tính toán và thiết kế động cơ điện dung

Đồ án tốt môn học

thiết kế tối u

động cơ

Lời nói đầu
Ngày nay động cơ công suất nhỏ đợc sử dụng rất rộng
rãi trong nhiều lĩnh vực nh trong công nghiệp, nông nghiệp,
trong tự động hoá, trong hàng không, trong sinh hoạt gia đình
Động cơ công suất nhỏ rất đa dạng và phong phú về chủng
loại, chức năng và công suất. Trong đó động cơ điện dung đóng
một vị trí rất lớn. Bởi vì nó có u điểm là dùng nguồn cấp một
pha, hệ số cos cao, phù hợp với lới điện Việt nam,độ tin cậy
cao
Để tính toán và thiết kế động cơ điện dung có nhiều cách tính
và thiết kế song do trình độ của em còn hạn chế và điều kiện
thời gian có hạn nên trong bản thiết kế này còn nhiều phần tính
toán cha đợc tối u nhất. Ví dụ nh sức từ động rơi trên răng
,gông stao và roto, Vì vậy mà em không tránh khỏi những
thiếu sót. Em rất mong đợc cô hớng dẫn và chỉ bảo em những
thiếu sót đẻ em đợc hiểu sâu hơn về máy điện nói chung và
động cơ điện dung nói riêng. Cuối cùng em xin chân thành cảm
ơn cô Nguyến Hồng Thanh đã hớng dẫn em hoàn thành đồ án
môn học cuối cùng của em.
Hà Nội ngày 20 tháng 10năm 2002
Sinh viên :
Nguyễn đình tuân

Nguyên đình tuân - 2 k43

Lớp tbđ - đt2-


Đồ án môn học
động cơ

thiết kế tối u

Mục lục

-Lời nói đầu .
Phần mở đầu Giới thiệu về đề tài thiết kế

I-Giới thiệu chung về máy điện công suất nhỏ.
II-Phân loại động cơ
III- Động cơ KĐB công suất nhỏ với tụ khởi động.
IV- Thiết kế máy điện nhờ máy tính.
V-Mục đích của thiết kế tối u.
VI-Lu đồ thuật toán thiết kế tối u

Phần Một Cơ sở lý thuyết

I- Xác định kích thớc cơ bản và thông số pha chính
II-Xác định kích thớc răng rãnh stato
III-Xác định kích thớc răng rãnh rôto
IV-Tính trở kháng dây quấn stato và rôto
V-Tính tổn hao sắt
VI-Tính toán chế độ định mức
VII-Tính toán dây quấn phụ
VII-Tính toán chế độ khởi động

- 3 nguyễn đình tuân

lớp:tbđ - đt2 - k43


Đồ án môn học
động cơ

Phần II

thiết kế tối u

Chơng trình thiết kế

Đề tài
Thiết kế động cơ KĐB một pha điện dung
Dữ liệu cho trớc:
Pđm 550[W]
n >= 0,66
imm <=5
Uđm = 220[V]
cos > 0,92
m =2
mmax >= 1,5
p=2
mmm >= 0,4
Nội dung thiết kế:
1. Xác định kích thớc chủ yếu
2. Xác định thông số dây quấn pha chính: Wa; dA/dAcđ; klđA.

3. Xác định kích thớc lõi thép Stato và Roto
4. Tính toán dây quấn phụ: WB; dB/dBcđ; klđB; C
5. Tính kiểm tra
6. Vẽ bản vẽ tổng lắp ráp

- 4 nguyễn đình tuân

lớp:tbđ - đt2 - k43


Đồ án môn học

thiết kế tối u

động cơ

Phần Mở đầu
Giới thiệu về đề tài thiết kế

Máy điện công suất nhỏ là đợc dùng rất rộng rãi trong gần nửa thế kỷ
nay.Giới hạn công suất của nó thờng trong khoảng một vài phần của oát đến
750W song cũng có những loại máy điện công suất nhở có công suất lớn
hơn. Với sự phát triển nhanh của công nghiệp, tự động hoá cao, do vậy mà
việc đòi sử dụng động máy điện nhỏ trong điều khiển tự động, công nghiệp
nhẹ, công nghiệp thực phẩm, xí nghiệp y tế, nhà ăn công cộng, các nghành
tiểu thủ công nghiệp và sinh hoạt hàng ngày là một đIũu không thể thiếu đợc trong thời đạI ngày nay. Trong động cở không đồng bộ Roto lồng sóc là
loạI phổ biến nhất hiện nay trong các loại động cơ xoay chiều công suất
nhỏ. Động cơ không không đồng bộ một pha dùng nguồn điện một pha của
lới điện sinh hoạt nên đợc dùng ngày càng rất rộng rãI ở mọi nơi. Ví dụ nh
nó có thể đợc dùng để kéo các máy tiện nhỏ, máy ly tâm, máy nén, bơm nớc, máy xay sát nhỏ, quạt điện, máy xay sinh tố, máy ghi âm, máy lạnh,

