện rãnh dày c = 0,25 mm,cách
điện ở miệng rãnh c’ = 0,35 mm.
Tính chính xác lại các kích thước :
- Diện tích của rãnh S’
r
:
( )
( )
( )
( )
2 2 2 2
2
1 2
1 2

12 2
7 6
( ) (7 6 )
' . . 11 3 85,4( )
8 2 8 2
r
d d
d d
S h d mm
π π
+ +
+ +
= + − = + − =
- Tiết diện cách điện S
cđ
:

( ) ( )
1 2
2
12 2
2
. 7 6
. .6
2. . . ' 2.11 6 .0,25 .0,35
2 2 2 2
12,4( )
π π
π π
+ +

   
= + − + = + − +
   
   
=
cd
d d
d
S h d c c
mm
- Diện tích có ích :
S
r
=S’
r
– S
cd
= 85,4 – 12,4 = 73 (mm
2
)
- Hệ số lấp đầy rãnh :
k
lđ
=
2 2
1
. . 40.1,28
0,705
73
r cd

r
u n d
S
= =

Nhận thấy rằng hệ số lấp đầy nằm trong vùng
hợp lý
k
lđ
= 0,7 đến 0,75
4. Tính toán lại chính xác chiều dày của răng
stato b
z1
Chiều dày răng stato là (răng có cạnh song song)
1
2
1 41 2
1
2 126 6 2
. 0,5 . 6 5,61( )
2 2 2 2 36
z
D d
b h d mm
Z
π π
   
= + + − = + + − =
 ÷  ÷
   

Đồ án môn học: Thiết kế ĐCKĐB rôto lồng sóc
7
Sinh viên : BÙI ĐỨC THUỶ Lớp TBĐ1
K46
2
1
1 1 1
1
2 126 7 2
. 15 . 7 6( )
2 2 2 2 36
z r
D d
b h d mm
Z
π π
   
= + − − = + − − =
 ÷  ÷
   

1z
b
= (
1
1z
b
+
1
1z

b
)/2 =5,8 (mm)
Chiều cao gông stato h
g1
là :
( với rãnh hình thang )

1
1 1
D 191 126 7
15 18,7( )
2 6 2 6
n
g r
D d
h h mm
− −
= − + = − + =

5. Mật độ từ cảm trên răng stato là :
1
1
1 1
. . 0,906.7.1,1
1,85
. . 0,58.7.0,93
Z
Z c
B l t
B

b l k
δ δ
= = =
(T)
6. Mật độ từ cảm gông :
4 4
1
1 1
.10 0,00402.10
1,65
2. . . 2.1,87.7.0,93
g
g c
B
h l k
Φ
= = =
(T)
III.Tính toán khe hở không khí
Sự khác nhau giữa các kiểu máy điện không đồng bộ là ở roto . Tính năng
của máy tốt hay xấu cũng là ở roto.Để thỏa mãn các yêu cầu khác nhau có
thể chế tạo thành loại roto dây quấn, roto lồng sóc đơn,roto rãnh sâu, roto
lồng sóc kép
Động cơ điện KĐB roto lồng sóc, loại thông dụng công suất đến 100 KW
đều có lồng sóc đúc nhôm.Lồng sóc đúc nhôm so với lồng sóc làm bằng các
thanh đồng hàn lại thì có nhiều ưu điểm hơn như : chế tạo đơn giản chắc
chắn ,đỡ tốn đồng
Xác định khe hở không khí
Khi chọn khe hở không khí cố gắng chọn δ nhỏ để cho dòng điện không
tảii nhỏ và cosϕ cao. Nhưng khe hở không khí nhỏ làm cho việc chế tạo và

hoạt động của máy khó khăn hơn ,stato dễ chạm vào roto làm tăng tổn hao
phụ . Tham khảo kinh nghiệm chế tạo thực tế , với <20 kW, 2p = 4

δ
=
130
0,25 0.25 0,38
1000 1000
D
+ = + =
(mm)
Làm tròn theo các máy đã chế tạo
δ=
0,3 (mm)
IV.Tính toán thanh dẫn và lõi sắt rôto
Khi thiết kế máy điện không đồng bộ, việc chọn số rãnh roto là vấn đề
quan trọng vì khe hở của máy rất nhỏ, mô men phụ do từ trường sóng bậc
cao gây nên ảnh hưởng rất lớn đến quá trình mở máy và ảnh hưởng cả đến
quá trình làm việc.Vì vậy để có tính năng tốt, khi chọn Z
2
phải tuân theo
một sự hạn chế nhất định để giảm mômen phụ .
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCKĐB rôto lồng sóc
8
Sinh viên : BÙI ĐỨC THUỶ Lớp TBĐ1
K46
Trong thiết kế sản xuất chọn theo kinh nghiệm. Tra bảng 10-6 tr.246,
ứng với 2p=4, Z
1
= 36 , loại rãnh nghiêng thì chọn Z

2
= 30 rãnh.
Sơ bộ định kích thước tối thiểu của răng và gông
- Đường kính ngoài của roto
D’
2
= D – 2.
δ
= 126- 2.0,3 = 125,4(mm) =12,54(cm)
- Bước răng roto :
t
2
=
2
2
. ' .12,54
1,313
30
D
Z
π π
= =
(cm)
- Sơ bộ tính chiều rộng của răng roto
2
2min
2 2
. . 0,906.7.1,313
' 0,67( )
. . 1,85.7.0,95

Z
z c
B l t
b cm
B l k
δ δ
= = =
Với k
c
=0,95 là hệ số ép chặt (các lá tôn không phủ sơn cách điện)
l
δ
=l
2
= 7 cm là chiều dài roto
B
z2
=1,75÷1,95 T là mật độ từ thông ở răng roto chỗ hẹp nhất khi rãnh
có cạnh song song ( Tra bảng 10-5c tr.241)
Chọn B
Z2
= 1,85 T-
- Sơ bộ tính chiều cao gông :
4 4
.10 0,00402.10
' 2( )
2
2. . . 2.1,5.7.0,95
2 2
h cm

g
B l k
g c
Φ
= = =
Trong đó B
g2
là mật độ từ thông ở gông rôto.B
g2
= 1,0÷1,6 T.
Chọn B
g2
= 1,5 T
- Đường kính trục rôto :
0,3. 0,3.12,6 3,78( )
t
D D cm= = =
Lấy tròn D
t
= 4 cm
- Dòng điện trong thanh dẫn roto :
I
td
= I
2
= k
i
.I
1dm
.6w

