Thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha rôto lòng sóc kiểu kín IP44

1

I - NHIỆM VỤ THIẾT KẾ .
Thiết kế động cơ không đòng bộ ba pha rôto lòng sóc kiểu kín
IP44 ,cách điện cấp độ B ,chế độ làm việc lien tục , chỉ tiêu kỹ
thuật theo TCVN 1987 – 94 , với các thong số ban đầu như sau :
1 Công suất định mức : Pđm = 3,0 KW
2 Điện áp định mức : Uđm –Y/Δ = 380/220 V
3 Tốc độ đồng bộ : nđm = 1000 vòng/phút
4 Tần số fđm = 50 HZ
5 Hiệu suất ή = 0.81
6 Kí hiệu chiều dài của dây : M
7 Sơ đồ dây quấn stator Y/Δ
8 Hệ số công suất : cosφ = 0.76
9 Số đôi cực từ : p = 60f/nđm = 60*50/ 1000 = 3 .


2

II: XáC ĐịNH KíCH THƯớC CHủ YếU
Đối với động cơ điện không đồng bộ thì đờng kính trong (D) và
chiều dài lõi thép (l) của stato là những kích thớc chủ
yếu. Những kích thớc này đợc tính chọn trên cơ sở
đảm bảo cho động cơ khi đợc chế tạo có tính kinh tế
cao, đồng thời có tính năng phù hợp thoả mãn các chỉ
tiêu về kỹ thuật mà nhà nớc qui định. Tính kinh tế của
động cơ không chỉ là vật liệu sử dụng để chế tạo ra nó
mà còn xét đến quá trình chế tạo trong nhà máy. Chọn
kích thớc chủ yếu còn phải phù hợp với điều kiện công
nghệ nh khuôn dập, vật đúc, các chi tiết gia công cơ
khí, chi tiết tiêu chuẩn hoá ...

Tuy nhiên trong phạm vi thiết kế mụn hc, công việc tính chọn
các kích thớc chủ yếu của động cơ dựa trên cơ sở đảm
bảo thoả mãn những tiêu chuẩn kỹ thuật mà nhà nớc
qui định.
Khi tính toán D và l phải dựa vào một hằng số đợc gọi là hằng
số máy điện (hằng số Arnold) đợc biểu diễn bởi công thức sau:
CA =

D 2 .l .n
6,1.10 7
=
.k S .k d . A.B
p

D và l cùng tỉ lệ sẽ quyết định trọng lợng giá thành, các đặc tính
kinh tế kỹ thuật cũng nh độ tin cậy làm việc của động cơ. Vì vậy
việc xác định kích thớc chủ yếu D và l là khâu cơ bản của việc
thiết kế . Từ hằng số máy điện ta thấy D và l phụ thuộc vào nhiều
yếu tố nh: tốc độ đồng bộ, công suất điện từ, tải điện từ của vật liệu
tác dụng. Để xác định D và l trớc tiên ta cần xác định các yếu tố
trên.
1. Số đôi cực từ (p)
- Ta có hệ số kD phụ thuộc vào số đôi cực. Vì vậy để chọn k D
ta phải tính số đôi cực.
- Số đôi cực từ:
p=

60.f1
n1

3

=

60.50
1000

= 3

Trong đó:
f1: Tần số định mức
n1: Tốc độ đồng bộ
- Số cực của máy : 2p = 2 x 3 =6 (cực)

2. Xác định đờng kính ngoài của lõi thép stato (Dn):
-Khi xác định kết cấu của động cơ không đồng bộ giữa đờng
kính trong D và ngoài Dn của stato có một mối quan hệ nhất định
theo hệ số KD =

D
Dn

. Quan hệ này phụ thuộc vào số đôi cực. Mặt

khác, đờng kính ngoài Dn có liên quan đến chiều rộng cuộn tôn kỹ
thuật điện và chiều cao tâm trục máy h đã đợc tiêu chuẩn hóa.
- Trớc hết ta xác định đờng kính ngoài Dn theo chiều cao h.
- Theo bảng IV.1 của phụ lục IV dãy công suất, chiều cao
tâm trục của động cơ roto lồng sóc kiểu IP44 theo tiêu chuẩn

TCVN - 1987- 1994 TL[1],
Với P = 3(kW), 2p = 6 ta chọn h = 112 (mm).
- Với h = 112 (mm) theo bảng 10.3 TL[1], ta chọn đờng kính
ngoài stato tiêu chuẩn Dn = 19,1 (cm).
3. Đờng kính trong stato (D)
Đờng kính trong stato xác định theo công thức :
D = kD.Dn
Theo bảng 10.2 TL[1] , với 2p =6, chọn kD = 0,7
+Với Dn = 19,1 (cm)
D = k D ì Dn
= ( 0,7 ữ 0,72 )x 19,1
Chọn D = 13,5 (cm)

= (13,37ữ13,752) (cm)

4. Công suất điện từ tính toán (P)

ữ

0,72 .