máy giặt.
Động cơ không đồng bộ công suất nhỏ so với những loại đông cơ điện
khác nhất là dộng cơ có vành đổi chiều thông dụng có những u điểm sau:
+ Kết cấu đơn giản, giá thành hạ
+ Không sinh ra can nhiếu vô tuyến
+ ít tiến ồn
+ Sử dụng đơn giản và chắc chắn
Song nhợc điểm của động cơ Roto lồng sóc là có đặc tính điều chỉnh
tốc độ thấp.

- 5 nguyễn đình tuân

lớp:tbđ - đt2 - k43


Đồ án môn học

thiết kế tối u

động cơ

Động cơ KĐB bộ
động lực CSN

Bình thường

Một pha

Ba pha

Giảm tốc

Vạn năng

Với giảm tốc điện từ

Với Roto lăn

Với roto
lồng sóc

Một pha

Với roto
đặc

Ba pha

Hình 1: Phân loại động cơ KĐB công suất nhỏ
Các loại động cơ không đồng bộ một pha công suất nhỏ với điện trở
khởi động, tụkhởi động, tụ khởi động và tụ làm việc đều có nhợc điểm là
luôn luôn phải có chốt ly tâm hoặc rơ le chuyên dụng để ngắt phần tử khởi
động sau khi động cơ khởi động. Điều đó làm cho giá thành của động cở
tăng lên và giảm độ tin cậy. Vì vậy mà khi ngời ta cần sử dụng lại động cơ
một phâ có độ tin cậy lớn mà không cần mo men khởi động cao thì ngời ta
thờng dùng động cơ một pha với tụ làm việc mắc cố định (Động cơ điện
dung)

- 6 nguyễn đình tuân

lớp:tbđ - đt2 - k43


Đồ án môn học

thiết kế tối u

động cơ

Ul
C

IC

A
IA

CC
C

IB
B
Hình 2. Sơ đồ mạch điện
Động cơ với tụ làm việc có đặc tính làm việc tơng đối tốt : = 0,5 0,9;
Cos = 0,8 0.95; Mmax = (1,6 2,2)Mđm; song nhợc điểm của loại động
cơ này là momen khởi động nhỏ MK = (0,3-0,6)Mđm.

- 7 nguyễn đình tuân

lớp:tbđ - đt2 - k43

Đồ án môn học
động cơ

thiết kế tối u

PHần II

cơ sở lý thuyết và trình tự tính toán
Chơng I. Xác định kích thớc cơ bản và thông số
pha chính
Kích thớc chủ yếu của động cơ điện dung kiểu kín đợc xác định giống động
cở ba pha.
Qui đổi công suất động cơ một pha ra công suất động cơ ba pha nh sau:
PđmIII = Pđm 1
Trong đó với động cơ điện dung có giá trị =1.25ữ1.7 chọn = 1,25
PđmIII = Pđm = 180.1,25 =687.5 (W)
- Công suất tính toán của động cơ điện 3 pha đẳng trị :
P
d mIII
P' =
= = 1206.1 [W]
SIII .Cos
III
III
+ Trong đó CosIII.III = f(Pđm,p) = 0.57 đợc tra theo hình 1-1
trang20 TL 1
-Tốc độ đồng bộ của động cơ ndb=== = 1500(v/ph)
- Đờng kính ngoài stato đợc tính theo công thức sau :

P'
44 3
1206,1.2
44
SIII
= 16.05 [cm]
3
Dn=
=
0,65 0,7.210.0,82.1500
k D B . A..n

db
+ Trong đó : Với thép kỹ thuật điện dùng làm mạch từ ta chọn loạI
loạI thép cán nguội của Nga 2211 với mật từ thông khe hở không khí
trong khoảng B=0.3ữ1 [T]
chọn B = 0.7 [T]
Tải đờng :
Hệ số :