1
.k
dq1
/Z
2

Với k
i
= 0,87( Tra đồ thị h.10-5 tr.244 , ứng với cos ϕ =0,82)
Vậy I
td
=
0,87.6,6.6.240.0,985
271
30
=
(A)
- Dòng điện trong vành ngắn mạch là :
I
vn
=
2
271
651
. .2
2.sin 2.sin
30
td
I
p

Z
π π
= =
(A)
Mật độ dòng điện trong thanh dẫn roto (thanh dẫn đúc nhôm) trong
khoảng 2,5
÷
4A/mm
2
.Với máy điện công suất 3 kW thì chọn J’
td
= 3,5
A/mm
2
.
Mật độ dòng điện vành ngắn mạch thường chọn nhỏ hơn mật độ dòng
điện thanh dẫn cỡ 20÷35% .
Ở đây chọn sơ bộ J’
vn
= 80%J
td
= 0,80.3,5 = 2,8 (A/mm
2
).
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCKĐB rôto lồng sóc
9
b42=1.5
bz2=6,25
h42=0,5
r=2

r=3
h12=11
hr2=16.5
b=10
a=24
Sinh viên : BÙI ĐỨC THUỶ Lớp TBĐ1
K46
- Tiết diện thanh sơ bộ là : S’
td
=
271
77
' 3,5
td
td
I
J
= =
(mm
2
)
- Diện tích sơ bộ vành ngắn mạch là : S’
vn
=
651
232
' 2,8
vn
vn
I

J
= =
(mm
2
)
Thiết kế dạng rãnh roto : chọn rãnh rôto hình quả lê:
b
42
= 0,5 mm
h
42
= 1,5 mm
Dựa vào kích thước sơ bộ của bề rộng răng và chiều cao rôto kết hợp với
diện tích rãnh sơ bộ S’
r2
= S’
td
để tính toán các kích thước khác của rãnh.
Đối với rãnh ôvan có cạnh song song ta chọn:
d
1
=6 mm
d
2
= 4 mm
h
21
=11mm
h
r2

=16,5 mm
Diện tích rãnh rôto:
( )
( )
2 2
1 2
2 21 1 2
2 2
2
. / 2
8
.(6 4 )
11.(6 4) / 2
8
75,4( )
r
d d
S h d d
mm
π
π
+
= + +
+
= + +
=
Mật độ dòng điện thực tế trong thanh dẫn rôto là :
2
2
2

2
271
3,59( / )
75,4
r
I
J A mm
S
= = =
Chiều rộng răng rôto:
-Chiều rộng răng:

1
1
2 42 1
2
2 125,4 6 2
. 0,5 . 6 6,4( )
2 2 2 2 30
z
D d
b h d mm
Z
π π
   
= − − − = − − − =
 ÷  ÷
   

2

2max 2 2
2
' 2 125,4 4 2
. 17,5 . 4 6,1( )
2 2 2 2 30
Z r
D d
b h d mm
Z
π π
   
= − + − = − + − =
 ÷  ÷
   
- Chiều rộng răng trung bình của rôto:
2min 2max
2
6,4 6,1
6,25( )
2 2
Z Z
Z
b b
b mm
+ +
= = =
- Thiết kế vành ngắn mạch:
Chiều cao vành ngắn mạch a≥1,2.h
r2
a ≥1,2.16,5=20mm

Chọn
24
10
a mm
b mm
=


=

Diện tích vành ngắn mạch là:
2
. 24.10 240( )
v
S a b mm= = =
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCKĐB rôto lồng sóc
10
Sinh viên : BÙI ĐỨC THUỶ Lớp TBĐ1
K46
Đường kính trung bình vành ngắn mạch:
( ) ( )
1 126 24 1 101( )
v
D D a mm= − + = − + =
Mật độ dòng điện thực tế trong vành ngắn mạch là :
2
651
2,71( / )
240
v

v
v
I
J A mm
S
= = =
- Mật độ từ cảm trong răng rôto :
2
2
2 2
. . 0,906.7.1,313
2,0( )
. . 6,25.7.0,95
Z
z c
B l t
B T
b l k
δ δ
= = =
- Mật độ từ cảm trong gông rôto:
- Chiều cao gông roto:

2
2 2
12,54 4 0,4
1,65 2,69( )
2 6 2 6
r t
g r

D D d
h h cm
− −
== − + = − + =
4 4
2
2 2
.10 0,00402.10
1,12( )
2. . . 2.2,69.7.0,95
g
g c
B T
h l k
Φ
= = =

V. Tính toán mạch từ
Tính toán mạch từ MĐKĐB quy lại là tính dòng điện từ hoá khi máy
làm việc . Thường chỉ tính trị số dòng điện từ hoá khi điện áp định mức mà
thôi .
Từ trường phân bố dưới mỗi đôi cực là giống nhau cho nên chỉ cần tính
toán sức từ động cần thiết để sinh ra từ thông dưới mỗi cực từ là đủ .
1. Hệ số khe hở không khí
Do trên mặt phần ứng có rãnh nên từ dẫn trên khe hở của bề mặt phần
ứng có rãnh không giống nhau.Trên răng từ trở nhỏ hơn so với trên rãnh, vì
vậy sức từ động khe hở không khí của phần ứng có răng và rãnh lớn hơn so
với bề mặt phần ứng nhẵn.Do đó khi thiết kế cần khe hở không khí tính
toán : δ’=k
δ

.δ với k
δ
là hệ số khe hở không khí, k
δ
=k
δ
1
. k
δ
2.
Trong đó k
δ
1
,
k
δ
2
là hệ số khe hở do răng , rãnh của stato , roto gây nên.Nó được tính bằng
cách :
( )
( )
( )
2
2
41
1
41
2,5/ 0,3
( / )
5,2

5 / 5 2,5/0,3
b
b
δ
ν
δ
= = =
+ +

1
1
1 1
1,1
1,17
. 1,1 5,2.0,03
t
k
t
δ
ν δ
= = =
− −
( )
( )
( )
2
2
42
2
42

1,5/0,3
( / )
2,5
5 / 5 1,5/ 0,3
b
b
δ
ν
δ
= = =
+ +

2
2
2 2
1,313
1,06
. 1,313 2,5.0,03
t
k
t
δ
ν δ
= = =
− −
k
δ
=k
δ
1

. k
δ
2
= 1,17.1,06 = 1,24
2. Sức từ động khe hở không khí
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCKĐB rôto lồng sóc
11
Sinh viên : BÙI ĐỨC THUỶ Lớp TBĐ1
K46
F
δ
= 1,6.B
δ
.k
δ
.
δ
.10
4
=1,6.0,906.1,24.0,03.10
4
= 539(A)
3. Sức từ động ở răng stato
F
z1
= 2.h
z1
.H
z1
=2.1,27.17,7= 45 (A)

