Đồ án thiết kế động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc

Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD:

Bùi Văn Thi

LỜI NÓI ĐẦU
Xã hội không ngừng phát triển, nhu cầu sinh hoạt ngày càng được
nâng cao. Động cơ điện là một thiết bò không thể thiếu trong quá trình
sinh hoạt sản xuất đặc biệt là trong công nghiệp. Do có kết cấu đơn
giản, làm việc chắc chắn, sử dụng và bảo quản thuận tiện, giá thành rẻ
nên động cơ điện không đồng bộ được sử dụng rất rộng rãi.
Động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc là loại có kết cấu đơn giản
nhất nên chiếm một số lượng khá lớn trong các loại động cơ điện công
suất nhỏ và trung bình.
Trong quá trình học tập ở trường em nhận được đề tài “Thiết kế
động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc”. Đồ án được chia làm hai phần
và 10 chương:
Phần I : Tổng quan về động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc.
Phần II : Tính toán động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc .
Chương I

: Xác đònh các kích thước chủ yếu.

Chương II : Tính toán sơ bộ stato.
Chương III : Tính toán sơ bộ rôto.
Chương IV : Tính toán mạch từ.
Chương V : Thông số của động cơ ở chế độ đònh mức.
Chương VI : Tổn hao thép và tổn hao cơ.
Chương VII : Đặc tính làm việc.
Chương VIII: Tính toán đặc tính khởi động.
Chương IX : Tính toán nhiệt.
Chương X

: Trọng lượng vật liệu và chỉ tiêu sử dụng.

Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn

Trang 1


Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD:

Bùi Văn Thi

Trong quá trình thiết kế chắc chắn không tránh được những sai sót
và khuyết điểm rất mong sự góp ý của thầy để em nắm vửng hơn kiến
thức về máy điện . Xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của
thầy giáo BÙI VĂN THI đã giúp em hoàn thành đồ án này.

Hà Nội, ngày 30 tháng 5 năm 2004
Sinh viên

Lê Ngọc Đoàn

Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn

Trang 2


Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD:

Bùi Văn Thi

PHẦN I
TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
BA PHA 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 một trong hai khối thép có thể chuyển
động quay tương đối so với khối kia . khối đứng yên gọi là phần tónh
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 gép 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 hở trong
các rãnh của stato và rôto . Các bộ phận kết cấu khác bao gồm : Vỏ máy
, nắp máy , trục , ổ bi và quạt gió làm mát …

1.Vỏ 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 loại , 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 đònh lỏi sắt trong máy điện cở nhỏ và vừa thường là đai
Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn

Trang 3


Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD:

Bùi Văn Thi

lõi thép lại rồi ép vào vỏ hoặc xếp trực tiếp các lá thép váo rồi chốt hai
đầu lại . Ở máy điện lớn thì xếp các lá tôn silíc vào vỏ rồi dùng bulông
ép lại . Loại vỏ bằng thép tấm hàn gồm ít nhất là hai vòng thép tấm trở
lên và nhưng gân ngang làm khung.
2.

Lõi sắt stato :
Khi đøng kính ngoài lõi sắt nhỏ hơn một mét thì dùng tấm nguyên
để làm lõi sắt , lõi sắt sau khi ép vào vỏ sẽ có một chốt cố đònh với vỏ
để khỏi bò quay dưới tác dụng của mômen điện từ . Nếu đường kính
ngoài lớn hơn môït mét thì dùng các tấm hình rẻ quạt gép lại , khi ấy để
ghép chặt lõi sắt thường dùng hai hai tấm thép dày ép 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 gép các tấm vào các gân trên vỏ máy.

3.