A = 90ữ210 [A/cm ]chọn A=210 [A/cm)
= l/D = 0.22ữ1.57 chọn =0.82
D

Hệ số kết cấu : kD = D =0.495ữ0.655 chọn kD=0,65
n
- 8 nguyễn đình tuân

lớp:tbđ - đt2 - k43

Đồ án môn học

thiết kế tối u

động cơ

- Dựa vào bảng đờng kính ngoàI tiêu chuẩn trang 36 sách ĐCKĐBCSN
thì chọn:
Dn = 149 [cm]
H= 90[cm]
- Đờng kính trong stato : D = kD.Dn = 0,65.149= 96,85 [cm]
Lấy D = 97[cm]
- Bớc cực:

==

=7,618[cm]

- Chiều dài stato : ls = .D = 0,82.9,7 = 80 [cm]
- Chọn khe hở không khí : Khe hở không khí càng lớn thì tổn hao không tải
và hệ số Cos nhỏ nhng nếu nh chọn khe hở không khí nhỏ quá thì vấn đề
công nghệ không đáp ứng đợc và làm tang sóng bậc cao lên. Vì vậy để cho
phù hợp ta chọn : = 0,03[cm]
- Đờng kính ngoài lõi sắt Roto :
D = D - 2. = 9,7 - 2.0,03 = 9,64 [cm]
- Đờng kính trục Roto : Dtt = 0,3.D = 0,3.9,7 = 2,91 [cm]
Lấy Dt = 3[cm] = 30[mm]
-Bớc cực : = Zs/2p = 6
- Bớc răng stato : ts = D/Zs = 12,69[mm]

- Bớc răng roto : tR = D/ZR = 17,81[mm]

Chơng II. Tính toán dây quấn, rãnh và gông
roto
- 9 nguyễn đình tuân

lớp:tbđ - đt2 - k43


Đồ án môn học

thiết kế tối u

động cơ

I. Tính toán dây quấn
- Theo bảng 2-2 trang 29 thì việc chọn ĐCKĐB điện dung mà để giảm đợc
mmô men ký sinh đồng bộ, tiếng ồn xuống trị số cực tiểu thì tâ chọn :
Chọn số rãnh Stato ZS = 24
Số rãnh Roto

ZR = 17

- Trong động cơ điện một pha điện dung thờng lấy số rãnh pha chính (pha
A) bằng số rãnh pha phụ(pha B): Z A=ZB .;QA = QB (QA,QB là số rãnh dới một
cực của pha chính và pha phụ)
Do đó:

ZA=

ZS
=12;
2

QA =

ZB =ZS-ZA=12

Z

A = 12 = 3 ; QB= QA = 3
2.m. p 2.1.2

- Chọn dây quấn : Chọn dây quấn phải đảm bảo các yêu cầu sau:
+ PhảI triệt tiêu hoặc làm yếu đI sóng đIũu hoà bậc cao(đặc biệt là
sóng bậc ba)
+ Tăng cờng việc lợi dụng rãnh(klđ tăng lên)
+ Giảm chiều dài phần đầu nối
Dây quấn của máy điịen nhỏ có hai loại cơ bản : Dây quấn một lớp và dây
quấn hai lớp . Để đảm bảo những yêu cầu trên, giảm từ tản tạp và đơn giản
nên chọn dây quấn một lớp đồng tâm bớc đủ
Sơ đồ dây quấn nh sau:

1 2 3 4

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1516 17 18 19 20 21 22 23 24

- 10 nguyễn đình tuân
A1

B1

A2

B2

lớp:tbđ - đt2 - k43


Đồ án môn học

thiết kế tối u

động cơ

Hình 3. Sơ đồ dây quấn một lớp bớc đủ( Z = 24; 2p =4; Bớc đủ)
- Hệ số dây quấn stato
0,707
0,707
=
=
.1 0,91
kdA= q.sin .
3.sin
4.q
4.3
- Sơ bộ chọn kZ = 1,2 ; = 0,69 ; kS = 1,09 ; kE = 0,9 ;
- Từ thông khe hở không khí :
= ..l.B..10-4 = 0,69.76,18.80.0,0,7.10-4 = 29,26.10-4 [Wb]
- Số vòng dây của dây quấn chính

WSA= =

0,9.220
4
4.1,09.50.29,26.10 .0,91

=341,1 [vòng ]

Chọn

WSA=342[vòng ]
-Số thanh dẫn trong một rãnh

W .a 342.1
UrA = SA =
= 57[vòng]
p.QA 2.3
- Do hiệu chỉnh lạI số vòng dây ppha chính nên ta phảI hiệu chỉnh lạI từ
thông và mật độ từ cả
B=0,0,7.