Trong đó: h
z1
là chiều cao theo hướng kính của răng stato.Rãnh hình quả
lê thì :
h
z1
= h
r1
–d
1
/3=1,27(cm),
H
Z1
là cường độ từ trường ở răng stato.Trị số của nó được tra theo bảng
Phụ lục V-5 tr.607, ứng với B
Z1
=1,85
T thì H
Z1
=17,7(A/cm).
4. Sức từ động ở răng roto
F
z2
= 2.h
z2
.H
z2
= 2.1,52.31,5= 96 (A)
Với h
z2

là chiều cao tính toán của răng roto, rãnh hình ô van tròn thì
h
z2
=h
r2
-
2
1
3
d
=1,65 -0,4/3 = 1,52 (cm)
H
Z1
là cường độ từ trường ở răng rôto.Trị số của nó được tra theo bảng Phụ
lục V-5 tr.607, ứng với B
Z2
=2,0 T thì H
Z2
=31,5(A/cm).
5. Hệ số bão hoà răng :
k
z
=
1 2
539 45 96
1,26
539
z z
F F F
F

δ
δ
+ + + +
= =
6. Sức từ động trên gông stato
F
g1
=
ξ
1
.l
g1
.H
g1
=1.13,5.9,4= 127(A)
Trong đó:
1
ξ
là hệ số thể hiện mật độ từ thông không đều dọc theo chiều dài
của mạch từ .Với MĐKĐB thì
1
1
ξ
=
,khi sử dụng tôn cán nguội và tra đường
cong từ hoá riêng đã hiệu chỉnh cho gông.
Cụ thể Tra phụ lục V-8 tr.610,với thép 2013 của Nga, ứng với B
g1
=1,65 T
thì H

g1
=9,4 (A/cm).L
g1
là chiều dài trung bình đường sức từ ở gông có thể
tính gần đúng theo công thức:
l
g1
=
( )
( )
1
_
19,1 1,87
13,5
2. 2.2
n g
D h
p
π
π
−
= =
(cm)
7. Sức từ động trên gông roto
F
g2
=
ξ
2
.l

g2
.H
g2
= 1.5,25.2,29=12 (A)
Tra phụ lục V-8 tr.610 với B
g2
=1,12 có H
g2
=2,29(A/cm)
Chiều dài mạch từ ở gông roto
l
g2
=
( )
( )
2
.
. 4 2,69
5,25
2. 2.2
t g
D h
p
π
π
+
+
= =
(cm)
8. Tổng sức từ động của mạch từ

F =F
δ
+ F
z1
+ F
z2
+F
g1
+ F
g2
= 539 + 45 + 96 + 127 +12
= 819(A)
9. Hệ số bão hoà toàn mạch
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCKĐB rôto lồng sóc
12
Sinh viên : BÙI ĐỨC THUỶ Lớp TBĐ1
K46
k
µ
=
819
1,52
539
F
F
δ
= =
10.Dòng điện từ hoá
I
µ

=
1 1
. 2.819
2,44
2,7. . 2,7.252.0,985
dq
p F
w k
= =
(A)
11.Dòng điện từ hoá phần trăm
I
µ
%
=
1
2,44
.100 .100 37
6,6
dm
I
I
µ
= =
(
%
)
VI. Tính các tham số của động cơ ở chế độ định mức
Điện trở và điện kháng của dây quấn là những tham số chủ yếu của máy
điện.Điện kháng được xác định bởi từ thông móc vòng, gồm từ thông móc

vòng cảm ứng tương hỗ ( từ thông chính ) và từ thông móc vòng tản từ.
Tổng của hai loại điện kháng này là điện kháng tổng trong máy điện .
Dựa vào điện trở của máy điện có thể xác định được những tổn hao của
dây quấn máy điện ở chế độ làm việc ổn định cũng như quá trình quá độ .
Trong thiết kế máy điện tính toán điện trở và điện kháng của dây quấn là
một vấn đề rất quan trọng .
1. Tính toán điện trở tác dụng của dây quấn
- Chiều dài phần đầu nối dây quấn stato
l
đ1
= k
đ1
. τ
y1
+ 2. B
Trong đó k
đ1
, B là các hệ số , giá trị tra theo bảng 3-4 tr.69
k
đ1
= 1,30
B =1,0
k
b1
= 0,40
τ
y1
=
( ) ( )
1

1
. . . 12,6 1,5 .9
11( )
36
r
D h y
cm
Z
π π
+ +
= =

Vậy l
đ1
= 1,30.11 + 2.1,0 = 16,3 (cm)
- Chiều dài phần đầu nối dây quấn stato ra khỏi lõi sắt
l
b1
= k
b1
. τ
y1
+ B = 0,4.11+ 1,0 =5,4 (cm)
- Chiều dài trung bình nửa vòng dây của dây quấn stato
l
tb
= l
1
+ l
d1

= 7 + 16,3= 23,3 (cm)
- Chiều dài của một pha dây quấn stato (a
1
=1)
L
1
= 2.w
1
.l
tb
.10
-2
= 2.240.23,3.10
-2
=112(m)
- Điện trở tác dụng của một pha dây quấn stato
r
1
=
1
1 1 1
1 112
. . 2,15
. . 46 1.1.1,131
Cu
L
n a S
ρ
= =
(Ω)

Trong đó ρ
Cu
=
46
1
(Ω.mm
2
/m) là điện trở suất của thanh dẫn bằng đồng ở
nhiệt độ làm việc tính toán, S
1
=0,916 mm
2
là tiết diện dây quấn stato
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCKĐB rôto lồng sóc
13
Sinh viên : BÙI ĐỨC THUỶ Lớp TBĐ1
K46
- Theo hệ đơn vị tương đối
r
1
*
=
1
1
1
6,6
2,15. 0,0645
220
dm
dm

