Thiết kế máy điện-Thiết kế động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc

TRêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi
ltc®®H-®3-k2

Nhãm 8 – líp

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN – BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HÓA
---o0o---

Giáo viên hướng dẫn
Nhóm sinh viên thực hiện
Lớp

: Nguyễn Văn Đoài
: Nhóm 8
: LTCĐĐH - Đ3 – K2


TRêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi
ltc®®H-®3-k2

Nhãm 8 – líp

Lời mở đầu
Chúng ta đang sống trong thời đại với sự phát triển không ngừng của
khoa học kỹ thuật,một thời đại mà sự công nghiệp hóa hiện đại hóa được đặt lên
hàng đầu.
Nói đến công nghiệp hóa,hiện đại hóa thì không thể tách rời được ngành
điện,ngành điện đóng một vai trò mấu chốt trong quá trình đó.
Trong ngành điện thì công việc thiết kế máy điện là một khâu vô cùng quan

trọng,nhờ có các kỹ sư thiết kế máy điện mà các động cơ điện mới được ra đời
cung cấp trong các nhà máy,xưởng sản xuất.Trong một nền công nghiệp phát
triển và đang phát triển máy động cơ sản xuất đóng một vai trò cực kỳ to lớn vào
sự phát triển của cả hệ thống vận hành nhà máy đó,ảnh hưởng đến năng suất của
nhà máy.
Máy điện không đồng bộ đóng một vai trò to lớn trong vận hành một dây
chuyền sản xuất của nhà máy. cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy, vốn đầu tư ít,
giá thành hạ, trọng lượng, kích thước nhỏ hơn khi cùng công suất định mức so
với động cơ một chiều. Sử dụng trực tiếp lưới điện xoay chiều 3 pha.Tuy nhiên
việc điều chỉnh tốc độ và khống chế các quá trình quá độ khó khăn hơn, các
động cơ ĐK lồng sóc có các chỉ tiêu khởi động xấu (dòng khởi động lớn,
mômen khởi động nhỏ).


TRêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi
ltc®®H-®3-k2

Nhãm 8 – líp

TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTO LỒNG SÓC
THIẾT KẾ CHI TIẾT

Đề tài:

Thiết kế động cơ không đồng bộ roto lồng sóc
công suất Pđm=75kw,điện áp 380v,đấu sao,tần sô
50 Hz,2p=4,máy kiểu IP44,cách điện cấp B,chế
độ làm việc liên tục.Hiệu suất =91%,Cosφ=0,89

Phần II: Thiết kế

-

Nhiệm vụ thiết kế:

Thiết kế động cơ không đồng bộ roto lồng sóc công suất Pđm=75kw
Các số liệu ban đầu:


Dung lượng

: P = 75Kw.



Điện áp

: U=380/220 V.



Tần số

: f=50 Hz.



Đấu dây

: Y.



Số đôi cực

: 2p=4



Kiểu máy

: IP44



Kiểu cách điện

: Cấp B



Chế độ làm việc

: Liên tục



Hiệu suất

: 91%



Cosφ

: 0,89



Ik
=7,
I đm

Mk
M max
1,4 ,
2,2
M đm
M đm


TRêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi
ltc®®H-®3-k2

Nhãm 8 – líp

60 f
60.50
=
= 1500 (vg/ph)
p

2



n0 =



Kích thước chủ yếu



Số đôi cực : 2p=4 →p=2



Đường kính ngoài của Stato

Chọn chiều cao tâm trục h=200 mm,theo bảng 10.3 có đường kính ngoài stato
tiêu chuẩn Dn=34,9 cm.


Đường kính trong Stato: Theo bảng 10.2 có

kD=0,64 ÷ 0,68
D = kD. Dn = (0,64÷0,68). 34,9 = 22,34 ÷ 23,73 cm.
Chọn D = 23,5 cm
Công suất tính toán:
kE P

0,89 * 75

P’ = Cos = 0,91* 0,89 = 90,75 kVA
Trong đó kE = 0,98


Chiều dài tính toán của lõi sắt stato:

Sơ bộ chọn kd =0,92. Lấy   =0,64, ks =1,11
Lấy A = 370 A/cm, B  = 0,77 T.
6,1.10 7.P ,
6,1.10 7.90,75
ℓ =
=
= 35,89
  .k s .k d . AB .D n2
0,64.1,11 .0,92.370.0,77.23,5 2.1500

Lấy ℓ  = 35,9 cm.
Do lõi sắt ngắn nên làm thành một khối.
Chiều dài lõi sắt stato,rôto bằng:
ℓ1 = ℓ2 = ℓ  = 35,9 cm


TRêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi
ltc®®H-®3-k2



Nhãm 8 – líp

Bước cực:
D

τ = 2p =

 .23,5
= 18,48 cm.
4



Lập phương án so sánh:
Hệ số  =

35,9

= 18,48 = 1,94


Trong dãy động cơ không đồng bộ K,công suất 75 kW,2p = 4 có cùng đường
kính ngoài (nghĩa là cùng chiều cao tâm trục h) với máy công suất 90 kW ,2p =
90
4.Hệ số tăng công suất của máy mày là  
= 1,2
75

Do đó λ của máy 90 kW bằng:
λ 90 = γ .λ 75 = 1,2*1,94 = 2,328
Tra bảng hai hệ số λ 75 và λ 90 đều nằm trong phạm vi kinh tế cho phép do đó việc

chọn phương án trên là hợp lý.


