đồ án kỹ thuật điện cơ Công nghệ chế tạo lõi sắt stato Trình tự công nghệ chế tạo lõi sắt phần ứng của máy điện quay gồm các bước sau

Lời nói đầu
Ngày nay, điện năng đã đi vào hầu hết trong các ngành kinh tế quốc
dân. Trong hầu hết các nhà máy, xí nghiệp đều sử dụng động cơ để truyền
động, hay dùng trong các thiết bị dân dụng. Do đó, việc thiết kế động cơ là
một công việc hết sức quan trọng.nhằm đáp ứng đòi hỏi của nền kinh tế
.tạo sự phù hợp với nền kinh tế của nước nhà.Đặc biệt nó vô cùng cùng
quan trọng với sinh viên ngành điện.Qua việc thiết kế này sẽ làm phong
phú hơn kho tri thức và tích luỹ thêm nhiều kinh nghiệm thực tiễn.
Với mục đích hệ thống lại những kiến thức đã học, cộng với sự rèn
luyện cho sinh viên làm quen với cách thiết kế khí cụ điện nói riêng và
động cơ điện nói chung. Bộ môn Thiết bị Điện - Điện tử đã giao cho em
nhiệm vụ: “Thiết kế động cơ không đồng bộ 3 pha rôto lồng sóc”
Quá trình tìm hiểu và học hỏi dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy
Vũ GIA HANH, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp gồm: 3 phần
- Phần I: Tổng quan về động cơ không đồng bộ
- Phần II: Chọn phương án và tính toán thiết kế
+ Chương I: Tính toán kích thước chủ yếu
+ Chương II: Dây quấn, rãnh stato và khe hở không khí
+ Chương III: Dây quấn, rãnh và gông rôto
+ Chương IV: Tính toán mạch từ
+ Chương V: Tham số của động cơ ở chế độ định mức
+ Chương VI: Tổn hao thép và tổn hao cơ
+ Chương VII: Đặc tính làm việc
+ Chương VIII: Tính toán đặc tính khởi động
- Phần III: Tính toán nhiệt, trọng lượng vật liệu tác dụng và chỉ tiêu sử
dụng
1
- Trong quá trình tính toán thiết kế, do còn Ýt kinh nghiệm nên chắc
chắn em không tránh khỏi những sai sót. Rất mong các thầy cô bỏ qua cho
em.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn

Thiêt bị điện_điện tử.đặc biệt là thầy Vũ gia Hanh đã giúp đỡ em trong
thời gian làm đồ án cũng nh trong thời gian em được học tại Trường.

2
PHần I: Tổng quan về động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc
Chương I: Khái quát về động cơ không đồng bộ
I. Cấu tạo và đặc điểm.
I.1. Cấu tạo.
Cấu tạo của máy điện không đồng bộ gồm 2 bộ phận chủ yếu stato
và rôto. Ngoài ra còn vỏ máy và nắp máy.
1. Cấu tạo phần tĩnh (stato):
Stato là phần tính gồm 2 bộ phận chính là lõi sắt và dây quấn, ngoài
ra có vỏ máy và nắp máy.
a. Vỏ máy:
Thường làm bằng nhôm hoặc bằng gang. Đối với máy có công suất
lớn (1000kW), thường dùng thép tấm hàn lại thành vỏ. Vỏ máy có tác dụng
cố định và không dùng để dẫn từ.
b. Lõi sắt :
Được làm bằng các lá thép kỹ thuật điện dày 0,35mm đến 0,5mm
ghép lại.
Lõi sắt là phần dẫn từ. Vì từ trường đi qua lõi sắt là từ trường xoay
chiều, nhằm giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên, mỗi lá thép kỹ thuật
điện đều có phủ lớp cách điện. Mặt trong của lõi thép có dập rãnh để đặt
dây quấn.
Hình: Lá thép kỹ thuật điện
hình rẻ quạt dùng để ghép lõi
sắt stato của máy điện không
đồng bộ cỡ vừa và lớn.
c. Dây quấn
3

Dây quấn được đặt vào các rãnh của lõi sắt và cách điện tốt với lõi
sắt. Dây quấn stato gồm có ba cuộn dây đặt lệch nhau 120
0
điện.
2. Cấu tạo phần quay (rôto)
a. Trục:
Làm bằng thép, dùng để đỡ lõi sắt rôto
b. Lõi sắt
Gồm các lá thép kỹ thuật điện giống nh ở phần stato. Lõi sắt được
Ðp trực tiếp lên trục. Bên ngoài lõi sắt có xẻ rãnh để đặt dây quấn.
c. Dây quấn rôto
Gồm hai loai: Loại rôto dây quấn và loại rôto kiểu lồng sóc
• Loại rôto kiểu dây quấn: Dây quấn rôto giống dây quấn ở stato và
có số cực bằng số cực stato. Các động cơ công suất trung trở lên thường
dùng dây quấn kiểu sóng hai lớp để giảm được những đầu nối dây và kết
cấu dây quấn rôto chặt chẽ hơn. Các động cơ công suất nhỏ thường dùng
dây quấn đồng tâm một lớn. Dây quấn ba phan của rôto thường đấu hình
sao (Y). Ba đầu kia nối vào ba vòng trượt bằng động đặt cố định ở đầu trục.
Thông qua chổi than và vòng trượt, đưa điện trở phụ vào mạch rôto nhằm
cải thiện tính năng mở máy và điều chỉnh tốc độ.
Hình: Dây quấn rôto kiểu lồng sóc
làm bằng đồng.
4
• Loại rôto kiểu lồng sóc:Loại dây quấn này khác với dây quấn
Stato. Mỗi rãnh của lõi sắt được đặt một thanh dẫn bằng đồng hoặc nhôm
và được nối tắt lại ở hai đầu bàng hai vòng ngắn mạch đồng hoặc nhôm,
làm thành một cái lồng, người ta gọi đó là lồng sóc.
Dây quấn rôto kiểu lồng sóc không cần cách điện với lõi sắt.
3. Khe hở:
Khe hở trong động cơ không đồng bộ rất nhỏ (0,2 mm ÷ 1mm). Do