4

P' =

k E .Pdm
. cos

kE là hệ số chỉ quan hệ giữa điện áp đặt vào và sức điện động

sinh ra trong động cơ, ứng với Dn = 19,1cm và 2p = 6 theo hình 10
-2 TL[1] tra đợc kE = 0,957.
,cos ,n là hiệu suất,hệ số công suất và tốc độ đồng bộ
Với Dn =19,1 Tra bảng 10.1,TL [1] ta đợc :
= 81% , cos = 0,76.
Suy ra:
P/ =

k E .P
. cos

=

0,957 ì 3
0,81 ì 0,76

= 4,6637 (KW)

5. Chiều dài tính toán của lỏi sắt ( l ):
l =

Với :

6,1.10 7.P /
.k s .k d . A.B .D 2 .n

:

hệ số xung cực từ.
k s : hệ số sóng.

kd : Hệ số dây quấn.
A: Tải đờng.
B : Mật độ từ cm tại khe hở không khí.
+ Mà và ks phụ thuộc vào mức độ bão hoà răng k Z của
mạch từ.
+ Sơ bộ chọn : kd=0,92.Ly = 0,85 và kS = 1,11; kZ =1,24.
(Theo hình 10-2a TL[1].)
+ A và B phụ thuộc vào Dn , 2p.
Việc chọn A , B có ảnh hởng rất lớn đến kích thớc chủ yếu
D , l của máy điện. Đứng về mặt tiết kiệm vật liệu nên cho A và B
lớn, nếu A và B quá lớn thì tổn hao đồng và thép tăng lên làm
động cơ nóng, ảnh hởng đến tuổi thọ của máy.Do đó khi chọn A và
B cần xét đến chất liệu của vật liệu sử dụng, nếu sử dụng vật liệu
sắt từ tốt ( có tổn hao ít hay độ từ thẩm cao ) thì có thể chọn A lớn.
Ngoài ra, tỉ số A và B cũng ảnh hởng đặc tính làm việc và khởi


5

động của động cơ vì A đặc trng cho mạch điện còn B đặc trng cho
mạch từ.
Với 2p=6 , Dn =19,1 theo hình 10.3a TL[1] tra đợc:
B = 0,86 (T)
A = 265 (A/cm)
n : Tốc độ đồng bộ .
n =1000 (vòng / phút): tốc độ đồng bộ của động cơ
- Do đó chiều dài lõi sắt stato là:
l

=

6,1 ì 107 ì 4,6637
0,85 ì 1,11 ì 0,95 ì 265 ì 0,86 ì 13,52 ì 1000

= 7,6416 (cm)

Lấy l = 7,6 (cm).
6. Bớc cực ( )
Bớc cực đợc xác định theo công thức :
=

.D
2p

=

3,14 ì 13,5
6

= 7,065 (cm)

Vì l = 7,6cm) chiều dài lõi sắt ngắn, việc tản nhiệt không
khó khăn nên lõi sắt có thể ép thành một khối, do đó chiều dài tính
toán của lõi sắt phần ứng trên khe hở không khí bằng chiều dài lõi
sắt. Vậy chiều dài lõi sắt stato và rôto là:
l1 = l2 = l = 7,6(cm)
Cũng giống nh các động cơ khác, nên việc chọn kích thớc chủ
yếu D và l cho một động cơ không chỉ có một nhóm trị số. Vì vậy
khi thiết kế phảI ăn cứ vào tình trạng sản xuất mà tiến hành so sánh
các phơng án một cách toàn diện để đợc một phơng án kinh tế và

hợp lý nhất. Quan hệ D và l đợc biểu thị trong quan hệ:

- Hệ số kinh tế:



=

l


3

=

l


=

7,6
7,065

= 1,075

Trong dãy động cơ không đồng bộ roto lồng sóc kiểu IP44
cấp cách điện B, với động cơ P = 3kW, 2p = 6 có cùng đờng kính
ngoài Dn (nghĩa là cùng chiều cao tâm trục h) có động cơ P = 2,2
kW, 2p = 6.

6

Ta có hệ số tăng công suất của máy này là
Do đó

2, 2

=

l


=

3
= 1,364
2,2

của máy có công suất P = 2,2kw, 2p = 6 là:
2, 2 = .3 = 1,364.1,075 = 1,4663

Theo hình 10. 3a TL[1] thì 3 và 2,2 đều nằm trong phạm vi
kinh tế nên ta chọn các thông số trên là hợp lý .
7. Dòng điện pha định mức (I1)
Dòng điện pha định mức của máy đợc xác định theo công
thức sau:
I1 =

P.10 3

3.U 1. cos

U1: điện áp pha của lới .
U1= 220 (V)
P, , cos : công suất , hiệu suất và hệ số công suất của máy .
P = 3 (kW).
= 81 %.
Cos = 0,76.
Thay vào:
I1 =

3.103
3.220.0,81.0,76

= 7,384 (A)

Túm li cỏc thụng s c bn ca ng c gm:
ng kớnh trong : D= 13,5 cm
ng kớnh ngoi : Dn = 19,1 cm
Cụng sut tớnh toỏn ca lừi st : l = 7,6 (cm)
Bc cc : = 7,065 (cm)
Dũng in pha nh mc : I1 = 7,384 (A)


