thiết kế động cơ không đồng bộ một pha điện dung dùng cho quạt

Đồ án tốt nghiệp
+ Sử dụng
và chắc
chắn cơ không đồng bộ một
đồ ánđơn
nàygiản
là thiết
kế động
Song nhược điểm của động cơ Roto lồng sóc là có đặc tính điều chỉnh
pha điện dung dùng cho quạt
tốc độ thấp.

PHẦN I

TỎNG QUAN VÊ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU ĐỘNG Cơ ĐIỆN DUNG

1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VÀ PHÂN LOẠI 'ĐỘNG CƠ ĐIỆN CÔNG

SUẤT NHỎ
Máy điện công suất nhỏ là được dùng rất rộng rãi trong gần nửa thế kỷ
nay.Giới hạn công suất của nó thường trong khoảng một vài phần của oát
đến 750w song cũng có những loại máy điện công suất nhở có công suất
lớn hơn. Với sự phát triển nhanh của công nghiệp, tự động hoá cao, do vậy
mà việc đòi sử dụng động máy điện nhỏ trong điều khiển tự động, công
LOẠI
KĐB CÔNG
SUẤT
NHỎ cộng, các
nghiệp nhẹ, côngPHẦN
nghiệp

thựcĐỘNG
phẩm, cơ
xí nghiệp
y tế, nhà
ăn công
nghành tiểu thủ công nghiệp và sinh hoạt hàng ngày là một đlũu không thể
thiếu được trong thời đại ngày nay. Trong động cở không đồng bộ Roto
lồng sóc là loại phổ biến nhất hiện nay trong các loại động cơ xoay chiều
Tất cả động cơ không đồng bộ một pha công suất nhỏ đều có nhược
công suất nhỏ. Động cơ không không đồng bộ một pha dùng nguồn điện
điểm là luôn có chốt li tâm hoặc rơle chuyên dụng để ngắt phần tử khởi
một pha của lưới điện sinh hoạt nên được dùng ngày càng rất rộng rãi ở mọi
động
nơi. Ví dụ như nó có thể được dùng để kéo các máy tiện nhỏ, máy ly tâm,
sau khi động cơ khởi động .Điều đó dẫn đến tăng giá thành của động cơ và
máy nén, bơm nước, máy xay sát nhỏ, quạt điện, máy xay sinh tố, máy ghi
giảm độ tin cậy của chúng.Trong trường hợp khi độ tin cậy của động cơ
âm, máy lạnh, máy giặt.
21


Đồ án tốt nghiệp
đóng vai trò quan trọng nhất còn yêu cầu mô men khởi động không quá cao,
nguời ta thuờng dùng động cơ một pha với tụ làm việc mắc cố định. Động
cơ
không đồng bộ điện dung có hai pha trên stato thuờng đuợc cấp điện qua
điện dung để tạo ra điện áp hai pha cho quá trình mở máy. Ket thúc quá
trình
mở máy phần tử điện dung vẫn tham gia vào quá trình làm việc.
Trong những trường hợp đặc biệt, yêu cầu lúc mở máy và lúc tải định

mức từ trường quay gần tròn nhất để đảm bảo các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ
thuật người ta dùng hai điện dung(một để mở máy và một để làm việc).
Động cơ điện dung được cấp điện từ lưới một pha với hai cuộn
dây

Sơ ĐỒ MẠCH ĐIỆN ĐỘNG cơ ĐỘNG cơ ĐIỆN DUNG:

5_

0,9; Cosọ = 0,8 -0.95; Mmax = (1,6 - 2,2)Mđm; song nhược điểm của loại
động cơ này là momen khởi động nhỏ MK = (0,3-0,6)Mđm.
Dưới đây sẽ tiến hành khảo sát về các phương pháp diễn tả toán học của
mỗi loại và phân biệt cách xác định kích thước cơ bản để cải tiến cho phù
họp với công tác nghiên cứu.
3


.
IrA(l,2
IA<1,2)
ZoA( 1,2)
A(1,2
. ^oA( 1,
Đồ án
ĐÔ
ántốt
tôtnghiệp
nghiệp

ƠB \±Ỵ

1.2. MÔ
HÌNH
HỌCZơB;
CỦA ĐỘNG cơ KHÔNG ĐỒNG Bộ
. Tổng
trở TOÁN
từ hoá ZơA,
r2
ZơB JXc
= ^uAụ±j)±jxeựn
I ) các pha A và B là
ĐIỆN-DUNG
Ở vàUB(I,2)
Điện trở
điện kháng
của roto tương +
ứngI Bvới
1 + 7DÙNG
jXơ2 CHO
CHÉ Độĩ"rA?
XÁC LẬP
TOÁN THIẾT KẾ.
1-------1
5BÀI
MÔ menh'B,
điệnXƠ2AJ
từ đượcXƠ2B
tính1 toán
như sau: 1- - .