đó rôto là một khối tròn nên rôto rất đều.
I.2. Đặc điểm của động cơ không đồng bộ.
- Cấu tạo đơn giản. .
- Đấu trực tiếp vào lưới điện xoay chiều ba pha.
- Tốc độ quay của rôto nhỏ hơn tốc độ từ trường quay cửa stato n < n 1.
Trong đó :
n : tốc độ quay của rôto .
n
1
: tốc độ quay từ trường quay của stato (tốc độ đồng bộ của động
cơ )
Máy điện không đồng bộ là máy điện xoay chiều 2 dây quấn mà chỉ
có một dây quấn (sơ cấp) nhận điện từ lưới có tần số không đổi, còn dây
quấn thứ 2 (thứ cấp) được nối tắt lại hay khép kín trên điện trở.
Phổ biến nhất là máy điện không đồng bộ dây quấn stato 3 pha đối
xứng có cực tính xen kẽ lấy điện từ lưới xoay chiều và dây quấn rôto 3 pha
hoặc nhiều pha đối xứng có cực tính xen kẽ. Các máy không đồng bộ được
dùng chủ yếu làm động cơ, còn làm máy phát thì rất hạn hữu. Động cơ
không đồng bộ là động cơ xoay chiều thông dụng nhất.
Động cơ không đồng bộ được chia thành 2 loại: động cơ không đồng
bộ rôto lồng sóc và động cơ không đồng bộ rôto dây quấn.Trong đó động
cơ không đồng bộ rôto lồng sóc đợc sử dụng phổ biến nhất vì giá thành rẻ
và vận hành bảo đảm,các động cơ này có đặc tính cơ cứng ( khi tải thay đổi
5
từ không tải đến định mức thì tốc độ quay của chúng giảm khoảng 2 ÷
5%). Động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc có mômen mở máy khá lớn, tuy
nhiên dòng mở máy lớn, hệ số công suất thấp.
I.3. Dây quấn:
Dây quấn phần ứng của máy điện xoay chiều bao gồm dây quấn stato
của máy điện đồng bộ và dây quấn stato, rôto ctỉa máy điện không đồng bộ.

Dây quấn phần ứng của máy điện xoay chiều gồm nhiều phần tử nối với
nhau theo mét quy luật nào đó.Phần tử ớ đây cũng chính là bối dây và được
đặt vào trong các rãnh của phần ứng.Bối dây có thể chỉ là một vòng dây
(gọi là dây quấn kiểu thanh dẫn,bối dây thờng chế tạo 1/2 phần tử và tiết
diện thưởng lớn),cũng có thể có nhiều vòng dây (tiết diện dây nhỏ và gọi là
dây quấn kiểu vòng dây) .Số vòng dây cúa mỗi bối dây, số bối dây của mỗi
pha và cách nối phụ thuộc vào công suất, điện áp, tốc độ, điều kiện làm
việc của máy và quá trình tính toán điện từ. Theo phương pháp bố trí các
cạnh của dây quấn trong rãnh, dây quấn phân làm loaị một lớp và hai líp.
a. Dây quấn một lớp:trong dây quấn một lớp, số rãnh của một pha
dưới một cực q thường là số nguyên, cạnh của bối dây chiếm cả rãnh nên
số cạnh của bối dây của một pha dưới một cực đúng bằng q và dưới mỗi
đôi cực mỗi pha có một tổ bối dây gồm q bối dây. Dây quấn 1 líp thường
được sắp xếp theo 2 kiểu chính: kiểu thứ nhất có đặc điểm là kích thước
các bối dây không giống nhau và xếp đồng tâm với nhau nên không chồng
đè lên nhau và được gọi là kiểu đồng tâm. Kiểu thứ 2 có đặc điểm là kích
thước các bối dây giống nhau nhag phần đầu nối chồng đè lên nhau nên gọi
là dây quấn đối xứng hay đồng khuôn. Mỗi kiểu dây quấn lại chia làm
nhiều loại.
+ Dây quấn kiểu đồng tâm: trong dây quấn 1 lớp, vì dưới mỗi đôi
cực một pha có một tổ bối dây nên cả dây quấn có 3p tổ bối dây. Nếu p là
số chẵn thì dây quấn có số tổ bối dây là số chẵn. Trong trường hợp đó có
6
thể chia 1/2 số tổ bối dây đặt trong một mặt phẳng còn l/2 số tổ còn lại đặt
lên một mặt phẳng khác và được gọi là dây quấn đồng tâm hai mặt phẳng.
Nếu p là số lẻ thì số tổ bối dây chia chẵn cho 3 do đó có thể đặt các
bối dây lên 3 mặt phẳng khác nhau và gọi là dây quấn đồng tâm 3 mặt
phẳng.
Khi q là số chẵn thì có thể chia tổ bối dây ra làm 2 nữa tổ và đầu dây
của các nữa tổ này bẻ ngoặt về hai phía khác nhau. Như vậy trong mét pha