7


8

III : XáC ĐịNH DÂY Quấn, RãNH STATO Và KHE

Hở,KHÔNG KHí.
*Chọn rãnh stato
khi thiết kế dây quấn stato cần phải xác định số rãnh của một
pha dới một cực từ (q1), thờng ta lấy q1 = 3 ữ 4 đối với những động cơ
có công suất nhỏ. Chọn q1 nhiều hay ít đều ảnh hởng đến số rãnh
stato (Z1). Số rãnh này không nên quá nhiều, vì nh vậy diện tích
cách điện chiếm chỗ so với rãnh ít sẽ nhiều hơn, do đó hệ số lợi
dụng rãnh sẽ kém đi, mặc khác về phơng diện độ bền cơ năng sẽ
yếu đi. ít răng quá sẽ làm dây quấn phân bố không đều trên bề mặt
lõi thép, nên sức từ động phần ứng có nhiều sóng bậc cao, do đó
khó chọn hệ số dây quấn thích hợp để triệt tiêu sóng bậc cao đó. Trị
số q1 nói chung nên chọn số nguyên vì nh vậy có thể cải thiện đặc
tính làm việc và có khả năng giảm đợc tiếng kêu của động cơ.
Trong thiết kế dãy động cơ điện, thờng ta muốn lợi dụng một
số khuôn dập rãnh để dập lá tôn dùng đợc cho nhiều máy khác
nhau. Vì vậy muốn có trị số q1 phù hợp với những động cơ khác
nhau, ta không thể chọn q1 tuỳ ý đợc.
1. số rãnh stato(Z1):
- số rãnh của 1 pha dới mỗi bớc cực q1. Chọn q1 = 2.
- m là số pha, m = 3.
- Số rãnh stator:
Z1 = 2m.p.q1 = 2.3.3.2 = 36(rãnh)
2. Bớc rng stato (t1)
t1 =

.D
Z1

=

3,14 ì 13,5
= 1,1775( cm )
36

3. Số thanh dẫn tác dụng của 1 rãnh (ur1)
Số thanh dẫn một rãnh xác định theo công thức:
u r1 =

A.t1 .a1
I1

=

265 ì 1,1775 ì 1
= 42
7,384

Chọn a1 = 1: số mạch nhánh song song
Lấy ur1 = 42 (vòng).


9

4. Số vòng dây nối tiếp của một pha (w1)
Số vòng dây nối tiếp một pha xác định nh sau:
W1 =

p.q1.ur1 3 ì 2 ì 42
=
= 252

a1
1

(vòng)

5. Chọn kích thớc dây dẫn:
- Muốn chọn kích thớc dây dẫn trớc hết ta phải chọn mật độ
dòng điện J của dây dẫn, rồi căn cứ vào dòng định mức để ta tính ra
tiết diện cần thiết. Dựa vào h = 112 (mm), Dn =19,1 (cm), 2p = 6 ta
chọn tỉ lệ suất tải nhiệt của máy
AJ = 1860 A2/cm.mm 2 , theo hình 10.4 TL[1]
- Mật độ dòng điện:
AJ 1860
=
= 7,02( A / mm 2 )
A
265

J1 =

- Tiết diện dây sơ bộ:
S1/ =

I1
7,384
=
= 1,052( mm 2 )
a1.n1. J 1 1 ì 1 ì 7,02

n1 : số sợi ghép song song, chọn n1 = 1

Theo phụ lục VI, bảng VI.1 TL[1]. Chọn dây đồng tráng
men PET-155 có các kích thớc sau đây:
+ Tiết diện dây: 1,057 (mm2)
+ Đờng kính dây cha kể cách điện: d = 1,16 (mm)
+ Đờng kính dây kể cả cách điện: dcđ = 1,24 (mm)
Động cơ có h = 112cm, do đó ta chọn dây quấn một lớp bớc
đủ đặt vào rãnh nữa kín.
- Bớc cực : khoảng cách giữa hai cực kế tiếp, tính bằng số
rãnh.
Z1

y1 = = 2 p =
-bc ngn dõy qun:


=




=1

- h s bc ngn
= sin


2

=1
- Góc độ điện giữa hai rãnh kề nhau:

36
=6
6


10
=

- Hệ số bớc rãi:

p.360 2.360
=
= 20 0
Z1
36


20
sin 2
2 =
2 = 0,985
kr =

20
q1. sin
2 sin
2
2
sin q1

- Hệ số dây quấn:

kd = kr = 0,985

6. Từ thông qua khe hở không khí
- Từ thông khe hở không khí xác định theo công thức sau:
=

k E .U1
0,957 ì 220
=
= 0,00382(Wb)
4.k s .k d . f1.W1 4 ì 1,11 ì 0,985 ì 50 ì 252

7. Mật độ từ thông khe hở không khí ( B )
- Mật độ từ thông khe hở không khí xác định theo công thức:
B =

.10 4
0,00382.104
=
= 0,83(T )
..l 1
0,85.7,065.7,6

8. Sơ bộ định chiều rộng của răng :b'Z
- Sơ bộ chiều rộng của răng stato xác định theo công thức
sau:
bZ/ 1 =

B .l .t1
0,83 ì 7,6 ì 1,1775
=
= 0,58( cm )
1,77 ì 7,6 ì 0,95
B z1 .l1 .k c

Do lõi thép ngắn nên việc tản nhiệt không khó khăn, vì vậy
giữa lõi thép không có rãnh thông gió hớng kính, do đó chiều dài
tính toán lõi thép l bằng chiều dài thực của lõi thép stato l1
Bz1: mật độ từ thông trong răng stato, ứng với động cơ có
chiều cao tâm trục h = ( 50 ữ 132) mm và số cực 2p = 6 thì
B Z 1 = (1,75 ữ 1,95)T , ta chọn BZ1 = 1,77T theo bang 10-5b
kC: Hệ số ép chặt. Hệ số ép chặt lõi cực từ chỉ quan hệ giữa
chiều dài phần thép với chiều dài thực của lõi thép. Hệ số này phụ