1- - -1—1
quágiữa
trình
kế máy
môquay
hình của
toántừdiễn
tả
-Trong
Số
tốcthiết
độ quay
củađiện
roto nói
Cứ chung,
và tốc độ
trường
1Tỷ--------<-—
+- - -LỊ*
i ]--[ rrAl2rA2+ rrBl2rB2]
►
Mdt— - [rrAl2rAl+
rrBl2rBl
chế
r
Ir a
Cứ
1
6 jir/í ^
a>c

a>c
7 độ xác lập
dùng để xác định các đặc tính làm việc. Mô hình toán học
là được
y:r2ỵ
_ ^nA ^
J,
Tínhbản
toán
đặcmáy
tính làm việc của động cơ điện dung theo phương
2 cáccủa
phản ánh
chất
Củ điện được thiết kế qua các đặc tính tĩnh. Neu
pháp
r=—
số lượng phép tính lớn. Vì thế trong thời gian gần
như này khá cồng kềnh,
co{
đây
ta đưa
ra được
phương
pháphình
xâychưa
dựngđảm
mô hình
trựcchuẩn
tiếp, không

sử dụng
cácngười
đặc
tính
từ phương
mô
bảođiện
tiêu
Khi
đó nhận
bốn hệ
thống
trình cân
bằng
áp đượcthì
thểphải
hiệntính
trên
phương
pháp
phân
lượng
đối
xứng.
toán
lại từđiện
đầu.thay
Mô hình
các mạch
thế ởtoán

hìnhhọc
sau:của máy điện xoay chiều ở chế độ xác lập
1.2.2.
Phươnghệpháp
trực
tiếp
được
trình
bằng điện áp ở dạng
Tĩr+jX^
z bày bởi
TÌT thống
+ các phương trình zcân
JX*2Apháp trực tiếp là phương pháp không sử dụng nguyên lý xếp
phức Phương
/—
chồng
trường
quay+—T
thuận
không khí. Phương pháp
số và từ
biểu
thức mômen
điệnvà
từ ngược
ở dạngtrong
trị số khe
hiệuhở
dụng.

----►
này choĐộng
phép cơ
thu đang
gọn số
lượngcứu
các thuộc
phương
và cơ
biểu
thức đồng
tính toán
trong
nghiên
loạitrình
động
không
bộ một
jxơ2 1+y

thiết
pha kế động cơ điện dung.
Từ hệ
thống
bốn Trên
phương
vi phân
điện nhau
tổng một
quát góc

được
điện dung
thông
dụng.
statotrình
có hai
cuộn của
dâymáy
đặt lệch
viết
trong hệ toạ độ quay a, p sau khi chuyển về phức số ở trạng thái xác lập
90°
Hình vẽ: Mạch điện thay thế ứng với các thành phần thuận và ngược
cóđiện
dạng:
trong không gian. Góc
lệchnha
phaAvề
của các
và thời
B gian được tạo nên nhờ điện
dung c nối vào một trong hai cuộn. Động cơ được cung cấp điện từ lưới
một

Trong phương
điện thay
thế các dòng điện thực tế có
Uatrình
z ơAcủa
1 mạch

a +Z0A(/a
+ / ra)
dạng : pha. Roto có cấu tạo kiểu lồng sóc. Hai cuộn dây trên stato là hai pha A và
B
0 — ZOA( Ỉ a ^ỉ ra) T (” " T JXƠ2) 1 ra "p — J (/ ra -J 1
ĩ
p
)
1.4 =I
A2
ì +xứng.
ỵ
\ - ỵ dây đều tham
có tiết diện dây và số vòng dây không đối
Cả hai cuộn
=Im+Im
gia làm việc trongIBsuốt
quá trình quá độ và quá trình xác lập. Có hai
jUa=ZơBj / p +ZOBG 1 p+j 1 r J3 ) -jXcj ỉ p
phươngĐe xác định được IA(12) và IB(12) đối với động cơ điện dung thì các
phương
trìnhtảđiện
áphọc
củađộng
nó cócơ
dạng:
pháp diễn
không +
đồng
bộ ịl

điện
một r/3-ỉ
pha là:
0 toán
= ZoB(j
/ P+jÌrp)+(T^ÌXcĩ)
rP dung
+ p^rdl
ra)
ỉ+ỵ
l-ỵ
phương
UA(U)= ịuAạ+j)+jxcụA,-iA2)
pháp phân lượng đối xứng và phương pháp trực tiếp tự nhiên.
1.2.1. phương pháp phân lượng đổi xứng

Nguyên lý xây dựng mô hình này xuất phát từ dòng điện một pha tạo
45


ĐÔ án tôt nghiệp

Hệ thống 4 phương trình trên đây chứa 4 ẩn số dòng điện là / A , / B, ỉ
rp- Giải hệ thống bốn phương trình này sẽ tìm được dòng điện trong các
cuộn dây. Khi đó mô men điên từ được tính theo biểu thức sau:
Mdt=— [y(I ra~G r/?) "*■ 2Ir<2lr/?siný9r]
«0
trong đó (Ọx là góc lệch pha thời gian giữa Iradr/?Mặc dù phương pháp này có nhiều hơn phương pháp phân lượng đối
xứng
song không thấy rõ ảnh hưởng trực tiếp đến mô men điện từ.