I
r
U
= =

Điện trở tác dụng của dây quấn roto
- Điện trở thanh dẫn (đúc nhôm)
r
td
=
2
5
2
1 7.10
. . 4,04.10
23 75,4
Al
td
l
S
ρ
−
−
= =
(Ω)
Với ρ
Al
=1/23 là điện trở suất của thanh dẫn bằng nhôm ở nhiệt độ làm
việc tính toán
- Điện trở vành ngắn mạch

r
vn
=
2
6
2
. 1 .10,1.10
. 1,91.10
. 23 30.240
vn
Al
vn
D
Z S
π π
ρ
−
−
= =
(Ω)
- Điện trở roto
r
2
=
6
5 5
2 2
2. 2.1,91.10
4,04.10 6,25.10
0,416

vn
td
r
r
−
− −
+ = + =
∆
(Ω)
Với
2
. .2
2.sin 2.sin 0,416
27
p
Z
π π
∆ = = =
- Hệ số quy đổi
γ =
( ) ( )
2 2
1 1 1
2
4. . . 4.3. 240.0,985
22354
30
dw
m w k
Z

= =

- Điện trở roto đã quy đổi
r
2
’ = γ. r
2
= 22354.6,25.10
-5
=1,4 (Ω)
- Trị số tương đối của điện trở roto
r
2
*
=
1
2
1
6,6
1,4. 0,042
220
dm
dm
I
r
U
= =

2. Tính toán điện kháng tản
Điện kháng tản trong máy điện không đồng bộ bao gồm điện kháng tản

trên dây quấn stato x
1
và điện kháng tản trên dây quấn roto x
2
. Việc xác
định từ thông tản và tính toán x
1
,x
2
một cách chính xác còn nhiều khó khăn
vì vậy thường dung phương pháp tính gần đúng nhưng kết quả đạt được
cũng không kém phần chính xác .
Điện kháng tản trong máy điện được tính theo biểu thức 5-47 tr.132 :
x =
λ
δ
Σ






.
.
.
100
.
100
.158,0

1
2
1
qp
l
w
f
Trong đó ∑λ = λ
r
+λ
t
+λ
d
vì vậy tính toán điện kháng tản phải tính
toán hệ số từ dẫn .
- Tính toán hệ số từ tản rãnh stato λ
r1
:
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCKĐB rôto lồng sóc
14
Sinh viên : BÙI ĐỨC THUỶ Lớp TBĐ1
K46
1 4 2 4
1
4
. . 0,785 . '
3 2
13,35 2,5 0,5 0,5
.1 0,785 .1 1,6
3.6 2.6 6 2,5

r
h b h h
k k
b b b b
β β
λ
 
= − + +
 ÷
 
 
= + − + + =
 ÷
 
Theo hình 5-7b tr.132 có:
h
cđ
= c’= 0,35 mm
h
2
= 2c = 2.0,25=0,5 mm
h
1
= h
r1
–0,1 d
1
–h
2
-h

cđ
= 15-0,1.6-0,5-0,35=13,35 (mm)
b = b
2
= 6 (mm)
h
4
= h
41
= 0,5 (mm)
b
4
=b
41
=2,5 (mm)
Hệ số k
β
và k
β
’ =1
- Hệ số từ tản tạp λ
t1
:
( )
( )
2
1. 1 1 1 1
1 1
2
0,9. . . .

.
.
0,9.1,1. 3.0,985 0,90.0,955
.0,0141 2,82
1,24.0,03
dq t t
t t
t q k k
k
δ
ρ
λ σ
δ
=
= =
Trong đó tra bảng 5-2a tr.134 với q
1
=2,bước đủ
theo rãnh,được σ
t1
= 0,0141
Tra bảng 5-3 tr.137 với q
1
=3,
1
36
18
2
Z
p

= =
Tiến hành nội suy:
Z
1
/p 15 18 20
ρ
t1
0,93 ρ 0,98
( )
1
0,88 0,93
0,93 . 18 15 0,90
20 15
t
ρ
−
= + − =
−
2 2
41
1
1
2,5
1 0,033. 1 0,033. 0,955
. 11.0,3
t
b
k
t
δ

= − = − =
- Tính toán hệ số từ tản đầu nối dây quấn stato λ
đ1
:
Với dây quấn 2 lớp theo công thức 5-45 tr.131,có :
( )
( )
1
1 1
0,67. . 0,64.
'
2
0,67. . 16,3 0,64.9,9 1,9
7
d d
q
l
l
δ
λ τ
= −
= − =
Trong đó l
δ
’ = l
δ
=6,8 cm (Do không có rãnh thông gió ngang trục )
τ = 9,9 (cm) là bước cực .
- Hệ số từ dẫn của từ tản stato
∑λ

1
= λ
r1
+λ
t1
+ λ
d1
= 1,6 + 2,82+ 1,9 = 6,32
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCKĐB rôto lồng sóc
15
Sinh viên : BÙI ĐỨC THUỶ Lớp TBĐ1
K46
- Điện kháng tản của dây quấn stato là :
2
1 1
1 1
1
2
'
0,158. . . .
100 100 .
50 240 7
0,158. . . .6,32 3,35( )
100 100 2.3
f w l
x
p q
δ
λ
 

=
 ÷
 
 
= = Ω
 ÷
 
∑

- Trị số tương đối của điện kháng tản dây quấn stato là
x
1
*
=
1
1
1
6,6
. 3,35. 0,10
220
dm
dm
I
x
U
= =
- Hệ số từ dẫn của từ tản roto
Với rãnh hình quả lê thì theo h.5-30 tr.126 có
2
2

1 42 42
2
42
2
2
. 1 0,66
3 8 2
12,6 .4 1,5 0,5
. 1 0,66 1,69
3.4 8.75,4 2.4 1,5
r
c
h b b h
b S b b
π
λ
π
 
 
= − + − +
 ÷
 ÷
 ÷
 
 
 
 
= − + − + =
 ÷
 ÷

 ÷
 
 
Trong đó:
1
1 2 42
2
4 42
4 42
2
2
0,1. '
2
6
16,5 0,5 0,1.4 12,6( )
2
4( )
0,5( )
1,5( )
90( )
r
c r
d
h h h b
mm
b d mm
h h mm
b b mm
S S mm
= − − −

= − − − =
= =
= =
= =
= =
- Từ tản tạp trong roto ( theo công thức 5-40 tr.130)