Dòng điện pha định mức:

P.10 3
I1 =
3U 1Cos

75.10 3
=
= 140,3 A
3.220.0,91.0,89



Dây quấn ,rãnh stato và khe hở không khí.



Số rãnh stato:

Lấy q1 = 6 (máy có tốc độ cao và công suất lớn)
Z1 = 6pq1 = 6.2.6=72


Bước rãnh stato.
D

t1 = Z =

1


 .23,5
= 1,024 cm.
72

Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh:


TRêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi
ltc®®H-®3-k2

Chọn số mạch nhánh song song a1 = 4
Ur1 =

A.t1 .a1
370.1,024.4
=
= 10,8
I1
140,3

Lấy Ur1 = 10


Số vòng dây nối tiếp của một pha:

Ur1
10

a
w1 = pq1. 1 = 2.6. 4 = 30.



Tiết diện và đường kính dây dẫn.

Chọn tích số AJ = 1880 A2/cm.mm2.
Mật độ dòng điện J1 =

AJ
1880
=
= 5,08 A/mm2.
A
370
I1

140,3

Tiết diện dây (sơ bộ) :s1 = a n J = 4.2.5,08 = 3,45 mm2.
1 1 1
Lấy n1 = 2 sợi.
Chọn dây đồng tráng men PETV có đường kính d/dcd =2,5/2,6 ,
s = 4,91mm2.


Kiểu dây quấn

Chọn dây quấn hai lớp bước ngắn với y = 10

β=


y
10
=
= 0,833

12

Hệ số dây quấn.

Hệ số bước ngắn ky = sinβ


10 
= sin . = 0,966
2
12 2


10
sin 4
2
2
Hệ số bước rải kr =
 =
10 = 0,981
q sin
4 sin

2
2
sin q

Nhãm 8 – líp


TRêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi
ltc®®H-®3-k2

Trong đó :  =

Nhãm 8 – líp

p.360 0
2.360 0
=
= 10 0
z1
72

Hệ số dây quấn kd = ky.kr = 0,966.0,981 = 0,947

 =

Từ thông khe hở không khí:
k E .U I
0,98.220
=
= 0,0341 Wb

4.k s .k d . fw1
4.1,11 .0,947.50.30

+ Mật độ từ thông khe hở không khí:
.10 4
0,0341.10 4
B =
=
= 0,803 T
 s .l1
0,64.18,48.35,9

+ Sơ bộ định chiều rộng của răng:
B .l1 .t1

0,803.35,9.1,024

b’z1= B .l .k = 1,75.35,9.0,95 = 0,494 cm
z1 1 c
Ở đây lấy Bz1 = 1,75 T và hệ số ép chặt lõi kc = 0,95
+ Sơ bộ định chiều cao gông stato:
.10 4
0,0341.10 4
h’g1 = 2.B .l .k =
= 3,44 cm
2.1,45.35,9.0,95
g1 1 c

ở đây lấy Bg1 = 1,45 T
+ Kích thước rãnh và cách điện:

hr1 = 27,5 mm, h12 = 21,5 mm
d1 = 9 mm, b41 = 3mm, d2 = 11 mm,h41 = 0,5 mm.
Tra bảng phụ lục VIII chiều dày cách điện rãnh là c = 0,4 mm, của nêm là c’ =
0,5 mm.
Diện tích rãnh trừ nêm:
Sr =

d d
d
 (d12  d 22 )
+ 1 2 (h12  1 ) =
2
2
8


TRêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi
ltc®®H-®3-k2

=

Nhãm 8 – líp

11  9
9
 (9 2  112 )
(21  ) = 250 mm2
+
2
2

8

Chiều rộng của miếng cáctông nêm là (

d1
) của tấm cách điện giữa hai lớp là :
2

(d1+d2).
Diện tích cách điện rãnh:
d

d



Scđ =  2  2h12  (d1  d 2 ).c  1 .c' =
2
 2


 .11

 0.9



 2.21,5  (9  11).0,4 
.0.5 = 39 mm2.
=

2
 2


Diện tích có ích của rãnh:
Sr = S’r - Scđ = 250 – 39 =211 mm2.
Hệ số lấp đầy rãnh:
u r .n1 .d cđ2
40.2.1,045 2
kđ =
=
= 0,748.
Sr
211

+ Bề rộng răng Stato:
b’’z1 =

b’’’z1 =
bz1 =

 ( D  2h41  d1 )
 d1 =
Z1

 (23,5  2.0,05  0,9)
 0,9 = 0,168 cm.
72

  ( D  2(h41  h12 )

  ( 23,5  2(0,05  2,15)
- d2 =
- 1,1 = 0,116 cm.
Z1
72

b' ' z1 b' ' ' z1
0,168  0,116
=
= 0,142 cm.
2
2

+ Chiều cao gông stato:
hg1 =

Dn  D
1
34,9  23,5
1
 hr1  d 2 
 2,75  .1,1 = 3,133 cm.
2
6
2
6

+ Khe hở không khí:

TRêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi
ltc®®H-®3-k2

D

9

235

9

δ = 1200 (1  2. p ) 1200 (1  4 ) = 0,644 mm.
Chọn δ = 0,7 mm = 0,07 cm.
Dây quấn, rãnh, và gông rôto:



+ Z2 = 64 rãnh.
+ Đường kính ngoài rôto:
D’ = D – 2.δ = 23,5 – 2.0,644 = 22.21 cm.
Bước răng rôto:
D'

 .22,21

t2 = Z  64
2

= 1,089 cm.

