THIẾT kế ĐỘNG cơ KHÔNG ĐỒNG bộ 3 PHA RÔTO LỒNG sóc

Đồ án môn học

Đặng Tuấn Dũng

Thiết kế Động cơ không đồng bộ 3 pha
rôto lồng sóc
Phần i : Các thông số định mức
- Công suất định mức: Pđm =15 kW
- Điện áp định mức: Uđm =380/220 V
- Tổ đấu dây: Y/
- Tần số làm việc: f =50 Hz
- Số đôi cực: 2p = 2
- Hệ số cosđm = 0,92
- Hiệu suất của động cơ dm = 0,875
- Kiểu máy: kín, tự làm mát bằng quạt gió
- Chế độ làm việc liên tục
- Cấp cách điện: cấp B

1. Tốc độ đồng bộ
Từ công thức: p =

60.f
60. f 60.50
ndb =
=
= 3000 v / f
n db
p
1

2. Dòng điện định mức (pha)

I 1dm

Pdm .10 3
=
m1 .U 1 f . dm . cos dm

Trong đó:
Hiệu suất của động cơ : đm = 0,875
Hệ số công suất
I 1dm

: cosđm = 0,92

Pdm .10 3
2,210 3
=
=
= 28,23 ( A)
m1 .U 1 f . dm . cos dm 3.220.0,875.0,92

Phần II: Kích thớc chủ yếu

Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

1


Đồ án môn học

Đặng Tuấn Dũng

3. Công suất tính toán
P' =

k E .Pdm
0,98.15
=
= 18,26(kW )
dm . cos dm 0,875.0,92

Trong đó:
KE =f(p) đợc tra trong hình 10-2 trang TKMĐ- Trần Khánh Hà
Với p=1 ta tra đợc kE =0,98

4. Đờng kính Stato
Đờng kính Stato phụ thuộc vào công suất tính toán P
Với chiều cao tâm trục h=160 mm theo bảng 10-3có đờng kính ngoài
stato theo tiêu chuẩn Dn = 27,2 cm.
đối với máy có số đôi cực 2p =2 ta có:
D = (0,52 - 0,57)Dn
Ta chọn Kd = 0,52 0,57
D =14,14 15,504 cm , ta chọn D = 15 cm

5. Bớc cực

= 2.Dp = .215 = 23,56(cm)
6. Chiều dài tính toán lõi sắt Stato(l )
- Sơ bộ chọn :

=0,64 :hệ số cung cực từ

ks =1,11: hệ số dạng sóng
kdq =0,95 : chọn dây quấn 2 lớp, bớc đủ

- Theo hình 10-3a trang 234 TKMĐ- Tần Khánh Hà,
Với Dn=27,2 cm ta tra đợc: A=360 A/cm
Mật độ tự cảm khe hở không khí: B =0,84 T
l =

6,1.10 7 .P'
6,1.10 7.18,26
=
= 9,58 (cm)
.k s .k dq . A.B .D 2 .n 0,64.1,11.0,91.360.0.84.15 2.3000

lấy chuẩn l =9,6 cm

7. Chiều dài thực của Stato
l1 = l=9,6 (cm)
Do lõi sắt ngắn nên làm thành một khối.
Chiều dài lõi sắt stato, Rôto bằng:

l1=l2= l=9,6 (cm)

Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

2


Đồ án môn học

Đặng Tuấn Dũng

8. Lập phơng án kinh tế
Hệ số : =

l
9,6
=
= 0,41
23,56

Trong dãy động cơ không đồng bộ công suất 15 kW , 2p = 2 có cùng đờng
kính ngoài (nghĩa là cùng chiều cao tâm trục h =160 mm) với máy công suất
18,5 kW , 2p = 2 . Hệ số tăng công suất của máy này là: =

18,5
= 1,23
15

Do đó của máy 18,5 kW bằng
37 = .30 = 1,23.0,41 = 0,5043

Theo hình 10-3b ,hai hệ số 37 và 30 đều nằm trong phạm vi kinh tế, do
đó việc chọn phơng án trên là hợp lý

1.

Số rãnh Stato
Trong đó:

Z1 = 2.m1.p.q1 =2.3.1.5 =30 (rãnh)
m1 =3 : là số pha của dây quấn Stato
2p = 2 : số đôi cực p = 1
q1: số rãnh của mỗi pha dới mỗi bớc cực, vì tốc độ của động là
3000 vòng/phút nên ta chọn q1 =5,

2. Bớc rãnh Stato
t1 =

.D .15
=
= 1,57(cm)
Z1
30

3. Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh
ur =

Trong đó:

A.t1 .a1 360.1,75.4
=
= 80(thanhdẫn)
I 1dm
28,23

a1 : số nhánh song song, chọn a1 = 4
A =360 (A/cm)
I1đm =28,23 (A)

4. Số vòng dây nối tiếp của một pha dây quấn Stato
W1 = p.q1 .

ur
80
= 1.5. = 100 (vòng)
a1
4

5. Tiết diện và đờng kính dây
S1 =

I 1dm
a1 .J 1 .n1

Trong đó: a1 = 4 số nhánh song song

Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

3


Đồ án môn học

Đặng Tuấn Dũng

n1: số sợi dây ghép song song, chọn n1 = 2
J1: mật độ dòng điện dây quấn Stato
Theo phụ lục IV, Bảng IV-1. Dãy công suất chiều cao tâm trục của động
cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc, kiểu kín TCVN-1987-94- cách điện cấp B

Công suất P= 15 (kW), số đôi cực 2p = 2 h = 160 (mm)
Từ đó ta tra đợc trị số: AJ=1820 (A2/cm,mm2)
mật độ dòng điện: J 1 =
I

