Thiết kế dây quấn động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc

Đồ án tốt nghiệp
MỤC LỤC

Lời mở đầu
Chương I Giới thiệu chung về dây quấn máy điện xoay chiều.
I .Đại cương về dây quấn máy điện không đồng bộ Roto lồng sóc.
II. Dây quấn một lớp .
1.Dây quấn kiểu đồng tâm.
2. Dây quấn kiểu đồng khuôn .
III. Dây quấn hai lớp
1.Dây quấn xếp
2.Dây quấn sóng
IV Kết luận
Chương II : Xác định thông số kết cấu
I.Đại cương
II.Xác định thông số kết cấu
Chương III Xác định thông số dây quấn Stato
I.Đại cương
II.Xác định thông số dây quấn
III. Kết luận
Chương IV:Tính toán tham số mạch từ và sơ đồ mạch điện thay thế
I.Tính toán tham số mạch
II.Tính toán sơ đồ mạch điện thay thế
1.Tính toán điện trở
2.Tính toán điện kháng
a.Tính toán ở Stato
b.Tính toán ở Roto
3.Tính toán tổn hao thép và tổn hao cơ
4. Đặc tính làm việc

1

Đồ án tốt nghiệp
II.Kết luận
Chương V:Tính toán kiểm tra chế độ khởi động
I Đại cương
II. Tham số của động cơ điện khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s = 1
III.Tham số của động cơ điện khi xét đến cả hiệu ứng mặt ngoài và sự
bão hòa mạch từ tản
IV. Các tham số ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hòa
mạch từ tản
V. Kết luận.
Chương VI:Tính toán nhiệt
I.Đại cương.
II.Tính toán nhiệt trên sơ đồ thay thế
III.Các nhiệt trở trên sơ đồ thay thế
IV. Kết luận
Chưong VII Kết luận chung
Tài liệu tham khảo

2


Đồ án tốt nghiệp

LỜI NÓI ĐẦU
Kể từ khi năng lượng điện được phát hiện và đi đôi với nó là các thiết bị
điện mới được ra đời. Máy điện được ra đời và phát triển từ đó, nó là
một thiết bị không thể thiếu được trong mọi lĩnh vực của cuộc sống và
trong nền công nghiệp.Máy điện là một hệ điện từ gồm có mạch từ và

mạch điện liên quan với nhau.Mạch từ gồm các bộ phận dẫn từ và khe hở
không khí.Các mạch điện gồm hai hay nhiều dây quấn có thể chuyển
động tương đối với nhau cùng với các bộ phận mang chúng. Ngày nay
động cơ được sử dụng rộng rãi nhất là động cơ không đồng bộ Roto lồng
sóc ,có thể nói nó đã thay thế gần hết các loại động cơ khác. Nguyên
nhân là do động cơ không đồng bộ Roto lồng sóc kết cấu đơn giản, vận
hành chắc chắn, sử dụng bảo dưỡng thuận tiện và đặc biệt là giá thành
hạ.Do vậy việc thiết kế dây là một phần rất quan trọng và không thể thiếu
được trong mỗi động cơ.Đặc biệt dây quấn máy điện không đồng bộ Roto
lồng sóc có rất nhiều kiểu như : dây quấn một lớp và dây quấn hai lớp .
Trong đó dây quấn một lớp chia ra có kiểu dây quấn xép, kiểu dây quấn
đồng tấm, kiểu dây quấn đồng khuôn.Còn dây quấn hai lớp có kiểu dây
quấn xếp và dây quấn sóng.
Tuy nhiên việc thiết kế dây quấn phải đảm bảo nhiều điều kiện khác
nhau như :
● Bền về các mặt điện, cơ, nhiệt
● Tiết kiệm được kim loại màu
● Chế tạo, lắp ráp, sửa chữa dễ dàng…..
Với tầm quan trọng như vậy,việc thiết kế này giúp cho sinh viên nắm
được phương pháp thiết kế dây quấn cho động cơ, đồng thời cũng chính

3


Đồ án tốt nghiệp
là làm quen với công việc sau này sau khi ra trường là hoàn toàn bổ ích
và quan trọng.
Với tấm lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc,em xin chân thành cảm ơn các
thầy cô giáo trong bộ môn TBĐ- ĐT đã giúp đỡ em trong suốt quá trình
học tập tại trường và đặc biệt là cô giáo TS Nguyễn Hồng Thanhngười đã trực tiếp hướng dẫn,giúp đỡ để em hoàn thành nhiệm vụ thiết

kế tốt nghiệp với đề tài :”Thiết kế dây quấn động cơ không đồng bộ ba
pha Roto lồng sóc”.

