Thiết kế cho động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc ba pha

Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển không ngừng của xã hội, đời sống sinh hoạt
của nhân dân ngày càng được nâng cao, do đó cần thiết phát triển những
loại máy điện mới. Tốc độ phát triển của các ngành công nông nghiệp, ngày
càng đòi hỏi sự phát triển tương xứng ngành công nghiệp điện lực và ngành
chế tạo máy điện cần đáp ứng những yêu cầu cao hơn. Đồng thời nhu cầu sử
dụng điện năng ngày càng phát triển trong mọi lĩnh vực, đời sống sinh hoạt
của con người. Do đó ngày càng cần thiết phát triển nhiều loại máy điện
mới có các tính năng kỹ thuật cũng như công suất cao hơn. Đặc biệt động
cơ điện được sử dụng ngày càng nhiều trong các ngành công nghiệp, nông
nghiệp, thủ công nghiệp, trong các thiết bị tự động, các loại truyền động và
trong các thiết bị gia dụng. Như vậy động cơ điện dùng làm nguồn động lực
cho các loại thiết bị điện công suất nhỏ và lớn.
Trong tất cả các loại động cơ điện thì động cơ không đồng bộ rôto
lồng sóc là một trong những loại động cơ được sử dụng rộng rãi nhất vì
công nghệ chế tạo đơn giản, giá thành hạ, dễ sử dụng, vận hành đơn giản, dễ
bảo dưỡng sửa chữa.
Hiện nay, phương pháp thiết kế tối ưu trong các loại động cơ không
đồng bộ rôto lồng sóc đều được thực hiện bằng máy tính. Đây là phương
pháp toán học đã được dùng rộng rãi trong khoa học kỹ thuật. Nhưng để
thực hiện được thiết kế tự động cũng cần hiểu rõ phương pháp thiết kế tính
toán thông thường. Ở đây, để tính toán thiết kế cho động cơ không đồng bộ
rôto lồng sóc ba pha.
Trong quá trình tập tính toán thiết kế, vì thời gian, tài liệu và trình độ
có hạn nên không tránh khỏi những sai sót xin được các thầy, cô lượng thứ
và góp ý để tập thiết kế này được hoàn chỉnh hơn.
Trong thời gian tập tính toán thiết kế, nhờ sự hướng dẫn nhiệt tình
của thầy Vũ Gia Hanh và các thầy cô trong bộ môn TBĐ-TĐ em đã hoàn
thành tập thiết kế này em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu đó.

Hà nội ngày 24 tháng 4 năm
2003.
Sinh viên : Nguyễn Hữu Thái
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc SV: Nguyễn Hữu Thái
1
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp

GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
RÔTO LỒNG SÓC

Kết cấu động cơ điện rôto Máy điện không đồng bộ là loại 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 rôto lồng
sóc là loại máy được dùng rộng rãi nhất trong nghành kinh tế quốc dân với
công suất từ vài chục đến hàng nghìn kilôoat. Trong công nghiệp thường
dùng máy điện không đồng bộ làm nguồn động lực cho máy cán thép loại
vừa và nhỏ, động lực cho các máy công cụ ở nhà máy công nghiệp nhẹ
v...v..trong hầm mỏ dùng làm máy tời hay quạt gió. Trong nông nghiệp
dùng làm máy bơm máy gia công nông sản phẩm. Trong đời sống hàng
ngày, máy điện không đồng bộ cũng dần dần chiếm một vị trí quan trọng:
quạt gió, máy quay đĩa, động cơ trong tủ lạnh, v.v... Tóm lại, theo sự phát
triển của nền sản xuất điện khí hóa, tự động hóa và sinh hoạt hàng ngày,
phạm vi ứng dụng của máy điện không đồng bộ ngày càng rộng rãi lồng sóc
đơn giản, làm việc chắc chắn, có đặc tính làm việc tốt nhưng đặc tính mở
máy của nó không được như của động cơ điện rôto dây quấn. Dòng điện mở
máy thường lớn mà mômen mở máy lại không lớn lắm. Để cải thiện đặc
tính mở máy của động cơ điện rôto lồng sóc, người ta đã chế tạo ra nhiều
kiểu đặc biệt trong đó hiện nay dùng nhiều nhất là động cơ điện rôto rãnh
sâu và rôto hai lòng sóc hay lồng sóc kép.
Động cơ điện rôto rãnh sâu lợi dụng hiện tượng từ thông tản trong