AJ 1820
=
= 5,1 (A/mm 2 )
A
360

28,23

2
1dm
S1 = a .J .n = 4.5,1.2 = 0,691(mm )
1 1 1

Theo phụ lục VI ,bảng VI-1 chọn dây quấn tráng men PETV có đờng kính
(d/dcd= 0,74/0,805 ) có tiết diện bằng S1= 0,430 mm2

6. Kiểu dây quấn
Chọn dây quấn 2 lớp bớc đủ, =

30
=
= 15
2p 2

Chọn y = 12, từ rãnh 1 ữ 11, = 15

hệ số bớc ngắn : =

y 10
=
= 0,8
12


2


2





- Hệ số dây quấn bớc ngắn: Ky1 = Sin . = Sin .0.8 = 0,95

Hệ số quấn rải:

kr=





sin( q. / 2) sin(5.12 / 2)
=
= 0,956

q. sin( / 2) 5. sin(12 / 2)

Trong đó q= 5
=p.360/Z1=1.360/30=12
-

Hệ số dây quấn Stato: Kd1 = Ky1.Kr = 0,8.0,956 = 0,91

7. Từ thông khe hở không khí
=

K E .U 1dm
0,98.220
=
= 0,01067 (Wb)
4.Ks. f .W1 .Kdq1 4.1,11.50.100.0,91

Trong đó: kE = 0,98
ks = 1,11
w1 = 100
kd1 = 0,91 (do P >= 15, 2p = 2)

Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

4


Đồ án môn học

Đặng Tuấn Dũng

8. Mật độ từ thông khe hở không khí
B =

.10 4
0,01067.10 4
=
= 0,84(T )
S . .l 0,64.23,56.9,6

Trong đó: =0,01067 (T)
= 0,64
= 23,56 (cm)
l = 9,6 (cm)

9. Xác định sơ bộ chiều rộng răng Stato
bZ' 1 =

B .l .t1
0,84.9,6.1,57
=
= 0,66(cm)
'
BZ 1 .l1 .Kc1 1,85.9,6.0,95

Trong đó: l = l1 = 9,6 (cm)
t1 = 1,57 (cm)
B = 0,84 (T)
Bz1: mật độ từ thông răng Stato, theo bảng 10.5b , với răng có cạnh song
song thì Bz1=1,75 ữ1,95 (T), ta chọn sơ bộ Bz1 =1,85 (T)

Kc1: hệ số ép chặt của lõi sắt Stato, ta chọn Kc1 =0,95

10.

Xác định sơ bộ chiều cao gông
h' g1 =

.10 4
0,01067.10 4
=
= 3,77( cm )
2.B g1 .l1 .K C1 2.1,55.9,6.0,95

Trong đó: Bg1: mật độ từ thông gông Stato, Bg1=1,45 - 1,6 (T)
Ta chọn Bg1 = 1,55 (T)

11.

Kích thớc răng, rãnh và cách điện rãnh

n1 .u r .d cd2
- Diện tích có ích của rãnh (tính sơ bộ) là: S =
kd
'
r

n1 = 2 là số sợi dây ghép song song
ur = 80
dcđ = 0,805 (mm)
- Chọn kiểu rãnh hình thang (răng có cạnh song song) nh hình vẽ

Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

5


Đồ án môn học

*

Đặng Tuấn Dũng

Chiều cao rãnh Stato:

hr1 =

1
( Dn D ) h ' g1 = 1 ( 27,2 15) 3,77 = 2,33 (cm) = 23,3(mm)
2
2

hgS = 3,77 (cm) chiều cao gông Stato
Dn = 27,2 (cm) đờng kính ngoài Stato
D = 15 (cm) đờng kính trong Stato
Chiều cao thực của răng Stato:
hZ1 = hr1 h41 = 23,3 0,5 = 22,8 (mm)
Bề rộng rãnh Stato:
Chọn bề rộng miệng rãnh Stato là b41 =2,5 (mm) =0,25 (cm)
h41 =0,5 (mm) =0,05 (cm)
Chiều rộng rãnh Stato phía đáy tròn nhỏ:

d1 =

( D + 2.h41 ) bz1 .Z 1 (15 + 2.0,05) 0,66.30
=
= 1,029(cm)
30
Z1

Chiều rộng rãnh Stato phía đáy tròn lớn:

Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

6


Đồ án môn học

Đặng Tuấn Dũng

d2 =

( Dn 2.hg1 ) bz1 .Z 1
Z1 +

=

(27,2 2.3,77) 0,66.30
= 1,27(cm)
30 +

D = 15 (cm) đờng kính trong Stato
Dn = 27,2 (cm) đờng kính ngoài Stato
hg1 = 3,77 (cm) chiều cao gông Stato
bZ1 = 0,66 (cm) chiều rộng răng Stato
Z1 = 30 (rãnh)
Theo bảng VIII-1 ở phụ lục VIII chiều dày cách điện rãnh là c = 0,4 mm
nêm là c= 0,5 mm
Trong đó:

Tính hệ số lấp đầy kđ:
Diện tích của rãnh (trừ nêm):
S 'r =

( d12 + d 22 ) d1 + d 2
d
(10,3 2 + 12,7 2 ) 10,3 + 12,7
10.3
+
(h12 1 ) =
+
(10,95
) = 172mm 2
8
2
2
8
2
2

trong đó h12 = hr1 d1 d 2 h41 = 23,3 10,3 12,7 0,5 = 10,95(mm)

2

2

2

2

Diện tích lớp cách điện:
d
.d 2

S cd =
+ 2.h12 + (d1 + d 2 ).c + 1 .c '
2
2

10,3
.12,7

=
+ 2.10,95 + (10,3 + 12,7 ) .0,4 + .
.0,5
2
2


(

= 34 mm 2

)

Diện tích có ích của rãnh: Sr =Sr - Scđ = 172 34 = 138(mm 2 )
2
n1 .u r .d cd2
2.80.( 0,805)
Hệ số lấp đầy rãnh Stato: kđ =
=
= 0,75
Sr
138

12.