11

thuộc vào áp suất ép chặt lõi thép, độ không đồng đều của bề dày lá
thép, chiều dày lớp sơn cách điện và chiều dày lõi thép. Khi chiều
dày lõi thép không quá (14 ữ 15) cm thì không cần phủ sơn. Lõi thép
stato của động cơ không đồng bộ đợc làm bằng thép kỹ thuật điện
dày 0,5mm. Ta chọn kC = 0,95.
9. Sơ bộ định chiều cao của gông stato (hg1)
- Sơ bộ chiều cao của gông xác định nh sau:
hg/ 1 =

.10 4

0,00382.104
=
= 1,6534( cm )
2.B g1 .l1 .k c 2 ì 1,6 ì 7,6 ì 0,95

Bg1: mật độ từ thông trong gông stato, với chiều cao tâm trục
h = ( 50 ữ 132) mm , 2p = 6, kiểu máyIP44, Bg1 = (1,45 ữ 1,6)T , ta chọn Bg1 =
1,6T tra theo bang 10-5a .
10. Chọn kích thớc rãnh và cách điện:
Kích thớc rãnh và cách điện của stato xác đinh nh sau:
+ b41 = dcđ + 1,5 = ,24 + 1,5 = 2,74 (mm)
+ h41 = ( 0,4 ữ 0,8) ; chọn h41 = 0,6 (mm)
+ hr1 = Dn D h' g1 = 19,1 13,5 1,6534 = 1,1466(cm) = 11.466 (mm)
2

2

( Dn + 2.hg1 ) bz' 1.Z1 3,14(135 2 ì 0,6) 5,8.36
=
= 6,43( mm )
+ d1 =
Z1
36 3,14

+
+

( D + 2.h41 ) bz1.Z1 3,14(191 + 2 ì 0,6) 5,8 ì 36
=
= 10,08( mm )

Z1 +
36 + 3,14
d
10,08
h12 = hr1 2 h41 = 11,466
0,6 = 5,826( mm )
2
2

d2 =


12

Hình 2.1: Kích thớc rãnh stato.
Theo bảng VIII.1 phụ lục VIII chọn chiều dày cách điện rãnh là: c
= 0,25 mm , Chiều dày cách điện phía miệng rãnh c m = 0,35 mm
- Diện tích rãnh trừ nêm:(chọn hn = 2,5 mm)
d 22 d 1 + d 2
d 2
=
+
( h12 hn ) + 1
8
2
8
3,14.10,082 6,43 + 10.08
3,14.6,432
+
(5,826 2,5) +

= 83,565( mm 2 )
8
2
8
S r' =

- Diện tích cách điện rãnh :
d
d

S cd = 2 + 2h12 + 2h41 .c + 1 .c m
2
2

3,14.6,43
3,14.10,08

=
+ 2.5,826 + 2.0,6 .0,25 +
.0,35
2
2


= 11,431( mm 2 )

- Diện tích có ích của rãnh :
S r = S r/ Scd = 83,565-11,431= 72,134 (mm2)
- Hệ số lấp đầy rãnh:

13

kđ =

ur1 .n1 .d cd2
42.1.1,24 2
=
= 0,743
Sr
72,134

Trị số của hệ số lấp đầy kđ nên lấy trong khoảng ( 0,7 ữ 0,75) là
hợp lý, kđ không nên lấy quá 0,8 và nh vậy khi đặt dây quấn vào rất
khó khăn và dễ làm cho dây bị xây xát, kđ nhỏ quá nhỏ quá thì
không lợi dụng triệt để đợc rãnh và khi động cơ làm việc do lực
điện từ dây sẽ bung và sẽ làm h hỏng cách điện của dây.
11. Bề rộng răng stato (bZ1)
- Bề rộng răng starto xác định nh sau:
( D + 2h41 + d1 )
d1
Z1
3,14(135 + 2.0,6 + 6,43)
bZ/ 1 =
6,43 = 6,011( mm )
36
bZ/ 1 =

( D + 2( h12 + h41 ) )
d2

Z1
3,14(135 + 2( 5,826 + 0,6) )
bZ//1 =
10.08 = 4,095( mm )
36
bZ//1 =

bz1 =

bz/1 + bz//2 6,011 + 4,095
=
= 5,053( mm )
2
2

12. Chiều cao gông stato (hg1)
Dn D
d
hr 2
2
6
191 135
10,08
hg1 =
11,466
= 15,854( mm )
2
6
hg1 =

13. khe hở không khí ( )
Khi chọn khe hở không khí ta cố gắng lấy nhỏ để
dòng không tải nhỏ và cos cao. Nhng khe hở nhỏ làm cho
việc chế tạo và lắp ráp thêm khó khăn, stato dễ chạm với roto
làm tăng thêm tổn hao phụ và điện kháng tản tạp của động cơ
tăng lên.
Việc chọn khe hở không khí chủ yếu dựa vào công thức
kinh nghiệm:
= 0,25 +