4


Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DÂY QUẤN
MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU MÁY ĐIỆN
XOAY CHIỀU
I. ĐẠI CƯƠNG
Dây quấn phần ứng có nhiệm vụ cảm ứng được một sức điện động nhất
định .Khi có chuyển động tương đối với từ trường khe hở. Dây quấn phần
ứng của máy điện xoay chiều bao gồm dây quán Stato và dây quấn Roto.
Cũng giống như dây quấn của máy điện một chiều, dây quấn phần ứng
của máy điện xoay chiều gồm nhiều phần tử nối với nhau theo một quy
luật nào đó. Phần tử ở đây cũng chính là bối dây và được đặt vào trong
các rãnh phần ứng. Bối dây có thể chỉ là một vòng dây (gọi là dây quấn
kiểu thanh dẫn, bối dây thường chế tạo dạng 1/2 phần tử và tiết diện
thường lớn), cũng có thể nhiều vòng dây (tiết diện dây nhỏ và gọi là dây
quấn kiểu ống dây). Số vòng dây của mỗi bối, 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.
Yêu cầu chính đối với dây quấn động cơ không đồng bộ Roto lồng sóc
như sau :
1) Điện áp của ba pha bằng nhau. Trong dây quấn ba pha, điện áp ba pha
lệch nhau 120° góc độ điện.
2) Điện trở và điện kháng của các mạch song song và của ba pha bằng
nhau.
3) Có thể đấu thành các mạch song song một cách dễ dàng khi cần thiết.

4) Dùng vật liệu dây dẫn điện ít nhất, phần đầu nối càng ngắn càng tốt để
thu gắn chiều dài của máy và đỡ tốn vật liệu.
5) Dễ chế tạo và sửa chữa.
6) Cách điện gữa các vòng dây, các pha và với đất ít tốn kém và chắc
chắn .
5


Đồ án tốt nghiệp
7) Kết cấu chắc chắn, có thể chịu được ứng lực cơ khi máy bị ngắn mạch
đột ngột hay khi khởi động.
Dây quấn phần ứng của máy điện xoay chiều được đặc trưng bằng những
số liệu sau :
1) Số rãnh Z
2) Số cực từ 2p
3) Số mạch nhánh song song a
4) Số pha m
5) Số vòng của một pha W
6) Cách nối dây ( ∆ hay Y )
7) Số rãnh của một pha dưới một bước cực : q =

Z
2 pm

8) Bước dây y……
Trong thực tế có nhiều kiểu dây quấn cho máy điện không đồng bộ Roto
lồng sóc, tuy nhiên theo phương pháp bố trí của các cạnh của dây quấn
trong rãnh thì dây quấn phân làm hai loại : một lớp và hai lớp.
Trong khuôn khổ của cuốn đồ án này ta chỉ đề cập tới một số kiểu dây
quấn hay dùng chủ yếu nhất.

II .DÂY QUẤN MỘT LỚP
Dây quấn một lớp thường được dùng trong các động cơ điện công suất
dưới 10kw và trong các máy phát điện tuabin nước.Trong dây quấn một
lớp, số rãnh của một pha dưới một bước cực q thường là số nguyên, cạnh
của bối dây chiếm cả rãnh nên số cạnh của bối dây của một pha dưới một
bước cực đúng bằng q và dưới mỗi đôi cực mỗi pha có một tổ bối dây
gồm q bối dây.Trước khi đi vào cụ thể từng kiểu, ta nghiên cứu sự sắp
xếp các đầu nối của bối dây trong một pha để phân loại các kiểu dây quấn
một lớp

6


Đồ án tốt nghiệp

a)

b)

c)

a’)

b’)

c’)

Hình 1.1 Cách sắp xếp đầu nối của dây quấn 1 lớp
Hình 1.1 chỉ q là số lẻ (q=3) và số chẵn (q=4). Dây quấn sắp xếp theo
hình 1.1a và 1.1a’ có khó khăn vì các bối dây kích thước khác nhau mà

lại đè chồng lên nhau. Vì vậy trên thực tế người ta sắp xếp dây quấn theo
hai kiểu chính
Kiểu thứ nhất có đặc điểm là kích thước các bối dây không giống nhau và
xếp đồng tâm với nhau nên không đè chồng lên nhau( hình 1.1b và
1.1b’).Kiểu thứ hai có đặc điểm là kích thước các bối dây giống nhau
(hình 1.1c và 1.1c’) nhưng phần đầu nối đè chồng lên nhau nên gọi là dây
quấn đối xứng hay đồng khuôn. Mỗi kiểu dây quấn lại chia làm nhiều
loại. Sau đây sẽ phân tích từng loại một.
1.DÂY QUẤN KIỂU ĐỒNG TÂM :
Trong dây quấn một lớp, vì dưới mỗi đôi cực, một pha có một tổ bối dây
quấn có 3p tổ bối dây.Nếu p là số chẵn thì dây quấn có số tổ bối dây là số