số nữa tổ bối dây bằng số cực nên phần đầu nối của dây quấn một pha sẽ
chiếm tất cả chu vi bề mặt phần đầu nối của stato, do đó phần đầu nối của
dây quấn mỗi pha phân bổ trên một mặt phẵng và ta có loại dây quấn 3 pha
đồng tâm ba mặt phẳng, loại này còn đựơc gọi là dây quấn đồng tâm phân
tán.
Đối với dây quấn 3 mặt phẳng, vì dây quấn mỗi pha đặt trong một
mặt phẳng nên tổng trở của các mạch song song của một pha có thể bằng
nhau nhưng tổng trở của các pha không thể bằng nhau được. Để tránh điều
đó, trong thực tế người ta cứ quấn các tổ bối dây hoàn toàn nh nhau và lúc
đặt dây vào các mặt phẳng thì cô Ðp dây sao cho vừa vào các chỗ trống.
Tóm lại dây quấn đồng tâm hai và ba mặt phẳng thực chất là dây quấn
không đối xứng.
+ Dây quấn đồng khuôn :ngợc lại với dây quấn đồng tâm, dây quấn
đồng khuôn là loại dây quấn đối xứng vì nó do những bối dây giống nhau
hợp lại. Dây quấn đồng khuôn có thể chia làm 3 loại: đơn giản, phân tán,
móc xích.
b. Dây quấn hai líp:
Máy điện xoay chiều ngày nay thường dùng loại dây quấn hai líp .
Ưu điểm: có thể chọn bước của dây quấn tết nhất để cải thiện dạng
sóng sức điện động.Giảm nhỏ lợng tiêu hao đồng ở phần đầu nối khi máy
lớn và khi chế tạo có thể cơ giới hoá do đó giảm được giá thành. Chọn số
7
vòng dây của mỗi pha tơng đối dễ dàng khi muốn duy trì tỷ lệ giữa A và
B
δ
. Ngoài ra có khả năng chọn q là phân số để cải thiện dạng sóng sức điện
động. Dây quấn hai lớp của máy điện xoay chiều có hai loại: loại xếp và
loại sóng. Dây quấn hai lớp của máy điện xoay chiều gồm nhiều bối dây
độc lập hợp lại, có bao nhiêu rãnh thì có bấy nhiêu bối dây.Trên thực tế
một cạnh chưa bối dây đặt ở phía trên còn cạnh kia đặt ở phía dưới rãnh, do

đó số bối dây bằng số rãnh Z, số tổ bối dây trong mét pha bằng Z/mq =2p,
nghĩa là bằng số cực của máy.
Các phần đầu nối của dây quấn đợc bố trí trên các vành Ðp, đồng
thời đóng vài trò của vành giữ dây quấn mà mặt ngoài đợc quấn chặt bằng
những vòng dây đai.
Việc nối điện của dây quấn rôto quay với mạch điện ngoài được thực
hiện nhờ các vành trợt nối với đầu ra của dây quấn và cơ cấu chổi nối với
mạch điện đứng yên. Các vành trượt được chế tạo bằng thép đặc cách điện
với nhau và cách điện với trục bằng đệm cách điện .Tất cả các chi tiết đó
được xiết chặt bằng các bulông có bọc cách điện và Ðp thành mặt bích lên
đầu trục. Các chổi than nối điện với các thanh cái dẫn điện cúa xà đớ chổi
được đè chặt lên vành trượt.Tiếp xúc điện của chổi với các vành trượt được
bảo đầm nhờ bộ giữ chổi.
Với những cấu tạo như trên nên động cơ không đồng bộ rôto dây
quấn đã khắc phục được những nhược điểm của động cơ rôto lồng sóc,
nhưng do có kết cấu phức tạp hơn làm cho giá thành của động cơ không
đồng bộ rôto dây quấn có giá thành cao. Do đó động cơ không đồng bộ rôto
dây quấn chỉ được sử dụng khi điều kiện mở máy nặng nề cũng nh khi cần
phải điều chỉnh bằng phẳng tốc độ quay.
Máy điện không đồng bộ cũng có những dạng đặc biệt khác như máy
phát không đồng bộ, máy biến đổi tần số không đồng bộ, động cơ không
đồng bộ rôto khối, động cơ không đồng bộ rôto rỗng không từ tính, máy
8
bơm cảm ứng điện từ, động cơ không đồng bộ thẳng và cánh cung. Ngoài
ra còn có một số máy không đồng bộ công suất nhỏ dùng trong các thiết bị
tự
động: động cơ điều khiển không đồng bộ và máy phát tốc, máy biến áp
xoay, sensin mét pha.
Các máy phát không đồng bộ thường được chế tạo kiểu dây quấn
ngắn mạch ở rôto và được sử dụng rất hạn chế, chủ yếu ở các trạm thuỷ

điện nhỏ, làm việc không cần nhân viên phục vụ bởi vì chúng có thể được
vận hành không có hệ thống điều chỉnh tần số và điện áp. Các máy biến đổi
tần số, không đồng bộ đợc sử dụng chó yếu để có điện áp xoay chiều với
lần số 100 ÷ 200Hz cần dùng để cấp cho cơ cấu truyền động có tốc độ quay
cao hơn 3000vg/ph.
Động cơ không đồng bộ rôto khối có rôto là một khối sắt từ hình trụ,
rôto như vậy giữ vai trò vừa là mạch dẫn từ vừa là mạch dẫn điện.Từ trư-
ờng quay thâm nhập một độ sâu nhất định trong rôto gây cảm ứng trong nó
những dòng điện xoáy. Những dòng điện này tương tác với từ trường tạo
nên mômen điện từ. Các động cơ rôto khối đã được sử dụng rất tốt làm các
động cơ chấp hành trong các hệ thống điều khiển tự động. Việc sử dụng
rôto khối có độ bền cơ cao cho phép chế tạo những động cơ không đồng bộ
có tốc độ quay lớn (10000 ÷ 100000 vg/ph và lớn hơn). Những động cơ nh-
ư vậy được cung cấp từ nguồn có tần số cao (400 ÷ 1500 Hz và cao hơn) và
được sử dụng trong các truyền động đặc biệt ví dụ trong thiết bị con
quay.Tuy kết cấu có tính công nghệ đơn giản nhưng động cơ rô to khối vẫn
không được dùng trong truyền động thông thường. Chủ yếu đó là do các
động cơ này không có các chi tiêu năng lượng cao ở các chế độ làm việc.
Động cơ không đồng bộ rôto rỗng không từ tính có rôto là một ống
rỗng có thành ống móng được chế tạo bằng vật liệu không từ tính, thường
9
là hợp kim nhôm. Rôto rỗng quay trong khe hở giữa các stato làm mạch
dẫn từ phía ngoài và phía trong mà trên các stato đó có dây quấn một pha
hay 3 pha. Mômen điện từ tác dụng lên rôto tạo nên do tương tác của từ tr-
ường quay với các dòng điện xoáy cẩm ứng trong rôto. Động cơ này được
sử dụng chủ yếu làm động cơ chấp hành trong các thiết bị tự động. Một đặc
tính rất quý làm cho các động cơ đó được sử dụng phổ biến là mômen quán
tính của rôto rất bé.
Máy bơm cảm ứng điện từ dùng cho các kim loại lỏng là mộ t biến
thể của máy từ thuỷ động xoay chiều. Trong các máy bơm này, kim loại