341,1
= 0,69 [T]
342

341,1
= 29,15.10-4[Wb]
342
Trong đó : a là số mạch nhánh song song lấy a = 1
= 29,26.10-4.

-Sơ bộ xác định đợc dòng điện định mức :
IdmA = =

550
0,65. 2.220

= 2,72 [A]

+ Trong đó CosII.II = f(Pđm,p) = 0,65 đợc tra theo hình 1-3
trang21 Sách ĐCKĐBCSN
-Sơ bộ xác định đợc tiết diện dây quấn chính
- 11 nguyễn đình tuân

lớp:tbđ - đt2 - k43


Đồ án môn học

thiết kế tối u

động cơ

I

S SA =


dm
n.J

sA

=

2,72
= 0,45[mm2]
6

Chọn mật độ dòng điện JSA = 6 [A/mm2 ]
- Chọn dây men B-2 có tiết diện chuẩn SSA = 0,442 [mm2]
+ Đờng kính chuẩn của dây không cách điện d A= 0,75 [mm]
+ Đờng kính chuẩn kể cả cách điện dcdA = 0,865[mm]
3,14.9,7
= 1,0935 [ cm]
24
3,14.7,548
= 1,3942 [ cm]
- Bớc răng roto : tR = =
17
- Tiết diện đồng trong một rãnh là:
- Bớc răng stato : tS = =

SĐS = SSA.Ur = 0,442.57 = 25,194[mm2]
II. Xác định kích thớc rãnh và gông stato
- Chọn thép cán nguội mã hiệu 2211 , có oxy hoá bề mặt và chiều dày lá
thép 0,5 [mm] do đó hệ số ép chặt kC = 0,95 .
Xác định kích thớc rãnh và cách điện : chọn rãnh hình quả lê
Chọn chiều miệng rãnh h4S trong khoảng 0,5ữ0,8
Lấy:

h4S = 0,6 [mm]

Chọn bề rộng miệng rãnh:
b4S = dcd + (1,1ữ1,5) = 0,865 + 1,2 = 2,065

d2
hrS

h12
d1
h4S
- 12 -

nguyễn đình tuân

b4S

lớp:tbđ - đt2 - k43


Đồ án môn học

thiết kế tối u

động cơ

Hình 4. Kết cấu rãnh stato
- Sơ bộ tính chiều rộng răng Stato nh sau
0.69.1,269
bzs = = 1,5.0,95 =0,614[cm]=6,14[mm]

Trong đó
Mật độ từ thông trong răng Stato sơ bộ chọn : BZS = 1,5[T]
Mật độ từ thông khe hở không khí :B =0,69[T]
Bớc rãnh Stato : ts =1,269[cm]
Hệ số ép chặt:

kc=0,95

- Sơ bộ định chiều cao gông
hgS =0,2. bZS.

ZS

p

= 0,2.0,614.

24
=1,474[cm]=14,74[mm]
2

- Các kích thớc rãnh :
( D + 2.h ) b .Z s
4s
zs
d1s =
Z
s
3,14(97 + 2.0,6) 6,14.24
= 7,72 [mm]

=
24 3,14
d2s =
= = 8,4[ mm]
- Chiều cao rãnh:
hrS =

D n D 2.h gs 149 97 2.14,74
=
=11,26 [mm]
2
2

- Chiều cao phần thẳng của rãnh :
h12 = hrS - 0,5(d1S +d2s+ 2.h4S) [mm]
- 13 nguyễn đình tuân

lớp:tbđ - đt2 - k43


Đồ án môn học

thiết kế tối u

động cơ

h12 = 11,26- 0,5(7,72+8,4+2.0,6) = 2,6[mm]
- Diện tích rãnh
SrS = +h1(d1S+d2S)
= +.2,6(7,72+8,4)=72,06[mm2]

- Diện tích nêm : Snêm = 6[mm2]
- Diện tích cách điện rãnh
Scd = C.( + 2.h12s)
= 0,2.( + 2.2,6) = 6,10 [mm2]
- Diện tích rãnh có ích
Sr = Srs - Scd Snêm = 72,06 6,10 6 = 59,96[mm2]
- Hệ số lấp đầy rãnh
U