( )
2
2 2 2 2 2
2 2
2
0,9. . . .
.
.
30
0,9.1,313. .1 .0,93.1
12
.0,014 2,58
1,24.0,03
dq t t
t t
t q k k
k
δ
ρ
λ σ
δ
=
 

 ÷
 
= =
Trong đó k
dq2
=1 là hệ số dây quấn roto ( do là roto lồng sóc )
Tra bảng 5.2c tr.136 với
2
2 2
30 1
2 0,014
6 12 2
σ
= = = ⇒ =
t
Z
q
p

Tra bảng 5.3 tr.137 với
2
30
15
2
= =
Z
p
,
2
1

2
2
q =
ta có ρ
t
=0,93
- Từ tản phần đầu nối
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCKĐB rôto lồng sóc
16
Sinh viên : BÙI ĐỨC THUỶ Lớp TBĐ1
K46
Đối với roto lồng sóc ,vành ngắn mạch ở liền sát với đầu lõi sắt roto
( lồng sóc đúc nhôm ) thì λ
d2
được tính như sau :
( )
2
2 2
2
2,3. 4,7. 2,3.10,1 4,7.10,1
.lg .lg 0,66
. '. 2. 30.7.0,416 2,4 2.1
vn vn
d
D D
Z l a b
δ
λ
= = =
∆ + +

Trong đó
2
. .2
2.sin 2sin 0,416
30
p
Z
π π
∆ = = =
a = 2,4 cm là chiều cao của vành ngắn mạch
b = 1 cm là chiều rộng của vành ngắn mạch
D
vn
= 10,1 cm là đường kính trung bình của vành ngắn mạch
l
δ’
= l
1
= 7,0 cm ( do roto không có rãnh thông gió ngang trục)
- Hệ số từ tản do rãnh nghiêng:
2
2
2
2
1,1
0,5. . 0,5.2,58. 0,9
1,313
n
rn t
b

t
λ λ
 
 
= = =
 ÷
 ÷
 
 
1
1,134( )
n
b t cm≈ =
- Hệ số từ dẫn của từ tản roto
∑λ
2
= λ
r2
+ λ
t2
+ λ
d2
+
rn
λ
=1,69+2,58+0,66+0,9 = 5,83
- Điện kháng tản dây quấn roto :
x
2
= 7,9.f

1
.l
2
.∑λ
2
.10
-8
= 7,9.50.7.5,83.10
-8
=1,61.10
-4
(Ω)
- Điện kháng tản roto đã quy đổi
x
2
’ =γ.x
2
= 22354.1,61.10
-4
= 3,6 (Ω)
- Trị số tương đối của điện kháng roto
x
2
’
*
= x
2
’. I
1đm
/U

1đm
=
6,6
3,6. 0,108
220
=
- Điện kháng hỗ cảm ( không xét đến rãnh nghiêng )
x
12
=
1 1
.
220 2,44.3,35
87
2,44
dm
U I x
I
µ
µ
−
−
= =
(Ω)
*
1
12 12
1
6,6
. 87. 2,61

220
I
x x
U
= = =
- Tính lại hệ số k
E

k
E
= 1- I
μ.
.x
1
/U
1dm
= 1 – 2,44.3,35/220 = 0,963
- Hệ số phần trăm của k
E
:
0,963 0,96
% .100% 0,3% 1%
0,96
−
∆ = = <
E
k
Nhận thấy rằng trị số k
E
tính được không khác nhiều so với khi chọn sơ

bộ nên không cần tính lại .
VII. Tính toán tổn hao
Máy điện khi làm việc sinh ra tổn hao.Những tổn hao này càng lớn thì thì
hiệu suất máy càng thấp.Mặt khác tổn hao thoát ra dưới dạng nhiệt năng làm
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCKĐB rôto lồng sóc
17
Sinh viên : BÙI ĐỨC THUỶ Lớp TBĐ1
K46
cho máy bị nóng,trong một chừng mực nào đó làm giảm độ tin cậy và tuổi
thọ cách điện của máy .
Tổn hao trong động cơ điện gồm các loại sau :
- Tổn hao sắt trong stato và rôto bao gồm tổn hao do từ trễ và dòng điện
xoáy của từ trường chính sinh ra trong lõi sắt.Ngoài ra do trên stato và roto
tồn tại răng mà sinh ra tổn hao bề mặt và tổn hao đập mạch.Vì roto quay gần
bằng tốc độ đồng bộ nên tổn hao sắt trên roto thường bỏ qua.
- Tổn hao cơ bao gồm tổn hao do ma sát ổ bi,tổn hao thông gió và ma sát ở
vành trượt ( nếu là roto dây quấn )
- Tổn hao đồng trên dây quấn , trên chỗ tiếp súc với vành trượt .
- Tổn hao phụ do từ trường tản gây nên trong dây quấn phần ứng làm tăng
thêm tổn hao về đồng,tổn hao phụ trong các bộ phận cơ khí .
1. Tổn hao sắt trong stato
Tổn hao chính trong thép do từ trễ và dòng điện xoáy gây ra khi lõi thép
bị từ hoá xoay chiều.Tổn hao chính trong thép phụ thuộc vào loại thép và
được được đặc trưng bởi suất tổn hao p
Fe
[W/kg] .Với thép cán nguội loại
2013 của Nga thì suất tổn hao là
2,6(W/kg)
Fe
p =

,ở tần số 50 Hz.
- Tổn hao cơ bản trong lõi sắt stato
*Tổn hao sắt trong răng stato
1 1 1
2 2
1 1
. . . 1,8.2,6.1,85 .1,59 25( )
Z Z Z
Fe Z Fe Z Fe
P k p B G W= = =
Trong đó :k
Z1
= 1,8 khi P
đm
< 250 kW
Trọng lượng của răng stato
G
Z1
= γ
Fe
.Z
1
.h
r1
.l
1
.b
z1
.k
c

.10
-3

= 7,8.36.1,5.7.0,58.0,93.10
-3
=1,59( kg)
*Tổn hao sắt trong gông stato
1 1
2 2
1 1 1
. . . 1,6.2,6.1,65 .5,13 58( )
g g
Fe g Fe g g
P k p B G W= = =
Trong đó hệ số k
g
= 1,6 khi P < 250 kW
Trọng lượng gông stato
G
g1
= γ
Fe
.h
g1
.l
g1
.l
1
.2p.k
c