7


ĐÔ án tôt nghiệp
PHÀN II
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG cơ KHÔNG ĐỒNG
Bộ MỘT PHA ĐIỆN DƯNG DÙNG CHO QUẠT
CHƯƠNG 1
XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU VÀ THÔNG SỐ PHA
CHÍNH
- Các yêu cầu đặt ra cho động cơ không đồng bộ công suất nhỏ
thuờng mâu thuẫn với nhau, vì vậy việc xác định kích thuớc chủ
uếu trở nên phức tạp. Kích thuớc chủ yếu ở đây là đuờng kính
trong D, đuờng kính ngoài Dn và chiều dài tính toán 1 của lõi sắt
stato.
1. Tốc độ đồng bộ của động CO’
60./ 60.50
, .
nđb= —— = — =1500 vòng/phút
p2

trong đó :
p

:SỐ

đôi

cực

p=

2

f: Tần số nguồn
2. Đưímg kính ngoài stato

Trong thực tế hiẹn nay đối với loại quạt công suất này nguời ta thuờng chế
tạo với duờng kính :
Dn=7,9 cm.
3. Đưcmg kính trong stato

D = kD.Dn = 0,6.168 = 100,8 (mm)
Trong đó :
kD:Hệ số kết cấu
kD = (0,485 - 0,615) với 2p = 4. Trong trường họp bài toán này ta
chọn kD = 0,58.

8


ii
ỊỊ

[
1
—1—
1
11

I11

11
11
11

, 11 1 1

1 1i1i

Đồ
Đồánántốt
tốtnghiệp
nghiệp
1
1chọn
rãnh stato zs của động cơ điện dung và số rãnh rôto zr
4.Việc
Bưóc
cựcsốstato
áp dụng công thức:

có

= khi chọn
= 36,1
\(mm)
«36các
(mm)
quan hệ mật thiết vớiTnhau,

ta phải
xét đến
mối quan hệ sau:
2 .p 2.2
+ Trên đặc tính mômen M = f(n) không có chỗ lõm nhiều do những
mômen ký sinh đồng bộ và không đồng bộ sinh ra.
5. Chiều dài tính toán của stato
+ Động cơ khi làm việc tiếng ồn do lực huớng tâm sinh ra nhỏ nhất.
1 = A,.D = 0,391.46 = 18 (mm)
+ Tổn hao phần răng sinh ra nhỏ nhất.
9. Vói những lý do trên ta quyết định chọn số răng như sau:
Trong
đó:= 4 ta có Zs = 16; zr = 17.
Với 2p

Ằ:Hệ
số ứng
kết cấu,
tỷ lệzrchiều
dài lõi2.1
sắttrang
stato29
vớitàiđuờng
kính trong
Sự
tương
giữalàzsvà
theo bảng
liệu [1]
X động

= CO’
(0,22
- thưòưg
1,57) số rãnh
:Theocủa hai
tàipha dưói
liệu mỗiI
10. Trong
điện dung,
Trong tính toán trên ta chọn Ằ, = 0, 391;

cực

bằng nhau.
6. Chiều dài khe hỏ' không khí
Đe giảm
dòng điện không tải và nâng cao coscp ,khe hở không
11. Chọn
dâynhỏ
quấn
khí thường
khe hở
không
càng tán
nhỏ thì
Chọn chọn
dây nhỏ,
quấnnhưng
1 lớp,
đồng

tâmkhíphân
hai vấn
mặtđề công
phẳng
nghệ không
được
làm
tăng sóng
bậc= cao
Dây đáp
quấnứng
bước
đủ và
y=T
= zs/2.p
=16/4
4 lên.
I-----------1
I-----------I
I—điện công suất nhỏ thường chọn trong
Khe hở
không khí
trong máy
khoảng sau: I—Ị—!
s =0,2-0,3 (mm).
Ta dùng kết cấu 0 đõ là bạc đỡ,do có khả năng bị lệch tâm nên lấy
lớn
một ít
ta chọn ô = 0,3 mm.
7. Đưòng kính ngoài lõi sắt rôto

D’ = D - 2.5 = 1046- 2.0,3 = 45,4 (mm)
8. Đưòng kính trục rôto
dt= 0,3.D = 0,3.46 = 13,8 (mm)

Chọn dt = 14 (mm).

9


ĐÔ án tôt nghiệp
12. Hệ sô dây quân
stato

ở đây :
= \- bậc của sóng cơ bản
13. Từ thông khe hỏ’ không khí

ệs = as.T.l.Bs. 10'4 = 0,64.3,6.1,8.0,5.10'4 = 2,0736.10'4 (Wb)
Trong đó:
Ov:Hệ số cung cực từ, ay =0,64
Bô - từ thông khe hở không khí: Bô = (0,3 - 1)T, ta chọn Bg =
0,5T
ư, kr
0,7.220
14. Số vòng dây SO’
bộ của cuộn chính
= 3620,52 (vòng)
WsA =---Ẻi±Ể. 4.1,11.50.2,0736.10“4.0,924
—

A.ks.f.ệổ.kdqA
Trong đó:
Uđm-điện áp pha định mức
ks :hệ số sóng phụ thuộc vào độ bão hoà răng stato và rô
to.
ks= 1,11 là trị số ở sóng cơ bản
kE =

- (0,7 + 0,9); ở đây ta chọn kE = 0,7;
udm

15. Số thanh dẫn trong rãnh

quy chuẩn UaA = 905 (vòng)
Trong đó
BA
a:số mạch nhánh song song ,chọn a=l.