2
.d cd

klđr= rA
Sr

=

57.0,748

59,96

= 0,71

Giá trị này nằm trong khoảng klD=0.7ữ0,75 vì vậy có thể chấp nhận đợc
- Kiểm nghiệm lại bề rộng răng Stato
( D + 2.h + d )
4s 1
d1
bZS =
Z

s
'

=

''

b

ZS

3,14(97 + 2.0,6 + 7,72)
24

7,72 = 6,145[mm]

= d2
= 8,4= 6,146[mm]

'
+b 'zs' 6,145+ 6,146 =
b
zs
=
6,145[mm]
b =
2
2
zs1

- Sai số
- 14 nguyễn đình tuân

lớp:tbđ - đt2 - k43


Đồ án môn học
động cơ
b zs =

thiết kế tối u

b zs1b zs
.100% =
b zs

6,145 6,14
6,14

.100% = 0,0814% có

thể chấp nhận đợc

Chơng III-Xác định kích thớc rãnh răng rãnh rôto
ở động cơ công suất nhỏ thì dạng rãnh của roto thờng là hình tròn hoặc hình
quả lê.Đối với động cơ một pha điện dung một pha công suất nhỏ chọn

Hình 5. Dạng rãnh roto
dạng ránh hình quả lê để đảm bảo tiết diện thanh dẫn
- Chọn h4R trong khoảng 0,3ữ0,4 [mm] lấy h4R = 0,4 [mm]

- Chọn b4R = 1ữ1,5 [mm] chọn b4R=1,5 [mm]
- Sơ bộ chọn bề rộng răng
- 15 nguyễn đình tuân

lớp:tbđ - đt2 - k43


Đồ án môn học

thiết kế tối u

động cơ

bZR = =

0,69.1,781
1,40,95

= 0,924 [cm] =9,24[mm]

Trong đó:
sơ bộ chọn mật độ từ thông răng Roto BZR = 1,4
- Đờng kính trên của rãnh roto :

d1r =
=

( D'2.h4r ) bzr .Z r
Zr +
(96,4 2.0,4).3,14 9,2.17

17 + 3,14

=7,11[mm]

- Đờng kính duới rãnh roto:
d2R = 5[mm]
- Chiều cao phần thẳng của rãnh:
h12R = 0,5(D-d1R 2.h4R-)
= 0,5(96,4-7,11 2.0,4-) = 5,176[mm]
- Chiều cao rãnh Roto
hrR =0,5(d1R+d2R)+h12R+h4R
=0,5(7,11+5)+5,716 0,4=12,18[mm]
- Diện tích rãnh Rôto :
SrR = (d21r +d22r) +0,5 .h12r(d1r +d2r)
= (7,112 +52) + 0,5.5,716(7,11+5)=64,30[mm2]

- 16 nguyễn đình tuân

lớp:tbđ - đt2 - k43


Đồ án môn học

thiết kế tối u

động cơ

ChơngIV-Trở kháng của dây quấn stato và roto
I.Trở kháng dây quấn stato
Thông thờng khi tính toán sơ bộ coi rs ; xs kkhông đổi khi động cơ làm việc

với mọi tảI
1. Điện trở tác dụng của dây quấn stato
- Chiều dài phần đầu nối của dây quấn stato:
lđ1 = k1y + 2.B =k1. + 2B
= 1,3. + 2.1,2 = 13,45[cm]
Trong đó:
Chiều rộng bình quân của phần tử: y =

.(D + hrs )
[cm]
2. p

Chọn B = 1ữ1,5 [T] lấy B = 1,2
k :Hệ số ,với máy có hai đôi cực thì k1 = 1,3 ;
- Chiều dài trung bình 1/2 vòng dây quấn stato :
ltb = l1 + lđ1 = 8+13,45 =21,45 [cm]
- Tổng chiều dài dây dẫn của dây quấn stato:
LSA = 2.ltb.WSA.10-2 =2.21,45.342 .10-2 = 146,376 [m]
- Điện trở tác dụng của dây quấn stato

rsa = 75

Lsa
146,376
= 0,0213
= 7,05 []
.a1.S sa
1.0,442

2.Điện kháng tản của dây quấn stato

a- Hệ số từ tản rãnh stato( dây quấn một lớp hình quả lê ):