Chiều rộng răng Stato

Chiều rông răng Stato phía đáy rãnh phẳng:
bZ' 1 =

( D + 2.h41 + d1 )
.(15 + 2.0,05 + 1,03)
d1 =
1,03 = 0,66( cm )
Z1
30

Chiều rông răng Stato phía đáy rãnh tròn:
bZ'' 1 =

.[ D + 2( h 41 + h12 ) ]
.(15 + 2.(0,05 + 1.095) )
d2 =
1,27 = 0,54 ( cm )
Z1
30

Chiều rộng răng Stato trung bình: bZ 1 = bZ 1 + bZ 1 = 0,06 + 0,54 = 0,6 ( cm )
'

''

2

Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

2

7


Đồ án môn học
13.
hg1 =

Đặng Tuấn Dũng
Chiều cao gông từ Stato

Dn D
1

27,2 15
1
hr1 + d 2 =
2,33 + 1,27= 3,98( cm )
2
6
2
6

Trong đó:

14.

Dn = 27,2 (cm)
D = 15 (cm)
hr1 =2,33 (cm)
d2 = 1,27 (cm)

Khe hở không khí

Khí chọn khe hở không khí ta cố gắng lấy nhỏ để cho dòng điện không
tải nhỏ và cos cao, Nhng khe hở không khí nhỏ sẽ khó khăn trong việc chế tạo
và quá trình làm việc của máy: Stato rất dễ chạm với Rôto (sát cốt), làm tăng
thêm tổn thất phụ, điện kháng tản tạp của động cơ cũng tăng lên,
Theo công thức 10- 20 trang Giáo trình TKMĐ- Trần Khánh Hà, đối với
loại Động cơ có công suất không lớn P = 15kW < 20 kW, 2p = 2 ta có:
' 0,3 +

1,5 D
1,5.15

= 0,3 +
= 0,525 ( mm )
1000
1000

Tra theo bảng 10.8 tham khảo ta có khe hở không khí = 0.8(mm)

Phần Iii : Thiết kế dây quấn rãnh và gông rôto

15.

Số rãnh Rôto

Thiết kế Rôto lồng sóc đúc nhôm, chọn số rãnh Rôto theo bảng 10 - 6
trang 246, Giáo trình Động cơ không đồng bộ- phối hợp giữa số rãnh Stato và
số rãnh Rôto của máy điện không đồng bộ Rôto lồng sóc: 2p =2 rãnh Rôto
nghiêng, động cơ làm việc ở điều kiện bình thờng:

Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

8


Đồ án môn học

Đặng Tuấn Dũng

Z2 = 24 rãnh

16.

Đờng kính ngoài Rôto

D= D 2. = 15 - 2.0,8 = 14,84 (cm)
D = 15 (cm)

đờng kính trong stato

= 0,08 (cm) khe hở không khí

17.

Đờng kính trục Rôto

Dt = 0,3.D = 0,3 .15 = 4,5 (cm)

18.
t2 =

Bớc răng Rôto

.D' .14,84
=
= 1,94 ( cm )
Z2
24

19.

Xác định sơ bộ chiều rộng răng Rôto

Theo công thức : bZ' 2 =
Trong đó:

B .l .t 2
B Z 2 .l 2 .k C 2

B =0,74 (T)

l2 = l1 =9,6 (cm)
t2 =1,94 (cm)
kC2: hệ số ép chặt lõi sắt Rôto
Vì lõi sắt ngắn (l2 =9,6 cm <14 cm), ta có hệ số ép chặt kC2 =0,95
BZ2: mật độ từ cảm trong răng Rôto ,ta chọn BZ2 = 1,85 (T)
bZ' 2 =

20.

B .l .t 2
0,74.9,6.1,94
=
= 0,82 ( cm )
BZ 2 .l 2 .k C 2 1,85.9,6.0,95

Dòng điện trong thanh dẫn Rôto

I td = I 2 = k I .I 1dm .

Trong đó:

2.m1 .W1 .k dq1
Z2

= 0,95.23,56.

2.3.100.0,91
= 509,2 ( A)
24

kdq1 =0,91
W1 =100 vòng
Z2 =40 (rãnh)
m1 =3 số pha của dây quấn Stato
kI =f(cos): là hệ số dòng điện, đợc tra trong hình 10- 5

Giáo trình TKMĐ- Trần Khánh Hà, ứng với cosđm =0,91 thì kI =0,94

21.

Dòng điện trong vành ngắn mạch

Theo công thức ta có:

Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

9


Đồ án môn học
I V = I td .

Đặng Tuấn Dũng

1

p
2. sin
Z2

22.

= 509,2.

1


2. sin
24

= 1945 ( A )

Tiết diện thanh dẫn

Với thanh dẫn nhôm thì J2 = 3 (A/mm2)
Tiết diện thanh dẫn: S td' =

23.

(

I td 509,2
=
= 169,7 mm 2
J2
3

)

Tiết diện vành ngắn mạch

Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong vành ngắn mạch:
JV =2,5 (A/mm2)
SV =

24.