7


Đồ án tốt nghiệp
chẵn. Trong trường hợp đó có thể chia 1/2 số tổ bối dây đặt trong một
mặt phẳng còn lại đặt lên một mặt phẳng khác (hình 1-2) và được gọi là
dây quấn đồng tâm hai mặt phẳng.

p= 2
q= 2

H×nh 1.2 d©y quÊn ®ång t©m 3 mÆt ph¼ng
víi p lµ sè ch½n

Nếu p là số lẻ thì số tổ bối dây chia chẵn cho ba do đó có thể đặt các bối
dây lên ba mặt phẳng khác nhau (hình 1.2) và gọi là dây quấn đồng tâm
ba mặt phẳng. Nếu muốn đặt vào hai mặt phẳng thì một bối dây phải uốn
lại (như hình 1-3).

p= 1
q= 4

p= 1
q= 2

H×nh 1.4 d©y quÊn ®ång t©m 2 mÆt ph¼ng

H×nh 1.5 d©y quÊn ®ång t©m ph©n t¸n

víi p lµ sè nguyªn lÎ

Khi q là số chẵn thì có thể chia tổ bối dây ra làm hai nửa tổ và đầu dây
của các nửa tổ này bẻ ngoặt về hai phía khác nhau. Như vậy trong một
pha số nửa tổ bối dây bằng số cực nên phần đầu nối của dây quấn một
pha sẽ chiếm tất cả chu vi bề mặt phần đầu nối của Stato, do đó phần đầu
8


Đồ án tốt nghiệp
nói của dây quấn mỗi pha phân bố trên một mặt phẳng và ta có loại dây
quấn ba pha đồng tâm ba mặt phẳng (hinh 1-5), loại này còn gọi là dây
quấn đồng tâm phân tán.

Đặc điểm của dây quấn đồng tâm là các bối dây có hình dáng và chiều dài
khác nhau. Khi có mạch nhánh song song thì đặc điểm này có ảnh hưởng
rất lớn. Để cho điện trở và điện kháng trong các mạch nhánh của dây
quấn hai mặt phẳng bằng nhau thì trong mỗi mạch nhánh số bối dây trong
hai mặt phẳng phải như nhau. Gọi a là số mạch nhánh song song trong

một pha thì số bối dây trong mỗi mạch nhánh của một mặt phẳng phải là
(p/2a).Vì chỉ trong trường hợp (p/2a) là số nguyên chúng ta mới có thể
thực hiện được dây quấn có trở kháng đối xứng. Khi a = 2 chỉ có p = 4, 8,
12….mới thực hiện được điều đó.
Đối với dây quấn ba mặt phẳng, vì dây quấn mỗi pha đặt trong một mặt
phẳng nên tổng trở của các mạch song song của một pha có thể bằng nhau
nhưng tổng trở của các pha lại không thể bằng nhau được.Để tránh được
điều đó, trong thực tế người ta cứ quấn các tổ bối dây hoàn toàn như nhau
và lúc đặt dây vào các mặt phẳng thì cố ép dây sao cho vừa vào các chỗ
trống.
Tóm lại dây quấn đồng tâm hai mặt phẳng và ba mặt phẳng thực chất là
dây quấn không đối xứng.
2. DÂY QUẤN ĐỒNG KHUÔN :
Ngược lại với dây quấn đồng tâm, dây quấn đồng khuôn là loại dây
quấn đối xứng vì nó do những bối dây giống nhau hợp lại. Dây quấn
đồng khuôn có thể chia làm ba loại : đơn giản, phân tán và móc xích.
Sơ đồ của một pha dây quấn đồng khuôn đơn giản như ỏ hình1-1,của loại
đồng khuôn phân tán như hình 2-1. So với loại dây quấn đồng tâm phân
tán chỉ khác nhau ở hình dáng của đầu dây nối.
9


Đồ án tốt nghiệp

p= 2
q= 4

H×nh 1.6 D©y quÊn ®ång khu«n ph©n t¸n

p= 2

q= 4

H×nh 1.6 D©y quÊn ®ång khu«n ph©n t¸n

Dây quấn móc xích có thể gọi là dây quấn kiểu phân tán, chỉ khác nhau là
cạnh dài và cạnh ngắn của bối dây trong tổ bối dây trong tổ bối dây xen
p=2
p=2
vào nhau như ở hình 2-3.
q=4
q=3

H×nh 1.7 D©y quÊn mãc xÝch

10


Đồ án tốt nghiệp

Vì mỗi bối dây do hai cạnh ngắn và dài hợp lại nên bước dây phải là số
lẻ. Dây quấn đồng tâm và đồng khuôn đơn giản, phân tán đều thuộc loại
dây quấn bước đủ còn dây quấn móc xích có thể là bước đủ hay bước
ngắn. Về quan hệ điện và từ, dây quấn móc xích có thể là bước ngắn
nhưng nhìn toàn bộ dây quấn thì giống như một dây quấn bước đủ, vì
vậy ưu điểm của dây quấn này là tiết kiệm đồng ở phần đầu nối.