lỏng là phần chuyển động. Để làm cho nó chuyển động người ta dùng từ
trường quay hay từ trường chạy được tạo nên nhờ dây quấn xoay chiều 3
pha.
Tuỳ thuộc vào hình dáng của kênh trong đó kim loại dịch chuyển
dưới tác dụng của từ trường, người ta phân máy bơm cảm ứng điện từ ra
kiểu xoắn hay kiểu thẳng.
Động cơ không đồng bộ thẳng và cánh cung:mạch dẫn từ stato của
động cơ thẳng có dạng hình hộp, còn của động cơ cánh cung có dạng một
cung rẽ quạt. Dây quấn sơ cấp 3 pha kiểu cực từ xen kẽ trong động cơ
thẳng được đặt trong các rãnh ở trên một trong hai bờ cúa hình hộp còn
trong động cơ cánh cung thì được đặt trong các rãnh phía mặt trục trong
(hay ngoài) của cung rẽ quạt. Các máy không đồng bộ thẳng có thể dùng để
tạo chuyển động tịnh tiến - lặp lại nhờ sự biến đổi luân phiên pha của dây
quấn stato ví dụ trong các máy gia công kim loại. Máy không đồng bộ cánh
cung được sử dụng trong những trường hợp khi rôto có yêu cầu quay với
tốc độ góc khá nhỏ.Việc áp dụng động cơ cánh cung đặc biệt tiện lợi khi sử
dụng khối trụ sắt từ để làm rôto chính là một bộ phận của máy cần nhận cơ
năng.
10
Động cơ không đồng bộ được sản xuất theo kiểu bảo vệ IP23 và kiểu
kín IP44. Những động cơ điện theo cấp bảo vệ IP23 dùng quạt gió hướng
tâm đặt ở 2 đầu rôto của động cơ, trong các rôto lồng sóc đúc nhôm thì
cánh quạt nhôm đợc đúc trực tiếp lên vành ngắn mạch. Loại động cơ theo
cấp bảo vệ IP44 thường nhờ vào cánh quạt đặt ở ngoài vỏ máy để thổi gió
ngoài vỏ máy, do đó tản nhiệt kém hơn so với loại IP23 nhưng bảo dưỡng
dễ dàng hơn.
I.4. Kết cấu và hoạt động của động cở điện không đồng bộ ba pha
rôto lồng sóc:
A. Kết cấu của động cơ điện không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc:
Bao gồm hai kết cấu chính là mạch từ và dây quấn, ở đó diễn ra sự

biến đổi năng lượng điện cơ và các bộ phận kết cấu khác.
Mạch từ của động cơ là hai khối thép đồng trục cách nhau bởi một
khe hở không khí đảm bảo cho mét trong hai khối thép có thể chuyển động
quay tương đối so với khối kia. Khối đứng yên gọi là phần tĩnh hay stato
còn khối quay được gọi là phần quay hay rôto. Do từ thông trong khối thép
là xoay chiều nên các lá thép được ghép bằng các lá thép kỹ thuật điện (tôn
silíc) dày 0,35 ÷ 0,5 mm để giảm tổn hao do dòng xoáy. Các dây quấn của
động cơ được đặt hai phía khe hí trong các rãnh cúa stato và rôto. Các bộ
phận kết cấu khác bao gồm: Vỏ máy, nắp máy, trục, ổ bi và quạ
1. Vá stato:
Có nhiệm vụ truyền nhiệt,làm mát và lắp đặt các chi tiết phụ vỏ phải
đảm bảo về độ cứng và độ bền sau khi lắp lỏi thép và gia công vỏ.
Vỏ có hai loaị, loại gang đúc và loại thép tấm hàn lại. Loại gang đúc
được chia làm hai loại: Loại có gân trong và loại không có gân trong: Loại
có gân trong có đặc điểm là khi gia công tốc độ cắt gọt chậm. Phương pháp
cố định lỏi sắt trong máy điện cỡ nhỏ và vừa thường là đai lõi thép lại rồi
Ðp vào vỏ hoặc xếp trực tiếp các lá thép váo rồi chốt hai đầu lại. ở máy
11
điện lớn thì xếp các lá tôn silíc vào vỏ rồi dùng bulông Ðp lại. Loại vỏ bằng
thép tấm hàn gồm Ýt nhất là hai vòng thép tấm trở lên và những gân ngang
làm khung.
2. Lõi sắt stato:
Khi đuờng kính ngoài lõi sắt nhỏ hơn một mét thì dùng tấm nguyên
để làm lõi sắt,lõi sắt sau khi Ðp vào vổ sẽ có một chết cố định với vỏ để
khỏi
bị quay dới tác dụng của mômen điện từ. Nếu đường kính ngoài lớn hơn
một mét thì dùng các tấm hình rẻ quạt ghép lại,khi Êy để ghép chặt lõi sắt
thường dùng hai hai tấm thép dày Ðp hai đầu. Để tránh lực hướng tâm và
lực hút các tấm thường làm những cánh đuôi nhạn hình rẽ quạt trên các tấm
để ghép các tấm vào các gân trên vỏ máy.