+ Sơ bộ định chiều rộng răng rôto:
B .l .t

0,803.1,089

 2 2
b’z2 = B l .k  1,75.0,95 = 0,525 cm, (lấy Bz2 = 1,75 T ).
z2 2 c

+ Đường kính trục rôto:
Dt = 0,3D = 0,3. 23,5 = 7,05 cm.
Lấy Dt = 7 cm.
Dòng điện trong thanh dẫn rôto:
6 w1 .k d 1

Itd = I2 = kIII. Z
2

= 0,94. 140,3.

6.30.0,925
= 343 A,
64

trong đó k1 = 0,94.
+ Dòng điện trong vòng ngắn mạch:
1

Iv = Itd. 2.sin  . p
Z2

1

343. 2.sin 180 0.2 1750 A.
64



Tiết diện thanh dẫn bằng nhôm:

Nhãm 8 – líp


TRêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi
ltc®®H-®3-k2

I td

Nhãm 8 – líp

343

S’td = J =
= 114,33 mm2, (trong đó chọn J2 = 3 A/mm2)
3
2
+ Sơ bộ chọn mật độ dòng điện trong vành ngắn mạch Jv = 2,5 A/mm2.
Tiết diện vành ngắn mạch:
I

1750

v
Sv = J  2,5 = 700 mm2.
v

+ Kích thước rãnh rôto và vành ngắn mạch:
hr2 = 32 mm, h12 = 24,7 mm
b42 = 1,5mm,h42 = 0,5 mm, d1 = d2 = 6,8 mm,
a x b = 34 x 23
Dv = D- (a+1) = 235 – (34 + 1) = 200 mm.
+ Diện tích rãnh rôto:
Sr2 =

 2

.d  h12 .d  .6,8 2  24,7.6,8 = 204,2 mm2.
4
4

+ Diện tích vành ngắn mạch:
a x b = 34 x 23 = 782 mm2.
+ Bề rộng răng rôto ở 1/3 chiều cao răng:
1

b’z2 3

4



4


  D' 2h42  (h12  d )
  22,21  2.0,05  (2,47  0,68)
3

 d
3
  0,68
=
= 
Z2
64

= 0,1987 cm.
+ Chiều cao gông rôto:
hg2 =

D' Dt
1
22,21  7,05
1
 hr 2  d 2 =
 3,2  0,68 = 4,5 cm
2
6
2
6

+ Làm nghiêng rãnh ở rôto:


TRêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi
ltc®®H-®3-k2

Độ nghiêng bằng một bước rãnh stato:
bn = t1 = 1,54 cm.


Tính toán mạch từ

+ Hệ số khe hở không khí:
t

1,024

1
k  1 = t  v  1,024  1,978.0,07 = 1.156
1
1

trong đó v1 =

(b41 /  ) 2
(3 / 0,7) 2

= 1,978
5  b41 /  5  (3 / 0,7)

t

1,089

2
k  2 = t  v  1,089  0,634.0,07 = 1,042
2
2

(b42 /  ) 2
(1,5 / 0,7) 2

trong đó v2 =
= 0,634
5  b42 /  5  (1,5 / 0,7)

k  = k  1 . k  2 = 1.156. 1,042 = 1,2045.
+ Dùng thép kỹ thuật điện cán nguội loại 2211.
+ Sức từ động khe hở không khí.
Fδ = 1,6.Bδ.kδ.δ.104 = 1,6.0,803. 1,2045.0,07.104 = 1083 A
+ Mật độ từ thông răng stato:
B .l .t

0,803.1,024

 1 1
Bz1 = b l .k  0,142.0,95 = 6,095 T
z1 1 c

+ Cường độ từ trường trên răng Stato:

Hz1 = 21,8 A/cm.
+ Sức từ động trên răng stato:
Fz1 = 2.h’z1.Hz1 = 2.2,38.21,8 = 103,768 A
Trong đó h’z1 = hz1 -

d2
11
= 27,5= 23,8 mm.
3
3

Nhãm 8 – líp


TRêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi
ltc®®H-®3-k2

Nhãm 8 – líp

+ Mật độ từ thông răng rôto:
B .l .t

0,803.1,089

 2 2
Bz2 = b l .k  0,1987 .0,95 = 4,623 T
z2 2 c

+ Cường độ từ trường trên răng rôto:
Hz2 = 21,8 A/vm

+ Sức từ động trên răng rôto Fz2
Fz2 = 2*h’z2*Hz2 = 2*2,97*21,8 = 129,5A
Trong đó: h’z2 = hr2-

d
0,68
= 3,2= 2,97
3
3

+ Hệ số bão hòa răng kz
kz =

F  Fz1  Fz 2
1083  103,768  129,5
=
= 1,21
F
1083

Hệ số kz nằm trong khoảng thiết kế hợp lý kz thuôc khoảng 1,2÷1,5.
+ Mật độ từ thông trên gông stator Bg1
B g1