rãnh rôto gây nên hiện tượng hiệu ứng mặt ngoài của dòng điện để cải thiện
đặc tính mở máy. Để tăng hiệu ứng mặt ngoài rãnh rôto có hình dáng vừa
hẹp, vừa sâu, thường tỷ lệ giữa chiều cao và chiều rộng rãnh vào khoảng 10
đến 12. Thanh dẫn đặt trong dãnh có thể coi như gồm nhiều thanh nhỏ đặt
xếp lên nhau theo chiều cao và hai đầu được nối ngắn mạch lại bởi hai vành
ngắn mạch, vì vậy điện áp hai đầu các mạch song song đó bằng nhau, do đó
sự phân phối dòng điện trong các mạch phụ thuộc vào điện kháng tản của
chúng. Khi mở máy lúc đầu dòng điện dây quấn rôto có tần số lớn nhất
bằng tần số lưới f
1
từ thông tản cũng biến thiên theo tần số đó. Kết quả việc
dòng điện tập trung lên trên, tiết diện tác dụng của dây dẫn coi như bị nhỏ đi
điện trở rôto tăng lên và như vậy làm cho mômen mở máy tăng lên. Mặt
khác dòng điện tập chung lên trên cũng làm giảm tổng từ thông móc vòng đi
một ít, nghĩa là x
2
sẽ nhỏ đi. Hiệu ứng mặt ngoài của dòng điện phụ thuộc
vào tần số và hình dáng của rãnh, vì vậy khi mở máy tần số cao, hiệu ứng
mặt ngoài mạnh. Khi tốc độ máy tăng lên, tần số dòng điện rôto giảm xuống
nên hiệu ứng mặt ngoài giảm đi, dòng điện dần dần phân bố lại đều đặn vì
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc SV: Nguyễn Hữu Thái
1
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
vậy dòng điện trở rôto r
2
coi như nhỏ trở lại, điện kháng tản quy đổicủa rôto
do tần số lưới x
2
tăng lên, đến khi máy làm việc bình thường thì do tần số
dòng điện rôto thấp khoảng 2 đến 3 Hz hiện tượng hiệu ứng mặt ngoài hầu

như không có, do đó động cơ điện rãnh sâu trên thực tế có đặc tính làm việc
như các máy loại thường.
Trong quá trình mở máy động cơ điện, mômen mở máy là đặc tính
chủ yếu nhất trong những đặc tính mở máy của động cơ điện. Muốn cho
máy quay được thì mômen mở máy của động cơ điện phải lớn hơn mômen
tải tĩnh. Theo yêu cầu của nhà sản xuất, động cơ điện không đồng bộ lúc
làm việc thường phải mở máy và ngừng máy nhiều lần. Tùy theo tính chất
của tải và tình hình của lưói điện mà yêu cầu về mở máy đối với động cơ
điện cũng khác nhau. Có khi yêu cầu mở máy lớn, có khi cần hạn chế dòng
điện mở máy và có khi cần cả hai. Những yêu cầu trên đòi hỏi động cơ điện
phải có tính năng mở máy thích ứng. Trong nhiều trường hợp, do phương
pháp mở máy hay do chọn động cơ điện có tính năng mở máy không thích
đáng nên thường hỏng máy. Nói chung khi mở máy một động cơ cần xét
đến những yêu cầu cơ bản sau:
+ Phải có mômen mở máy đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ của tải.

+ Dòng điện mở máy càng nhỏ càng tốt.

+ Phương pháp mở máy và thiết bị cần dùng đơn giản, rẻ tiền, chắc
chắn.
+ Tổn hao công suất trong quá trình mở máy càng thấp càng tốt.



Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc SV: Nguyễn Hữu Thái
1
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
TÍNH TOÁN THIẾT KẾĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG
BỘ BA PHA RÔTO LỒNG SÓC
P

đm
= 40 kW
U
đm
= 220/380 V
p = 2
f = 50 Hz
η
% = 91,5
cos
ϕ
= 0,91
=
dm
mm
I
I
7
=
dm
mm
M
M
1,1
Kiểu kín , cách điện cấp E, làm việc liên tục.
A. KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU :
1.Tốc độ đồng bộ: n
đb
(v/ph)
Ta có : số đôi cực

p = 2
⇒
2p = 4
Từ công thức:
p =
1
1
.60
n
f

⇒
n
1
=
2
50.60
2
.60
1
=
f
= 1500 (v/ph )
Trong đó:
f
1
= 50 H
Z
2. Đường kính ngoài stato:
Theo giáo trình thiết kế máy điện PGS_ Trần Khánh Hà và PTS_Nguyễn

Hồng Thanh , động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc có:
Với P = 40 kW , 2p = 4 ta chọn h = 200 mm = 20 cm ( theo hình 10-1).
Theo ( bảng 10.3 trang 230 TKMĐ ) với h = 20 cm có đường kính ngoài
stato tiêu chuẩn :
D
n
= 34,9 cm
3. Đường kính trong stato :
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc SV: Nguyễn Hữu Thái
1
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
Theo( bảng 10.2 trang 230 TKMĐ) có k
D
= 0,64
÷
0,68
D = k
D
. D
n
= ( 0,64
÷
0,68 ) 34,9 = 22,34
÷
23,73 cm
Lấy: D = 23,5 cm
4. Công suất tính toán:

P
’

=
91,0.915,0
40.98,0
cos.
.
=
ϕη
dmE
Pk
= 47 kVA
Trong đó:
k
E
= 0,98 lấy theo ( hình 10-2 trang 231 TKMĐ )
P
đm
= 40 kV

η
= 0,915
cos
ϕ
= 0,91
5. Chiều dài tính toán của lõi sắt stato :
Sơ bộ chọn :
k
d
= 0,92 ( hệ số dây quấn )
Lấy
==