(

I V 1945
=
= 778 mm 2
JV
2,5

)

Kích thớc răng, rãnh Rôto

b42
d1

h42
bZ2
bZ2

hr2
d2

bZ2

* Chiều cao rãnh Rôto (hr 2):
hr2 = 1,22 (cm)D
= 12,2 (mm)
* Chọn bề rộng miệng rãnh Rôto:
b42 = 1 (mm)

Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

10


Đồ án môn học

Đặng Tuấn Dũng

h42 = 0,5 (mm)
* Chiều rộng rãnh Rôto phía rộng nhất:
.( D'2.h42 ) Z 2 .bZ' 2 (148,4 2.0,5) 24.8,2
d1 =
=

= 9,8( mm ) = 0,98( cm )
Z2 +
24 +

Trong đó:
D=14,84 (cm) =148,4 (mm)
h42 = 0,5 (mm)
Z2 = 24 (rãnh)
bZ2 = 8,2 (mm)
Chiều rộng rãnh Rôto phía hẹp nhất:
2

d2 =

d1 (

Z2
+ ) 4.S ' td

2
=
Z2
( )

2

( 9,8) 2 ( 24 + ) 4.169,7


2

24
( )
2

= 5,8( mm ) = 0,58( cm )

Trong đó:
d1 = 9,8 (mm)
Z2 = 24 (rãnh)
Std = 169,7 (mm2)
Khoảng cách giữa hai tâm đờng tròn 2 đáy rãnh Rôto:
h12 = hr2- d1/2-d2/2-h42 = 12,2 4,9 5,8 0,5 = 3,9(mm)

25.

Vành ngắn mạch

Chiều cao vành ngắn mạch, thông thờng lấy sơ bộ:
bV =1,2,hr2 =1,2.12,2 = 14,64 (mm)
hr2 =12,2 (mm)
Chiều rộng vành nhắn mạch (sơ bộ):
aV' =

SV
778
=
= 53,14 ( mm )
bV 14,64

Trong đó: SV = 778 (mm2)
bV = 14,64 (mm)
Từ đó ta có thể chọn kích thớc vành ngắn mạch:
SV = aV x bV =53 x 15 = 795 (mm2)

26.
Sr 2 =

Diện tích rãnh Rôto

.d12

+

.d 22

+

8
8
2
.( 9,8)
.( 5,8) 2
=
+
8
8

d1 + d 2
.h12 =

2
9,8 + 5,8
+
.3,9 = 81,34 ( mm 2 )
2

Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

11


Đồ án môn học

Đặng Tuấn Dũng

Trong đó: d1 = 9,8 (mm2)
d2 = 5,8 (mm2)
h12 = 3,9 (mm2)

27.

Tính các kích thớc thực tế

Chiều cao thực tế của răng Rôto
hZ2 = hr2 + d2/6 h42 = 12,2 + 0,97 0,5 = 14,6 (mm)
Bề rộng răng Rôto:
-

Bề rộng răng Rôto chỗ hẹp nhất:

bZ'' 2 =

-

.( D'+ d 2 2.hZ 2 )
.(14,84 + 0,58 2.1,46 )
d2 =
0.58 = 1,056 ( cm )
Z2
24

Bề rộng răng Rôto chỗ rộng nhất:

bZ' 2 =

.( D'd1 2.h42 )
.(14,84 0,98 2.0,05)
d1 =
0,98 = 0,812( cm )
Z2
24

Trong đó: Z2 = 24 (rãnh)
D=14,84 (cm)
d1 = 0,98 (cm)
d2 = 0,58 (cm)
h42 =0,05 (cm)
-

Bề rộng trung bình của răng Rôto:

bZ 2 =

28.

bZ' 2 + bZ'' 2 0,821 + 1,056
=
= 0,9385(cm)
2
2

Chiều cao gông Rôto

Đối với động cơ loại rãnh có đáy tròn, số đôi cực 2p=2,
Theo công thức ta có:
hg 2

1
1
D' d t
14,84 .4,5
1
1
3 h + d =
3
=
1,46 + 0,58 = 5,31( cm )
Z2
2
2
6

2
6

Trong đó: d2 = 0,58 (cm): đờng kính đáy tròn Rôto chỗ nhỏ nhất,
xác định ở trên
hZ2 = 1,46 (cm): chiều cao của rãnh Rôto, xác định ở trên

29.

Độ nghiêng rãnh Stato

Để giảm bớt biên độ của các sóng bậc cao, ta có thể làm rãnh Stato, Rôto
nghiêng, với cách dùng rãnh nghiêng ta sẽ có nghiều kiểu phối hợp rãnh Stato
và Rôto

Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

12


Đồ án môn học

Đặng Tuấn Dũng
bn = t1 = 1,57 (cm)

Phần IV : Tính toán mạch từ

30.

Hệ số khe hở không khí

- Phía Stato: k 1 =

t1
t1 1.
2

2

Theo công thức: 1

2,5
b41




0,8



=
=
= 1,202
b41
2,5
5+
5+
0,8

Trong đó: b41 = 2,5 (mm) là miệng rãnh Stato
t1 = 1,57 (cm) bớc rãnh Stato
=0,8 (cm) khe hở không khí
Thay số vào ta đợc: k 1 =
-

t1
1,57
=
= 1,065
t1 . 1,57 1,202.0,08

t

2
Phía Rôto: k 2 = t .
2
2
2

2

Trong đó:

2

1
b42

0,8



=
=
= 0,25
b42
1
5+
5+
0,8


t2 = 1,94 (cm)
Thay số vào ta đợc: k 2 =

t2
1,94
=
= 1,0104
t 2 2 . 1,94 0,25.0,8

Do đó k =k1.k2 = 1,065.1,0104 = 1,076

31.

Sức từ động trên khe hở không khí

Mạch từ có 2 đoạn qua khe hở không khí, bề rộng của khe hở không khí
theo hớng hớng kính
F = 1,6.B.k..104 = 1,6.0,74.1,076.0,08.104 = 1019 (A)
Trong đó: B =0,74 (T) mật độ từ thông khe hở không khí
=0,08 (cm) bề rộng khe hở không khí

Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

13


Đồ án môn học

Đặng Tuấn Dũng

k = 1,076

32.

Mật độ từ thông ở răng Stato
B .l1 .t1
0,74 . 9,6 .1,57
=
= 2,038 ( T )
bZ 1 .l1 .k C1
0,6 . 9,6. 0,95

BZ 1 =

Trong đó: B = 0,64 (T)
t1 = 1,57 (cm)
bZ1 =0,6 (cm)
kC1 =0,95

33.