D
1000


14
= 0,25 +

135
= 0,355( mm )
1000

Với động cơ có 2p = 6, h = 112mm. Theo bảng 10.8
TL[1] ta chọn =0,3 (mm).
Tóm lại: Sau khi thiết kế lá thép stato ta nhận thấy mật độ
từ thông trong răng, gông stato nằm trong phạm vi cho
phép, lõi thép stato có đủ độ bền cơ khí, không bị biến
dạng khi gia công cũng nh lắp ráp. Số rãnh cũng nh kích
thớc rãnh đựoc chọn là hợp lý.
Công nghệ chế tạo lõi thép stato: dang lam
Để chế tạo lõi thép stato từ thép kỹ thuật điện ta dùng

phuơng pháp dập phức hợp. Đây là phơng pháp mà mỗi lần
dập có thể cắt đợc nhiều hình. u điểm của phơng pháp này là
cho năng suất và độ chính xác cao, tuy nhiên việc chế tạo
khuôn dập phức hợp rất khó khăn và đắt tiền.
Phơng pháp dập 3 đờng kính: Đây là phơng pháp thông
dụng của các nhà máy.
+ Bớc 1: Dập rãnh stato
+ Bớc 2: Dập rãnh roto, lỗ thông gió
+ Bớc 3: Dập đờng kính ngoài lá thép stato, đờng kính
trong và lỗ trục . u điểm của phơng pháp này là lực dập của các bớc tơng đối đồng đều, bởi vì 3 đờng kính: đờng kính trục, đờng
kính ngoài, đờng kính trong của lá thép stato đều dập một lần nên
độ đồng tâm rất cao.
Việc cách điện các lá thép stato và roto đợc thực hiện bằng
phơng pháp oxi hoá trên bề mặt lá thép. Xử lý độ bavia bằng phơng pháp dũa.
Với dây quấn 3 pha đồng tâm một lớp bớc đủ 2 mặt phẳng có
Z1 = 36, 2p = 4, q1 = 3 . Ta có góc lệch pha giữa 2 cạnh liên tiếp:
=

p.360 2.360
=
= 20 0
Z1
36

y = = m.q1 = 3.3 = 9

* Pha A gồm:
3 phần tử tạo thành bởi các cạnh tác dụng (1-12), (2-11) và
(3-10) dới đôi cực thứ nhất

15

3 phần tử tạo thành bởi các cạnh tác dụng (19-30), (20-29) và
(21-28) dới đôi cực thứ hai
* Pha B:
3 phần tử tạo thành bởi các cạnh tác dụng (7-18), (8-17) và
(9-16) dới đôi cực thứ nhất
3 phần tử tạo thành bởi các cạnh tác dụng (25-36), (26-35) và
(27-34) dới đôi cực thứ hai
* Pha C:
3 phần tử tạo thành bởi các cạnh tác dụng (13-24), (14-23) và
(15-22) dới đôi cực thứ nhất
3 phần tử tạo thành bởi các cạnh tác dụng (31-6), (32-5) và
(33-4) dới đôi cực thứ hai
Đem nối tiếp các phần tử thuộc cùng 1 pha ta đợc dây quấn 3 pha
T

T

T

T

Hình 2.2. Dây quấn stato
14 : Quá trình tẩm sấy dây quấn stato.
Dây quấn động cơ sau khi chế tạo xong đợc chuyển dến phân
xởng tẩm sấy. ở phân xởng này, dây quấn đợc sấy khô rồi đem

16

nhúng vào một loại sơn cách điện nào đó, sau đó lại đem sấy khô.
Mục đích của công đoạn này là nâng cao tuổi thọ cách điện của
dây quấn (Tăng cao tuổi thọ cho động cơ).
Quá trình tẩm sấy: vật liệu cách điện trớc khi tẩm bao giờ
cũng nhiễm ẩm kể cả vật liệu cao cấp. Do đó trớc khi tẩm cần phải
sấy khô toàn bộ dây quấn. Hơi ẩm trong cách điện sẽ hổn hợp với
nớc trong sơn và đợc loại trừ khi sấy khô.
Nhiệt độ sấy càng cao thì quá trình bay hơi nớc càng nhanh
nhng không đợc cao quá cấp chịu nhiệt tơng ứng với vật liệu cách
điện đó. Có thể đẩy nhanh quá trình sấy khô dới áp suất thấp, nhng
chú ý trớc khi hút chân không phải sấy nóng dây quấn đến nhiệt độ
định mức.
Phơng pháp tẩm cơ bản là nhúng toàn bộ dây quấn đã sấy khô
(còn nóng) vào sơn cách điện. Sơn đợc thấm sâu vào lớp cách điện.
Sơn đợc thấm sâu vào lớp cách điện nhờ mao dẫn và áp suất do
khối lợng bên trên tạo ra. Số lần tẩm sơn phụ thuộc vào điều kiện
làm việc của động cơ và loại cách điện dợc dùng.
Khi tẩm trong bình chân không và áp lực phải tuân theo một
qui trình định trớc, đảm bảo thời gian và áp lực qui định(từ 3 đến 5
phút dới áp lực từ 7 đến 8kg/cm2).
Sau khi tẩm để ráo sơn, tiếp tục sấy khô sơn. Giai đoạn sấy
khô có thể chia thành 2 công đoạn: loại trừ dung môi của sơn và
thiêu kết lớp màn sơn. Thời gian sấy và nhiệt độ sấy tuỳ thuộc vào
điện trở của cách điện vật liệu.