YX

Tính lại:
WsA = — .p.q.usA =1.2.2.905 = 3620 (vòng)
a

11
10


r z„ 17

Đồ án tốt nghiệp
16. Dòng điện định mức

22
I dmA------------------=------=rj=--= 0,186 (A)
rju.C0STheo yêu cầu thiết kế:
TỊn.coscpn = 0,38
17. Tiết diện dây quấn chính SO' bộ

Su =

0,

a.J 1.6

186
= 0,03 ỉ(mm2)

Trong đó:
Idm-

Dòng

điện

pha

định

mức.

a:số mạch nhánh song song , a=l.
J - mật độ dòng điện J = (6T 8,5) A/mm2, ở đây ta chọn J = 6 A/mm2.
Ta quy chuẩn sSA = 0,0314 mm2.
Do cách điện là cấp B nên ta chọn loại dây men chịu nhiệt
riaTB
Dựa vào phụ lục II trong tài liệu [1] ta chọn đuợc:
- Đuờng kính chuẩn của dây dẫn không cách điện d = 0,20 mm;
-

Đuờng kính chuẩn của dây dẫn kể cả cánh điện dcđ =

0,23 mm.

t. =

19. Bưóc răng
rôto

= 9,03 (mm)
16

7Ĩ D' 7T 45 4
t = A— =
= 8,39 (mm)

CHƯƠNG 2
XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC RĂNG RÃNH STATO

12


Đồ án tốt nghiệp
1. Chọn loại thép

Ta chọn thép cán nguội kí hiệu 2211. Chiều dày lá thép là 0,5 mm có
hệ số ép chặt kc = 0,97.
2. Xác định dạng rãnh stato

Stato của động cơ điện dung có thể dùng cho các dạng rãnh sau:
-

Hình qủa lê.

-

Hình nửa quả lê.

-

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
2 rãnh kia nhỏ hơn vì vậy đơn giản đuợc 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 dạng hình thang lớn nhất nhung tính công nghệ kém
hơn dạng rãnh nửa quả lê.
3. Vói căn cứ như vậy ta chọn rãnh hình nửa quả lê

b2

ineo lai iiẹu L±J im cmg^cao miẹng rann n^ — (0,5 -ỉ- 0,8)mm. Ta
chọn
h4s 5.
= 0,8
mm.rộng miệng rãnh
Chiều
b4s =dcd + (1,1- 1,5) (mm) =0,22+ (1,1 -1,5) (mm)
Trong đó:
dcd là dường kính dây dẫn kể cả cách điện của dây quấn stato
13


Đồ án tốt nghiệp
Ta lấy b4s =1,5 mm.
6. Kết cấu cách điện rãnh

Dùng giấy cách điện có bề dày c = 0,5 mm.
7. Chiều rộng răng stato ( So* bộ)

Được xác định theo kết cấu, tức là xét đến:
• Độ bề của răng;
• Giá thành của khuôn dập; độ bền của khuôn;
• Đảm bảo mật độ từ thông qua răng nằm trong phạm vi cho phép,

thường Bzs< 2 T.

Bs.ts 0,5.9,03

= 3,32 (ram)
Trong đó: zs KK 1,4.0,97
Chọn mật độ từ thông răng stato Bzs =1,4 (T).
Hệ số ép chặt kc =0,97.
8. Chiều cao gông stato.

Chiều cao này bị hạn chế bởi mật độ từ thông cho phép trên gông:
hgs= 0,2 b„ — = 0,2.3,32.— =
5,312(mm)
p
2
Chọn hgs =5,3 (mm).
9. Đưtmg kính phía trên stato

Đối với rãnh hình nửa quả lê:
_ 7ĩ.{D + 2.h4s)-bzs.Zs _ ^-.(46 +2.0,8)-3,32.16 _
d\s ~
(mm)

Chọn dis =7,5 (mm).
10. Chiều rộng rãnh dưói stato

24

14


Đồ án tốt nghiệp
11. Chiều cao rãnh stato.

Đối với rãnh hình nửa quả lê:
Dn-D-2.hgs 79-46-2.5,3
h =----------------=----------------= 11,
2 2
12. Chiều cao phần thẳng của rãnh.
hl2s hrs 0,5.(dis
2.h4s)

= 11,2- 0,5.(7,5+ 2.0,8) = 6,65 (mm)
b2=10.1

13. Sau khi chọn kích thưóc rãnh thì kích thưóc thực của gông
stato là:
D-D-2.K,
79-46-2.11,2
= 5,3 (mrrì)
K=

15


Đồ án tốt nghiệp
14. Bình quân bề rộng răng stato:

b’zs = KÍ3,3134 (mm)
Zs
16
b”zs = 7Ĩ^D,Ì - 2Àgs ^ -b2 = ;r-(79~2-5’3) _ 10,1 =
3,3235(mm)

Zs
15. Diện
stato

Trong đó:

tích

16

rãnh

^- + 0,5.hn,.(dl,+bỉ) =
s„ = o

K. 7,5' + 0,5.6,65.(7,5 + 10,1) = 80,6(mm2)
8
16. Kiểm tra hệ số lấp
đầy
urẢd2cd =
= 0,65
ky —
905.0,232
s, 74,1
Diện tích cách điện rãnh
scd= c.(d2s + 2.hrs)= 0,5.(10,1 + 2.11,2)=6,5
(mm2)
Diện tích rãnh có ích
Sr = Srs - scd = Srs - c.(d2s + 2.hrs) =

16


ĐÔ án tôt nghiệp
CHƯƠNG 3
XÁC ĐỊNH
KÍCH THƯỚC RĂNG RÃNH RÔTO
•
1. Rãnh rô to có dạng tròn, quả lê.