3. Rôto:
Nếu đường kính rôto nhỏ hơn 350 mm thì lõi sắt rôto thường được
Ðp trực tiếp lên trục hoặc ống lồng trục, đó là vì đường kính rôto không
lớn, phần trong của lá thép cắt ra không dùng được vào việc gì có giá trị
kinh tế lớn mà kết cấu clia rôto lại được đơn giản hóa.Việc dùng ống lồng
cũng rất hạn chế, chỉ dùng khi cần thiết nh động cơ điện trên tàu điện để
thay trục được dễ dàng. Khi đường kính rôto lớn hơn 350 mm đường kính
trong ôto cố gắng lấy ra lớn hơn để dùng lõi thép lấy ra sử dụng vào việc
khác, do đó cần có giá đỡ rôto. Khi đường kính rôto lớn hơn 1000 mm thì
dùng các tấm tôn silíc hình rẻ quạt ghép lại.Khi đó dùng giá đớ rôto hình
sao giá đỡ rôto trong các máy lớn thường làm bằng thép tấm ghép lại. Lõi
sắt thường được Ðp chặt với áp suất từ 5 Kg/cm2 đối với cõ trung, đến 10
Kg/cm2 với máy cỡ nhỏ và phải có vòng Ðp để giữ chặt áp suất đó, để
tránh lõi sắt ở hai đầu bị tán ra thì trong các máy nhỏ thường dùng những
tấm thép dày 1,5 mm Ðp lại. Trong máy lớn thường dùng những tấm Ðp có
răng, răng phái tán hay hàn vào lá thép Ðp để khi quay không văng ra. Rôto
12
động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc thường có rãnh nửa kín và được
đúc đầy trong rãnh rôto là các thanh dẫn bằng nhôm hoặc đồng, các thanh
dẫn này dài ra khỏi lõi sắt và được nối tắt hai đầu bằng hai vành ngắn mạch
bằng nhôm hoặc đồng làm thành một cái lồng mà người ta quen gọi là lồng
sóc.Trong máy điện cỡ nhỏ rãnh rôto thường được làm chéo đi một góc so
với tâm trục.
4. Quạt gió:
Nhiệm vụ của quạt gió là tạo ra một áp suất đủ lớn để đưa dòng khí
cần thiết qua hệ thống thông gió cúa máy để làm mát máy. Quạt được gắn
trên trục động cơ, tốc độ của quạt là tốc độ của động cơ, kích thước của
quạt bị giới hạn bởi kết cấu của động cơ, trong máy điện thường có ba loại
quạt thường dùng: Quạt ly tâm, quạt hướng trụ và quạt hỗn hợp ly tâm và
hướng trục, nhưng thông dụng nhất vẫn là quạt ly tâm. ở quạt ly tâm khi

cánh quạt quay không khí ở giửa khe các cánh quạt bị đẩy ra ngoài dưới tác
dụng của lực ly tâm, do đó ở vùng vòng trong của cánh quạt nơi lỗ gió vào
tạo thành vùng không khí loãng còn vùng ngoài của vòng ngoài cánh quạt
nơi thoáng gió ra có áp suất cao,quạt ly tâm đợc dùng nhiều trong máy điện
vì tạo được áp suất khí cao phù hợp với đặc tính của hệ thống thông gió
trong máy điện nhưng nhược điểm của nó là hiệu suất thấp.
5. Dây quấn:
Dây quấn chưa động cơ không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc gồm
nhiều phần tử nối với nhau theo mét quy luật nào đó. Phần tử ở đây chính
là bối dây và được đặt vào trong các rãnh phần ứng. Bối dây có thể chỉ là
một vòng dây (gọi là dây quấn kiểu thanh dẫn, bối dây thường chế tạo dạng
1/2 phần tư và tiết diện thường lớn), cũng có thể có nhiều vòng dây (tiết
diện dây nhỏ và gọi là dây quấn kiểu vòng dây). Số vòng dây của mỗi bối
dây số bối dây của mỗi pha và cách nối phụ thuộc vào công suất, điện áp,
13
tốc độ điều kiện làm việc của máy và quá trình tính toán điện từ. Dây quấn
có các yêu cầu sau:
a. Điện áp ba pha phải bằng nhau,trong dây quấn ba pha điện áp ba
pha lệch nhau 120
0
góc độ điện.
b. Điện trở và điện kháng của các mạch song song của ba pha bằng
nhau.
c. Có thể đấu thành các mạch song song khi cần thiết.
d. Dùng vật liệu dây dẫn điện Ýt nhất, phần đầu nói càng ngắn càng
tốt để thu ngắn chiều dài của máy và đỡ tốn vật liệu.
e. Dễ chế tạo và sửa chữa.
f. Cách điện gilra các vòng dây, các pha và với đất Ýt tốn kém và
chắc
chắn.