.10 4
0,0341.10 4
= 2.h .l k =
= 1,595 T
2.3,133.35,9.0,95
g1 1 c

+ Cường độ từ trường ở gông stator Hg1
Theo bảng V-9 (Phụ lục V, trang 611 TKMĐ), ta chọn
Hg1 = 15,9 A/cm
+ Chiều dài mạch từ ở gông stator Lg1
Lg1 =

 ( Dn  hg1 )  (34,9  3,133)

= 25 cm
2p
4

+ Sức từ động ở gông stator Fg1
Fg1 = Lg1*Hg1 = 25*15,9 = 397,5 A
+Mật độ từ thông trên gông rôto Bg2
B g2

.10 4
0,0341.10 4
= 2.h .l k =
= 1,11 T
2.4,5.35,9.0,95
g2 2 c

+ Cường độ từ trường ở gông rôto Hg2: theo Bảng V-9 (Phụ lục V, trang 611
TKMĐ), ta chọn
Hg2 = 3,51 A/cm
+ Chiều dài mạch hở gông rôto Lg2

TRêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi
ltc®®H-®3-k2

Lg2 =

Nhãm 8 – líp

 ( Dt  hg 2 )  (7  4,5)

= 9,0275 cm
2p
4

+ Sức từ động ở gông rôto Fg2
Fg2 = Lg2*Hg2 = 9,0275 *3,51 = 31,68 A
+ Tổng sức từ động của mạch từ F
F = Fδ+Fz1+Fz2+Fg1+Fg2 = 1083+103,768+129,5+397,5+31,68 = 1745 A
+ Hệ số bão hòa toàn mạch kμ
F

1745
kμ =
=
F
1083 = 1,611

+ Dòng điện từ hóa Iμ
p.F

2.1745

Iμ =

2,7.w1 .k d 1 2,7.30.0,947 = 45,497 A
+ Dòng điện từ hóa phần trăm
I

Iμ% =  .100 = 45,497 .100 = 32,4%
140,3
I đm


Tham số của động cơ ở chế độ định mức

+ Chiều dài phần đầu nối của dây quấn stator Lđ1
Lđ1= Kđ1.τy+2.B=1,3.11,44+2.1=16,872 cm
Trong đó: τy =

 ( D  hr1 ). y  (23,5  2,75).10

= 11,44
Z1
72

Kđ1=1,3 tra bảng 3-4 trang 69 TKMĐ các hệ số Kđ1 và Kf1
B=1 .
+ Chiều dài trung bình nửa vòng của dây quấn stator ltb
ltb=l1+lđ1=35,5+16,872=52.372 cm
+ Chiều dài dây quấn một pha của stator L1

L1=2*ltb*w1*10-2=2*52.372 *30*10-2=31,42 m
+Điện trở tác dụng của dây quấn stator r1
L1

r1=ρ175. n .a .s =
1

1

1

31,52
1
. 2.4.1,368 =0,07 Ω
41

Trong đó:
1

ρ175 =  =
0

1
Ώmm2/m điện trở suất của dây quấn ở 115°c
41


TRêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi
ltc®®H-®3-k2

Nhãm 8 – líp

0 là điện dẫn xuất của dây dẫn ở nhiệt độ tính toán lấy θlv= 115°c thì
0 = 41

Tính toán theo đơn vị tương đối:
r1* = r1.

I '1
140,3
= 0,07.
= 0,0446
u
220

+ Điện trở tác dụng của dây quấn rôto rtd
rtd =  Al . l 2 .10
Sr2

2

115

2
= 1 . 35,9.10 = 0,7643.10-4 

23

204,2

+ Điện trở vòng ngắn mạch rv
rv =  Al .  .Dv .10
Z 2 .S v

2

115

2
= 1 .  .0.2.10 = 0,00609.10-4

23

64.700

+ Điện trở rôto r2
r2 = rtd + 2.r2v = (0,7643. + 2.0,00609
). 10-4 = 1,0813. 10-4
2

0.196
Trong đó:
 = 2. sin

.p
180 0.2
= 2.sin
= 0.196
Z2
64

+ Hệ số quy đổi γ
γ=

4.m( w1 .k d 1 ) 2
4.3.(30.0,925) 2
=
= 144,38
Z2
64

+ Điện trở rôto đã quy đổi
r’2= γ*r2=144,38*0, 1,0813. 10-4=0,0156 Ω
Tính theo đơn vị tương đối:
I1

r2*=r2’ U =0,0156 .
1

140,3
= 0,009948  0,01
220

+ Hệ số từ dẫn tản rãnh stator λr1
Hệ số từ dẫn tản rãnh λr1 phụ thuộc vào kích thước, hình dạng và kiểu dây
quấn:
λr1=

h1
b

h h
25,1
3 3,2 0,5
.k   (0,785  41  2  41 ).k ' 
= 3.9 .0,906  (0,785  2.9  9  3 ).0,875 =
3b
2b b b41

= 1,271
Trong đó


TRêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi
ltc®®H-®3-k2

Nhãm 8 – líp

β=0,833
1  3.
=
4
k’β

1  3k ' 
4

k =
β

1 3.0,833

=
4

=

0,875

1  3.0,875

0,906
4

h1=hrs- 0,1*d2-2*c-c’=27,5-0,1*11-2*0,4-0,5=25,1 mm
h2= -(

d1
9
-2.c-c’)=-( -2.0,4-0,5)= -3,2 mm
2
2

b= 9 mm h41=0,5mm b41=3mm
+ Hệ số từ dẫn tản tạp stator
λt1=

0,9.t1.(q1.k d 1 ) 2 . t1.k 41. 1
k .