.10
-3

= 7,8.1,87.13,5.7.2.2.0,93.10
-3
= 5,13 (kg)
Vậy tổn hao cơ bản trong lõi sắt stato là :
P
Fe1
= P
Fez1
+ P
Feg1
= 25+ 58= 83(W)
- Tổn hao cơ bản trong lõi sắt roto
Khi động cơ điện quay,đối diện với bề mặt roto của máy điện KĐB lần
lượt xuất hiện răng và miệng rãnh stato do đó gây nên ở lớp trên bề mặt
răng rôto một sự dao động của mật độ từ thông B.Biên độ dao động càng
lớn khi khe hở không khí càng nhỏ và miệng rãnh càng to .
Vì tần số dao động lớn nên các dòng điện xoáy cảm ứng trong sắt đều tập
trung chủ yếu trên lớp mỏng trên bề mặt lõi sắt của roto , vì vậy tổn hao gây
nên bởi các dòng xoáy này gọi là tổn hao bề mặt .
Trong MĐKĐB tổn hao bề mặt chủ yếu xảy ra trên bề mặt roto còn trên
bề mặt stato tổn hao đó không đáng kể do miệng rãnh roto nhỏ .
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCKĐB rôto lồng sóc
18
Sinh viên : BÙI ĐỨC THUỶ Lớp TBĐ1
K46
Cách tính tổn hao bề mặt như sau:
Suất tổn hao bề mặt trung bình trên một đơn vị bề mặt roto là1m

2
được
( )
( )
1,5
2
1 1
2 0 0 1
1,5
2
2
.
0,5. . . 10. .
10000
36.1500
0,5.2,0. . 10.0,2232.1,1 76( / )
10000
bm
Z n
p k B t
W m
 
=
 ÷
 
 
= =
 ÷
 
Trong đó với loại thép 2013 dày 0,5 mm, gia công bằng phương pháp mài

thì có hệ số kinh nghiệm k
0
= 2,0
Z
1
= 36 là số rãnh stato
n
1
= n
đb
= 1500 vòng/phút là tốc độ quay của roto
t
1
= 1,1 cm là bước răng stato
B
0
= β
0
.k
δ
.B
δ
= 0,2.1,24.0,9 = 0,2232 (T)
Với β
0
=0,2 là hệ số tra theo đường cong h.6-1 tr.141 ( khi b
42
/δ = 1/0,3 =
3,33)
Vậy tổn hao bề mặt trên bề mặt roto là

4 4
2 42
2 2 2
2
1,313 0,15
2 . . . . .10 2.2.9,9. .7.76.10 2( )
1,313
bm bm
t b
P p l p W
t
τ
− −
− −
= = =

- Tổn hao đập mạch trên răng roto
Trong máy điện không đồng bộ, trên stato và roto đều có răng rãnh nên
còn có tổn hao đập mạch do hiện tượng đập mạch đáng kể của mật độ từ
thông B trong các răng.Nguyên nhân của sự đập mạch này là do sự dao
động của từ trường trong vùng liên thông răng rãnh stato và roto theo vị trí
tương đối của răng stato và răng rôto . Trong MĐKĐB tổn hao đập mạch
trong răng roto là đáng kể vì miệng rãnh stato lớn , bước răng rôto bé .
Tổn hao đập mạch trong răng roto được xác định theo biểu thức 6-13tr.43
2 2
1 1
2 2 2
. 36.1500
0,11. .10. . 0,11. .10.0,12 .1,6 7( )
10000 10000

d d Z
Z n
P B G W
   
= = =
 ÷  ÷
   
Trong đó : B
d2
=
1
2
2
. 5,2.0,03
. .1,99 0,12( )
2. 2.1,313
Z
B T
t
γ δ
= =
là biên độ dao động
đập mạch của mật độ từ thông trên răng roto
2
2
41
1
41
2,5
0,3

5,2
2,5
5 5
0,3
b
b
δ
γ
δ
 
 
 ÷  ÷
   
= = =
+ +
là hệ số
Trọng lượng răng roto là:
G
Z2
= γ
Fe
.Z
2
.h
Z2
.b
Z2
.l
2
.k

c
.10
-3

= 7,8.30.1,65.0.625.7.0,95.10
-3
= 1,6 ( kg)
Tóm lại tổng tổn hao sắt lúc không tải của MĐKĐB là :
P
Fe
= P
Fe1
+ P
bm2
+ P
d2
= 83 + 2 + 7= 92(W)
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCKĐB rôto lồng sóc
19
Sinh viên : BÙI ĐỨC THUỶ Lớp TBĐ1
K46
2. Tổn hao cơ
Tổn hao cơ hay tổn hao ma sát phụ thuộc vào áp suất trên bề mặt ma sát ,
hệ số ma sát và tốc độ chuyển động tương đối của bề mặt ma sát . Việc tính
toán chính xác các tổn hao này gặp khó khăn ở chỗ xác định hệ số ma sát ,
vì hệ số ma sát phụ thuộc vào chất lượng bề mặt ma sát . Vì vậy chỉ tính gần
đúng theo công thức kinh nghiệm ( công thức 6-19 tr.145) .
P
cơ
=

2 4 2 4
1
1500 19,1
. . 1. . 30
1000 10 1000 10
n
t
n D
k
       
= =
 ÷  ÷  ÷  ÷
       
(W)
k
t
= 1 khi 2p ≥ 4
3. Tổn hao không tải
P
0
= P
Fe
+ P
cơ
= 92+ 30 = 122(W)
4. Tổn hao phụ
Nguyên nhân gây ra tổn hao phụ là do từ thông tản bao quanh thanh dẫn
trong rãnh và ở đầu dây quấn làm cho trong dây quấn và những vật bằng sắt
ở gần đấy sinh ra dòng điện xoáy hoặc do từ trường sóng bậc cao gây ra Tổn
hao phụ rất khó tính chính xác nên thường căn cứ vào tiêu chuẩn nhà nước .