g. Kết cấu chắc chắn, có thể chịu được ứng lực cơ khi máy bị ngắn
mạch đột ngột hay khi khởi động.
- Dây quấn động cơ có nhiều kiểu: Dây quấn một lớp, hai lớp, dây
quấn đồng khuôn, dây quấn đồng tâm
6. Trục động cơ:
Ngoài việc phải chịu toàn bộ trọng lượng của rôto ra, trục còn chịu
mô men xoắn và mômen uốn trong quá trình truyền động tải, trục còn chịu
lực hướng trục thường là lực kéo nh ở các máy kiểu trục đứng. Ngoài
những
tải trên, trục còn phải chịu lực từ một phía do khe hở không khí không đều
gây ra. Trục có các yêu cầu sau:
a. Phải có đủ độ bền ở tất cả các tiết diện của trục khi máy làm việc
kể cả khi có sự cố ngắn mạch.
b. Phải có đủ độ cứng để tránh sinh ra độ võng lớn làm rôto chạm
stato.
14
c. Tốc độ giới hạn của trục phải khác nhiều với tốc độ khi máy làm
việc bình thường. Kích thước đầu trục của động cơ được tiêu chuẩn hóa các
kích thước lựa chọn ở bảng VIII sách thiết kế máy điện (TKH - NHT) .
7. Gối trục:
Máy điện có thể dùng gối trục là ổ bi hay ổ trượt. Máy điện nhỏ và
vừa hiện nay dùng ổ bi là chủ yếu, chỉ trong những máy nhỏ yêu cầu không
có tiếng ồn mới dùng bạc. Máy lớn phải dùng ổ bi, ổ bi có các ưu điểm sau
là kích thước nhỏ, kết cấu gọn, độ mài mòn không lớn, bảo dưỡng đơn
giản, tổn hao ma sát nhỏ, điều này rất quan trọng đối với những máy thư-
ờng khởi động.
B. Hoạt động của động cở không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc:
Động cơ làm việc dựa vào định luật về luật điện từ f tác dụng lên
thanh dẫn có chiều dài l khi nó có dòng điện I và nằm trong từ trường có từ
cảm B. Chiều và độ lớn của lực f được xác định theo tích véc tơ f = i.l.B.

Đó chính là định luật cơ bản của động cơ biến đổi điện năng thành cơ năng,
Khi đông cơ được cấp điện, dòng điện trong dây quấn stato sinh ra trong lõi
sắt stato một tờ trờng quay với tốc độ đồng bộ nl = 60 .fl / p, trong đó f1 là
tần số dòng điện lưới đưa vào, p là số đôi cực của máy, thì từ trường này
quét qua thanh dẫn nhiều pha tự ngắn mạch đặt trên lõi sắt rôtovà cảm ứng
trong thanh dẫn đó sức điện động và dòng điện .Từ thông do dòng điện này
sinh ra hợp với từ thông của stato tạo thành từ thông tổng ở khe hở. Dòng
điện trong thanh dẫn rôto tác dụng với từ thông khe hở này sinh ra mômen.
Tác dụng đó làm cho rôto quay với vận tốc không đồng bộ n (n < n1). Để
chỉ phạm vi tốc độ của động cơ người ta dùng hệ số trượt S, theo định
nghĩa hệ số trượt bằng :
S% =
1
1
n
nn
−
. 100
Tóm lại:
15
Máy điện không đồng bộ là máy điện xoay chiều chủ yếu dùng làm
động cơ điện. Do kết cấu đơn giản,làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá
thành hạ nên động cơ không đồng bộ là một loại máy đựơc sử dụng rộng
rãi nhất trong các ngành kinh tế quốc dân với công suất từ vài chục đến
hàng nghìn kilôoat.Trong công nghiệp thường dùng động cơ không đồng
bộ làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa và nhỏ, động lực cho các
máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp như, trong hầm mỏ dùng làm
máy tời hay quạt gió .Trong nông nghiệp dùng để làm máy bơm hay máy
gia công nông sản phẩm.Trong đời sống hằng ngày,máy điện không đồng
bộ cũng dần chiếm một vị trí quan trọng: quạt gió, động cơ trong tủ lạnh,

máy giặt, Tóm lại theo sự phát triển của nền sản xuất điện khí hoá, tù
động hoá và sinh hoạt hằng ngày, phạm vi ứng dụng của máy điện không
đồng bộ ngày càng rộng rãi.Tuy vặy máy điệ n không đồng bộ có những
nhược điểm: cosϕ của máy thường không cao và đặc tính điều chỉnh tốc
độ không tốt nên ứng dụng của máy điện không đồng bộ có phần bị hạn
chế.
Cùng với sự phát triển của xã hội, ngành công nghiệp điện lực sản
xuất các loại động cơ trong nước cũng đã có những tiến bộ nh đã sản xuất
được những động cơ có công suất đến 2500kW với cấp điện áp 6kV. Tình
hình sản xuất động cơ trên thế giới đã có những bớc phát triển vượt bậc so
với chúng ta, với những công nghệ hiện đại cùng những chuyên gia thiết kế
giàu kinh nghiệm họ đã sản xuất được những động cơ có công suất lớn hơn
chúng ta rất nhiều.
16
Phần II: Tính toán thiết kế động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc
Chương I: Tính toán kích thước chủ yếu
Các kích thước chủ yếu bao gồm đường kính D và chiều dài 1 của
phần ứng. Các kích thước D,1 và các tỷ lệ giữa chúng quyết định trọng, giá
thành các đặc tính kinh tế kỹ thuật và độ tin cậy lúc làm việc của máy. Vì
vậy xác định các kích thước chủ yếu là giai đoạn rất cơ bản và không kém
phần quan trọng của công việc thiết kế máy điện. Mặt khác, các kích thước
chủ yếu phụ thuộc vào công suất P, tốc độ quay n, tải điện từ A, B
δ
của vật
liệu tác dụng của máy. Sau đây là trình tự tính toán và xác định kích thước
chủ yếu của máy điện.
1. Tốc độ đồng bộ :
n
1
=