π
α
δ
2
0,64 ( hệ số xung cực từ )
k
s
=
22
π
= 1,11 ( hệ số sóng hình sin )
k
z
= 1,2 ( hệ số bão hòa răng )
Theo ( hình 10-3a trang 233 TKMĐ ) ta chọn :
A = 365 (A/cm)
B
δ
= 0,77 T

nDBAkk
P
l
ds
......
.10.1,6
2
7
δδ
δ

α
′
=
Trong đó:
P
’
= 47 kVA

=
δ
a
0,64 ( hệ số cung cực từ )
k
d
= 0,92 ( hệ số dây quấn )
A = 365 A/cm ( tải đường )
B
δ
= 0,77 T ( mật độ từ thông khe hở không khí )
D = 23,5 cm ( đường kính trong stato)
n
1
= 1500 v/ph

==
′
=
1500.5,23.77,0.365.92,0.11,1.64,0
47.10.1,6
......

.10.1,6
2
7
2
7
nDBAkk
P
l
ds
δδ
δ
α
18,48
cm
Lấy :
=
δ
l
18,8 cm
Do lõi sắt ngắn nên làm thành một khối
Chiều dài lõi sắt stato, rôto bằng:
l
1
= l
2
=
=
δ
l
18,8 cm

Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc SV: Nguyễn Hữu Thái
1
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
6. Bước cực :

===
4
5,23.14,3
2
.
p
D
π
τ
18,5 cm
Trong đó :
D = 23,5 cm
p = 2
7. Lập phương án so sánh:
Hệ số:
===
5,18
8,18
τ
λ
δ
l
1,016
Trong dãy động cơ không đồng bộ K công suất 40 kW, 2p = 4 có cùng
đường kính ngoài ( nghĩa là cùng chiều cao tâm trục h ) với máy công suất

47 kW, 2p = 4 .
Hệ số tăng công suất của máy này là
λ

==
40
47
1,175 do đó
λ
của máy 47
kW bằng :

λ
47
=
γ
.
λ
40
= 1,175 . 1,016 = 1,193
Vậy :
λ
40
= 1,016

λ
47
= 1,193
Theo( hình 10-3b trang 235 TKMĐ ) hai hệ số
λ

40
và
λ
47
đều nằm trong
phạm vi kinh tế do đó việc chọn phương án trên là hơp lý .
8. Dòng điện pha định mức :
I
1
=
91,0.915,0.220.3
10.40
cos..3
10.
3
.1
3
=
ϕη
U
P
= 72,7 A
Trong đó :
U
1
= 220 V
P = 40 KW

η
= 0,915

cos
ϕ
= 0,91
B. DÂY QUẤN , RÃNH STATO VÀ KHE HỞ KHÔNG KHÍ :
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc SV: Nguyễn Hữu Thái
1
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
9. Số rãnh stato:
Lấy q
1
= 4
Z
1
= 2m. p. q
1
= 2. 3. 2. 4 = 48 rãnh
Trong đó :
m = 3 pha
p = 2
q
1
= 4
10. Bước rãnh stato :
t
1

===
48
5,23.14,3.
1

Z
D
π
1,538 cm
Trong đó:
D = 23,5 cm
Z
1
= 48 rãnh
11. Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh:
Chọn số mạch nhánh song song:
a
1
= 4
U
r1
=
==
7,72
4.538,1.365
..
1
11
I
atA
30,88
Trong đó :
A = 365 A/cm
t
1

= 1,538 cm
a
1
= 4
I
1
= 72,7 A
Lấy : U
r1
= 30 thanh
12. Số vòng dây nối tiếp của một pha :
W
1
= p. q
1
60
4
30
4.2
1
1
==
a
U
r

vòng
W
1
= 60 vòng

Trong đó :
p = 2
q
1
= 4
U
r1
= 30 thanh
13. Tiết diện và đường kính dây dẫn:
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc SV: Nguyễn Hữu Thái
1
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
Theo( hình 10-4 trang 237 TKMĐ ) chọn tích số AJ = 1880 A
2
/cm.mm
2
Mật độ dòng điện:
J
’
1
=
365
1880
=
A
AJ
= 5,15 A/ mm
2
Tiết diện dây(sơ bộ) :
S

’
1
=
15,5.2.4
7,72
.
'
1.11
1
=
Jna
I
dm
= 1,764 mm
2
Trong đó :
I
1đm
= 72,7 A
a
1
= 4
Ở đây lấy: n
1
= 2 sợi
J
’
1
= 5,15 A/ mm
2

Theo phục lục VI, bảng VI.1 ( trang 646 TKMĐ ) chọn dây đồng tráng men
PETV có đường kính :

585,1
5,1
=
cd
d
d
s = 1,767 mm
2
14. Kiểu dây quấn :
Chọn dây quấn hai lớp bước ngắn với y = 10

===
12
10
τ
β
y
0,833
15. Hệ số dây quấn :
Hệ số bước ngắn:
k
y
= sin
2
π
β
= sin

=
2
.
12
10
π
0,966
Hệ số bước dải:
k
r
=
==
2
15
sin4
2
15
4sin
2
sin
2
sin
α
α
q
q
0,958
Trong đó :
48
360.2360.