Thường là rãnh miệng kín để đảm bảo độ bền của khuôn dập và tiện
cho việc đúc nhôm.
Theo quan điểm về chế tạo khuôn dập thì rãnh tròn đơn giản nhất
nhưng tiết diện thanh dẫn rôto có thể không đủ.Do đó thường chọn rãnh quả
lê,với dạng này thì chiều rông răng được đều theo chiều cao của rãnh hơn.
2. Chọn rãnh hình quả lê

3. Chiều cao miệng rãnh.

Đối với động cơ công suất nhỏ,để đảm bảo độ bền của khuôn dập,
chiều
h4r

cao

miệng
=

rãnh

nhỏ

(0,3

nhất

lấy

+

vào
0,4)

khoảng
mm

Ta chọn h4r = 0,4 mm
4. Chiều rộng miệng rãnh

b4r= (1 -ỉ- 1,5)
mm
Chọn b4r = 1 mm
5. Làm rãnh nghiêng ở rôto và chọn thanh dẫn bằng nhôm nhằm

làm
17
bn


ĐÔ án tôt nghiệp

Trong đó:
an : góc ở tâm rãnh nghiêng

an =~r^-P,t
0,328(radian)
1o

=

—í^--°>47

=

pn:ĐỘ nghiêng rãnh biểu thị bằng phân số của bước răng stato
p=—=—=

= 1,076
tr tr 8,39

bn - độ nghiêng của rãnh tĩnh theo cung tròn của rôto và nghiêng
1/16 vòng tròn nghĩa là một bước rãnh stato=> bn=ts=9,03 (mm)
7. Dòng điện tác dụng trong thanh dẫn rôto

, _ k,.Idm2.m.WsA.kdqA _ 0,92.0.186.2.2.3620.0,924 _ iao ..
<,/
1 JOJZ / ()
zr.kdqr

17.0,974

Ta CÓ quan hệ kị = f(coscp), coscp = 0,9 , tra hình 10.5 tài liệu [1] ta
có
kj = 0,92.
8. Bề rộng răng rôto

18


Zr-ibzr +d2r)

ĐÔ án tôt nghiệp
Bzr-Mật độ từ thông răng stato,chọn Bzr =1,3 (T).
Kc-Hệ số ép chặt,kc
9. Đưò*ng kính phía trên rôto
_ 7ĩ(p - 2.ổ - 2.h4r) - bzr .zr _ 7Ĩ.ỈẠ6 - 2.0,3 - 2.0,4) - 3,3■ 17
4,168 (mm)
lr_
Zr+7Ĩ '
"
17 + ^

Chọn dir =4,2 (mm)
10. Đưòng kính phía dưói rôto

Chọn d2r=2,4 (mm)
11. Chiều cao phần thẳng rãnh rôto

D-2.ổ-dịr-2.h4rh,2r — 0,5.
0,5. 46-2.0,3-4,2-

18.(3,3 + 2,4)
= 4,77(mm)

Chọn hi2r =4,8 (mm).
12. Chiều cao rãnh rôto

hrr = hi2r + 0,5.(dJr + d2r) + h4r =
(mm)
= 4,8 + 0,5.(4,2 + 2,4) + 0,4 = 8,5

13. Vì rãnh hình quả lê nên chiều cao tính toán của răng rôto khác

vói
chiều cao tính toán của rãnh rôto (hzr # hrr).
hzr = hn--0,l.d2r = 8,5 -0,1.2,4 = 8,26 (mm)

19


ĐÔ án tôt nghiệp
14. Chiêu cao gông
rôto
D-2.S-5.dJ6
2

46-2.0,3-5.14/6
-8,26 = 8,61(mm)
2

15. Diện tích rãnh rôto.

Srr =

+dỉr)+0,5.hị2r.(dw +d2r) =

= - .(4,22 + 2,42)+ 0,5.4,8.(4,2 + 2,4) =
25,02(mm2)
8
16. Dòng điện trong vòng ngắn mạch

17. Mật độ dòng điện trong vòng ngắn mạch

Jv = (0,6 + 0,8)Jtd = (0,6 + 0,8).(2 + 3)
A/mm2
Chọn Jv = 2,5 A/mm2
/ 191
18. Tiết diện vành
ngắn mạch
5 =-^=— =76,4(mm2)
v Jv 2,5
19. Chiều cao vành ngắn mạch

bv>l,2hi2r=l,2.8,5=10,2
Chọn bv = 11 mm
a =—= 1ẾÁ - 6
95(mm)
v b 11
Chọn av = 7 mm.
20. Tiết diện vành ngắn mạch sau khi đã làm tròn