2
50.60
p
f.60
1
=
= 1500 (vg/ph)
2. Chiều cao tâm trục :
Với động cơ rôto lồng sóc kiểu IP44 theo TCVN 1987 – 19914 cách
điện cấp F.
Theo hình 10.1a trong 231 sách TKMĐ của (TKH – NHT) ứng với P
= 17kW, 2p = 4 ta chọn được h = 180mm
3. Đường kính ngoài stato:
ứng với chiều cao tâm trục h = 200 (mm). Động cơ rôto lồng sóc
kiểu IP44 cách điện cấp B (theo TCVN 1984 - 1994).
Theo bảng 10.3 trang 230 sách TKMĐ (TKH – NHT). Ta có đường
kính ngoài stato tiêu chuẩn.
D
n
= 31,3cm
17
Việc chọn đường kính ngoài D
n
có liên quan mật thiết với chiều rộng cuộn
tôn kỹ thuật điện và chiều cao tâm trục máy h đã được tiêu chuẩn hoá. Vì
vậy thường chọn D
n
theo h.
4. Đường kính trong stato:
Theo bảng 10.2 trang 230 TKMĐ của (TKH - NHT) lấy

K
D
= 0,64 ÷ 0,68.
D = K
D
. D
n
= (0,64 ÷ 0,680 . 31,3 = 20,032 ÷ 21,284
Lấy D = 20,5cm
5. Công suất tính toán :
p’ =
88,0.9,0
17.975,0
cos.
p.k
E
=
ϕη
= 20,98 KVA
Trong đó:
k
E
= 0,975 lấy theo hình 10 - 2 trang 231 TKMĐ của (TKH – NHT)
Cos ϕ = 0,88
η = 91% = 0,90 tra bảng 10.1 theo công suất và tốc độ của động cơ
P = 17 kW là công suất định mức
6. Chiều dài tính toán lõi sắt stato :
l
δ

=
1500.5,20.76,0.340.91,0.11,1.64,0
21.10.1,6
n.D.B.A.k.k.
'p.10.1,6
2
7
2
ds
7
=
α
δδ
= 12,16cm
Trong đó
P’ = 21 kW là công suất tính toán của động cơ (mục 5)
α
δ
=
π
2
= 0,64 là hệ số cung cực từ
k
d
= 0,91 là hệ số dây quấn được chọn theo hình 10 – 3a trang 233
sách TKMĐ của (TKH – NHT)
ứng với cách điện cấp B kiểu kín ta chọn:
Tải đường: A = 340 A/cm
Tải cảm: B = 0,76T
18

D = 20,5 cm (mục 4)
n
1
= 1500 vòng/phút (mục 1)
Do lõi sắt ngắn nên làm thành một khối
Chiều dài lõi sắt Stato, Rôto bằng:
l
1
= l
2
= l
δ
= 12,16 cm
7. Bước cực :
τ =
4
5,20.
p.2
D. π
=
π
= 16,09 cm
Trong đó:
D = 20,5 cm (mục 4)
2p = 4 cực là số đôi cực từ
8. Lập phương án so sánh :
Hệ sè λ =
09,16
16,12
l

=
τ
δ
= 0,75
Trong dãy động cơ điện 3 pha Rôto lồng sóc P = 17 kW, 2p = 4 có
đường kính ngoài cùng chiều cao tâm trục. Với máy công suất 18,5 kW, 2P = 4
+ Hệ số tăng công suất của máy này là:
γ =
17
5,18
P
'P
=
= 1,08
+ Do đó hệ số tăng công suất của máy 37 kW bằng
γ
18,5
= γ . λ
17
= 1,08 . 0,78 = 0,84
Theo hình 10 – 3b, trang 235 sách TKMĐ ta thấy hệ số λ = 0,78 và
λ
18,5
= 0,84 đều nằm trong phạm vi kinh tế. Do đó việc chọn phương án trên
là hợp lý.
9. Dòng điện pha định mức :
I
I
=
88,0.9,0.220.3

10.17
cos U.3
10.p
3
1
3
=
ϕη
= 32,5 (A)
Trong đó :
P = 17kW là công suất định mức của động cơ.
U
1
= 220V Điện áp định mức pha
η = 0,9 Hiệu suất động cơ cos ϕ = 0,8 Hệ số công suất
19
Chương II: Dây quấn, rãnh stato & khe hở không khí
Dạng rãnh stato phụ thuộc vào thiết kế điện tử và dây dẫn, rãnh phải
được thiết kế sao cho vừa số dây dẫn thiết kế kể cả phần cách điện và công
nghệ chế tạo dễ dàng. Mật độ từ thông trên gông và răng không được vượt
quá một trị số nhất định nào đó để đảm bảo tính năng của máy.
10. Số rãnh stato :
Số rãnh Stato dưới một cực từ là q
1
, thông thường chọn q
1
trong
khoảng từ 3 ÷ 5. Vì ở đây máy có công suất nhỏ nên lấy q
1
= 4. Việc chọn

q
1
có ảnh hưởng trực tiếp đến số rãnh Stato Z
1
. Số rãnh này không nên quá
nhiều vì như vậy diện tích cách điện rãnh chiếm chỗ so với số rãnh Ýt sẽ
nhiều hơn. Do đó hệ số lợi dụng rãnh sẽ kém đi. Mặt khác về phương diện
độ bền cơ của răng yếu đi. Ýt răng quá sẽ làm cho dây quấn không đều trên
bề mặt lõi sắt nên sức từ động phần ứng có nhiều sóng bậc cao.
Chọn: q
1
= 4
Z
1
= 2 . m . p . q
1
= 2 .3 .2 .4 = 48 (rãnh)
Trong đó:
m = 3 là số pha của dây quấn stato
p = 2 số đôi cực từ
q
1
= 4 số rãnh của một pha dưới một cực từ
11. Bước rãnh stato:
t
1
=
48
5,20.
Z

D.
1
π
=
π
= 1,341 (cm)
Trong đó:
D = 20,5 (mục 4)
Z
1
= 48 rãnh (mục 10)
12. Sè thanh dẫn tác dụng của một rãnh :
Chọn số mạch nhánh song song a
1
= 4
20
u
r1
=
5,32
4.341,1.340
I
a.t.A
1
1
=
= 56,1 (thanh)
Trong đó:
A = 340 A/cm (mục 6)
t