Rôto :
Nếu đường kính rôto nhỏ hơn 350 mm thì lõi sắt rôto thường được ép

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 trò
kinh tếlớn mà kết cấu của rôto lại được đơn giản hóa . Việc dùng ống
lồng cũng rất hạn chế , chỉ dùng khi cần thiết như động cơ điện trên tàu
điện để thay trục được giễ dàng . Khi đường kính rôto lớn hơn 350 mm
đường kính trong rôto cố gắng lấy ra lớn hơn để dùng lõi thép lấy ra sử
dụng vào việc khác , do đó cấn có giá đỡ rôto .Khi đường kính rôto lớn
hơn 1000 mm thì dùng các tấm tôn silíc hình rẻ quạt gép lại . Khi đó
dùng giá đỡ rôto hình sao . giá đỡ rôto trong các máy lớn thường làm
bằng thép tấm ghép lại . Lõi sắt thường được ép chặt với áp suất từ 5

Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn

Trang 4


Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD:

Bùi Văn Thi

Kg/cm2 đối với cỡ trung , đến 10 Kg/cm 2 với máy cỡ nhỏ và phải có
vòng ép để giữ chặt áp suất đó , để tránh lõi sắt ở hai đầu bò tản ra thì
trong các máy nhỏ thường dùng những tấm thép dày 1,5 mm ép lại .
Trong máy lớn thường dùng những tấm ép có răng , răng phải tán hay
hàn vào lá thép ép để khi quay không văng ra . Rôto động cơ điện
không đồng bộ rôto lồng sóc thường có rãnh nửa kính 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 của máy đễ làm mát máy . Quạt được
gắn trên trục động cơ , tốc độ của quạt là tốc độ của động cơ , kích thước
của quạt bò 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 hổn 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 bò
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
được 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 suát thấp .

Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn

Trang 5


Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD:

5.

Bùi Văn Thi

Dây quấn :

Dây quấn của động cơ không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc gồm nhiều
phần tử nối với nhau theo một qui luật nào đó . Phần tử ở đây chính là
bối dây và được đặt vào trong các rãnh phần ứng . Bối dây có thể chó 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) , củng 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 , 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 120o 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 ít 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 giữa các vòng dây , các pha và với đất ít tốn kém và
chắc chắn.

g.

Kết cấu chắc chắn , có thể chòu được ứng lực cơ khi máy bò ngắn
mạch đột ngột hay khi khởi động.

Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn

Trang 6

Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD:

Bùi Văn Thi

- 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 chòu toàn bộ trọng lượng của rôto ra , trục còn chòu
mô men xoắn và mômen uốn trong quá trình truyền động tải , trục còn
chòu lực hướng trục thường là lực kéo như ở các máy kiểu trục đứng .
Ngoài những tải trên , trục còn phải chòu 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.

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 .

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 thường khởi động.
B. Hoạt động của động cơ không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc :
Động cơ làm việc dựa vào đònh 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

Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn

Trang 7


Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD:

Bùi Văn Thi

r

từ cảm B . Chiều và độ lớn của lực f được xác đònh theo tích véc tơ f =

r ur
i.l.B . Đó chính là đònh 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 từ trường quay với tốc độ đồng bộ

n1 = 60.f1 / 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 thhành 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 < n 1) .Để chỉ phạm vi tốc độ
của động cơ người ta dùng hệ số trượt s , theo đònh nghóa hệ số trượt
bằng :
S% =

Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn

n1 − n
.100 .
n1

Trang 8


Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD:

Bùi Văn Thi

PHẦN II
TÍNH TOÁN ĐỘNG SƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
BA PHA RÔTO LỒNG SÓC
CHƯƠNG I

XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU

Những kích thước chủ yếu của máy điện không đồng bộ là đường
kính trong stato và chiều dài lõi sắt l. mục đích của việc chọn kích thước
chủ yếu này là để chế tạo ra máy kinh tế hợp lý nhất mà tính năng phù
hợp với các tiêu chuẩn nhà nước. Tính kinh tế của máy không phải chỉ
là vật liệu sử dụng để chế tạo ra máy mà còn xét đến quá trình chế tạo
trong nhà máy, như tính thông dụng của khuôn dập, vật đúc , và các
kích thước…
Ngoài ra việc chọn tải đường A và Bδ ảnh hưởng rất nhiều đến kích
thước chủ yếu D và l. Đứng về mặt tiết kiệm vật liệu thì nên chon A và
Bδ lớn, nhưng nếu chọn quá lớn thì tổn hao đồng và sắt tăng lên, làm
máy quá nóng, ảnh hưởng đến tuổi thọ của máy. Do đó khi chọn A và
Bδ cần xét đến chất lượng vật liệu sử dụng. Nếu dùng vật liệu dẫn từ tốt
(có tổn hao ít hay có độ từ thẩm cao) thì có thể chọn Bδ lớn. Dùng dây
đồng có cấp cách điện cao thì có thể chọn A lớn. Ngoài ra tỉ số giữa A
và Bδ cũng ảnh hưởng đến đặc tính làm việc và khởi động của động cơ
không đồng bộ, vì A đặc trưng cho mạch điện, Bδ đặc trưng cho mạch
từ.
Hệ số cosϕ của máy chủ yếu phụ thuộc tỉ lệ với dòng điện từ hoá
với dòng điện đònh mức.
Tính toán các thông số :
8. Các số liệu ban đầu:
- Công suất: 1,5 kW
- Điện áp :380/220V
- Tần số : 50Hz
- Số cực: 2p = 4
- cosϕ = 0.8
- η = 75 %

Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn

Trang 9


Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD:

Bùi Văn Thi

-Imở /Iđm ≤ 5
-Mmở /Mđm≥ 1,4
-Mmax / Mđm≥ 1,7
9. Tốc độ đồng bộ:

( )

60.f1 60.50
=
= 1500 v
ph
p
2
Trong đó: f = 50 Hz
p=2
10. Đường kính ngoài stato
n1 =

Theo bảng IV.1 phụ lục IV : dãy công suất chiều cao tâm trục của
động cơ điện không đồng bộ roto lồng sóc kiểu IP44 theo tiêu chuẩn
Việt Nam, cấp cách điện cấp B. Dựa theo công suất (KW) và số cực
(2p) ta tra được chiều cao tâm trục h=90 (mm) tương ứng với động cơ
có công suất :

P =1,5(KW) và số cực 2p = 4.
Theo bảng 10.3 trò số của Dn theo h =149(mm) của dãy 4A Nga :
Dn =14,9(cm).
11. Đường kính trong stato D:
Theo bảng 10.2 có :
K D = 0,64 ÷ 0,68
D = K D .D n = 0,64.14,9 = 9,5 (cm)
(10-1 )
Chọn KD = 0,64
12. Công suất tính toán P’:
k .P
0,95.1,5
P' = E
=
= 2,37(kW)
η.cos ϕ 0,75.0,8
Trong đó: cosϕ = 0,8

(10-3 )

η = 0,75
P = 1,5 kW
kE : Tỷ số giữa sức từ động và điện áp
Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn

Trang 10


Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD:

Bùi Văn Thi

13. Chiều dài tính toán của lõi sắt stato lδ :
6,1.107.P '
6,1.107.2,37
lδ =
=
= 9,6(cm)
α δ .k s .k d .A.Bδ .D 2 .n1 0,64.1,11.0,95.235.0,7.9,52.1500
(10-2 )
Trong đó: D = 9,5 cm
α δ = 0,64 Hệ số cung cực từ
P’ = 2,37 kW
k s = 1,11 Hệ số sóng hình sin.
k d = 0,95Hệ số dây quấn
Bδ =0,7 T : mật độ từ thông khe hở không khí
A=235 A/cm : Tải đường
n1 = 1500(v/p)
14. Bước cực τ :
π.D π.9,5
τ=
=
= 7,45(cm)
2p
4
Trong đó :D = 9,5 cm
2p = 4
15. Dòng điện pha đònh mức I1:
P.103
1,5.103

I1 =
=
= 3,78(A)
3.U1.η.cos ϕ 3.220.0,75.0,8
Trong đó: η =0,75
cos ϕ =0,8
U1=220 V
P=1,5kW

Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn

Trang 11


Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD:

Bùi Văn Thi

CHƯƠNG II

TÍNH TOÁN SƠ BỘ STATO
Dạng rãnh stato phụ thuộc vào thiết kế điện từ 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 trò số nhất đònh nào đó để đảm bảo tính năng
của máy.

16. Số rãnh stato Z1:
Z1 = 2.m.p.q1 = 2.3.2.3 = 36
( Tính theo công thức 10-9 )

Trong đó: q1 -số rãnh một pha dưới một cực, ở đây chọn :
q1=3
p=2
m=3 số pha
17. Bước rãnh stato t1:
t1 =

π.D π.9,5
=
= 0,828(cm)
Z1
36

(10-10 )

Trong đó : D = 9,5 cm
Z1 = 36 rãnh
18. Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh Ur1:
U r1 =

A.t1.a1 235.0,828.2
=
= 102
I1
3,78

(10-11 )

Trong đó: A = 235 A/cm
t1 = 0,828 cm

Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn

Trang 12


Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD:

Bùi Văn Thi

a1 =2 số mạch nhánh song song
I1 = 3,78 A
19. Số vòng dây nối tiếp của một pha W1:
w1 = p.q1.