Sv = av.bv = 7.11= 77 (mm2)

20


v sv 11
Đồ án tốt nghiệp
21. Đường
22.
Mật độ kính
dòngvành
điện ngắn
lúc này
mạch

Dv
= D - av -2,48(A/mm2)
2.5 = 46 -7 - 2.0,3 = 38,4 (mm)
J =LL=Ị2Í=

CHƯƠNG 4

XÁC ĐỊNH TRỞ KHÁNG STATO VÀ RÔTO
I. Xác định thành phần trở kháng stato
Độ chính xác của tính toán động cơ điện dung phụ thuộc vào độ
chính
xác của tính toán tham số. Vì vậy việc xác định điện trở, điện kháng dây
21

RSA =P1
Đồ án tốt nghiệp
trong đó:
ki

-

hệ

số

kinh

nghiệm,

ki

=

1,3

khi

2p

=4

B - hệ số kinh nghiệm B = (0,5 4- 1,5), ở đây ta chọn B = 1
Vì là dây quấn đồng khuôn nên:

ĩĩ{D + hrs) 7ĩ{4,6
.Tv • —
2.p ■P = 2.2
1,12) 3
Buớc dây bình quân y=3 ; /?=3/4

+
= 3,37(cm)

2. Chiều dài trung bình nửa vòng dây quấn stato

lfl,= lđ + l= 1,8 + 6,381 = 8,181 (cm)
3. Tổng chiều dài dây quấn stato

lsA = 2.1tb.WsA.10"2 = 2.8,181.366.10'2 = 592,3 (m)
4. Điện trở tác dụng của dây quấn stato

592,3
= 2,13.10-0,0314= 401,8(n)
SsA-a
trong đó p75 = 2,13.1 o-2 Q.mm2/m - điện trở suất của kim loại bằng đồng
dùng trong động cơ ở nhiệt độ 75° c.
5. Điện trỏ’ stato tính theo đơn vị tưong đối

R* = RSA = 401,8
^ Rdm 1182,8= 0,34
với:
R = —ỂSL =
- \ \ 82 8(Q)
Idm 0,186

u 220

6. Hệ số từ dẫn của từ tản rãnh À.rs

Nó phụ thuộc vào kích thuớc và hình dạng rãnh cũng nhu loại dây
quấn(một lớp hay hai lớp). Khi ta tính toán chỉ xét đến từ tản ở miệng rãnh
và thành rãnh; không xét đến từ tản ở ngoài rãnh
Hệ số từ dẫn rãnh hình nửa quả lê đuợc xác định theo công thức:

22


^
9-03

'í 1
o +
1

ì
u4r
Ổ

ĐÔ án tôt nghiệp

ĐÔ án tôt nghiệp

trong đó:
K=

Ta sử dụng dây quấn một lớp bước đủ nên ta có hệ số kp = kpi = 1;
h2 = bcđ - dis/2 = 0,2 - 7,5/2 = -3,55 (mm)

5+^
Ổ

hi = hrs - h4s - dís/2 - bcđ - h2 - d2s/10 =
11,2
7,5/2
0,2 Xt
-(-3,55) -4,2/10 =10 (mm)
7. Hệ số=từ
dẫn- 0,8
của- từ
tản- tạp
Xét đến ảnh hưởng của từ trường sóng bậc cao (sóng điều hoà răng và
stato, có khi còn gọi là từ tản trong khe hở không khí và từ trường tưong ứng
chủ yếu phụ thuộc vào sự dẫn từ của các đường sức từ trong khe hở không
khí.
Hệ số X[ phụ thuộc vào kích thước máy điện( bước răng, khe hở
không khí) và số liệu dây quan.Be rộng miệng rãnh stato và rôto cũng có
ảmh hưởng nhất định đến từ tản tạp (hệ số khe hở không khí k5 phụ thuộc
vào bề rộng miệng rãnh).
'te 11,9 .kõ.ổ s 11,9.1,146.0,3

.0,81 = 1,788

Trong đó:
ts = 9,03 mm;

5 = 0,3 mm - bề rộng khe hở không khí;
kg = k5s.k8r = 1,091.1,05 = 1,146 - hệ số khe hở không khí;
= 1,091

23

5+0,3

sóng điều ho à dây quấn) gây nên từ thông móc vòng tản trong dây quấn


S.sr
rv ~ Pl5 ■

ĐÔ án tôt nghiệp
13. Điện trỏ’ của phần trỏ’ rôto lồng sóc = 1,05
8,39-1
5+8,39
0,3
= 0,473.10~4 (Q)
=
0,335.102 n.p
r„, =2.r.sin
+
2.
sin'
Có: Zs/Zr=16/17 và Zs/2p=16/4=4

Theo hình 4-9 tài liệu I.Tra ra 4"v=0,81
Trong đó:

8. Hệ số từ tán phần đầu nối của dây quấn stato
r t = p15.— - điện trở tác dụng của thanh dẫn rô to làm bằng
Từ tản đầu nối nhôm
cũng rất phức tạp, phụ thuộc vào loại dây quấn và góc độ
nghiêng của phầnlđầu nối. 1 810 2
rt=pn-—= 0,0465. ’
= 0,335.10~4(Q)
Hệ số từ tản phần đầu nối dây quấn phân tán hai mặt phang:
' Ssr
25,02
rv - điện trở vành ngắn mạch;
K = 0,27.f.(/, -0,64.r) = 0,27.-|-.(6,381-0,64.3,6) = 1,223
sư - tiết diện thanh dẫn tác dụng rôto (mm2);
l?o3
lf- chiều dài tác dụng của rôto (mm).
9. Tổng hệ số từ dẫn
stato
7T.DV.\
J_
^.3,47.10'
0~
= 0,036.10'4(Q)
YJXS — xrs + Zts + 23'
Ằds —11.7
1,189 + 1,788 + 1,223 = 4,2
Zr.a„.b„
rrA
=
k12.rpt
= 554,99.104.0,473.10'4

= 262,51 (Q)
10. Điện kháng tản
dây quấn
chính stato

^ =0,158.XfeỴ.i..Z/l> =0,158.^M>.4,2 = 195,66(n)
100\100j
p.q tính
^ s theo đon 100\
100 ) 2.2
14. Điện
trỏ’ rôto
vị tưong
đối
11. Điện kháng
stato tính theo đon vị tưong
/ = r.tản
ỉ ^ - của
= 2dây
6 2 quấn
, 5 1 .chính
= 0,222
đối
udm
220
= dẫn
X . tản
.Ỉ4*~
= 195,66.^ì^ = 0,165
15. Hệ X*

số„ từ
rãnh
rôto ,, Udm 220
2 sóc
 
V k+—
K .ịi-X-d;
12. Điện trởẰ_
tác= dụng
của rôto lồng
4.m.w;d.ki
3. +■
b
= kn-rpt" b .
z,k]
2. sin
( ĩĩA,!1 V2 7t-p
04
d,
+ 0,661—
2.4,2
3.4,2
'r
= 4 8.25,02
= 4.2.3620^.0,9242
=.1 +q4 —=
Zrkị
17.0,974
Trong đó:

hir = hj2r + 0,4. d2r = 4,8 + 0,4.2,4 =5,76
kds — 0,924-Hệ số dây quấn stato
(mm)
kdqr = kn = 0,974 - Hệ số dây quấn rôto lồng sóc khi làm rãnh
kụ - hệ số cản.Đối với động cơ nhỏ kp=l
nghiêng
0,839
16. Hệ /L
số =từ tản tạp rôto
.1,043 = 2,336
•-4V =
11,9.0,3.1,05
11,9 .ỗ.kò
24
25


ldqA
Đồ án tốt nghiệp
Ta có:
Vì Zr/2.p=17/2.2<5 nên:
C=1 + 71.p ỉsz
5.zr 1 -p/Zr
7T. 2 0,03
= 1,0435
=1+
5.17 1-2/17
CÓ:

=—=

3,33
s
0,3
1
= 0,119
tr 8,39

Theo hình 4-7 tài liệu I ta tra được Az=0,03.
17. Hệ số từ dẫn phần đầu nối

2,9 Dv

• lg

4,7.PV.

Zl.

o • n.p
2.
sin
y 4;234’7,
2,9.3,47 'rr-lg
=0,473
. 7T. 2
17.1,8.2. sin
2 r11
17
Trong đó :
a: chiều dày (hướng trục) của vành ngắn mạch

b: chiều rộng(hướng tâm)của vành ngắn
mạch.
Dv:đường kính vành ngắn mạch.
18. Tổng hệ số từ tản rôto
IX = Ằdr + K + K = 0,473+2,336+1.091 =3,9
6, Y
2+'=2+'ĩÌ
1,8.16 í 0,924= 3,303
= 3,9.
V ^dqr J 1,8.17 \ 0,974
19. Điện kháng rôto quy đổi sang
stato
y Ả'
3 303
X rA = XsA.^X- = 195,66.^- = 153,87(0)
4,2

26


Đồ án tốt nghiệp
20. Điện kháng rôto tính theo đon vị tưong đối

x\ =Xr.ỉ^ = 153,87.^!^
=0,13
udm
220

27

F,=H,-

ĐÔ án tôt nghiệp
CHƯƠNG 5
TÍNH TOÁN MẠCH TỪ
Hệ số ép chặt có phủ sơn cách điện của thép cán nguội 2211 chọn trong
bảng 5-1 trang 89 tài liệu I
Hệ số ép chặt:
Kc =0,95
Điện trở suất:
p 1/50=2,6[w/kg]
1. Tính toán mạch từ bao gồm tính dòng điện từ hoá

Thành phần phản kháng của dòng điện không tải và dòng điện tuơng
ứng với khe hở không khí XmA.

2. Sức từ động khe hở không khí

Fs= l,6.ks.8.Bs.104 = 1,6.1,146.0,03.0,5.104 = 275,04 (A)
3. Sửc từ động ỏ’ răng stato

Fzs = 2.Hz,hzs = 2.8,97.1,12 = 20,09 (A)
Trong đó:
Hzs: Cuông độ từ trường phụ thuộc vào loại thép kĩ thuật và Bzs của răng
Hzs = f(Bzs) với:
BZS=1,4(T)
Tra bảng quan hệ giữa Hzs và Bzs ở phụ lục 1.3(Tài liệu I) ta có
H2
=8.97A/cm.