=

0,9.1,024.(6.0,925) 2 .0,72.0,9585.0,0062
= 1,44
1,2045 .0,07

Trong đó:
2

k41=1-0,033.

0,32
b41
= 1-0,033.
= 0,9585
t1.
1,024.0,07

ρt1=0,72 theo bảng 4-3 trang 137 TKMĐ
σ1=0,0062 theo bảng 5-2a trang 134 TKMĐ
+ Hệ số từ tản phần đầu nối λđ1
λđ1=0,34.
=0,34.

q1
. (l -0,64.β.τ)
l đ1

6
( 16,872 -0,64*0,833*18,48) = 0,399
35,9

+ Hệ số từ dẫn tản của stator
Σλ1=λr1+λt1+λđ1=1,271+1,44+0,399=3,11
+ Điện kháng dây quấn stator x1
x1=0,158.

l
f1
w
50 30 2 35,9
) .
.( 1 ) 2 .
. Σλ1 = 0,158.
.(
. 3,11=0,066
p
.q
100 100
100 100
2.6
1

Tính theo đơn vị tương đối:
x1*=x1.

I1
140,3
=0,066.
= 0,0421
U1
220

+ Hệ số từ dẫn tản rãnh rôto λr2
2


λr2 =  h1 .(1   .b ) 2  0,66  b12 .k  h42 =
8.S c
2.b 
b42
 3.b


TRêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi
ltc®®H-®3-k2

Nhãm 8 – líp

 25,1
 .6,8 2 2
1,5 
0,5
.(
1

)  0,66 
.1 
=

8.204,2
2.6.8 

1,5 =2,094
 3.6,8

Trong đó:
h1=25,1 mm b=6,8 mm Sc=204,2 mm2
k=1 b12=1,5 mm h42=0,5 mm
+ Hệ số từ dẫn tản tạp rôto

λt2 =

0,9.t 2 .(q2 .k 2 ) 2 . t 2 .kt 2 2
k .

38 2
) .1.1.0,0092
3.4
1,2045.0,07

0,9.1,089 .(
=

= 1,072

Trong đó:
kδ2=1
ρt2=1 kt2=1 σ2=0,0092 theo bảng 5-2c trang 136 TKMĐ
+ Hệ số từ dẫn tản phần đầu nối
λđ2 =

2,3.Dv

4,7.Dv
2,3.20
4,7.20
. lg .
. lg .
2
2
=
Z 2 .l2 .
a  2b
3,2  2.2,3 = 0,563
64.35,9.0.196

+ Hệ sốtừ tản do rãnh nghiêng
λrn=0,5*λt2*(

bn 2
1,54 2
) =0,5*1,072*(
) = 1,071
t2
1,089

+ Hệ số từ tản rôto
Σλ2=λr2+λt2+λđ2+λ rn =2,094+1,072+0,563+1,071= 4,8
+ Điện kháng tản dây quấn rôto
x2=7,9*f1*l2* Σλ2*10-8=7,9*50*35,9*4,8*10-8=6,806*10-4 Ω
+ Điện kháng rôto đã quy đổi
x’2=γ*x2=144,38*6,806*10-4= 0,0983 Ω
Tính theo đơn vị tương đối:

x2*=x2’*

I1
104,3
=0,0983 *
=0,0466
U1
220

+ Điện kháng hổ cảm x12
x12=

U1  I  .x 1
I

=

220  45,497.0,0421
= 4,793Ω
45,497

Tính theo đơn vị tương đối:
x’12=x12*

I1
104,3
=4,793*
=2,272
U1
220

TRêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi
ltc®®H-®3-k2

Nhãm 8 – líp

+ Tính lại kE
kE =

U 1  I  .x1
U1

=

220  45,497.0.0421
0,991
220

Trị số này không sai khác nhiều so với trị số ban đầu kE=0,975 nên không cần tính lại
Động cơ điện khi làm việc sinh ra tổn hao làm giảm hiệu suất máy. Tổn hao là dĩ công sất
ra ở đầu trục.
Tổn hao trong động cơ điện gồm có:
- Tổn hao sắt: Tổn hao này sinh ra trong lõi thép stato và rôto. Nó phụ thuộc vào vật liệu
dẫn từ (mã hiệu thép, chiều dài cách điện) và mật độ từ cảm trong đó. Khi tính ta bỏ ra
tổn hao trên rôto vì khi làm việc, tốc độ quay rôto gần bằng tốc độ quay từ trường nên tổn
hao này không đáng kể.
- Tổn hao đồng: Tổn hao này sinh ra trong dây quấn stato và rôto do hiệu ứng Jun-Lenz.
- Tổn hao cơ: Do ma sát tại các ổ đở, quạt gió.
- Tổn hao bề mặt: trên bề mặt stato và rôto gia công không nhẵn làm khe hở không đều