17

CHƯƠNG 3 : XáC ĐịNH dây quấn , RãNH Và GÔNG
RÔTO
3.1. Chọn số rãnh roto (Z2)
Việc chọn số rãnh roto lồng sóc (Z2) là một vấn đề quan trọng
vì khe hở không khí nhỏ. Khi mở máy momen phụ do từ trờng sóng
bậc cao gây nên ảnh hởng rất lớn đến quá trình mở máy và ảnh hởng đến dặc tính 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. Kết
quả của việc nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm cho phép chọn Z 2
thích hợp có thể hạn chế đợc các mômen phụ, cũng nh mômen gây
rung và tiếng ồn.
Trong những động cơ công suất nhỏ, ta chọn Z2răng rãnh roto khỏi quá nhỏ.
Thiết kế dạng rãnh cũng là xác định diện tích rãnh(tức diện
tích thanh dẫn lồng sóc). Ngày nay, với những động cơ có chiều
cao tâm trục h = ( 50 ữ 355) mm lồng sóc đợc đúc bằng nhôm, trong đó
khi h = ( 50 ữ 250) mm đợc đúc bằng áp lực.
Số rãnh rôto chọn theo số rãnh statovà số đôi cực
Theo bảng 10.6 TL[1] với Z1= 36, chọn Z2 = 28 rãnh
3.2. Đờng kính ngoài rôto (D )
Đờng kính ngoài rôto đợc xác định nh sau:
D / = D 2
= 12,3 2.0,03 = 12,24(cm)

3.3. Bớc răng rôto (t2)
Khoảng cách giữa các cạnh cùng một phía của hai răng kề
nhau:
t2 =

.D /
Z2

=

3,14.12,24
= 1,372(cm)
28


18

3.4. Sơ bộ định chiều rộng răng roto (bZ2)
Chiều rộng răng rôto xác định theo công thức nh sau:
bz/ 2 =

B .l 2 .t 2
B z 2 .l 2 .k c
=

0,85 ì 1,372
= 0,7(cm)
1,75 ì 0,95

Theo bảng 10.5b TL[1] với h =112mm, 2p = 4, chọn B Z2 =
1,75 (T): Mật độ từ thông răng rôto.
3.5. Đờng kính trục roto (Dt)
=

Dt = 0,3.D
0,3 ì 12,24 = 3,672

(cm). .

Chọn : Dt = 3,7 (cm)
3. 6. Dòng điện trong thanh dẫn roto (Itd)
I td = I 2 = k I .I1

6.W1.kd
Z2

I td = 0,87 ì 6,68 ì

6 ì 240 ì 0,96
= 286,5( A)
28

Với cos = 0,83 theo hình 10.5 TL[1] chọn kI = 0,87.
3.7. Dòng điện trong vành ngắn mạch (Iv)
Dòng điện vành ngắn mạch xác định theo dòng điện trong
thanh dẫn
IV =

Iv =

I td
.p
2 sin
Z2
286,5
= 3,82( A)
2.180
2 sin

28

3.8. Tiết diện thanh dẫn bằng nhôm (Std)
Với động cơ không đồng bộ roto lồng sóc , do diện tích rãnh
roto đồng thời là tiết diện thanh dẫn, vì vậy phải thiết kế tiết diện
rãnh roto sao cho nằm trong phạm vi cho phép. Mật độ dòng điện
trong thanh dẫn nằm trong phạm vi ( 2,5 ữ 3,5) A / mm 2


19
S td =

I td
J2

S td =

286,5
= 81,85(mm 2 )
3,5

J2 : là mật độ dòng điện trong thanh dẫn
Do thanh dẫn đúc nhôm nên J 2 = (2,5 ữ 3,5),
3,5(A/mm2)
3.9. Tiết diện vành ngắn mạch (Sv)

chọn J2 =

Theo trang 234, TL[1] thì mật độ trong vành ngắn mạch thấp
hơn mật độ dòng điện trong thanh dẫn từ ( 20 ữ 30) % , vì vậy ta chọn

Jv = 80% J2
Jv = 0,8.3,5 = 2,8 ( A / mm 2 )
SV =

I V 643,82
=
= 230(mm 2 )
JV
2,8

3.10. Kích thớc rãnh roto và vành ngắn mạch
+sơ bộ định chiều cao gông roto
h g' 2 =

.10 4
0,00411.10 4
=
= 2,57( cm )
2.B g 2 l 2 k c 2.1,2.7.0,95

Bg2: mật độ từ thông trong gông roto, theo bảng 3.3 TL[2]
chọn Bg2 = 1,2 T
Với động cơ không đồng bộ roto lồng sóc có h < 160 mm
ta chọn
+ b42 = 1 (mm)
+ h42 = 1 (mm)
d1 =
d2 =

( D ' 2h42 ) b z' 2 .Z 2 3,14(122,4 2.1) 28.7

=
= 5,84( mm )
Z2 +
28 + 3,14

( Dt + 2.h g' 2 ) b z' 2 .Z 2
Z2

=

3,14( 37 + 2.25,7 ) 28.7
= 3,28( mm )
28 3,14

(

)