U r1
102
= 2.3.
= 306 (vòng)
a1
2

(10-12 )

Trong đó: p=2
q1=3
Ur1=102
a1=2
20. Tiết diện dây quấn stato s1:
Theo hình 10.4. Với h=90mm, IP44, 2p=4, Dn=14,9 cm chọn được

AJ=1720 A 2 / cm.mm 2
-Tính lại tải đường :
A=

2.m1w1
2.3.306
.I1 =
.3,78 = 233 A
cm
2pτ
2.2.7,45

Tảiđường tính được không sai khác nhiều so với chọn sơ bộ nên
không cần tính lại.
-Mật độ dòng điện J1:
J1 =

AJ 1720
=
= 7,381(A / mm 2 )
A
233

(10-7 )

-Tiết diện dây stato sơ bộ:
s1 ' =

I1
3,78

=
= 0,256(mm 2 )
a1.n1.J1 2.1.7,381

Trong đó:

(10-8 )

a1 = 2
n1 = 1 số sợi ghép song song

Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn

Trang 13


Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD:

Bùi Văn Thi

I1 = 3,78 A
Tra bảng VI 1 phụ lục VI chọn tiết diện dây tròn của Nga, ký hiệu
PETV và PET155:
s1 =0,273mm2 tiết diện dây quấn stato.
d cd =0,645 mm đường kính dây kể cả cách điện
d =0,59 mm đường kính dây không kể cách điện.
21. Kiểu dây quấn :
-Chọn dây quấn 2 lớp bước ngắn
-Chọn bước dây quấn y=8
-Bùc cực τ =

Z1 36
=
= 9 (rãnh)
2p 4

-Hệ số rút ngắn: β =

y 8
= = 0,888
τ 9

22. Hệ số dây quấn :
-Hệ số bước ngắn:
k y = sin β

π
8.π
= sin
= 0,984
2
9.2

(4-76)

-Hệ số bước rải:
α
20
sin 3.
2 =

2 = 0,959
kr =
α
20
q1.sin
3.sin
2
2
sin q1

(4-77)

-Trong đó: q1=3
α=

p.360 2.360
=
= 200
Z1
36

-Hệ số dây quấn :
k d = k r .k y = 0,959.0,984 = 0.943
Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn

(4-75)
Trang 14


Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD:

Bùi Văn Thi

23. Từ thông khe hở không khí φ :
φ=

k E .U1
0,95.220
=
= 0,00326(wb)
4.k s .k d w1.f1 4.1,11.0,943.306.50

Trong đó:kE = 0,95
U1=220V
kS = 1,11
kd = 0,943
w1 = 306 vòng
f = 50 Hz
24. Mật độ từ thông khe hở không khí Bδ :
φ.104
0,00326.10 4
Bδ =
=
= 0,712(T)
α δ .τ.lδ 0,64.7,45.9,6

(4-4)

Trong đó: α δ = 0,64
τ = 7,45cm

lδ =9,6 cm
φ = 0,00326 Wb
Nhận xét: Như vậy so với giá trò ban đầu chọn, ta tính được B δ
không sai lệch nhiều nên các thông số đã tính là chấp nhận được .

Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn

Trang 15


Bùi Văn Thi

C
A

Z

B

sơ đồ dây quấn ba pha hai lớp bước ngắn
y=8 ,q=3 , a=2 , τ=9

X

y

Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD:

Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn

Trang 16


Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD:

Bùi Văn Thi

26. Sơ bộ răng rãnh stato:
Theo bảng 10.5a,b với h=90mm ; 2p=4 ; IP44
Ta có: Ta chọn Bz1 = 1,7 T
-Chiều cao sơ bộ răng:
B .l .t
B .t
0,712.0,828
b z1 ' = δ δ 1 = δ 1 =
= 0,357(cm)
Bz1.lδ .k c Bz1.k c
1,7.0,97
Trong đó: Bδ =0,712T
t1=0,828cm
Chọn kc=0,97 hệ số ép chặt lõi thép.
-Chiều cao sơ bộ gông stato:
φ.104
0,00326.104
h g1 ' =
=
= 1,16(cm)
2.Bg1.lδ .k c 2.1,5.9,6.0,97
Trong đó:

(4-22)

lδ =9,6cm
φ =0,00326Wb
Bg1= 1,5T

27. Kích thước rãnh và chiều cao rãnh:

Chọn dạng rãnh hình quả lê, răng hình chữ nhật như hình trên.
Chọn :Chiều cao miệng rãnh h 41=0,5 mm,chiều rộng miệng rănh
b41=2
mm.
-Theo công thức (2-32) sách động cơ điện không đồng bộba pha công
suất nhỏ ta có :
π ( D + 2.h 41 ) − b z1.Z1 3,14(9,5 + 2.0,05) − 0,36.36
d1 =
=
= 0,52(cm)
Z1 − π
36 − 3,14
Trong đó:

Dn=14,9cm
h41=0,05 cm

Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn

Trang 17

Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD:

Bùi Văn Thi

Z1=36 rãnh
π ( D n − 2.h g1 ) − b z1.Z1

d2 =

Z1 + π

=

3,14(14,9 − 2.1,16) − 0,36.36
= 0,67(cm)
36 + 3,14

Trong đó: Chọn hg1=1,16 mm
Dn=14,9cm
Z1=36 rãnh
bz1=0,36 cm
- chiều cao rãnh:
D − D − 2.h g1 14,9 − 9,5 − 2.1,16
h r1 = n
=
= 1,54 ( cm )
2
2
-chiều cao phần thẳng của rãnh:
h12 = h r -0,5(d1 +2.h 41 +d 2 ) =1,540,5(0,52+2.0,05+0,67) =0,895 (cm)

28.Chiều cao gông:
h g1 =

D n − D − 2.h r1 1
14,9 − 9,5 − 2.1,54 1
+ d2 =
+ .0,67 = 1,27
2
6
2
6
(4-46b)

(cm)

29.Bề rộng trung bình răng stato:
b1' =

π(D + d1 + 2.h 41 )
3,14(9,5 + 0,52 + 2.0,05)
− d1 =
− 0,52 = 0,362
Z1
36

b1'' =

π(D + 2h r − d 2 )
3,14(9,5 + 2.1,54 − 0,67)
− d2 =

− 0,67 = 0,368 (cm)
Z1
36

( cm )

-Giá trò trung bình răng stato:
b'z1 + b''z1 0,362 + 0,368
=
= 0,365 (cm)
bz1=
2
2
30.Tiết diện rãnh stato trừ nêm:
πd 22
(d1 + d 2 ) 3,14.6,7 2
5,2 + 6,7
Sr =
+ h12
=
+ 8,95.
= 70,87 mm 2
8
2
8
2
(Trong đó các thông số tính theo đơn vò mm)
-Diện tích cách điện rãnh :
 
d 

d 
Scd = C.  2. h12 + 1  + π. 2  + ( d1 + d 2 ) C' =
2
2
 
Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn

Trang 18


Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD:

Bùi Văn Thi

 
5,2  3,14.6,7 
= 0,25.  2  8,95 +
+ ( 5,2 + 6,7 ) .0,35 = 12,56 mm 2
+

2 
2 
 
Trong đó:C=0,25 mm là bề dày cách điện giữa dây quấn và stato,
C’=0,35 la øbề dày cách điện giữa hai lớp dây trong rãnh.
31. Hệ số lấp đầy rãnh :
k ld =

2
U r1.n1.d cd

102.1.0,4652
=
= 0,727
s r − scd
70,87 − 12,56

(3-27)

Trong đó:

Ur1=102
n1=1
d cd =0,645mm
Hệ số lấp đầy kđ=0,727 đạt yêu cầu kỹ thuật là kđ=0,7÷0,75
32. Lõi sắt stato:
Chọn thép KTĐ 2211 cán nguội, dày 0,5mm
33. Chọn khe hở không khí δ :
Theo bảng 10.8 (Tr 253 TLTKMĐ) Dãy động cơ 4A
Chọn δ =0,3mm

Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn

Trang 19


Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD:

Bùi Văn Thi

CHƯƠNG III

TÍNH TOÁN SƠ BỘ RÔTO
Thiết kế rãnh rôto cũng chính là xác đònh diện tích rãnh roto (diện
tích thanh dẫn lồng sóc). Do điện trở r 2 và điện kháng x2 của rôto có
quan hệ với hình dạng rãnh rôto . Nên khi thiét kế xong stato thì việc
thiết kế rôto trực tiếp ảnh hưởng đến tính năng mở máy.
Ngoài ra việc chọn số rãnh rôto Z 2 rất quan trọng. Để có tính năng tốt
thì chọn Z2 theo sự hạn chế nhất đònh .
Để giảm lực ký sinh tiếp tuyến, hướng tâm, và để triệt tiêu sóng điều
hoà bậc cao thì thường làm nghiêng rãnh rôto
34. Kích thước sơ bộ răng rãnh rôto:
rãnh

Theo bảng 10.6 (Tr 246 TLTKMĐ) với 2p = 4; Z1=36,chọn Z2=30

35. Đường kính ngoài rôto D’:
D' = D − 2δ = 95 − 2.0,3 = 94,4(mm)
Trong đó: D=95 mm
δ =0,3 mm
36. Bước răng rôto t2:
t2 =

πD' π.9,44
=
= 0,988(cm)
Z2
30

Trong đó:

D’=9,44 cm
Z2=30 rãnh
37. Kích thước sơ bộ răng rãnh rôto:
Chọn Bz2=1,7T
Chiều rộng sơ bộ răng rôto:
b z2 ' =

Bδ l 2 t 2
Bt
0,712.0,988
= δ 2 =
= 0,426(cm)
Bz2l2 k c Bz2k c
1,7.0,97

Chọn b Z 2 =0,43 (cm)
Trong đó: B δ =0,712 T
t2=0,988cm
Bz2=1,7 T
Kc=0,97
'

Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn

Trang 20


Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD:

Bùi Văn Thi

38. Đường kính trục rôto Dt:
Dt=0,3.D=0,3.9,5=2,85 cm
Trong đó: D=9,5 cm
-Các kích thước chế tạo và lắp đặt của trục rôto được chọn ở phụ lục III
trang 600 sách thiết kế máy điện .
Các kích thước của trục rôto :
50

260

36

50

28.5

25

22

36

39. Dòng điện thanh dẫn rôto Itd:
Theo hình 10.5 với cos ϕ = 0,8 chọn kI=0,84
6.w1.k dq1
6.306.0,943
I td = I 2 = k I .I1
= 0,84.3,78.
= 183(A)

Z2
30
(10-17)
Trong đó: I1=3,78A
W1=306 vòng
kdq=0,943
Z2=30 rãnh
40. Dòng điện vành ngắn mạch Iv:
I v = I td

1
2sin

πp
Z2

= 183

1
= 440(A)
180.2
2sin
30

( Tính theo công thức5-18 )
Trong đó: I td = 183A
p=2
Z2=30 rãnh
41. Tiết diện thanh dẫn :
Chọn thanh dẫn đúc nhôm với mật độ dòng điện J2=3,5A/ mm 2

I
183
s td ' = td =
= 52,28(mm 2 )
J 2 3,5
( Tính theo công thức10-19 )
Trong đó: 33 I td = 183A
42. Diện tích vành ngắn mạch sv:
Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn

Trang 21


Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD:

Bùi Văn Thi

Chọn Jv=3 A/ mm 2 ,thường chọn mật độ dòng điện trong vành ngắn
mạch Jv nhỏ hơn trong thanh dẫn (20÷30)%
I
440
sv ' = v =
= 146,66(mm 2 )
Jv
3
43. Kích thước rãnh rôto:

b42
h42
d2

hr2
d1

Chọn rãnh rôto hình quả lê như hình vẽ:
Trong đó chọn:
b42=1 mm
h42=0,5mm
hr2=15mm
Theo công thức (3-34) tacó :
d1 =
d2 =