Cờng độ từ trờng trên răng Stato
Theo bảng V- 6 ,trong phụ lục V,ta tra đợc :
HZ1 = 77,9 (A/cm)

34.

Sức từ động trên răng Stato

FZ1 =2.hZ1.HZ1 =2.2,28.77,9 = 355,224 (A)
Trong đó: hZ1 =22,8 (mm) =2,28 (cm)

35.

Mật độ từ thông trên răng Rôto

Theo công thức :
BZ 2 =

B .l 2 .t 2
0,74 . 9,6 .1,94
=
= 1,610 ( T )

bZ 2 .l 2 .k C 2 0,9385 . 9,6. 0,95

Trong đó: B = 0,64 (T)
t2 = 1,94 (cm)
bZ2 =0,9385 (cm)
kC2 =0,95

36.

Cờng độ từ trờng trung bình trên răng Rôto

Theo bảng V- 6 ,trong phụ lục V,ta tra đợc :
HZ2 = 15,6 (A/cm)

37.

Sức từ động trên răng Rôto

FZ2 = 2.hZ2.HZ2 = 2.1,46.15,6 = 45,552 (A)
Trong đó: hZ2 =1,46 (cm), chiều cao rãnh Rôto

38.

Hệ số bão hoà răng

Tính lại hệ số bão hoà răng đã chọn sơ bộ, theo công thức :
kZ =

F + FZ 1 + FZ 2 1019 + 355,224 + 45,552
=

= 1,39
F
1019

Trong đó: F = 1019 (A)

Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

14


Đồ án môn học

Đặng Tuấn Dũng

FZ1 = 255,224 (A)
FZ2 = 45,552 (A)

39.

Mật độ từ thông trên gông Stato

.10 4
0,01067.10 4
B g1 =
=
= 1,5 ( T )
2.hg1 .l1 .k C1 2.3,98.9,6.0,95

Trong đó: = 0,01067 (Wb)

l1 = 9,6 (cm)
kC1 = 0,95
hg1 = 3,98 (cm)

40.

Cờng độ từ trờng trên gông Stato

Theo bảng V- 9 ,trong phụ lục V,ta tra đợc :
Hg1 = 10 (A/cm)

41.

Chiều dài mạch từ ở gông Stato

Theo công thức :
Lg1 =

42.

.( Dn hg1 )
2p

=

.( 27,2 3,98)
= 36,47 ( cm )
2

Sức từ động trên gông Stato

Fg1 = Lg1.Hg1 = 36,47.10 = 364,7 (A)

43.
Bg 2

Mật độ từ thông trên gông Rôto
.10 4
0,01067.10 4
=
=
= 1,1 ( T )
2.hg 2 .l 2 .k C 2 2.5,31.9,6.0,95

Trong đó: = 0,01067 (Wb)
l2 = 9,6 (cm)
kC2 = 0,95 , hg2 = 53,1 (mm) = 5,31(cm)

44.

Cờng độ từ trờng trên gông Rôto

Theo bảng V- 9 ,trong phụ lục V,ta tra đợc :
Hg2 = 3,32 (A/cm)

45.

Chiều dài mạch từ ở gông Rôto

Theo công thức

Lg 2 =

.( Dt + hg 2 )
2p

=

.( 4,5 + 5,31)
= 15,41( cm )
2

Trong đó: dt = 4,5 (cm) đờng kính trục Rôto
hg2 = 5,31 (cm)

Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

15


Đồ án môn học
46.

Đặng Tuấn Dũng
Sức từ động trên gông Stato

Fg2 =Lg2.Hg2 = 15,41.3,32 = 51,16 (A)

47.

Sức từ động tổng của toàn mạch

Theo công thức :
F = F + FZ1 + FZ2 + Fg1 + Fg2
Trong đó: F = 1019 (A) Sức từ động khe hở không khí
FZ1 = 355,224 (A) Sức từ động trên răng Stato
FZ2 = 45,552 (A) Sức từ động trên răng Rôto
Fg1 = 364,7 (A) Sức từ động trên gông Stato
Fg2 = 51,16 (A) Sức từ động trên gông Rôto
Thay số vào ta đợc:
F = 1019 + 355,224 + 45,552 + 364,7 + 51,16 = 1836,636 (A)

48.

Hệ số bão hoà toàn mạch

kà =

49.

F 1835,636
=
= 1,8
F
1019

Dòng điện từ hoá

Theo công thức :
Ià =

p.F
1.1835,636
=
= 7,47 ( A)
0,9.m1 .W1 .k d 1 0,9 . 3 .100 . 0,91

Trong đó: F =1835,636 (A)
W1 100 (vòng) số vòng dây của dây quấn Stato
kd1 =0,91 hệ số dây quấn Stato
Dòng điện từ hoá tính theo đơn vị phần trăm:
Ià % =

Ià
7,47
.100% =
.100% = 26,46 %
I 1dm
28,23

Trong đó: Iđm = 28,23 (A) dòng điện đực mức

Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

16


Đồ án môn học

Đặng Tuấn Dũng

Chơng V: tham số của động cơ điện

50.

Chiều dài phần đầu nối dây quấn Stato

Theo công thức Giáo trình TKMĐ ta có:
lđ1 =Kđ1.y1 + 2B1
Trong đó:
Kđ1, B1 đợc tra trong Giáo trình TKMĐ
Đối với loại động cơ 2p=2, phần đầu nối không băng cách điện
ta có: Kđ1 =1,2 và B1 = 1,0 (cm)

y1 =
Trong đó:

.( D + hr1 ) y1
Z1

là bề rộng trung bình của phần tử

D = 15 (cm) đờng kính trong Stato
hr1 =2,33 (cm) chiều cao rãnh Stato
Z1 =30 số rãnh Stato
y1 = 12 là bớc ngắn của dây quấn Stato

Thay số vào ta đợc: y1 =

.( D + hr1 ) y1 .(15 + 2,33).12
=

= 21,78
Z1
30

Từ đó ta có: lđ1 = Kđ1.y1 + 2B1 =1,2.21,78 + 2.1 = 28,136 (cm)

Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

17


Đồ án môn học

Đặng Tuấn Dũng

51. Chiều dài phần đầu nối của dây quấn Stato khi
ra khỏi lõi sắt
f = kf1.y1 + B1 = 0,26.21,78 + 1 = 6,66 (cm)
Trong đó:
kf1 = 0,26 và B1 =1 đợc tra trong Giáo trình TKMĐ

y1 = 21,78 (cm)
52.