1
0
==
Z
p
α
= 15
0
Hệ số dây quấn :
k
d
= k
y
. k
r
= 0,966. 0,958 = 0,925
Trong đó :
k
y
= 0,966
k
r
= 0,958
16. Từ thông khe hở không khí :
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc SV: Nguyễn Hữu Thái
1
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp

===Φ
60.50.925,0.11,1.4

220.98,0
....4
.
1
wfkk
Uk
ds
E
0,0174 Wb
Trong đó :
k
E
= 0,98
U
1
= 220 V
k
s
= 1,11
k
d
= 0,925
f = 50 Hz
W = 60 vòng
17. Mật độ từ thông khe hở không khí :

==
Φ
=
8,18.5,18.64,0

10.0174,0
..
10.
4
1
4
la
B
τ
δ
δ
0,78 T
Trong đó :

=Φ
0,0174 Wb

=
δ
a
0,64

=
τ
18,5 cm
l
1
= 18,8 cm
18. Sơ bộ đinh chiều rộng của răng stato:
b

’
Z1
=
==
93,0.8,18.75,1
538,1.8,18.78,0
..
..
11
11
cZ
klB
tlB
δ
0,737 cm
Trong đó:

78,0
=
δ
B
T
l
1
= 18,8 cm
t
1
= 1,538 cm
Ở đây lấy B
Z1

= 1,75 T( theo bảng 10.5b trang 241TKMĐ) và hệ số ép chặt
lõi sắt: k
c
= 0,93 ( có phủ sơn )
19. Sơ bộ định chiều cao gông stato:
h
’
g1
=
==
Φ
93,0.8,18.55,1.2
10.0174,0
...2
10.
4
11
4
cg
klB
3,2 cm
Trong đó:

=Φ
0,0174 Wb
k
c
= 0,93
l
1

= 18,8 cm
Ở đây lấy B
g1
= 1,55 T (theo bảng 10.5 kiểu máy IP44 trang 240 TKMĐ )
20. Kích thước rãnh và cách điện:
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc SV: Nguyễn Hữu Thái
1
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
b
41
= d
cđ
+ 1,5 = 1,585 + 1,5 = 3,085 mm
Lấy : b
41
= 3 mm
h
41
= ( 0,4
÷
0,8) mm
Lấy : h
41
= 0,5 mm
- Tính d
1
:

( )
Z11

1
11n
Z
2D
bd
dh
g
+=
−−
π


( )
737,0
48
14,32,3.29,34
1
1
+=
−−
⇔
d
d
⇒
d
1
= 10,5 mm = 1,05 cm
Trong đó:
D
n

= 34,9 cm
h
’
g1
= 3,2 cm
Z
1
= 48 rãnh
- Tính d
2
:

( )
Z12
1
241
Z
2hD
bd
d
+=
++
π


( )
737,0
48
14,305,0.25,23
2

2
+=
++
⇔
d
d
⇒
d
2
= 8,6 mm = 0,86 cm
Theo ( bảng VIII.1 trang 629 TKMĐ ) chiều dầy cách điện rãnh l
c = 0,4 mm c
’
= 0,5 mm
Vậy ta có kích thước rãnh stato:
h
r1
= 28,5 mm
h
12
= 22 mm
h
41
= 0,5 mm
d
1
= 10,5 mm
d
2
= 8,6 mm

b
41
= 3 mm
c = 0,4 mm
c
’
= 0,5 mm

Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc SV: Nguyễn Hữu Thái
1
28,5 mm
22 mm
0,5 mm
3 mm
10,5 mm
8,6 mm
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
- Diện tích rãnh trừ nêm:
S’
r
=

( )







−
+
+
+
228
2
12
21
2
2
2
1
d
h
dddd
π
Trong đó :
d
1
= 10,5 mm
d
2
= 8,6 mm


h
12
= 22 mm
S’
r

=


( )






−
+
+
+
2
6,8
22
2
6,85,10
8
6,85,1014,3
22
S
’
r
= 241 mm
2
- Diện tích cách điện rãnh:
Chiều rộng của miếng cactông nêml à (
π

d
2
/2 ) của tấm cách điện giữa hai
lớp là ( d
1
+d
2
)
S
cđ

( )
c
d
cddh
d
′
+






+++=
2
.
2
2
.

2
2112
1
ππ
Trong đó :
c = 0,4 mm
c
’
= 0,5 mm
S
cđ

( )
5,0.
2
6,8.14,3
4,06,85,1022.2
2
5,10.14,3
+






+++=
S
cđ
= 39 mm

2

- Diện tích có ích của rãnh stato :
S
r1
= S
/
r
- S
cđ
= 241- 39 = 202 mm
2

- Hệ số lấp đầy rãnh:
k
d
=
202
585,1.2.30
S
..
2
r
2
1r
=
cd
dnu
= 0,746
Trong đó:

u
r
= 30 thanh
d
cđ
= 1,585 cm
S
r
= 202 mm
2
n
1
= 2
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc SV: Nguyễn Hữu Thái
1
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
21. Bề rộng răng stato :
b
’’
Z1