- 17 nguyễn đình tuân

lớp:tbđ - đt2 - k43


Đồ án môn học

thiết kế tối u

động cơ

b
h h
h

rs = 1 k +(0,785 4s + 2 + 4s )k 1 =
2d1 d1 b4s
3d1

2,065 1,46 0,6
4,06

=
.1+ (0,785
+
+
).1 =1,132
2.7,72 7,72 2,065

3.7,72
Trong đó :

k = k 1 =1:hệ số bớc ngắn của dây quấn(Tra bảng 4.2 trang
72 ĐCKĐBCSN )
h1=hrS- h4S- hn 2.C (1/2)d2=11,26 0,6-2-2.0,2= 4,06
[mm]
h2= d1/2 hn - 2.C = 4,2- 2 0,4 =1,46 [ mm ]
b-Tính hệ số từ dẫn tản tạp ts:
Hệ số từ dẫn của từ tản tạp xét đến ảnh hởng của từ trờng sóng bậc cao
(sóng điêù hoà răng và sóng đIều hoà của dây quấn ).
ts
12,69
ts =
. =
.1,3 = 3,697
11,9..k s 11,9.0,3.1,25

Trong đó:
t s = 1,269[cm]: bớc răng Stato
k = k . k : hệ số khe hở không khí giữa Stato và Roto
S R
b
2,065
5 + 4S
5+

0,3
k =
S

b
t b = 2,065 12,69 2,065 =1,15
4S 5 +
.
5 + 4S . S
0,3
12,69

t
S
b
1,5
5 + 4R
5+

0,3
k =
=
=1,087
R
b
t b
1,5 17,81 1,5
R
4
R
4
R
5
+

.
5+
+
0,3 17,81

t
R
- 18 nguyễn đình tuân

lớp:tbđ - đt2 - k43


Đồ án môn học

thiết kế tối u

động cơ

k = k . k =1,15. 1,087=1,144
S R
hê số phụ thuộc:
s
24
=
=1,4117
17
Z s 24
=
=6
2. p 2.2

Tra hình 4-9 ,trang 80-TL1 s =1,3
c.Tính hệ số rãnh nghiêng
Mục đích làm ránh nghiêng là để suy giảm sóng đIũu hoà răng. Để giảm
sóng đIũu hoà răng đợc tốt thì ta chọn bớc rãnh nghiêng bằng bớc răng stato
bn = ts = 12,69[mm]
- Hệ số rãnh nghiêng :
kn = kdR = = = 0,99
- Độ nghiêng rãnh:
n = =

12.69
=0,712
17,81

- Góc ở tâm rãnh nghiêng và đợc xác định theo công thức sau:


=
n

2. . p
n = 2.3,14.2 .0,712 =0,526 [radian]
Zr
17

d- Hệ số từ tản phần đầu nối dây quấn :
đs = 0,47 (lđ -0,64.)
=0,47 .(134,5 0,64.76,18) = 1,52
- Tổng hệ số từ tản : S=rS +tS+đS= 1,132 + 3,697 + 1,52 = 6,349
- Điệnkháng tản dây quấn chính

2

f Wsa l
xsa = 0,158
=


100 100 p.QA s
2

50 342 8
.6,349 = 7,9()
= 0,158.

100 100 2.3

- 19 nguyễn đình tuân

lớp:tbđ - đt2 - k43


Đồ án môn học

thiết kế tối u

động cơ

II. Trở kháng rôto

1. Tính kích thớc vành ngắn mạch

Mật độ dòng điện của thanh dẫn roto đúc nhôm jt = 3ữ 5(A/mm2)
Mật độ dòng điện của vành ngắn mạch : jv = 0,8jt = 2,4 ữ 4(A/mm2)
- Tiết diện vành ngắn mạch : Sv = (St.jt)/ jv = 80,375 (mm2)
- Chiều cao vành ngắn mạch :
a= 1,2.hrR = 1,2.12,18 = 14,52[mm]
- chọn:

a = 16[mm] : Chiều cao vành ngắn mạch
b = 4,5[mm] : Chiều rộng vành ngắn mạch

- Đờng kính trung bình của vành ngắn mạch:
Dv = = = 8,84 = 88,40[mm]
Trong đó:
Dv = D = 96,40
Dv = D a = 96,4-16 = 80,40[mm]
2. Điện trở phần tử lồng sóc
- Điện trở tác dụng của dây quấn rôto:

l R .10 2
8.10 2
rtd = Al
= 0,0465
= 0,578.10 4 []
S rR
64,3
Trong đó

Al 75=0,0465[ mm

2

/ m ] : điện trở suất của nhôm đúc Rôto ở

nhiệt độ 750C

S rR

=64,3[mm2]: tiết diện thanh dẫn Roto

- Điện trở vành ngắn mạch :