sinh ra tổn hao bề mặt. Nó phụ thuộc vào chất lượng gia công.
- Tổn hao đập mạch: nó được sinh ra do hiện tượng đập mạch từ thông từ răng sang phần
rãnh và ngược lại, nó phụ thuộc vào kích thước miệng rãnh, bước răng khe hở không khí
v. v…
- Tổn hao phụ: là tổn hao sinh ra trong vỏ máy và các chi tiết khác, tổn hao đập mạch
phần đầu nối v. v…
Tổn hao lớn làm máy mất công suất đồng thời cũng làm tăng nhiệt của động cơ.
+ Trọng lượng răng stato:
GZ1 = γFe*Z1*bZ1*h’Z1*l1*kc1*10-3
= 7,8*72*0,142 *2,38*35,9*0,95*10-3
= 6,473 kg
Trong đó:
γFe = 7,8 kg/dm3 tỷ trọng của sắt
kc1 = 0,95 hệ số ép chặt
Z1 = 72 số rãnh stato
l1 = 35,9 cm chiều dài lõi thép stato
h’Z1 = 2,38 chiều cao răng stato
bZ1 = 0,142 chiều rộng răng stato
2. Trọng lượng gông từ stato
Gg1 = γFe*l1*Lg1*hg1*2*p*kc*10-3
= 7,8*35,9*25*3,133*2*2*0,95*10-3


TRêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi
ltc®®H-®3-k2

Nhãm 8 – líp

= 83,343 kg
3. Tổn hao sắt trong lõi sắt stato

Trong răng:
PFeZ1 = kgc*p1/50*B2Z1*GZ1*10-3
= 1,8*2,5*1,782*6,473 *10-3
= 0,0923 kW
Trong đó:
kgc =1,8 đối với máy điện không đồng bộ
p1/50=2,5 suất tổn hao thép ở tần số từ hóa f = 50Hz
B = 1T mật dộ từ thông của thép kỹ thuật điện mã hiệu 2211
Trong gông:
PFeg1 = kgc*P1/50*B 2 g1*Gg1*10-3 = 1,6*2,5*1,595 2 *83,343 *10-3 = 0,848 kW
kgcg = 1,6 đối với máy không đồng bộ
Trong cả lõi sắt stato:
PFe’ = PFeZ1+ PFeg1 = 0,0923 + 0,848 = 0,9403 kW
4. Tổn hao bề mặt trên răng rôto
Khi máy điện quay, đối diện với răng roto của máy không đồng bộ lần lượt xuất hiện sự
dao động của mật độ từ thông, biên độ dao động của từ thông càng lớn thì khe hở không
khí càng nhỏ và miệng rãnh càng to. Tần số dao động phụ thuộc vào số răng và tốc độ
quay .
Vì tần số dao động cao nên các dòng điện xoáy cảm ứng trong thép điếu tập trung lên lớp
mỏng trên bề mặt lõi thép, vì vậy tổn hao gây nên bởi các dòng điện xoáy này được gọi là
tổn hao bề mặt.
Ở máy điện không đồng bộ, tổn hao bề mặt lớn vì khe hở không khí nhỏ. Tổn hao chủ yếu
đập trung trên bề mặt roto còn trên bề mặt stato ít hơn do miệng rãnh roto bé
Pbm = 2.p.τ.

t 2  b42
1,089  0,15
.l2.p bm .10  7 = 2.2.18,48.
.35,9.321.10  7 = 0,5332 kw
t2

0,15

Trong đó:
pbm = 0,5*k0*(Z1*n1*10-4) 1,5 *(10*B0*t1)2
= 0,5*1,8*(72*1500*10-4)1,5*(10*0,31*1,024)2
= 0,321 kW
Với k0 = 1,8 là hệ số kinh nghiệm (k0=1,7÷2)
B0 = β0*kδ*Bδ = 0,32*1,2045*0,803 = 0.31 T
β0 = 0,32 khi

3
b41
=
= 6 (tra Hình 6-1, trang 141 TKMĐ)
0,5



TRêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi
ltc®®H-®3-k2

Nhãm 8 – líp

+ Tổn hao đập mạch trên răng rôto
Pđm = 0,11.(

Z1 .n1
72.1500
.10.Bđm ) 2 .GZ 2 .10  3 = 0,11.(
.10.0,2939 ) 2 .10,047 .10  3 = 1,113 kW

10000
10000

Trong đó:
v .
1,978.0,07
Bđm = 1 .BZ 2 =
.4,623 = 0,2939 T
2.t 2
2.1,089

Với GZ2 = γFe*Z2*h’Z2*b’Z2*l2*kc*10-3
= 7,8*64*2,97*0,1987 *35,9*0,95*10-3
= 10,047 kg
+ Tổng tổn hao thép
PFe = P’Fe+Pbm+Pđm = 0,9403 +0,5332 +1,113 = 2,5865 kW
+ Tổn hao cơ
Pcơ = Kcơ.(

n 2 Dn 4  3
1500 2 34,9 4  3
) ( ) .10 = 1.(
) (
) .10 = 0,3338 kW
1000 10
1000
10