( )
2
1
241
Z
2hD
d
d
−

++
=
π
b
’’
Z1

( )
86,0
48
86,005,0.25,2314,3
−
++
=
= 0,74 cm
b
’’’
Z1

( )( )
1
1
1241
Z
h2D
d
h
−
++
=

π
b
’’’
Z1

( )( )
05,1
48
2,205,025,2314,3
−
++
=
= 0,781 cm
Trong đó :
D = 23,5 cm
h
41
= 0,05 cm
h
12
= 2,2 cm
d
1
= 1,05 cm
d
2
= 0,86 cm
Z
1
= 48 rãnh

b
Z1

2
Z2 Z1
bb
′′′
+
′′
=

2
781,074,0
+
=
= 0,76 cm
b
Z1
= 0,76 cm
22. Chiều cao gông stato :

h
g1

1r1
n
6
1
2
D

dh
D
+−
−
=
Trong đó :
D
n
= 34,9 cm
D = 23,5 cm
h
r1
= 2,85 cm
d
1
= 1,05 cm
h
g1

05,1.
6
1
85,2
2
5,239,34
+−
−
=
= 3,1 cm

23. Khe hở không khí:

( )






+=








+=
4
9
1
1200
235
2
9
1
1200
D
p

δ
= 0,644 mm
Theo những máy đã chế tạo ( bảng 10.8 trang 253 TKMĐ ) ta lấy:

δ
= 0,7 mm = 0,07 cm
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc SV: Nguyễn Hữu Thái
1
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
C. DÂY QUẤN , RÃNH VÀ GÔNG RÔTO:
24. Số rãnh rôto:
Chọn theo ( bảng 10.6 trang 246 TKMĐ):
Z
2
=38 rãnh
25. Đường kính ngoài rôto:

D
’
= D – 2
δ
= 23,5 – 2. 0,07 = 23,36 cm
26. Bước răng rôto :
t
2

38
36,23.14,3.
2
=

Ζ
′
=
D
π
= 1,930 cm
Trong đó:
D
’
= 23,36 cm
Z
2
= 38 rãnh
27. Sơ bộ định chiều rộng răng rôto:
b
’
Z2
=
93,0.75,1
930,1.78,0
..
..
22
22
=
Ζ
c
klB
tlB
δ

= 0,9249 cm
Trong đó:

δ
B
= 0,78 T
t
2
= 1,930 cm
k
c
= 0,93
Ở đây lấy B
Z2
= 1,75 T ( theo bảng 10.5b kiểu máy IP44 trang 241 TKMĐ)
28. Đường trục rôto:

D
t
= 0,3.D = 0,3.23,5 = 7,05 cm
Lấy : D
t
= 7 cm
29. D òng điện trong thanh dẫn rôto :
I
td
= I
2
= k
1.

I
1

2
11
..6
Ζ
d
kW
I
td
= I
2
=

0,95. 72,7
38
925,0.60.6
= 605 A
Trong đó:
k
I
= 0,95 lấy theo hình 10-5 trang 244 TKMĐ
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc SV: Nguyễn Hữu Thái
1
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
I
1
= 72,7 A
W

1
= 60 vòng
k
d1
= 0,925
Z
2
= 38 rãnh
Vậy : I
td
= I
2
= 605 A
30. Dòng điện trong vành ngắn mạch:
I
v
= I
td

38
2.180
sin2
1
605
.
sin2
1
0
2
=

Ζ
p
π
= 1838 A
Trong đó:
I
td
= 605 A
Z
2
= 38 rãnh
p = 2
31. Tiết diện thanh dẫn bằng nhôm:
S
’
td

3
605
2
==
J
I
td
= 201,7 mm
2
Trong đó:
Chọn :J
2
= 3 (A/ mm

2
)
I
td
= 605 A
32. Sơ bộ chọn mật độ dòng điện trong vành ngắn mạch:
J
v
= 2,5 A/ mm
2
I
v
= 1838 A
Tiết diện vành ngắn mạch :
S
v

5,2
1838
==
v
v
J
I
= 735 mm
2
33. Kích thước rãnh rôto và vành ngắn mạch:
Khi chiều cao tâm trục h = 200 mm . Ta chọn vành tôto có cạnh song song
hình ôvan đường kính : d
1

= d
2
= 7 mm = 0,7 cm

⇒
h
22
=
7
4
7.14,3
7,201
4
.
22
−
=
−
d
d
S
td
π
= 20 mm
Trong đó:
S
td
= 201,7 mm
2
⇒

h
r2
= h
22
+ h
42
+ d = 20 + 0,5 + 7 = 27,5 mm = 2,75 cm
Chọn:b
42
= 1,5 mm
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc SV: Nguyễn Hữu Thái
1
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
h
42
= 0,5 mm
Vậy ta có kích thước rãnh rôto:
h
r2
= 27,5 mm
h
22
= 20 mm
h
42
= 0,5 mm
b
42
= 1,5 mm
d