II.

DÂY QUẤN HAI LỚP

Cũng như ở máy điện một chiều,dây quấn hai lớp của máy điện xoay
chiều gồm nhiều bối dây độc lập hợp lại, có bao nhiêu rãnh thì có bấy
nhiêu bối dây.Dây quấn hai lớp là loại dây quấn mà trong mỗi rãnh có đặt
hai cạnh tác dụng, như vậy số bối dây bằng số rãnh S = Z, số tổ bối dây
trong một pha bằng Z/mq=2mpq/mq=2p, nghĩa là bằng số cực của máy.
Khi quấn dây, cạnh thứ nhất của mỗi bối dây được đặt ở lớp trên của một
rãnh, còn cạnh thứ hai được đặt ở lớp dưới của một rãnh khác với khoảng
cách y giữa hai cạnh bối dây hay bước dây quấn bằng hoặc gần bằng
bước cực τ. Thường thì dây quấn hai lớp có bước ngắn ( y <τ ) để làm
yếu sức điện động bậc cao do đó cải thiện được dạng sóng sức điện động,
đó là ưu điểm của nó so với dây quấn một lớp. Ngoài ra dùng dây quấn
hai lớp còn giảm nhỏ lượng tiêu hao đồng ở phần đầu nối khi máy lớn và
khi chế tạo có thể cơ giới hóa do đó giảm giá thành và có thể chọn số
11


Đồ án tốt nghiệp
vòng dây của mỗi pha tương đối dễ dàng khi muốn duy trì tỷ lệ giữa Avà
Bδ.
Ngoài ra có khả năng chọn q là phân số để cải thiện dạng sóng sức điện
động.Điều này có một giá trị đặc biệt đối với máy điện đồng bộ nhỉều cực
công suất lớn.
Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm là việc lồng dây quấn vào rãnh cũng
như việc sửa chữa gặp khó khăn hơn.
Dây quấn hai lớp của máy điện xoay chiều có thẻ chế tạo thành dây quấn
xếp hoặc dây quấn sóng.Trong đó dây quấn xếp là chủ yếu còn dây quấn
sóng chỉ dùng đối với Roto dây quấn của động cơ điện không đồng bộ và
đối với máy phát điện tuabin nước công suất lớn.
Bây giờ ta sẽ nghiên cứu việc thực hiện triển khai một sơ đồ quấn dây cụ
thể :

A

N

Z

A

Z

1
2
6

Y

B

Y
3

5
C

Hình

4

X

S

B

C

X

trình bày sơ đồ triển khai của dây quấn xếp,dưới mỗi cực một

phacó hai bối dây nối tiếp nhau thành một nhóm.Vì các nhóm bối dây
được đặt liên tiếp dưới các cực S và N nên sức điện động cảm ứng của
chúng có chiều ngược nhau,đầu của các nhóm bối dây,chẳng hạn như pha
A có kí hiệu là “*”.Để các sức điện động đó cùng chiều và cộng lại với
nhau phải nối cuối của nhóm bối dây trước với đầu của nhóm bối dây tiếp
theo.Nếu muốn mỗi pha có nhiều mạch nhánh song song phải nối đầu của
các nhóm bối dây của pha đó với nhau và cuối của các nhóm bối dây đó
12


Đồ án tốt nghiệp
với nhau.Nói chung số nhánh song song của mỗi pha là k với điều kiện k
chia đúng 2p.
Hình trình bày sơ đồ quấn dây kiểu quấn sóng.Để đơn giản trên hình chỉ
trình bày cách nối dây của một pha.Vì mỗi pha vẫn gồm những phần tử
giống như của dây quấn xếp nên s.đ.đ cảm ứng của hai loại dây quấn đó
hoàn toàn bằng nhau mặc dù cách quấn dây của chúng khác nhau.Đối với
dây quấn sóng ở mỗi pha hình thành hai nhóm bối dây: các bối dây dưới
các cực N nối nồi tiếp nhau thành nhóm thứ nhất và các bối dây dưới các
cực S nối nối tiếp nhau thành nhóm thứ hai.Thí dụ như nếu bắt đầu từ A 1