+ Tổn hao không tải
Po = PFe + Pcơ = 2,5865+0,3338 = 2,9203 kW

ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC
Sau khi xác định kích thước và dây quấn của động cơ ,tính toán các tham số máy điện và
các
tổn hao ta có thể xác định đặc tính làm việc của máy bằng hai phương pháp
-phương pháp đồ thị vòng tròn
-Phương pháp giải tích
Ở đây ta chọn phương pháp giải tích vì phương pháp này cho kết quả chính xác hơn.
Phương pháp giải tích dưa vào mạch điện thay thế và giản đồ vectơ của động cơ không
đồng bộ:

r1 = 0,07  , x1 = 0,25  , x12 = 12,58  , r’2 = 0,0645  , x’2 = 0,454 


TRêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi
ltc®®H-®3-k2

Nhãm 8 – líp

+ Hệ số C1
C1 = 1+

x1
0,25
= 1+
= 1,02 Ω
x12
12,58

+ Thành phần phản kháng của dòng điện ở chế độ đồng bộ
Iđbx = Iμ = 45,497A

+ Thành phần tác dụng của dòng điện ở chế độ đồng bộ
2

PFe .10 3 I  .r1

Iđbr =

3.U 1



2,5865.10 3.45,497 2.0,11
= 0,892 A
3.220

+ Sức điện động E1
E1 = U-Iμ*x1 = 220-45,497*0,25 = 208,62 A
k1 =

6.w1. k d 1
6.30.0,925
=
= 2,60
Z2
64

I’2 =

I2
343

=
k1
2,6 = 131,92 A

+ Hệ số trượt định mức
I ' 2 .r ' 2
131,92 .0,0645
=
= 0,0407
E1
208,62

sđm =

+ Hệ số trượt tại momen cực đại
r '2

0,0645

sm = x1
0,25
 x' 2 =
 0,454 = 0,0922
c1

1,02

+ Bội số momen cực đại
mmax =

M max
I'
S
M
96,34 2 0,0407
( 2 m ) 2 .( đm ) = max (
) .(
)
M đm
I 2 đm
Sm
M đm
25,14
0,0922 = 6,48255

I’2max = 96,34 A dòng điện rôto ứng với smax
I’2đm = 25,14 A dòng điện rôto ứng với sđm
So với giá trị chọn ban đầu mmax=2,2 là lớn hơn nên không cần tính lại


TRêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi
ltc®®H-®3-k2

Nhãm 8 – líp

Các số liệu đặc tính làm việc:

Đặc tính làm việc

TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG

Tham số của động cơ điện khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s = 1
- Tính hệ số quy đổi chiều cao rãnh rôto khi mở máy (s = 1):
ξ = 0,067*a*s = 0,067*24,2*1 = 1,6214
Trong đó:
a=hr2-h42=24,7 -0,5=24,2
-Theo hình 10-13 trang 256 TKMĐ
Với ξ=1,6214 →ψ=0,65 ,φ=0,8
kR=1+φ=1+0,8=1,8
rtdξ=kR*rtd=1,8*0,7643.10-4 =0,1375*10-3 Ω
-Điện trở của rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s=1


TRêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi
ltc®®H-®3-k2

Nhãm 8 – líp

2.0,00609
4
4
r2ξ=rtdξ + 2.r2v .10  4 = 0,1375*10-3 +
0,196 2 .10 = 0,317. 10


-Điện trở rôto đã qui đổi
r’2ξ=γ*r2ξ=144,38*0,68*10-4 =0,0982 Ω
- Hệ số từ dẫn rãnh rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s=1:
2



λr2ξ =  h1 (1  b ) 2  0,66  h42 .  h42 =
8.S c
2b 
b42
 3b

 25,1
 6,8 2 2
0,5 
0,5
(
1

)  0,66 
.0,65 
 3.6,8

8.204,2
2.6,8 
1,5 = 1,402


- Tổng hệ số từ dẫn rôto khi xét đên hiệu ứng mặt ngoài với s=1:
Σλ2ξ=λ2rξ+λt2 +λđ2+λrn= 1,402 + 1,072 + 0,563 + 0,642 = 3,679
- Điện kháng rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài:
x’2ξ = x’2 . 

 2
3,697
 0,35

 0,454 .
4,8
 2

Tổng trở ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài:
rnξ=r1+r’2ξ=0,33+0,23=0,56 Ω
xnξ =x1+x’2ξ=0,424+0,0505=1,375 Ω
Znξ =

2

2

rn  x n =

2

rn  x n

2

=

- Dòng điện ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài:
Inξ =

U1
220
=
Z n

c =

Tham số của động cơ điện khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hòa của mạch
từ tản khi s=1
Sơ bộ chọn hệ số bão hòa kbh=1,35
-Dòng điện ngắn mạch khki xét đến hiệu ứng mặt ngoài
Inbhξ=kbh*Inξ =1,35*148,15=200 A
-Sức từ động trung bình của một rãnh stator
Fzbh = 0,7.

I nbh .u r
a1

(k   k y .k d .