Z 2 b z' 2 + d 2
1 '
D

2
h

d



42

1
2


1
28( 7 + 3,28)
h12 = 122,4 2.1 5,84
= 11,45( mm )
2
3,14

d + d2
5,84 + 3,28
hr 2 = 1
+ h12 + h42 =
+ 11,45 + 1 = 17( mm )
2
2
h12 =

+Bề rộng răng roto


20

b z' 2 =

b z''2 =

π ( Dt + d 2 + 2h g' 2 )

Z2

− d2 =

3,14( 37 + 3,28 + 2.25,7 )
− 3,28 = 7( mm )
28

π ( D ' − d 1 − 2h42 )
3,14(122,4 − 2.1 − 5,84 )
− d1 =
− 5,84 = 7( mm )
Z2
28
b ' + b z''2 7 + 7
bz 2 = z 2
=
= 7( mm )
2
2

+ChiÒu cao g«ng r«to
hg 2

D ' − Dt
d
122,4 − 37
3,28
=
− hr 2 − 2 =

− 17 −
= 25,15( mm )
2
6
2
6

H×nh 3.1. kÝch thíc r·nh roto

+ DiÖn tÝch r·nh r«to :
π 2
 d + d2 
(
d 1 + d 22 ) + h12  1

8
 2 
3,14
 5,84 + 3,28 
2
=
(
5,84 2 + 3,28 2 ) + 11,45
 = 69,82(mm )
8
2



Sr2 =

Sr2

+ KÝch thíc vµnh ng¾n m¹ch :


21
a

Dv

Hình 3.2. Kích thớc vành ngắn mạch
Theo trang 234,TL[1], chiều cao vành ngắn mạch
b n1),2hr 2
3.11. làm nghiêng rãnh roto (b
Để giảm lực ký sinh tiếp tuyến và hớng tâm, ta làm nghiêng
) tiêu sóng điều hoà
,294hrnh
,294.có
17 =thể
22( mm
ta chọn
rãnh
ở roto hay stato, bvì= 1làm
triệt
2 = 1thế
răng.Thông thờng ta làm nghiêng rãnh ở roto
230 bằng một bớc rãnh stato:
ĐộSnghiêng
a= v =
= 10,45( mm )

b
22
n t1= 1,07cm
+Diện tích vànhbngắn
mạch:

SVNM = a.b = 10,45 ì 22= 230 (mm2)
Đờng kính trung bình của vành ngắn mạch
Dv = D '' b = 121,4 22 = 99,4( mm )
D '' = D ' 1 = 122,4 1 = 121,4( mm )

+ Kích thớc và số cánh quạt đầu vành ngắn mạch:
ở 2 đầu vành ngắn mạch đúc liền cánh giải nhiệt, số cánh và
kích thớc nh sau:
Theo bảng 10.7,TL[1] với h = 112 (mm), 2p = 4, chọn số cánh Nc
= 11(cánh)
Theo hình 10.9a, TL[1] với h = 112mm, chọn cánh quạt có Ld =
30,45mm
hd = 20mm, b1c = 6mm, b2c = 4mm
Hình 3.3. Kích thớc cánh tản nhiệt đầu vành ngắn mạch

b1c

b2c


22

CHƯƠNG 4 :TíNH TOáN MạCH Từ
Mục đích của việc tính toán mạch từ là xác định sức từ động cần

thiết để tạo ra ở khe hở không khí một từ thông có thể sinh ra sức
điện động đã xác định ở phần dây quấn phần ứng. Do tính chất đối
xứng của máy điện, từ thông sinh ra ở mỗi cực từ đợc phân bố
thành hai phần bằng nhau bởi trục cực từ, các phần này cùng với
các phần khác của cực từ kế cận tạo thành những mạch từ khép kín.
Số cực từ này bằng đúng số cực từ của máy điện. Vì vậy khi tính
toán ta chỉ cần tính mạch từ ở một đôi cực. Nếu ký hiệu sức từ
động của mạch từ là F thì vì mạch từ gồm nhiều đoạn nối tiếp nhau
nên theo định luật toàn dòng điện ta có:
F = H .dl = H x .l x = Fx = I .W

Hx: Cờng độ từ trờng (A/cm)
Lx: Chiều dài đoạn mạch từ bất kỳ của mạch từ
Fx; Sức từ động ở đoạn mạch từ lx
Mạch từ của động cơ gồm 5 đoạn nối tiếp: khe hở không khí,
răng roto, răng stato, gông stato và gông roto. Súc từ động của mỗi
đôi cự từ bằng tổng sức từ động của các đoạn mạch từ
F = F + FZ1 + FZ2 + Fg1 + Fg2
Trong đó các ký hiệu , Z, g chỉ khe hở không khí, răng và gông
lõi thép, ký hiệu 1, 2 chỉ stato và roto. Căn cứ vào sức điện động
cần thiết ở dây quấn phần ứng tịm đợc từ thông , theo kích thớc
của động cơ tìm tiết diện sx của từng đoạn mạch từ, sau đó xác định
từ cảm Bx của mỗi đoạn mạch từ


23
Bx =


Sx

Theo trị số Bx , sử dụng đờng cong từ hoá tơng ứng với loại vật
5

liệu sắt từ tìm Hx và tính đợc Hx.lx. Sau đó lấy tổng H x .l x để đợc
1
sức từ động F của toàn mạch từ
4.1. Hệ số khe hở không khí ( k )
Hệ số khe hở không khí đợc tính theo công thức :
+
Với