1
= 1,341 cm (mục 11)
I
1
= 32,5 A (mục 9)
a
1
= 4 là số mạch nhánh song song của dây quấn
Ta chọn số thanh dẫn tác dụng của một rãnh là 40 thanh
13. Số vòng dây nối tiếp của một pha :
w
1
=
4
56.4.2
a
u.p.q
1
1r1
=
= 112
Trong đó:
p = 2 số đôi cực từ
q
1
= 4 số rãnh của một pha dưới một cực
U
r1
= 56 thanh (mục 12)
a

1
= 4 số mạch nhánh song song của dây quấn
14. Tiết diện và đường kính dây dẫn :
Theo hình 10 – 4b trang 237 TKMĐ của ((TKH – NHT), chọn tích
số AJ = 1880 A
2
/cm . mm
2
+ Tính lại tải đường
A =
5,32
5,20.14,3
112.3.2
I
D.14,3
W.m.2
1
1
=
= 339,28 A/cm
Tải đường không sai khác nhiều so với tính chọn nên không cần tính
lại
+ Mật độ dòng điện
J
1
=
340
1850
A
AJ

=
= 5,44 (A/mm
2
)
+ Tiết diện dây (sơ bộ)
21
S
1
=
44,5.2.4
5,32
J.n.a
I
111
1
=
= 0,746 (mm
2
)
Trong đó:
n
1
= 2 là số sợi chập song song
a
1
= 4 là số mạch nhánh song song
I
đm
= 32,5 cm (mục 9)
J

1
= 5,44 A/mm
2
(mục 14)
Theo phụ lục VI, bảng VI.1 trang 618 TKMĐ của (TKH - NHT)
chọn dây đồng tráng men PETV có đường kính d/d
cđ
= 1 /1,08s = 0,785
mm
2
.
15. Kiểu dây quấn :
Để cải thiện dạng sóng sức điện động ta chọn dây quấn 2 lớp bước
ngắn với y = 10
τ =
4
48
P.2
Z
1
=
= 12
β =
12
10y
=
τ
= 0,833
16. Hệ số dây quấn :
Hệ số bước ngắn k

y
= sinβ . π/2 = sin 0,833 . π/2 = 0966
Hệ số bước rãi
k
r
=
2
15
sin.4
2
15
.4sin
2
sin.q
2
sin
=
α
α
= 0,958
Trong đó α =
48
360.2
Z
360.p
1
=
= 15
0
Hệ số dây quấn: k

d
= k
y
. k
r
= 0,966 . 0,958 = 0,925
22
23
17. Từ thông khe hở không khí :
Φ =
112.50.925.0.11,1.4
220.975,0
f.w.k.k.4
U.k
1ds
1e
=
= 0,0093 (wb)
Trong đó:
K
e
= 0,975 lấy theo hình 10 – 2 trang 231 sách TKMĐ của (TKH –
NHT)
U
1
= 220 điện áp pha định mức
k
s
= 1,11
k

dq
= 0,925 (mục 16)
f = 50 Hz là tần số của lưới điện
W
1
= 112 vòng
18. Mật độ từ thông khe hở không khí :
B
δ
=
16,12.09,6416,0
10.0093,0
l
10.
4
1
4
=
τα
Φ
δ
= 0,74 (T)
Trong đó:
Φ = 0,0093 (Wb): từ thông khe hở không khí (mục 17)
α
δ
= 0,64: hệ số cung cực từ (mục 6)
τ = 16,09 (cm): bước cực (mục 7)
l
1

= 12,16 (cm): chiều dài lõi sắt stato (mục 6)
19. Sơ bộ chiều bộ rộng răng:
b
z1
=
95,0.16,12.7,1
341,1.16,12.74,0
k.l.B
t.l.B
c11z
11
=
δ
= 0,712 (cm)
Trong đó:
B
δ
= 0,74T
l
1
= 12,46 cm (Mục 6)
t
1
= 1,341 cm (mục 11)
24
k
c
= 0,95 là hệ số Ðp chặt lõi sắt tra theo bảng 2.2 trang 23 sách
“TKMĐ” - (TKH – NHT)
Động cơ kiểu kín IP44,2p = 4,h = 180 mm

Theo bảng 10.5b trang 241 TKMĐ của (TKH - NHT)
Ta chọn B
z1
= 1,7T
20. Sơ bộ chiều cao gông stato :
h
g1
=
95,0.16,12.5,1.2
10.0093,0
k.l.B.2
104.
4
c11g
=
Φ
= 2,68 (cm)
Trong đó:
Φ = 0,0093 wb (mục 17)
l
1
= 12,16 cm (mục 6)
k
c
= 0,95 là hệ số Ðp chặt lõi sắt
B
g1
= 1,5 là mật độ từ thông trong gông stato (tra theo bảng 10.5a
trang 240 TKMĐ của (TKH - NHT)
21. Kích thứoc rãnh và cách điện :

Chọn rãnh hình quả lê có các cạnh song song
a. Đường kính đáy rãnh stato d
2
:
• Chiều rộng miệng rãnhL b
41
≥ d
cđ
+ 1,5
= 1,08 + 1,5 = 2,58 (mm)
chọn b
41
= 2,8 (mm)
Trong đó: d
cđ
= 1,08 (mục 14)
• Chiều cao miệng rãnh
Trong thực tế chiều dài miện rãnh h
41
= 0,5 mm chứ không thể nhỏ
hơn vì công nghệ cắt dập không thể cắt dập được.
h
41
= 0,05 (cm)
d
2
=
( )
1z
1

2
1
1gn
b
Z
d.
Z
h2D.
−
π
−
−π
25