1
= d
2
= 7 mm
a. b = 40.19

D
v
= D – ( a + 1) = 235 – ( 40 + 1) = 194 mm = 19,4 cm
Trong đó:
D = 235 mm

34. Diện tích rãnh rôto:
S
r2
=
4
π
d
2
+ h
22
.d =
4
14,3
7
2
+ 20 . 7 = 178,5 mm
2
S

r2
= 178,5 mm
2
Trong đó:
d = 7 mm
h
22
= 20 mm
35. Diện tích vành ngắn mạch:
a . b = 40 . 19 = 760 mm
2
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc SV: Nguyễn Hữu Thái
1
0,5 mm
27,5 mm
20 mm
7 mm
1,5 mm
b=19mm
a=40mm
Dv=194mm
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
36. Bề rộng răng rôto ở 1/3 chiều cao răng:

( )
d
Z
dhhD
b
Z

−






+−−
′
=
2
2242
3
1
2
3
4
2
π

( )
7,0
38
7,02
3
4
05,0.236,2314,3
3
1
2

−






+−−
=
Z
b
= 0,9245 cm
Trong đó :
D
’
= 23,36 cm
h
42
= 0,05 cm
h
22
= 2 cm
d = 0,7 cm
Z
2
= 38 rãnh
37. Chiều cao gông rôto:

222
6

1
2
dh
DD
h
r
t
g
+−
−
′
=

Trong đó:
D
’
= 23,36 cm
D
t
= 7 cm
h
r2
=2,7 cm
d
2
= 0,7 cm
h
g2
=
7,0.

6
1
75,2
2
736,23
+−
−
= 5,5 cm
38. Làm nghiêng rãnh ở rôto:
Độ nghiêng bằng một bước rãnh stato
b
n

≈
t
1
= 1,538 cm

⇒
b
n
= 1,54 cm
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc SV: Nguyễn Hữu Thái
1
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
D. TÍNH TOÁN MẠCH TỪ:
39. Hệ số khe hở không khí :

07,0.978,1538,1
538,1

11
1
1
−
=
−
=
δ
δ
vt
t
k
= 1,099
Trong đó:
t
1
= 1,538 cm

δ
= 0,7 mm = 0,07 cm
b
41
= 3 mm

( )
( )
7,0
3
5
7,0/3

5
/
2
41
2
41
1
+
=
+
=
δ
δ
b
b
v
= 1,978

07,0.643,0930,1
930,1
22
2
2
−
=
−
=
vt
t
k

δ
= 1,023
Trong đó:
t
2
= 1,930 cm

δ
= 0,7 mm = 0,07 cm
b
42
= 1,5 mm = 0,15 cm

( )
( )
7,0
5,1
5
7,0/5,1
5
/
2
42
2
42
2
+
=
+
=

δ
δ
b
b
v
= 0,643
Vậy :
21
.
δδδ
kkk
=
= 1,099 . 1,023 = 1,124

40. Dùng thép kỹ thuật điệncán nguội loại 2212 :
41. Sức từ động khe hở không khí:


4
10....6,1
δ
δδδ
kBF
=
Trong đó:

δ
B
= 0,78 T

δ
k
= 1,124

δ
= 0,07 cm
Vậy :
δ
F
= 1,6. 0,78. 1,124. 0,07. 10
4
= 982 A

δ
F
= 982 A
42. Mật độ từ thông ở răng stato:
B
Z1
=
93,0.8,18.76,0
538,1.8,18.78,0
..
..
11
11
=
cZ
klb
tlB

δ
= 1,704 T
Trong đó:
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc SV: Nguyễn Hữu Thái
1
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp

δ
B
= 0,78 T
t
1
= 1,538 cm
l
1
= 18,8 cm
b
Z1
= 0,76 cm
k
c
= 0,93
43. Cường độ từ trường trên răng stato :

Theo ( phụ lục V- Bảng V.6 trang 608 TKMĐ ) có:
H
Z1
= 19,2 ( A/cm )
44. Sức từ động trên răng stato:
F

Z1
= 2h
’
Z1
. H
Z1
= 2. 2,5. 19,2 = 96 A
Trong đó:
H
Z1
= 19,2 A/cm
h
r1
= 28,5 mm
d
1
= 10,5 mm
h
’
Z1

3
5,10
5,28
3
1
1
−=−=
d
h

r
= 25 mm =2,5 cm
45. Mật độ từ thông ở răng rôto:
B
Z2
=
93,0.8,18.9245,0
930,1.8,18.78,0
..
..
22
22
=
cZ
klb
tlB
δ
= 1,724 T
Trong đó:

δ
B
= 0,78 T
t
2
= 1,930 cm
l
2
= 18,8 cm
b

Z2
= 0,9245 cm
k
c
= 0,93
46. Cường độ từ trường trên răng rôto:

Theo ( phụ lục V- Bảng V.6 trang 608 TKMĐ ) có:
H
Z2
= 20,3 (A/cm)
47. Sức từ động trên răng rôto:
F
Z2
=2h
’
Z2
. H
Z2
= 2. 2,516. 20,3 = 102 A
Trong đó:
H
Z2
= 20,3 A/cm
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc SV: Nguyễn Hữu Thái
1
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp

h
r2

= 27,5 mm
d
1
= 10,5 mm
h
’
Z2

3
7
5,27
3
2
−=−=
d
h
r
= 25,16 mm = 2,516 cm
48. Hệ số bão hoà răng:
k
Z
=
982
10296982
21
++
=
++
δ
δ

F
FFF
ZZ
= 1,206
Trong đó:

δ
F
= 982 A
F
Z1
= 96 A
F
Z2
= 102 A
Như vậy trị số này gần đúng với trị số giả thiết ban đầu k
Z
=1,2nên ta không
cần tính lại.