đến X1 thì sau khi đi quanh phần ứng q vòng (ở đây q =2) ta đặt nhóm các
bối dây 2 ,14,1,13 nằm dưới các cực N.Cũng như vậy nếu bắt đầu từ X 2
đến A2 thì sau khi đi vòng quanh phần ứng hai vòng ta có nhóm các bối
dây 8, 20 ,7 ,19 nằm dưới các cực S.Sức điện động của hai nhóm bối dây
nằm dưới các cực khác tên sẽ có chiều ngược nhau, đầu của hai nhóm bối
dây đó có kí hiệu là “*”.Vì vậy nếu muốn mỗi pha có một nhánh thì phải
nối X1với A2 để s.đ.đ của hai nhóm cùng chiều nhau.
IV. KẾT LUẬN :
Do vậy với nhiều kiểu loại dây quấn như trên nhiệm vụ thiết kế dây quấn
cho động không đồng bộ ba pha lồng sóc của ta là phải làm sao chọn
được kiểu dây quấn nào phù hợp nhất với công suất của động cơ và còn
phải làm sao đảm bảo được các chỉ tiêu về mặt kĩ thuật cũng như kinh tế
được tốt nhất.
Tóm lại qua phần lý thuyết về dây quấn vừa nêu với các thông số đã cho
ở đề bài ta hoàn toàn có thể chọn kiểu dây quấn xếp hai lớp đặt vào rãnh
nửa kín và sử dụng bước dây quấn là bước ngắn.Vì nó có nhiều ưu điểm
như : có thể chọn bước dây quấn tốt nhất để cải thiện dạng sóng sức điện
động,giảm nhỏ lượng tiêu hao đồng ở phần đầu nối khi máy lớn…

13


Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG II : XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ KÊT CẤU
I. ĐẠI CƯƠNG
Việc xác định thông số kết cấu nhằm chế tạo ra máy kinh tế hợp lý nhất
mà tính năng phù hợp với 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 các khuôn dập, vật

đúc,các kích thước và chi tiết tiêu chuẩn hóa ….
II.XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ KẾT CẤU
2.1Chọn loại lõi sắt stato máy làm bằng thép kĩ thuật điện cán nguội dầy
0,5(mm) (do nó có ưu điểm như là suất tổn hao nhỏ ,cường độ từ cảm
cao,chất lượng bề mặt tốt,độ bằng phẳng tốt nên hệ số ép chặt lá thép
cao…)và có kí hiệu là 2212.
+Đồng thời chọn kết cấu cách điện rãnh là cấp B
2.2 Bước cực :

τ=

π× D π×15.3
=
= 12,0166 cm
2p
4

2.3 Dòng điện pha định mức :

I1 = Iđm

P .103
11.103
=
=
= 22,0196 A
3. η . cos ϕ 3 × 0,87 × 0,87

2.4 Đường kính ngoài Roto :

D ' = D − 2 δ = 15,3 − 2 ×0,045 = 15,21 cm
2.5 Bước răng Stato :
t1 =

π ×D
2p

=

π ×15,3
36

= 1,3352cm

14


Đồ án tốt nghiệp
2.6 Bước răng Roto :

π× D ' π× 15,21
t2 =
=
= 1,4054 cm
Z2
34
2.7 Bề rộng răng Stato :

b 'Z1 =

π× ( D+ b 2 + 2 h 41 )
π× (15,3 + 2 × 0,05 + 0,71)
− b2 =
− 0,71 = 0,6952 cm
Z1
36

b"Z1 =

π( D + 2 h r1 )
π× (15,3 + 2 × 1,790 )
− b1 =
− 0,980 = 0,6676 cm
Z1
36

vậy ta có: b Z =
1

b 'Z1 + b"Z1
2

=

0,6952 + 0,6676
= 0,6814 cm
2

2.8 Bề rộng răng Roto :

b

'
Z2

(

)

π D ' − d 1 − 2. h 41
=
− d1
Z2

π× (15,21 − 0,32 − 2 × 0,075)
− 0,32
34
= 1,0413 cm
=

b

"
Z2

(

)

π D ' ' − 2 h r1 + d 2

=
− d2
Z2

π× (15,21 − 2 × 1,978 + 0,2)
− 0,2
34
= 0,8587 cm
=

⇒ bZ 2

bZ' 2 + bZ" 2 1,0413 + 0,87578
=
=
= 0,9496cm
2
2

2.9 Kích thước rãnh cách điện stato :
-Tiết diện thực của rãnh

S 'r =

b1 + b 2
9,80 + 7,10
× ( h 12 − h n ) =
× (17,40 − 1,8) = 131,820 mm 2
2
2

15


Đồ án tốt nghiệp
☻Trong đó :

* h12 = hr1-h41=17,90-0,5=17,40mm
* hn = 1,8mm :chiều cao nêm trong rãnh stato.