Chiều dài trung bình

1

2

vòng dây của dây quán

Stato
l1/2 tb = l1 + lđ1 = 9,6 + 28,136 = 37,736 (cm)

53.

Chiều dài dây quấn của 1 pha Stato

l1 = 2.W1.l1/2 tb.10-2 = 2.100.37,736.10-2 = 75,472 (m)

54.

Điện trở tác dụng của dây quấn Stato

r1 =

(750 ) .

l1
n1 .a1 .S1

Trong đó:
l1 = 75,472 (m) chiều dài dây quấn của 1 pha Stato
n1 = 2 số sợi dây ghép song song
a1 = 4 số nhánh song song
S1 = 0,430 (mm2) tiết diện dây dẫn

(Cu 750 ) =

r1 = ( 750 ) .

l1
1 75,472
= .
= 0,42 ( )
n1 .a1 .S1 46 2.4.0,430

Tính theo đơn vị tơng đối: r1* =

55.


)

(

2
1
điện trở dây dẫn đồng
0,0217 .mm
m
46

r1 .I 1dm 0,42.28,23
=
= 0,0615
U1
220

Điện trở tác dụng của dây quấn Rôto

Điện trở thanh dẫn:
l 2 .10 2
1 9,6.10 2
rtd = Al .
= .
= 5,13.10 -5 ( )
Sr2
23 81,34

Trong đó:

( Al 750 ) =

(

2
1
0,0435 .mm
m
23

)

l2 = 9,6 (cm) chiều dài lõi sắt Rôto

Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

18

Đồ án môn học

Đặng Tuấn Dũng
Sr2 = 81,34 (mm2) diện tích rãnh Rôto

Điện trở vành ngắn mạch: rV = Al .



.DV .10 2
Z 2 .SV

Trong đó: DV = D- aV =14,84 - 5,3 = 9,54 (cm) đờng kính trung bình
của vành ngắn mạch
D = 14,84 (cm) đờng kính ngoài Rôto
aV = 5,3 (cm) kích thớc vành ngắn mạch
SV = 795 (mm2) diện tích vành ngắn mạch
Do đó:

rV = Al .

.DV .10 2
1 .9,54.10 2
= .
= 6,83 .10 7 ( )
Z 2 .SV
23 24.795

* Điện trở Rôto: Theo công thức Giáo trình TKMĐ ta có
2.rV
2.6,83.10 7
5
=
5
,
13
.
10
+
= 7,13.10 -5 ( )
2
2



2. sin
24


r2 = rtd +

Trong đó: rtd =5,13.10-5 () điện trở thanh dẫn
rV =6,83.10-7 () Điện trở vành ngắn mạch
= 2. sin

56.

.p

.1

= 2. sin
= 2. sin
Z2
24
24

Hệ số quy đổi điện trở Rôto về Stato

Theo công thức 5- 16 Tr77 Giáo trình TKMĐ ta có:
=

4.m1 .(W1 .k dq1 )
Z2

57.

2

4.3.(100.0,91)
=
= 4140,5
24
2

Điện trở Rôto sau khi quy đổi về Stato

r2 =.r2 = 4140,5.7,13.10-5 = 0,3229 ()
Tính theo đơn vị tơng đối: r2* =

58.


r2' .I 1dm 0,295.28,23
=
= 0,038
U1
220

Hệ số từ tản Stato

Hệ số từ dẫn tản rãnh Stato: Theo công thức Giáo trình TKMĐ
Đối với rãnh nửa kín, hình quả lê, dây quấn 2 lớp bớc ngắn:

r1 =

h
hr1 h5
3.h31
h
h
.k + 12 S +
+ 41 .k ' + 5
3.br1
br + 2.b41 b41
4.br
br

Trong đó:

Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

19


Đồ án môn học

Đặng Tuấn Dũng

br1 = 10,44 (mm) bề rộng rãnh Stato phía miệng rãnh
h2 = 3 (mm) chiều cao nêm
h31 =C + C= 0,6 + 0,4 =1 (mm)
h41 = 0,5 (mm)
h12S = hr1- h41- h31 = 23,3 - 0,5 -1 = 21,8 (mm)
h5 = 0,5 (mm)
b41 = 2,5 (mm)
12
1 + 3. 1 + 3.0,857
= 0,857 k ' =
=
= 0,89275
14
4
4
Với
1 + 3.k '
1 + 3.0,89275
k =
=

= 0,9197
4
4

=

Thay số vào ta đợc:
r1 =



23,3 0,5
3.1
0,5
0,5
21,8
.0,9197 +
+
+
= 1,1853
.0,89275 +
3.10,44
4.10,44
10,44 10,44 + 2.2,5 2,5

Hệ số từ dẫn tạp Stato: theo công thức Giáo trình TKMĐ ta có
t1 .( q1 .k dq1 ) . t1 .k 41
2

t1 = 0,9.