0
0
0
0
0
0
0
0
'
55,0100

2,1
2,1206,1
100.
〈=
−
=
−
Z
ZZ
k
kk
49. Mật độ từ thông trên gông stato:
B
g1

.8,18.1,3.2
10.0174,0
..2
10.
4
11
4
=
Φ
=
cg
klh
= 1,571 T
Trong đó :

Φ
= 0,0174 Wb
h
g1
= 3,1 cm
l
1
= 18,8 cm
k
c
= 0,95
50. Cường độ từ trường ở gông stato:
Theo bảng V.9 trang 611 ở phụ lục V TKMĐ có:
H
g1
= 13,7 A/cm
51. Chiều dài mạch từ ở gông stato:
L
g1

( )
( )
4
1,39,3414,3
2
1
−
=
−
=

p
hD
gn
π
= 25 cm
Trong đó:
D
n
= 34,9 cm
h
g1
= 3,1 cm
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc SV: Nguyễn Hữu Thái
1
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
p = 2
52. Sức từ động ở gông stato:
F
g1
= L
g1
. H
g1
= 25. 13,7 = 342 A
Trong đó:
L
g1
= 25 cm
H
g1

= 13,7 cm
53. Mật độ từ thông trên gông rôto:
B
g2

93,0.8,18.5,5.2
10.0174,0
..2
10.
4
22
4
=
Φ
=
cg
klh
= 0,904 T
Trong đó:

Φ
= 0,0174 Wb
h
g2
= 5,5 cm
l
2
= 18,8 cm
k
c

= 0,93
54. Cường độ từ trường ở gông rôto:
Theo bảng V.9 trang 611 ở phụ lục V TKMĐ có:
H
g2
= 2,31 A/cm
55. Chiều dài mạch từ ở gông rôto:

L
g2

( )
( )
4
5,5714,3
2
2
+
=
+
=
p
hD
gt
π
= 9,8 cm
Trong đó:
D
t
= 7 cm

h
g2
= 5,5 cm
p = 2
56. Sức từ động trên gông rôto:
F
g2
= L
g2
. H
g2
= 9,8. 2,31 = 22 A
Trong đó:
L
g2
= 9,8 cm
H
g2
= 2,31 cm
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc SV: Nguyễn Hữu Thái
1
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
57. Tổng sức từ động của mạch từ:
F =
δ
F
+ F
Z1
+ F
Z2

+ F
g1
+ F
g2

Trong đó:

δ
F
= 982 A
F
Z1
= 96 A
F
Z2
= 102 A
F
g1
= 342 A
F
g2
= 22 A
F = 982 + 96 + 102 + 342 + 22 = 1544 A
F = 1544 A
58. Hệ số bão hoà toàn mạch:

982
1544
==
δ

µ
F
F
k
= 1,57
59. Dòng điện từ hoá:


925,0.60.7,2
1544.2
..7,2
.
11
==
d
kW
Fp
I
µ
= 20,6 A
Trong đó:
p = 2
F = 1544 A
W
1
= 60 vòng
k
d1
= 0,925
- Dòng điện từ hoá %:

===
100
7,72
6,20
100
0
0
dm
I
I
I
µ
µ
28,3 %
Trong đó:

µ
I
= 20,6 A
I
đm
= 72,7 A
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc SV: Nguyễn Hữu Thái
1
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
E. THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC :
60. Chiều dài phần đầu nối của dây quấn stato :
l
đ1

= K
đ1
.
y
τ
+ 2B = 1,3 + 17,2 +2. 1 = 24,4 cm
Trong đó:

( )
( )
48
85,25,2314,3
1
1
+
=
+
=
Z
yhD
r
y
π
τ
= 17,2 cm
K
đ1
= 1,30 ( theo bảng 3.4 trang 49 TKMĐ )
B = 1 cm ( theo bảng 3.4 trang 49 TKMĐ )
D = 23,5 cm

h
r1
= 2,85 cm
y =10
Z
1
= 48 rãnh
61. Chiều dài trung bình nửa vòng dây của dây quấn stato:
l
tb
= l
1
+ l
đl
= 18,8 + 24,4 = 43,2 cm
Trong đó:
l
1
= 18,8 cm
l
đl
= 24,4 cm
62. Chiều dài dây quấn một pha của stato:
L
1
= 2. l
tb
.W
1
.10

-2
= 2. 43,2. 60. 10
-2
= 51,84 m
Trong đó:
l
tb
= 24,4 cm
W
1
= 60 vòng
63. Điện trở tác dụng của dây quấn stato:
r
1