Diện tích cách điện rãnh :
Scđ = c.(2h42+b1)+b2.c
= 0,4.(2×17,40+9,80) + 7,10×0,5=21,39mm2
Trong đó : do chọn cấp cách điện rãnh là cấp B nên tra bảng phụ lục VIII1 phụ lụcVIIItrang 629 sách thiết kế máy điện (TKMĐ) của tác giả Trần
khánh Hà và Nguyễn Hồng Thanh ta được :
- c =0,4mm :chiều dầy cách điện rãnh.
- c’=0,5mm :chiều dầy cách điện giữa hai lớp cách điện.
Vậy diện tích có ích của rãnh là :
Sr =S’r -Scđ =131,82-21,39=110,43mm2
2.10 Chiều cao gông Stato :
hg 1 =

Dn − D
23,3 −15,3
− hr1 =
−1,790 = 2,21cm
2
2

2.11 Chiều cao gông Roto :

hg 2 =

D'− Dt
1
15,21 − 5,4
1
− hr 2 − d 2 =
− 1,798 + 0,2 = 2,894cm
2
6
2
6

2.12 Làm nghiêng rãnh ở Roto và nghiêng 1/16 vòng tròn nghĩa là một
bước răng Stato như vậy :
bn ≈ t1=1,3352 cm
2.13 Diện tích rãnh Roto là :

Sr 2

π( d12 + d 22 ) d1 + d 2
=
+
2
2
π× ( 3,2 2 + 2,0 2 )
=
2

d + d2 


 h r 2 − h 42 − 1

2 

( 3,2 + 2,0) × 19,78 − 0,75 − 3,2 + 2,0 
+


2
2



= 48,3072 mm 2

16


Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ DÂY QUẤN STATO
I ĐẠI CƯƠNG
Việc xác định thông só dây quấn Stato cho máy là công việc hết sức quan
trọng với nhiều yêu cầu khác nhau.Nói chung cho dây quấn phải đảm bảo
các yêu cầu như : phải tạo ra được ở khe hở không khí một từ trường
phân bố hình sin hoặc đảm bảo có được một sức điện động và một dòng
điện tương ứng với công suất điện từ của máy,tiết kiệm được vật liệu….
Những yêu cầu này có liên quan đến đặc tính làm việc của máy.
II XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ KẾT CẤU

3.1 Xác định kiểu dây quấn:
-Như ở phần kết luận chương I ta đã chọn dây quấn xếp hai lớp sử dụng
bước ngắn với y =7
-Vậy ta có :

β=
τ=

Với :

y 7
= = 0,778
τ 9
Z1 36
= =9
2p 4

Như vậy ta có sơ đồ dây quấn như hình vẽ với các thông số :
Z1=36; m=3; y =7 ; τ=9 ; q=3
Trong đó : q =

Z1
36
=
= 3 số rãnh một pha dưới một bước cực
2mp 12

3.2 Hệ số dây quấn :

17

Đồ án tốt nghiệp
-Hệ số bước ngắn : k

y

= sin β ×

α

20
2 =
2 = 0,9598
k =
r
α
20
q ×sin
3 ×sin
2
2
sin q ×

-Hệ số bước rải :

π
7 π
= sin × = 0,9397
2

9 2

☻ Trong đó : α = p
Vậy ta có :

sin 3 ×

360
360
= 2×
= 20°
Z1
36

kdq = ky×kr = 0,9397×0,9598 = 0,9019

18


Đồ án tốt nghiệp

SƠ ĐỒ DÂY QUẤN XẾP 3 PHA HAI LỚP VỚI Z =36; 2p= 4 ; q =3; β =7/9 ; m =3

1


Đồ án tốt nghiệp

3.3Số vòng dây nối tiếp một pha :
W1' =

k E × U1
0,962 × 220
=
= 101vòng
4k s .k dq .f .Φ 4 × 1,11 × 0,9019 × 50 × 0,01046

☻Trong đó : - chọn : α =0,64 ; ks =1,11 ; Bδ= 0,85 ; kE=0.962
-luồng từ thông khe hở không khí là :
Φδ = B’δ×αδ×lδ×τ ×10-4
= 0,85×0,64×16×12,0166×10-4
= 0,0146
3.4 Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh là :

a 1× W1' 1 ×101
u'r1 =
=
=16,83
p×q
2 ×3
Vậy ta lấy:

ur1=17

Như vậy số vòng dây chính xác ứng với ur1=17 là :