Vì rãnh nửa quả lê ta có hzs=hrs= 11,2.
4. Sửc từ động ỏ’ gông stato
= 19,904)
l.p
2.2
x-iD.-h")
/r.(7,93,44.ệA0 = 2,0376.10-102. h J Jcc 2.0,53.1,8.0,97
Tra bảng quan hệ giữa Hgs và Bos ở phụ lục 1,2(Tài liệu I) ta
có
Hgs =3,44A/cm

28


gr' 2.p

’ '
;

án tốt nghiệp .mWsA.kdqA 0,9.3.3620.0,924
nghiệp
0,9 ĐÔ án tôtĐồ

V\A- ỊÍLA2 p
\J

>
1
—
1

—

2.2

5. Tổng sức từ động trên stato
Í
R
Fs = Fzs + Fgs = 20,09 +19,9 = 39,99 (A)

=T

6. Sức từ động ở răng rôto.

FZr = 2.Hz,hZr
= 2.7,24.0,826
= 11,96 (A)
CHƯƠNG
6
Ta có Ha- = f(Bzr); với Bzr = 1,3T, tra phụ lục 1-3 tài liệu I ta có:
TÍNH TOÁN CHẾ Độ ĐỊNH MỨC
Hzr = 7,24 A/cm.
Từ trường đập mạch của pha chính được phân tích thành tổng hai từ
7. thuận
Sức từvàđộng
gông rôto.
trường quay
quayởngược,
ứng với mỗi từ trường quay ta có một sơ
đồ thay thế

F
= H 4 ^ + U _ 1 5 6 ^.(0,14 + 0,861)
= 1,57(4)
XSA rSA
B XRA
- Ếlgl = 2,0376 1Q-<.10'
11. Dòng điện từ
trăm
2.hhoá
lrk phần
2.0,861.1,8.0,97
Tra bảng quan hệ giữa Hgr và Bzr ở phụ lục 1.2(Tài liệu I)
Ta có :

/„ % = i. 100 = -9^ .100 = 5 8,6%
"
Idm
0.186
Hgr =l,56A/cm
1-VỚỈ8.dòng
thứsức
tự thuẫn
Tổng
từ động roi trên rôto
XSA rSA XRA
Fr = Fzr + Fgr= 11,96+1,57=13,53 (A)
9. Tổng sửc từ động của mạch từ

Fm = F§ + Fs + Fr = 275,04+39,99+13,53=328,56
(A)

10. Dòng điện từ hoá

/ =------^------=------2,328,56- -= 0,109(4)
12. Điện kháng ửng vói từ trưòng khe hỏ’ không khí

k u,

220

X. = e dm = 0,7.—— = 1412,84(0)
^ Iu

0,109

9y'

13. Điện kháng ứng vói từ trường khe hở không khí tưong

29


r"“ = y+C-sỴ =-----------04 68^ +(2-0,18)7

- > >6Míí)

Đồ án tốt nghiệp
rA rA a2 + s2
0,1682 + 0,182
v7
262,51.0,168 + (2 2. Tính hệ số từ kháng của mạch điện

a =----—---=------ĨẾĨỈ1-----= 0.168
5. Điện kháng thử tự thuận và nghịch của mạch điện thay thế
p = —^-----=------1412,84--= 0,902

X^+X^

1412,84 + 153,87

3 Chọn hệ số trưọt định mửc.
Động cơ thiết kế là động cơ điện dung dùng làm quạt gió nên có yêu
cầu riêng: Mômen định mức của động cơ gần bằng mômen cực đại nên hệ số
truợt cũng gần bằng hệ số truợt cực đại, do đó hế số truợt định mức cũng
tuơng đối lớn.
Chọn s dm= 0,18 làm giá trị tính toán.
Tốc độ định mức:
n(jm=n(jb• (1 “Sđm)= 1500.(1-0,18)=1230 vòng/phút
4. Điện trở tác dụng thử tự thuận và thử tự nghịch của mạch điện

YrA\

a.pXmA.s 0,168.0,902.1412,84.0,18
<7 9
7
7

-^-.a + s2

262,51.0,168 +0,182

1-VmÂàngihMẨựMuẬn

XrA = XrA.p.^~---— = 153,87.0,902.153;87 - - -= 730,35(Q)
= 153,87.0,902.153,87 ------------ - - -=
.a +(2 -s)1 149,53(Q)
0,1682 +(2-0,18)2 v ’
XrA2=XrA.p.
a2+(2-sỴ
1. Tham số ban đầu của mạch điện thay thế pha chính
6. Tổng trỏ’ thử tự thuận và nghịch của máy điện thay thế
rrA= 262,51 Q
XRA=153,87 Q
ZrAi = rrAi +j.XrA1 = 635,68+ j.730,35 (Q)
rsA = 401,8 Q
XSA= 195,66 Q
ZrA2 = rrA2+j.XrA2= 116,64+j. 149,53 (Q)
XlllA = 1412,84 Q
7. Tổng trỏ’ mạch điện thay thế thử tự thuận
ZAI = rAi + j.XAi = (rsA + rrAi) + j.(XsA + XrAi) =

30
31

0,18)2