767,1.4.2
84,51
.
46
1
.
1.11
1
75
==
san
L
ρ
= 0,079
Ω

Trong đó:

m
mm
2
75
46
1
Ω=
ρ
L
1
= 51,84 m
n
1
= 2 sợi
a
1
= 4
S
1
= 1,767 mm
2
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc SV: Nguyễn Hữu Thái
1
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
- Tính theo đơn vị tương tối:

r

1
*

220
7,72
.079,0
1
1
1
==
U
I
r
= 0,0261
Trong đó:
r
1
= 0,079
Ω

I
1
= 72,7 A
U
1
= 220 V
64. Điện trở tác dụng của dây quấn rôto:
r
tđ

5,178
10.8,18
23
1
10.
2
2
2
2
−
−
==
r
Al
S
l
ρ
= 0,4579. 10
-4

Ω

Trong đó:

Al
ρ
= 1/23
l
2
= 18,8 cm

S
r2
= 178,5 mm
2
65. Điện trở vành ngắn mạch:
r
tđ

745.38
10.4,19.14,3
23
1
.
10..
2
2
2
−
−
==
v
v
Al
SZ
D
π
ρ
= 0,00935.10
-4

Ω
Trong đó:

Al
ρ
= 1/23
D
v
= 19,4 cm
Z
2
= 38 rãnh
S
v
= 745 mm
2


66. Điện trở rôto:

r
2
= r
tđ
+
2
.2
∆
v
r

=
( )
2
329,0
00935,0.2
4579,0
+
.10
-4
= 0,63.10
-4

Ω
Trong đó:

∆
= 2sin
38
2.180
sin2
.
0
2
=
Z
p
π
= 0,329
r
tđ

= 0,4579
Ω
r
v
= 0,00935.10
-4

Ω
Z
2
= 38 rãnh
p = 2
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc SV: Nguyễn Hữu Thái
1
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
67. Hệ số quy đổi:

γ
=
( )
( )
38
925,0.603.4
..4
2
2
2
11
=
Z

kWm
d
= 973
Trong đó:
m = 3 pha
W
1
= 60 vòng
k
d1
= 0,925
Z
2
= 38 rãnh
68. Điện trở rôto đã quy đổi:
r
’
2
=
γ
. r
2
= 973. 0,63.10
-4
= 0,0613
Ω
Trong đó:

γ
= 973

r
2
= 0,63.10
-4

Ω
- Tính theo đơn tương đối:
r
2
*

220
7,72
0613,0
1
1
2
'
==
U
I
r
= 0,020
Trong đó:
r
’
2
= 0,0613
Ω

I
1
= 72,7 A
U
1
= 220 V
69. Hệ số từ dẫn tản rãnh stato:

ββ
λ
k
b
h
b
h
b
b
k
b
h
r
′









++−+=
41
412411
1
2
785,0
3
Trong đó:

β
= 0,833

β
k
′
=
4
833,0.31
4
31
+
=
+
β
= 0,875

β
k
=
4

875,0.3
4
1
.
4
3
4
1
+=
′
+
β
k
= 0,9063
Mà : b
’
= d
1
= 10,5 mm
b

= d
2
= 8,6 mm
h
r1
= 28,5 mm
c = 0,4 mm
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc SV: Nguyễn Hữu Thái
1

Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
c
’
= 0,5 mm

h
1
= h
r1
- 0,1. d
1
– 2c – c
’

h
1
= 28,5 – 0,1. 10,5 – 2. 0,4 – 0,5 = 26,15 mm
h
2
=






−−−=







′
−−−
5,04,0.2
2
6,8
2
2
2
cc
d
= - 3 mm

ββ
λ
k
b
h
b
h
b
b
k
b
h
r
′









++−+=
41
412411
1
2
785,0
3

875,0
3
5,0
6,8
3
6,8.2
3
785,09063,0.
6,8.3
15,26
1







+
−
+−+=
r
λ
= 1,293
70. Hệ số từ dẫn tản tạp stato:

( )
1
411
2
111
1
.
.
..
9,0
δ
δ
ρ
λ
δ
k
kkqt
td
t
=

Trong đó:
k
41
= 1- 0,033
07,0.538,1
3,0
033,01
.
2
1
2
41
−=
δ
t
b
= 0,9724
q
1
= 4
t
1
= 1,538 cm k
dl
= 0,925

=
1t
ρ
0,72 theo bảng 5.3 trang 137 TKMĐ

1
δ
= 0,0062 theo bảng 5.2a trang 134 TKMĐ
b
41
= 0,3 cm

δ
= 0,07 cm

( )
1
411
2
111
1
.
.
..
9,0
δ
δ
ρ
λ
δ
k
kkqt
td
t

=

( )
0062,0
07,0.124,1
9724,0.72,0925,0.4.538,1
9,0
2
1
=
t
λ
= 1,045

71. Hệ số từ tản phần đầu nối:

( )
βτλ
δ
64,034,0
1
1
1
−=
dd
l
l
q

Trong đó:

q
1
= 4

δ
l
= 18,8 cm
l
d1
= 24,4 cm

β
= 0,833
τ
= 18,5 cm
1r
λ
= 1,293

( ) ( )
5,18.833,0.62,04,24
8,18
4
34,064,034,0
1
1
1
−=−=
βτλ
δ

dd
l
l
q
= 1,051
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc SV: Nguyễn Hữu Thái
1