.Dv10 2
3,14.8,4.10 2
rv = Al 75
= 0,0465
= 0,1295.10 4 []
Z R .av .bv
17.4,5.16
- 20 nguyễn đình tuân

lớp:tbđ - đt2 - k43


Đồ án môn học

thiết kế tối u

động cơ

- Điện trở phần tử roto:

2.rv
2.0,1298.10 4
r2 = rtd + 2 = 0,578 +
= 1,071.10 4 []
2

0,722
Trong đó

= 2Sin

.p
180.2
= 2Sin
= 0,722
17
17

- Điện trở rôto đã qui đổi rRA = r2. ; trong đó là hệ số qui đổi

k 12 =

4.m.(WSA .k da ) 2 4.2.(342.0,91) 2
=
= 55275,44
2
2
Z r .k dr
17.0,99

rRA = r2.k12 = 1,071.10-4 .55275,44 = 5,92 []
3. Điện kháng Roto
a-Hệ số từ tản rãnh rôto (dây quấn một lớp quả lê):

h d 2 2

b
h
rR = 1r 1 1r + 0,66 4r k + 4r
2.d1r
3.d1r 8S rR
b4r




2
2

7,716
3,14.7,11
1,5
0,4
1

+
0
,
66

.
1
+
= 0,99

=

8.64,3
2.7,11
1,5
3.7,11




Trong đó
h1r = h12R+ 0,4.d2R = 5,716 + 0,4.5 = 7,716[mm]
Với máy điện nhỏ :kà=1(Hệ số cản)
b- Hệ số từ dẫn tản tạp Rotor:
tR
17,81
tr =
. =
.1,023 = 4,082

R
11,9..k
11
,

9
.
0
,
3
.
1
,
25

Trong đó:
= = 0,0842
= =5
Tra bảng 4-7,trang 77-ĐCKĐBCSN , ta có
Z r = 0,05
- 21 nguyễn đình tuân

lớp:tbđ - đt2 - k43


Đồ án môn học

thiết kế tối u

động cơ

vì = = 4,25 < 5 nên
Z r
. p
.2

0,05
= 1+

= 1+

= 1,023
r
2 2
5.Z r 1 ( p ) 2
5.17
1 ( )
Zr
17
c- Hệ số từ tản đầu nối :
dr =

2,9.D v

p.
Z r .l 2 sin
Zr






2

2,9.88,4

lg

4,7.D v
a

2 v + b v
2


lg
2

=

4,7.88,4
= 0,406
16

2 + 4,5
2


2.180

17.8 2.sin

17

- Tổng hệ số từ tản rôto :

r = rr + tr + = 0,99 + 4,082 + 0,406 = 5,477
dr
2

'r

2

Z k
24 0,91
= r S da = 5,477
= 6,534
Z R k dr
17 0,99

- Điện kháng Rôto qui đổi sang stato :
xR= xs.= 7,9.= 8,13[]

ChơngV : Tính toán mạch từ
Hệ số ép chặt có phủ sơn cách điện của thép cán nguội 2211 chọn trong
bảng 5-1 trang 89 sách ĐCKĐBCSN
Hệ số ép chặt :

KC =0,95
- 22 -

nguyễn đình tuân

lớp:tbđ - đt2 - k43

Đồ án môn học

thiết kế tối u

động cơ

1/50=2,6[w/kg]

Điện trở suất:

- Sức từ động khe hở không khí
F = 1,6.K .B . .104 = 1,6.1,25.0,69.0,03. 104= 381,54[A]
- Mật độ từ thông ở răng Stato
BZS = B = 0,563. =1,50[T]
- Sức từ động trên răng stato
FZS =2.HZS.hZS =2.11,2.1,049 =23,49[A]
Trong đó
HZS = 11.2[A/cm] , cờng độ từ trờng trên răng stato, B ZS
=1,2999[T]
{Trong phụ lục 1-3 sách ĐCKĐBCSN }
hZS = hRS 0,1.d1 = 11,26 0,1.7,72 = 10,49[mm]
= 1,049[cm]
- Mật độ từ thông ở gông Stato
B gS = = =1,308[T]
Trong đó
hgS = - hrS = - 11,26 =14,74[mm]
= 1,474[cm]
- Sức từ động ở gông Stato
FgS =