W1 =

p×q× u r 1
2 ×3 ×17

=
= 102 vòng
a1
1

Trong đó : - a1 =1 số mạch nhánh song song.
3.5 Xác định lại chính xác Φδ , Bδ :
Φ=

k E × U1
0,962 × 220
=
= 0,01036wb
4.k s .k dq .W1 .f
4 ×1,11 × 0,9019 ×102 × 50

Bδ =

Φ.10 4
0,01036.10 4
=
= 0,84T
α δ × l δ × τ 0,64 × 16 × 12,0166

Ta có :
B δ − B 'δ
0,85 − 0,84
∆B δ =
× 100 =
× 100 = 1,17% < 5%

Bδ
0,85

Vậy việc chọn Bδ là hoàn toàn thỏa mãn.
3.6 Tiết diện và đường kính dây dẫn :
Để chon kích thước dây trước hết ta phải xác định được mật độ dòng điện
j của dây dẫn.Việc chọn mật độ dòng điện ảnh hưởng đến hiệu suất và sự
1


Đồ án tốt nghiệp
phát nóng n của máy mà sự phát nóng của máy phụ thuộc vào tích số
AJ.Tích số này tỷ lệ với suất tải nhiệt của máy.Do đó trong máy điện
không đồng bộ thì AJ phụ thuộc vào đường kính ngoài lõi sắt Stato Dn.
Do vậy theo hình 10-4 trang 237sách TKMĐ của tac giả Trần Khánh Hà
và Nguyễn Hồng Thanh với Dn=23,3cm ta chọn được tích số AJ= 1900A2/cm.mm2.
Vậy ta có mật độ dòng điện là :
J1 =

AJ
1900
=
= 6,7735 A / mm 2
A
280,504

Trong đó : - A: tải đường
A=

2 ×m×I1 × W1

2 ×3 ×22,0196 ×102
=
= 280,504 A/cm
π×D
π×15,3

- tiết diện dây sơ bộ

s1' =

I đm
22,0196
=
= 1,625 mm 2
a 1× × n1 × J1 1 ×1 × 6,7735

Trong đó: - chọn n1 = 2 :số sợi chập song song .
-Iđm=22,0196A : dòng điện định mức (theo 1.3).
Vậy theo tiêu chuẩn bảng VI-1 phụ lục VI ta chọn dây đồng tráng men
PETV có đường kính dây không kể cách điện là d =1.45mm ,đường kích
kể cả cách điện là dcđ =1,535mm va tiết diện dây là s=1,651mm2
3.7 Hệ số lấp đầy rãnh :
2
u r1 × n 1 × d cđ
17 × 2 × 1,535 2
k lđ =
=
= 0,725
S r1
110,430

☻Trong đó : + Sr=110,43mm2 :diện tích có ích của rãnh(theo 1.9).
Nhưvậy hệ số klđ =0,725 là hoàn toàn thõa mãn công nghệ cho phép
(klđ =0,70 – 0,75).

2


Đồ án tốt nghiệp

PHẦN 4 :TÍNH TOÁN THAM SỐ MẠCH TỪ
VÀ SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN THAY THẾ
I. TÍNH TOÁN THAM SỐ MẠCH TỪ
Tính toán mạch từ là xác định sức từ động cần thiết để tạo ra khe hở
không khí một từ thông có thể sinh ra sức điện động đã xác định ở dây
quấn phần ứng.Để tính toán tổng sức từ động của máy người ta chia làm
5 phần :
● Sức tử động ở khe hở không khí.
● Sức từ động ở răng Stato.
●Sức từ động ở gông Stato.
●Sức từ động ở răng Roto.
●Sức từ động ở gông Roto.
4.1 Sức từ động ở khe hở không khí :
Để tính sức từ động ở khe hở không khí người ta đưa ra hệ số khe hở
không khí (hệ số Carter) kδ.
Hệ số này thể hiện sự phân bố từ trường không đều ở khe hở không khí
do có răng rãnh của Stato và Roto.Hệ số này được tính như sau:

k δ=kδ1×

kδ2
Với : -kδ1 hệ số khe hở không khí do răng rãnh của Stato.
-kδ2 hệ số khe hở không khí do răng rãnh của Roto.
Trong đó :
● k δ1 =

t1
1,3352
=
=1,1899
t1 −ν1δ 1,3352 −4,7343 ×0,045

3


Đồ án tốt nghiệp
2

2

Với :

 3,5 
 b41 




0,45 
δ 



ν1 =
=
= 4,7343
b41
3,5
5+
5+
0,45
δ

● kδ 2 =

t2
1,4054
=
=1,0446
t2 −ν2δ 1,4054 −1,3333 ×0,045
2

Với :

Vậy

2

 b42 
 1,5 
 



δ 
045 


ν2 =
=
= 1,3333
 b42 
 1,5 
5+  5+

δ 
 0,45 

kδ = kδ1 × kδ2 =1,1899 × 1,0446 =1,2429

Ta có sức từ động ở khe hở không khí là :
Fδ=1,6.Bδ.kδ.δ.104 =1,6×0,84×1,2429×0,045×104 =751,7059A
4.2 Sức từ động ở răng Stato : Fz1
Để tìm được Fz1 ta phải tìm lại chính xác mật độ từ thông trên răng Stato:

B Z1 =

B δ × l δ × t 1 0,84 ×16 × 1,3352
=
= 1,73 T
b Z1 × l1 × k c
0,681×16 × 0,95

☻ Trong đó : kc =0,95 hệ số ép chặt lõi sắt.
Theo bảng V-6 phụ lục V trang 608 sách TKMĐ của tác giả Trần Khánh
Hà và Nguyễn Hồng Thanh ta tra được cường độ từ trường trên răng
Stato là HZ1 =20,7 A/cm.
Như vậy sức từ động trên răng Stato là :
FZ1 =2.hz1.HZ1 =2×1,790×20,7 =74,106 A
Trong đó : hZ1 =hr1 =1,790 cm.
4.3 Sức từ động trên răng Roto là : FZ2
-Ta có mật độ từ thông ở răng Roto :
BZ 2 =

Bδ × l 2 × t 2
0,84 ×16,0 ×1,4054
=
= 1,31 T
b z 2 × l 2 × k c 0,9496 ×16,0 × 0,95

☻ Trong đó : ▪ bz2 =0,9496 cm –bề rộng răng Roto (theo 2.8).

4


Đồ án tốt nghiệp
▪ t2 =1,4054cm bước răng Roto (theo 2.5).
-Từ BZ2 =1,31T tra bảng phụ lục V-6 phụ lục V trang 608 sách TKMĐ
của tác giả Trần Khánh Hà và Nguyễn Hồng Thanh ta được cường độ từ
trường trên răng Roto là : HZ2 = 7,38A/cm.
-Vậy sức từ động trên răng Roto :
FZ2 = 2.h’z2.HZ2 = 2×1,871×7,38 = 27,6159 A

☻Trong đó chiều cao tính toán của răng Roto bằng :

h z1 = h r1 −

d1
0,32
= 1,978 −
= 1,871 cm
3
3

4.4 Tính sức từ động ở gông Stato Fg1 :
-Mật độ từ thông ở gông Stato :
Bg 1 =

Φ×104
0,01036 ×104
=
= 1,54 T
2 h g 1× l1× k c 2 × 2,21 ×16,0 × 0,95

-Từ Bg1 =1,54T theo bảng V-9 phụ lục V trang 611sách TKMĐ của tác
giả Trần Khánh Hà và Nguyễn Hồng Thanh ta tra được cường độ từ
trường trên gông Stato là Hg1 =10,4A/cm .
-Chiều dài mạch từ ở gông Stato :
L g1 =

π ( D n − h g1 )
2p

=

π× ( 23,3 − 2,21)
= 16,5556 cm
4

☻trong đó : - Dn =23,3 cm đường kính ngoài của Stato
- hg1 =2,21 cm chiều cao gông Stato (theo 2.10).
-Vậy sức từ động ở gông Stato bằng :
Fg1 = Lg1×Hg1 =16,5556× 10,4 =172,178 A
4.5 Sức từ động ở gông Roto Fg2 :
-Mật độ từ thông ở gông Roto :
Bg 2 =

Φ .104
0,01036 × 104
=
= 1,18 T
2 h g 2 ×l 2 × k c 2 × 2,894 × 16,0 × 0,95

5


Đồ án tốt nghiệp
-Từ Bg1 =1,18T theo bảng V-9 phụ lục V trang 611sách TKMĐ của tác
giả Trần Khánh Hà và Nguyễn Hồng Thanh ta tra được cường độ từ
trường trên gông Stato là Hg1 =3,90A/cm
-Chiều dài mạch từ ở gông Roto:
Lg2 =

π( d t + h g 2 )
2p

=

π× ( 5,4 + 2,894 )
= 6,5108cm
4

-Vậy sức từ động ở gông Roto bằng :
Fg2 =Lg2×Hg2 =6,5108× 3,90 =25,3921 A
4.6 Tổng sức từ động của mạch từ
F = Fδ× FZ1×FZ2×Fg1×Fg2
= 751,7059+74,106+27,6159+172,178+25,3921
=1050,9979 A
4.7 Hệ só bão hòa toàn mạch :
kμ =

F 10500,9979
=
= 1,3981
Fδ
751,7059

4.8 Dòng điện từ hóa :
Iμ =

p× F
2 ×1050,9979
=

= 8,4627 A
2,7 × W1× k dq 2,7 ×102 × 0,9019

-Dòng điện từ hóa phần trăm :

Iμ % =

Iμ
I đm

× 100 =

8,4627
× 100 = 38,43%
22,0196

II.Tính toán các tham số của sơ đồ mạch điện thay thế

6