Trong MĐKĐB ,khi làm việc định mức tổn hao phụ tính bằng 0,5%
công suất đưa vào máy .
Khi máy làm việc ở trạng thái định mức thì tổn hao phụ tỉ lệ thuận với
công suất đưa vào .
VIII. Đặc tính làm việc của động cơ
Sau khi đã chọn các kích thước và dây quấn của động cơ điện,tính toán
các tham số,dòng điện từ hoá,các tổn hao có thể tìm được các đặc tính của
máy ở chế độ làm việc bình thường . Các đặc tính này có thể được xác định
theo đồ thị vòng hay bằng giải tích . Ở đây xác định bằng phương pháp giải
tích .
Những công thức để tính đặc tính làm việc bằng tính toán đều dựa vào
mạch điện thay thế (h.10-18 tr.265) và đồ thị véctơ tương ứng (h.10-19
tr.265).Trên mạch điện thay thế đã biết các tham số :
r
1
= 2,15 (Ω)
r
2
’ = 1,4 (Ω)
x
1
= 3,35 (Ω)
x
2
’ = 3,6 (Ω)
x
12
= 87 (Ω)
c
1

= 1+x
1
/x
12

= 1+ 3,35/87=1,038
c
1
2
= 1,078
I
đbx
= I
μ
= 2,25 (A)

2
2
1 1
1
1
3 .
92 3.2,44 .2,15
0,2( )
3 3.220
Fe
dbr
P I r
I A
U

µ
+
+
= = =

1 1
. 220 2,44.3,35 211,8( )E U I x V
µ
= − = − =
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCKĐB rôto lồng sóc
20
Sinh viên : BÙI ĐỨC THUỶ Lớp TBĐ1
K46
1 1
2
6 .
6.240.0,985
47,28
30
dq
I
w k
k
Z
= = =
2
2
271
' 5,73( )
47,28

I
I
I A
k
= = =
2 2
1
' . ' 5,73.1,4
0,0389
211,8
dm
I r
s
E
= = =
n
đm
= n
đb
.(1 - s
đm
) = 1500.(1- 0,0389)= 1443 (vòng/phút)
Hệ số trượt ứng với M
max
là :
2
1
2
1
' 1,4

0,205
3,35
3,6
1,038
m
r
s
x
x
c
= = =
+ +
* Đặc tính làm việc
Việc tính toán được thực hiện tuần tự theo bảng sau :
Số
TT
Công thức s = 0,01 s = 0,02 S
dm
=
0,0389
S
m
=
0,205
1
)(
'
.
2
1

1
2
1
Ω








+=
s
r
c
r
cr
ns

153 77,7 41 9,6
2
2
1
1 2
1
. ' ( )
ns
x
x c x

c
 
= + Ω
 ÷
 

6,8 6,8 6,8 6,8
3
2 2
( )
ns NS ns
Z r x= + Ω

153,2 78 41,5 11,7
4
1
2 1
' . ( )
ns
U
I c
Z
= Α

1,49 2,93 5,5 19,5
5
ns
ns
Z
r

='cos
ϕ
0,999 0,996 0,988
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCKĐB rôto lồng sóc
21
Sinh viên : BÙI ĐỨC THUỶ Lớp TBĐ1
K46
6
ns
ns
Z
x
='sin
ϕ
0,044 0,087 0,164
7
2
1
1
'
.cos '( )
r dbr
I
I I
c
ϕ
= + Α

1,63 3,01 5,44
8

2
1
1
'
.sin '( )
x dbx
I
I I
c
ϕ
= + Α

2,5 2,69 3,3
9
2 2
1 1 1
( )
r x
I I I= + Α

2,98 4,04 6,36
10
1
1
cos
I
I
r
=
ϕ

0,55 0,75 0,855
11
111
3
r
IUP =
(W)
1077 1987 3590
12
2
111
3 IrP
Cu
=
(W)
57 105 261
13
2
222
'' 3 IrP
Cu
=
(W)
9 36 127
14
0 Fe Co
P P P= +
(W)
122 122 122
15

1
.005,0 PP
f
=
(W)
5 10 18
16
fCuCu
PPPPP +++=Σ
02
(W)
193 271 528
17
PPP Σ−=
12
(W)
884 1716 3062
18
1
2
P
P
=
η
0,821 0,864 0,853
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCKĐB rôto lồng sóc
22
Sinh viên : BÙI ĐỨC THUỶ Lớp TBĐ1
K46
10

9,0
8,0
7,0
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
1,000
0,840
0,853
0,84
0,50
0,70
0,90
0,02
1,00
0,04
0,01
3,01,0
Đ?c tính làm vi?c c?a ĐCĐKĐB rôto l?ng sóc P2=3 kW
0
2,0
P2 (kW)
s
I1
?
cos
?

I1 (A)
s
?
0,800
cos
?
Với trị số của s
m
=0,205 theo bảng trên có I’
2m
= 19,5 (A)
Bội số mômen cực đại là :
2
2
max 2max
max
2 max
' 19,5 0,0389
. . 2,39
' 5,5 0,205
dm
dm dm
M I s
m
M I s
   
 
= = = =
 ÷  ÷
 ÷

 
   
IX . Tính toán đặc tính mở máy
Các lượng đặc trưng cho đặc tính mở máy là mômen mở máy,dòng điện
mở máy và mômen cực tiểu trong quá trình mở máy,nhưng tính toán mômen
cực tiểu quá phức tạp và kết quả không đảm bảo .
Việc tính toán chính xác đặc tính mở máy khó khăn lớn vì khi tính toán
gặp quan hệ phức tạp giữa dòng điện , hệ số trượt và các tham số của động
cơ điện,do đó thường chỉ tính đặc tính mở máy lúc mở máy(s=1) mà thôi.
Các tham số của động cơ điện khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài (với s = 1)
( công thức 10-25 tr.255)
0,067. . 0,067.16,5. 1 1,1a s
ξ
= = =
Trong đó a là chiều cao nhôm trong rãnh rôto
2r
a h=

Tra h.10-13 tr.256 với ζ=1,1 được
0,98
0,2
ϕ
Ψ =


=

- Điện trở của dây quấn roto khi tính đến hiệu ứng mặt ngoài r
tdζ
= r

td
. k
R
Với k
R
= 1 + l
2r
/l’
2
.φ = 1 + (7/7) .0,2 = 1,2
Trong đó l
2r
là chiều dài phần thanh dẫn nằm trong rãnh trừ các rãnh
thông gió ngang trục,l
2
’ là chiều dài thanh dẫn .Do không có rãnh thông gió
ngang trục nên có l
2r
= l
2
’ = l
1
= 7 cm
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCKĐB rôto lồng sóc
23
Sinh viên : BÙI ĐỨC THUỶ Lớp TBĐ1
K46
Vậy :
5 5
. 4,04.10 .1,2 4,85.10 ( )

td td R
r r k
ξ
− −
= = = Ω

- Điện trở roto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài :
6
5 5
2
2 2
2. 2.1,91.10
4,85.10 7,06.10
0,416
vn
td
r
r r
ξ ξ
−
− −
= + = + =
∆
(Ω)
Dòng điện mặt ngoài chỉ gây ra sự thay đổi hệ số từ tản rãnh λ
r2ζ.
.Với
rãnh hình quả lê thì được xác định theo công thức 5-30.Với điều kiện phần
trong dấu ngoặc vuông phải nhân thêm với ψ:
2