I nbh .u r
Z1
Z
) = 0,7.
(k   k y .k d . 1 ) =
Z2
a1
Z2

Trong đó:
ur =56 Số thanh dẫn tác dụng trong rãnh stator
a1=4 Số mạch nhánh song song


TRêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi

ltc®®H-®3-k2

Nhãm 8 – líp

kβ=0,88 Hệ số tính đến sức từ động nhỏ bước ngắn lấy theo hình 10-14 trang 259 TKMĐ
ky=0,966 hệ số bước ngắn của dây quấn
kđ=0,925 Hệ số dâu quấn
Cbh=0,64+2,5.
Bφδ =



= 0,64+2,5.
=
t1  t 2
t1  t 2

Fzbh .10  4
Fzbh .10  4
1,6.Cbh . = 1,6.Cbh . =

Theo hình 10-15 trang 260 TKMĐ
Chọn: χδ=0,5
 λ1bh

h41 .0,58.h3
h41 .0,58.h3
C1
C1
=

. C  1,5.b =
. C  1,5.b =
b41
b41
1
41
1
41

-Hệ số từ tản rãnh khi xét đến bảo hòa mạch từ tản
λr1bh=λr1-Δλ1bh=1,25-0,465=0,785
-Hệ số từ tản tạp stator khi xét đến bảo hòa mạchtừ tản:
λt1bh=λt1*χδ=1,27*0,5=0,635
- Tổng hệ số từ tản stator khi xét đến bão hòa mach từ tản:
Σλ1bh= λr1bh+λt1bh+λđ1=0,785+0,635+1,153=2,573
- Điện kháng stator khi xét đến bão hòa mach từ tản:
xbh = x1. 

1bh
 1bh 
1
=
x
.
 1
 1 =

C2=(t2-b42).(1-χδ)=(1,48-0,15).(1-0,5)=0,665
 λ2bh

h42
C2
h42
C2
.
.
= b C b = b C b =
42
2
42
42
2
42

- Hệ số từ tản rôto khi xét đến bão hòa mạch từ tản và hiệu ứng mặt ngoài:
λr2ξbh=λr2ξ-Δλ2bh=1,776-0. 272=1,504
- Hệ số từ tản tạp rôto khi xét đến bão hòa mạch từ tản:
λt2bh=λt2*χδ=2,308*0,5=1,019
- Hệ số từ tản do rãnh nghiên rôto khi xét đến bão hòa mạch từ tản:
λrnbh=λrn*χδ=0,648*0,5=0,324
- Tổng hệ số từ tản rôto khi xét đến bão hòa mạch từ tản và hiệu ứng mặt ngoài
Σλ2ξbh=λr2ξbh+ λt2bh+λđ2+λrnbh=1,504+1,019+0,612+0,324=3,459
- Điện kháng rôto khi xét đến hiệu ứng mắt ngoài và bão hòa từ của mạch từ tản:


TRêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi
ltc®®H-®3-k2

x’2ξbh = x2’.




2 bh
2

= x ’.
2




2 bh
2

Nhãm 8 – líp

=

- Các tham số ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hòa của nạch từ tản
rnξ=r1+r’2ξ=0,33+0,23=0,56 Ω
xnξbh=x1bh+x’2ξbh=0,297+0,65=0,947 Ω
Znξbh =

r 2 n  x 2 nbh =

r 2 n  x 2 nbh =

+ Dòng điện khởi động
U

U

Ik = 1 = 1 =
Z nbh
Z nbh
Trị số này bằng với trị số giả thiết nên không cần tính lại
+ Bội số dòng điện khởi động
ik =

Ik
Ik
=
=
I đm
I đm

Giá trị này không sai khác nhiều so với giá trị chọn ban đầu
Điện kháng hổ cảm khi xét đến bão hòa:
x12n=x12*kμ=26,565*1,62=43,03
C2ξbh = 1+
I’2k =

x'2bh
x12 n

x'2bh

= 1+ x
=

12 n

Ik
Ik
C 2bh = C 2bh =

+ Bội số momen khởi động
mk = (

I '2 k 2 r '2
I '2 k 2 r '2
) .
) .
.sđm = (
.sđm =
I ' 2 đm
I ' 2 đm
r '2
r '2

TÍNH TOÁN NHIỆT
+ Các nguồn nhiệt trên sơ đồ thay thế nhiệt bao gồm
-Tổn hao trên stato:
Qcu1=Pcu1+0,5*Pf=766+0,5*82=807
-Tổn hao sắt trên stator:
QFe=PFe=323 W
-Tổn hao trên roto:
QR=Pcu2+0,5*Pf+Pcơ+Pbm+Pđm=372+0,5*82+123+13,7+39=588,7 W

TRêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi
ltc®®H-®3-k2

+ Nhiệt trở trên mặt lõi sắt stator
1

1

1

1

1

1

RFe=RFeg+Rδg= - S .( a  a ) = - S .( a  a ) = 1,58*10-2 C/W
Dn
g
g
Dn
g
g
Trong đó:
SDn=π.Dn.l=π*27,2*14=1196 cm2
g =

 Fe
 Fe
W/cm2*°C

hg1 = hg1 =

g=0,09 W/cm2°C
Chọn λFe=30*10-2 theo bảng 8-2 trang 170 TKMĐ
+ Nhiệt trở phần đầu nối dây quấn stator
Rđ =

Sc
Sc
1
1


=
c  S đ a đ  S đ
c  S đ a đ  S đ =

Trong đó:
δc=0,02 cm (cách điện đầu nối bằng băng vải)
λc=0,16*10-2 W/°C theo bảng 8-2 trang 170 TKMĐ
αđ=(1+0,54vR2)*10-3= (1+0,54*13,82)*10-3=0,104 W/cm2°C

Nhãm 8 – líp