.k

. 1

Trong đó:
+ t1 =15,7 (mm) bớc rãnh Stato
+ q1 =5
+ kdq1 =0,91
+ t1: Tra bảng với q1 =5; bớc rút ngắn của dây quấn theo bớc rãnh
bằng 14 -12 =2 ta tra đợc giá trị 100t1 =0,44 t1 =0,0044
+ t1: Tra theo Giáo trình TKMĐ với loại rãnh làm nghiêng: q1 =5
tỉ số
+ k 41

Z 2 24
=
= 24 ta tra đợc t1 = 0,67
p
1
b412
2,5 2
= 1 0,033.
= 1 0,033.
= 0,9731
t1 .
15,7.0,8

với: b41 = 2,5 (cm)
t1 = 15,7 (mm)

= 0,8 (cm)
+ k =1,076

Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

20


Đồ án môn học

Đặng Tuấn Dũng

Thay số vào ta đợc: t1 = 0,9. 15,7.( 5.0,91) .0,67.0,9713 .0,0044 = 0,9676
0,8.1,076
2



Hệ số từ tản đầu nối: đối với dây quấn 2 lớp
q1

5

đ1 =0,34. l .(lđ1 - 0,64..) = 0,34. 9,6 .(28,136 - 0,64.0,833.23,56) = 3,197


Trong đó: lđ1 = 28,136 (cm) chiều dài phần đầu nối dây quấn Stato
= 0,833
= 23,56 (cm)

Hệ số từ dẫn tản:
1 =r1 + t1 + đ1 = 1,1853 + 0,9676 + 3,197 = 5,3499

59.

Điện kháng tản dây quấn Stato

Theo công thức Giáo trình TKMĐ ta có:
2

x1 = 0,158.

2

f W1 l
50 100 9,6
.
.1 = 0,158.
.
.5,3499 = 0,9307 ( )
.
.
100 100 p.q1
100 100 1.5

Tính theo đơn vị tơng đối: x1* =

60.

x1 .I 1dm 0,9307.21,052
=
= 0,0891
U1
220

Hệ số từ dẫn tản Rôto

Hệ số từ dẫn tản ở rãnh Rôto:
Theo công thức ta có: r 2

Trong đó:

Thay số: r 2

h
= 12 R
3.b


.b
.1
8.S r 2

2

b h
+ 0,66 42 + 42
2.b b42

Sr2 = 81,34 (mm2) diện tích rãnh Rôto
b = 6,19 (mm) bề rộng rãnh Rôto phía miệng rãnh
hr2 = 16,2 (mm) chiều cao rãnh Rôto
h12R =1,21 (mm)
(theo hình vẽ rãnh Rôto hình quả lê)
b42 =1,0 (mm)
12,1 .6,19 2 2
1,0 0,5
+ 0,66
+
=
.1
= 1,2986
2.6,19 1,0
3.6,19 8.81,34


Hệ số từ tản tạp Rôto: Theo công thức 5- 40 Tr 83
t 2 .( q2 .k dq 2 ) . t 2 .kt 2
2

t 2 = 0,9.

.k

. 2

Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

21


Đồ án môn học

Đặng Tuấn Dũng

Trong đó: t2 = 19,4 (mm)
Đối với dây quấn Rôto lồng sóc thì: q 2 = 6,6667
kdq2 = 1; t2 =1
với Rôto to lồng sóc rãnh nửa kín thì kt2 1
2: đợc tra trong bảng 5- 2c nên trị số 1002 của dây Rôto lồng sóc là:
100 2 =

9,15
9,15
=
= 0,2059 2 = 0,002059
2
q2
( 6,6667 ) 2

2
Thay số ta đợc: t 2 = 0,9.11,65.( 6,6667.1) .1.1 .0,002059 = 1,165

0,8.11,396

Hệ số từ dẫn tản phần đầu nối:

Theo công thức với Rôto lồng sóc đúc nhôm, vòng ngắn mạch coi ở liền,
sát với đầu lõi sắt Rôto: d 2 =

2,3.DV
4,7.DV
. log
'' 2
Z 2 .l .
a + 2.b

Trong đó:
DV = 9,54 (cm) đờng kính trung bình của vành ngắn mạch
l l2 =9,6 (cm) đối với Rôto lồng sóc không có rãnh thông gió
= 2. sin

.p

= 2. sin
Z2
24

aV =5,3 (cm) và bV =1,464 (cm) kích thớc vành ngắn mạch
Thay số:

d 2 =

2,3.DV
4,7.DV
. log
=

''
2
a + 2.b
Z 2 .l .

2,3.9,54



24.9,6. 2. sin
24


2

. lg

4,7.9,54
= 2,4876
5,3 + 2.1,464

Hệ số từ dẫn Rôto:
2 = r2 + t2 + đ2 = 1,2986 + 1,0525 + 2,4876 = 4,8387

61.

Điện kháng tản dây quấn Rôto

Theo công thức với Rôto lồng sóc:
x2 =7,9.f1.l2.2.10-8 =7,9 .50.9,6.4,8387.10-8 = 1,8157.10-4 ()

62.

Điện kháng tản Rôto đã quy đổi về Stato

x2 =.x2 =4140,5.1,8157.10-4 = 0,5737 ()
Trong đó: =

4.m1 .(W1 .k dq1 )
Z2

2

= 4140,5

là hệ số quy đổi

Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

22


Đồ án môn học

Đặng Tuấn Dũng
'*

Tính theo đơn vị tơng đối: x 2 =

63.

x 2' .I 1dm 0,5737.28,23
=
= 0,0549
U1
220

Điện kháng hỗ cảm (Khi không xét rãnh nghiêng)

x12 =

U 1 I à .x1

=

Ià

220 7,47.0,9307
= 39,8402 ( )
7,47

Trong đó: U1 = 220 (V) điện áp pha đặt vào dây quấn Stato
Ià = 7,47 (A) dòng điện từ hoá
X1 = 0,9307 () Điện kháng tản dây quấn Stato
Tính theo đơn vị tơng đối: x12* =