2
1 42 42
2
42
2
2
. 1 0,66 .
3 8 2
12,6 .4 1,5 0,5
. 1 0,66 .0,98 1,67
3.4 8.75,4 2.4 1,5
r
c
h b b h
b S b b
ξ
π
λ
π
 
 
= − + − Ψ +
 ÷
 ÷
 ÷
 
 
 
 
= − + − + =

 ÷
 ÷
 ÷
 
 
Trong đó:
- Tổng hệ số từ dẫn khi xét đến dòng điện hiệu ứng mặt ngoài bằng :
∑λ
2ξ
= λ
r2ξ
+ λ
t2
+ λ
d2
+
rn
λ
= 1,67+ 2,58 + 0,9+0,66 =5,81
- Điện trở roto đã quy đổi :
r
2ξ
’ = γ.r
2ξ
= 22354.7,06.10
-5
= 1,58(Ω)
- Điện kháng tản roto quy đổi:
x
2ξ

’ = x
2
’. ∑λ
2ξ
/∑λ
2
=3,6.5,81/5,83 = 3,59 (Ω)
- Tổng trở ngắn mạch :
r
nξ
= r
1
+ r
2ξ
’ = 2,15 + 1,58 = 3,73 (Ω)
x
nξ
= x
1
+ x
2ξ
’ = 3,35 + 3,59 =6,94 (Ω)
z
nξ
=
2 2 2 2
3,73 6,94 7,88
n n
r x
ξ ξ

+ = + =
(Ω)
* Thông số của động cơ điện khi xét đến dòng điện mặt ngoài và sự bão
hoà của mạch từ tản. Khi dòng điện trong dây quấn lớn sẽ sinh ra hiện tượng
bão hoà,chủ yếu là phần đầu rãnh gây nên bởi từ trường tản rãnh và từ
trường tản tạp làm cho x
1
và x
2
thay đổi .
- Dòng điện ngắn mạch khi không xét đến bão hoà
I
nd
= U
1
/Z
nξ
= 220/7,88 =27,9 (A)
- Sơ bộ xác định dòng điện ngắn mạch khi xét đến bão hoà :
I
bh
= k
bh
.I
nd
= 1,4 .27,9 = 39 (A)
- Sức từ động trung bình một rãnh stato :
1 1
1
1 2

0,7. .
. . .
0,7.39.40 36
. 1 1.0,985. 2383( )
1 30
nbh r
rtb y dq
I u Z
F k k k
a Z
β
 
= +
 ÷
 
 
= + = Α
 ÷
 
Với k
β
= 1 khi β
1
=1

(tra đồ thi h.10-14 tr.259)
Hệ số bước ngắn k
y
= 1
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCKĐB rôto lồng sóc

24
Sinh viên : BÙI ĐỨC THUỶ Lớp TBĐ1
K46
- Mật độ từ thông quy đổi trong khe hở không khí :
4 4
.10 2383.10
5,4( )
1,6. . 1,6.0,92.0,03
rtb
bh
F
B T
C
δ
δ
− −
Φ
= = =
Trong đó :
1 2
0,03
0,64 2,5. 0,64 2,5. 0,92
1,1 1,313
bh
C
t t
δ
= + = + =
+ +
Theo h.10-15 tr.260 với B

Фδ
= 5,4T có hệ số đặc trưng cho tỉ số giữa từ
thông tản khi xét đến bão hoà và không bão hoà æ
δ
= 0,45
Do bão hoà phần trên của răng,hệ số từ dẫn của từ trường tản rãnh giảm
xuống.Căn cứ vào điều đó tìm ra sự biến đổi tương đương của rãnh hở để
tính toán từ thông tản rãnh khi bão hoà .
Đối với stato sự biến đổi tương đó bằng
C
1
= (t
1
–b
41
).(1- æ
δ
) = (1,1 - 0,25).(1 – 0,45) = 0,468
- Hệ số từ dẫn rãnh stato khi xét đến bão hoà :
41 3 1
1
41 1 41
0,58 0,05 0,58.0,3 0,468
. . 0,497
1,5 0,25 0,468 1,5.0,25
bh
h h C
b C b
λ
 

+ +
 
∆ = = =
 ÷
 ÷
+ +
 
 
Trong đó h
41
= 0,5 mm
b
41
= 2,5 mm
3
2
/ 2 3( )h d mm≈ =
- Do đó hệ số từ dẫn ở stato bằng
λ
r1bh
= λ
r1
– Δλ
1bh
= 1,6 – 0,497 = 1,103
Với λ
r1
= 1,26 là hệ số từ dẫn rãnh không xét đến bão hoà .
- Do sự bão hoà vùng răng nên hệ số từ dẫn tạp giảm xuống bằng
λ

t1bh
= λ
t1
.æ
δ
= 2,82.0,45 = 1,269
- Tổng hệ số từ dẫn tản của stato khi bão hoà là :
∑λ
1bh
= λ
r1bh
+ λ
t1bh
+ λ
d1
= 1,103 +1,269 +1,9 = 4,272
-Điện kháng tản của stato khi xét đến bão hoà của từ tản ;
1
1 1
1
4,372
. 3,35. 2,32( )
6,32
bh
bh
x x
λ
λ
Σ
= = = Ω

Σ

Việc xác định điện kháng tản roto khi xét đến bão hoà cũng tương tự như
vậy
Với rôto lồng sóc, sự biến đổi tương của miệng rãnh bằng :
C
2
= (t
2
– b
42
).(1 - æ
δ
) = (1,313 – 0,15).( 1 - 0,45) = 0,64
Sự giảm nhỏ hệ số từ dẫn tản rãnh do bão hoà với rãnh nửa kín theo công
thức 6-54 tr.87 là :
42 2
2
42 2 42
0,05 0,64
. . 0,27
0,15 0,64 0,15
bh
h C
b C b
λ
 
 
∆ = = =
 ÷

 ÷
+ +
 
 
Đồ án môn học: Thiết kế ĐCKĐB rôto lồng sóc
25