HgS=5,21.=54,93[A]

Trong đó
HgS = 5,21[A/cm] : cờng độ từ trờng trên gông stato với
Bgs=1,308[T]
{Trong phụ lục 1-2 sách ĐCKĐBCSN }
- Mật độ từ thông ở răng Stato
BZR = B = 0,69. =1,39[T]
- Sức từ động ở răng Stato
FZR =2.HZR.hZR =2.8,79.1,168 =20,53[A]
Trong đó
- 23 nguyễn đình tuân

lớp:tbđ - đt2 - k43


Đồ án môn học

thiết kế tối u

động cơ

HZR = 8,79[A/cm] : cờng độ từ trờng trên răng Roto khi
BzR=1,39[T]
{Trong phụ lục 1-3 sách ĐCKĐBCSN }
hZR = hrR 0,1. d2R = 12,18 0,1.5 = 11,68[mm]
= 1,168[cm]
- Mật độ từ thông ở gông Roto
BgR = = =0,79[T]

Trong đó
hgS : chiều cao gông
hgS = - hZR= 11,68=24,39
= = 2,44[cm]
- Sức từ động ở gông Roto
FgR = HgR=1,9=7,98[A]
Trong đó
HgR = 1,9[A/cm] : cờng độ từ trờng trên gông Roto với
BgR=0,79[T]
{Trong phụ lục 1-3 sách ĐCKĐBCSN }
- Tổng sức từ động của mạch từ
F=F+FZR+FZS+FgS+FgR=
=381,54+23,49+20,53+54,93+7,98 = 488,47[A]
- Dòng điện từ hoá
Ià`=== 1,74[A]
- Thành phần phản kháng của dòng điện không tải
IOX = Ià = 1,74[A]
- Hệ số bão hoà răng
KZ1`= = =1,115
Tra đờng cong hình 2-16 trang 47 ta đợc :
+ Hệ số cung cực từ : = 0,7
+ Hệ số sóng : k = 1,09 . Vì vậy có thể chấp nhận đợc
- 24 nguyễn đình tuân

lớp:tbđ - đt2 - k43


Đồ án môn học

thiết kế tối u

động cơ

- Tỷ lệ thành phần phản kháng so vớidòng điện định mức
xmA`= = = 113[]
Bảng 1. Bảng tính toán mạch từ
Bảng tính toán mạch từ
Khe hở không khí

B = 0,69[T]

F = 381,54[A]

Răng Stato

BZS = 1,50[T]

FZS = 23,49[A]

Răng Roto

BZR = 1,39[T]

FZR = 20,53[A]

Gông Stato

BgS = 1,308[T]

FgS = 54,93[A]

Gông Roto

BgR = 0,79[T]

FgR = 7,98[A]

ChơngVI. Tính toán chế độ định mức
(Của pha chính)
Từ trờng đập mạch của pha chính đợc phân tích thành tổng hai từ trờng quay
thuận và quay ngợc. ỉng với mỗi từ trờng quay ta có một sơ đồ thay thế

1-Với dòng thứ tự thuận

- 25 nguyễn đình tuân

lớp:tbđ - đt2 - k43


Đồ án môn học

thiết kế tối u

động cơ

2-Với dòng thứ tự thuận
Hình 6. Sơ đồ thay thế pha chính của động cơ điện dung
Tham số ban đầu của mạch điện thay thế pha chính :
rSA =7,05 []
xSA = 7,9 []

xma = 113

[]

rRA = 5,92 []
xRA =8,13 []
- Tính hệ số trở kháng của mạch điện :

=

rra
5,92
=
= 0,048873
xma + xra 113+8,13

=

xma
113
=
= 0,9329
xma + xra 113+8,13

- Chọn hệ số trợt định mức: Sđm =0,05
nđm = nđb(1 - Sđm) = 1500(1 0,05) = 1434 (vg/ph)
1. Tính thành phần trở kháng của mạch phân nhánh của từ trờng quay
thuận
- Điện trở tác dụng:
rRA1 = =

= 52,694 []

- Điện kháng :
xRA1=.xRA=
= 0,9329.8,13 =59,091 []
- 26 nguyễn đình tuân

lớp:tbđ - đt2 - k43