π ( D' − 2.h 42 ) − b 'Z2 .Z2
Z1 + π
b'Z2 .Z2 − π ( D' − 2.h r )
π − Z2

=

3,14(9,44 − 2.0,05) − 0,43.30
= 0,49(cm)
36 + 3,14

=

0,43.30 − 3,14(9,44 − 2.1,5)
= 0,27(cm)
3,14 − 30

- Chiều cao phần thẳng của rãnh :

h12 = h r 2 − h 42 −

d1+ d 2
4,9 + 2,7
= 15 − 0,5 −
= 10,7(mm)
2
2

44. Tiết diện vành ngắn mạch :
Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn

Trang 22


Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD:

Chọn
av=

Bùi Văn Thi

b v = 1, 2.h r 2 = 1, 2.15 = 18(mm)

s v 146,66
=
= 8,1mm ,chọn av=8 mm
bv
18

-Tiết diện vành ngắn mạch Sv :
s v = a v .b v = 8.18 = 144(mm 2 )
D v = D − (a + 1) = 95 − (8 + 1) = 86 ( mm )
45.Diện tích rãnh rôto :
π(d1 + d 2 ) 1
+ .h12 (d1+d 2 )
8
2
3,14(4,92 + 2,7 2 ) 1
=
+ .10,7(4,9 + 2,7) = 52,9mm 2
8
2

sr 2 =

Diện tích rãnh rôtovà tiết diện thanh dẫn là tương đương nhau nên
không cần phải tính lại.
46. Kiểm tra lại mật độ dòng điện thanh dẫn rôto J2:
J2 =

I td 183
=
= 3,459(A / mm 2 )
s r 2 52,9

2
Ta thấy J2=3,459 (A / mm ) không sai khác nhiều so với lúc chọn sơ
bộ nên không cấn tính lại.

- Vành ngắn mạch :

av

bv

47. Bề rộng rãnh rôto:
π(D'− d1 − 2.h 42 )
3,14(9,44 − 0,49 − 2.0,05)
− d1 =
− 0,49 = 0,436cm
Z2
30
π(D '− 2h r 2 + d 2 )
3,14(9, 44 − 2.1,5 + 0, 27)
b z 2 '' =
− d2 =
− 0, 27
Z2
30
b z2 ' =

= 0, 432cm
Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn

Trang 23


Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD:

Bùi Văn Thi

Trong đó:

D’=9,44 cm
Z2=30 rãnh
h42=0,05cm
48. Bề rộng trung bình của răng rôto:
b z2 =

b z2 '+ b z2 '' 0,436 + 0,432
=
= 0,434cm
2
2

49. Chiều cao gông rôto hg2:
hg2 =

D'− D t
1
9,44 − 2,85
1
− hr2 + d2 =
− 1,5 + .0,27 = 1,84cm
2
6
2
6
(4-46b )

Trong đó:

D’=9,44 cm
Hr2=1,5(cm)

50. Chọn bước nghiêng bn:
chọn rãnh nghiêng với bước nghiêng bn=t1 =0,83 cm.

Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn

Trang 24


Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD:

Bùi Văn Thi

CHƯƠNG IV

TÍNH TOÁN MẠCH TỪ
51. Hệ số khe hở không khí :
2
b
( )2
( 41 ) 2
0,3
ν1 = δ
=
= 3,8

b 41
2
5+
5+
δ
0,3
k δ1 =

(4-16b)

t1
0,828
=
= 1,159
t1 − ν1δ 0,828 − 3,8.0,03

(4-16a )

1
b 42 2
( )2
)
0,3
ν2 = δ
=
= 1,33
b 42
1
5+
5+

δ
0,3
t2
0,988
kδ2 =
=
= 1,042
t 2 − ν 2δ 0,988 − 1,33.0,03
(

k δ = k δ1.k δ 2 = 1,159.1,042 = 1,2

(4-17 )

Trong đó: b41=2mm
t1=0,828 cm
δ = 0,03cm
t2=0,988 cm
b42=1 mm
52. Sức từ động khe hở không khí:
Fδ = 1,6Bδ k δδ.10 4 = 1,6.0,712.1,2.0,03.104 = 410,11A

(4-18 )

Trong đó: Bδ = 0,712T
δ = 0,03cm
k δ =1,2

Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn

Trang 25