1 =

k 1 =

( b 41 / ) 2
(2,66 / 0,3) 2
= 5,67
=
5 + b 41 / 5 + 2,66 / 0,3
t
1,372
= 1,33
+ k 2 = 2 =
t 2 2 . 1,372 1,33 ì 0,03
2

Với

t1
1,07
=
= 1,19
t1 1 . 1,07 5,67 ì 0,03

2

1
b42




0,3



2 =
=
= 1,33
b42
1
5+
5+
0,3

k = k 1 .k 2 = 1,19 ì 1,33 = 1,22

Ta chọn loại thép kỹ thuật điện cán nguội loại

2211
4.2. Sức từ động khe hở không khí ( F )

F = 1,6.B .k .10 4 = 1,6 ì 0,85 ì 1,22 ì 0,03.10 4 = 778,24( A)

4.3. Sức từ động ở răng stato (BZ1)
- Mật độ từ thông ở răng stato
BZ 1 =

B .l1 .t1 0,85 ì 1,07
=
= 1,8(T )
bZ 1 .l1 .k c 0,53 ì 0,95

- Cờng độ từ trờng trên răng stato:
ứng với loại thép 2211 và B z1 = 1,8T Theo bảng V.6 phụ lục
V TL[1] chọn HZ1 = 27 (A/cm)
- Sức từ động trên răng stato:
FZ 1 = 2hZ/ 1 .H Z 1 = 2 ì 1,288 ì 27 = 66,312( A)


24

Với :

hZ/ 1 = hr

d1
0,726

= 1,47
= 1,288(cm)
3
3

4.4. Sức từ động ở răng roto (BZ2)
- Mật độ từ thông ở răng roto:
BZ 2 =

B .l 2 .t 2 0,85 ì 1,372
=
= 1,75(T )
bZ 2 .l 2 .k c
0,7 ì 0,95

- Cờng độ từ trờng trên roto:
ứng với loại thép 2211 và B z2 = 1,75T Theo bảng V.6
TL[1].ta chọn
HZ2 =22,2 (A/cm)
- Sức từ động trên răng roto:
FZ 2 = 2hZ/ 2 .H Z 2 = 2 ì 1,59 ì 22,2 = 70,596( A)

Với :

hZ/ 2 = h z

d2
0,328
= 1,7
= 1,59(cm)

3
3

- Hệ số bão hoà răng:
kZ =

F + FZ 1 + FZ 2 497,76 + 66,312 + 70,596
=
= 1,27
F
497,76

*Nhận xét: giá trị này gần đúng với trị số giả thiết ban đầu nên
không cần tính lại.
4.5. Sức từ động ở gông stato (Fg1)
- Mật độ từ thông trên gông stato:
.10 4
0,00411.10 4
B g1 =
=
= 1,7(T )
2h g1 .l1 .k c 2 ì 1,81 ì 7 ì 0,95

- Cờng độ từ trờng trên gông stato.
ứng với loại thép 2211 và Bg1 = 1,7T Theo bảng V.9 phụ lục V
TL[1] chọn Hg1 = 21,8 (A/cm).
- Chiều dài mạch từ ở gông stato:
L g1 =

.( Dn h g1 )

2p

=

3,14(19,1 1,81)
= 13,57(cm)
4

- Sức từ động ở gông stato:
Fg1 = L g1 .H g1 = 0,25.13,57.21,8 = 73,956( A)


25

hệ số đợc đa vào công thức trên là do sự phân bố mật độ từ
thông không đồng đều dọc the chiều dài mạch từ. Theo hình
4.16TL [1] ứng với Bg1 = 1,7T ta chọn = 0,25
4.6. Sức từ động trên gông roto (Fg2)
- Mật độ từ thông trên gông roto:
Bg 2 =

.10 4
0,00411.10 4
=
= 1,53(T )
2.h g 2 .l 2 .k c 2 ì 2,015 ì 7 ì 0,95

- Cờng độ từ trờng trên gông roto.
- Theo bảng V.9 phụ lục V Tl[1], ứng với B g2 = 1,53T và loại
thép 2211, chọn Hg2 = 10 (A/cm).

- Chiều dài mạch từ ở gông roto:
Lg 2 =

.( Dt + h g 2 )
2p

=

3,14.(3,7 + 2,015)
= 4,48(cm)
4

- Sức từ động ở gông roto:
Fg2 = Lg2.Hg2 = 0,3.4,48.10 =13,44 (A)
Theo hình 4.16, TL[1] ứng với Bg2 = 1,53T, ta chọn = 0,3
4.7. Tổng sức từ động của mạch từ (F)
F = F + FZ1 + FZ2 + Fg1 + Fg2
F = 497,76 + 66,312 + 70,596 +
73,956 + 13,44
= 722 (A)
- Hệ số bão toàn mạch từ :
kà =

F
722
=
= 1,45
F 497,76

- Dòng điện từ hoá:

Ià =

p.F
2 ì 722
=
= 2,32( A)
2,7.W1 .k d 2,7 ì 240 ì 0,96

- Dòng điện từ hoá phần trăm:
Ià

0

0

=

Ià
I dm

.100 =

2,32
.100 = 34,43 0 0
6,68