64.
-

x12 .I 1dm 39,8402.28,23

=
= 3,8123
U1
220

Điện kháng tản khí xét đến rãnh nghiêng

Xét góc rãnh nghiêng:
Theo công thức Giáo trình TKMĐ: c =
Trong đó:

bc
2 . p
. =

n

bc =1,18 (cm):
1
b
1,18
1
3600.1
= C =
=
c =
= 9,013520 (điện)
n .D .15 39,94
39,94

=

U1
220
=
= 43,81
I à . X 1 7,47.0,9307

Tra bảng 5- 3 Tr91, Giáo trình TKMĐ ta xác định đợc trị số của n =1,05
(n: là hệ số rãnh nghiêng)
X1n = n.X1, =1,05.0,9307 = 0,9772 ()
X2n =n.X2 = 1,05.0,5737 = 0,6024 ()
-

Tính lại trị số kE: k E =

U 1 I à . X 1'n
U1

=

220 7,47.0,9772
= 0,976
220

Trị số này không sai khác nhiều so với trị số kE =0,98 đã chọn sơ bộ,
ta tính độ sai lệch tơng đối:

k E % =

k E ( rính toán ) k E ( chọn )
k E ( chọn )

.100% =

0,976 0,98
0,98

.100% = 0,408 % < 1%

nên không cần tính lại

Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

23


Đồ án môn học

Đặng Tuấn Dũng

Phần vI : tổn hao trong thép và tổn hao cơ

65.

Trọng lợng răng Stato

GZ1 = Fe.Z1.hZ1.bZ1.l1.kC1.10-3
Trong đó: Fe = 7,8 (kg/m3) trọng lợng riêng của thép làm răng Stato
hZ1 = 2,28 (cm) chiều cao răng Stato

bZ1 = 0,6 (cm) bề rộng răng Stato
l1 = 9,6 (cm) chiều dài lõi sắt Stato
kC1 = 0,95 hệ số ép chặt lõi sắt Stato
GZ1 = 7,8.30.2,28.0,6.9,6.0,95.10-3 = 2,92 (kg)

66.

Trọng lợng gông từ Stato

Gg1 = Fe.l1.Lg1.hg1.2p.kC1.10-3
Trong đó: lg1 = 36,47 (cm) chiều dài mạch từ gông từ Stato
hg1 = 3,98 (cm) chiều cao gông từ Stato
Gg1 =7,8.9,6.36,47.3,98.2.0,95.10-3 = 20,65 (kg)

67.

Tổn hao cơ bản trong lõi sắt Stato

Tổn hao trong răng: Theo công thức ta có:
PFeZ1 =kgiacông Z1.pFeZ1.B2Z1.GZ1.10-3
Trong đó:
kgiacông Z1 =1,8 hệ số gia công răng Stato, đối với động cơ có P 250 (KW)
GZ1 = 2,92 (kg) trọng lợng răng Stato
pFeZ1 = 2,5 suất tổn hao trong lá thép ,tra bảng V14 phụ lục V
Thay số vào ta đợc:
PFeZ1 =1,8.2.5.(2,038)2.2,92.10-3 = 0,055 (kW)
Tổn hao trong gông Stato
PFeg1 =kgiacông g1.pFeg1.Bg1.Gg1.10-3
Trong đó: Gg1 = 20,65 (kg) trọng lợng gông từ Stato
kgiacông g1 =1,6 hệ số gia công gông Stato, với Pđộng cơ 250 (kW)

pFeg1 = 2,5
Bg1 = 1,5 (T)
Thay số vào ta đợc:
PFeg1 = 1,6.2,5.(1,5)2.20,65.10-3 = 0,186 (kW)
Tổn hao cơ bản trong lõi sắt Stato:

Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

24


Đồ án môn học

Đặng Tuấn Dũng

PFe =PFeZ1 + PFeg1 = 0,055 + 0,186 = 0,241 (kW)

68.

Tổn hao bề mặt trên răng Rôto

ở máy điện không đồng bộ tổn hao bề mặt lớn vì khe hở không khí
nhỏ, Tổn hao chủ yếu tập trung trên mặt Rôto còn trên mặt Stato ít hơn vì nói
chung miệng rãnh Rôto rất bé,
Theo công thức ta có: Pbm = 2 p. .

t 2 b42
.l 2 . pbm .10 7
t2

Trong đó: = 23,56 (cm) bớc cực Stato
t2 = 1,94(cm) bớc răng Rôto
b42 = 1 (mm) = 0,1 (cm) bề rộng miệng rãnh Rôto
l2 = 9,6 (cm)
Tính pbm : Suất tổn hao bề mặt trung bình trên một đơn vị (1m2) bề mặt Rôto
Theo công thức : Pbm = 0,5.k o .

1, 5

Z 1 .n
2
.(10.Bo .t1 )
4
10

Trong đó: Z1 = 30 số răng Stato
n = n1 =3000 (vòng/phút) tốc độ quay của Rôto
t1 = 1,57 (cm) bớc rãnh Stato
k0: là hệ số kinh nghiệm, theo bảng 6-1 đối với loại thép theo
phơng pháp gia công mài thì k0 =2
B0: biên độ dao động của mật độ từ thông tại khe hở không khí,
Theo công thức :

B0 =0.k.

0: hệ số tra theo đờng cong hình 6-1
với tỉ số

b41 2,5
=

= 3,125 ta tra đợc 0 = 0,19

0,8

k = 1,076 hệ số khe hở không khí
B = 0,74 (T) mật độ từ thông khe hở không khí
B0 = 0,19.1,076.0,74 = 0,15 (T)
Thay vào công thức tính pbm ta đợc:
1, 5

pbm 2

30.3000
2
= 0,5.2.
.(10.0,15.1,57 ) = 150
4
10


Thay số vào công thức tính Pbm ta đợc:
Pbm = 2.23,56.

1,94 0,1
.9,6.150.10 7 = 0,00644 ( kW )
1,94

Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

25