Đồ án tốt nghiệp - Nguyên lý hoạt động của động cơ

Đồ án tốt nghiệp

Nguyên lý hoạt động của động cơ












Đồ án tốt ngiệp

Trường ĐHBK Hà Nội

Trang: 1
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG

A. Phân loại và kết cấu và nguyên lý hoạt động của động cơ:
I. Phân loại:
Theo kết cấu của động cơ không đồng bộ có thể chia ra làm các kiểu
chính: kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu kín, kiểu phong nổ...
Theo kết cấu của Rotor, máy điện không đồng bộ chia làm 2 loại: loại
Rotor kiểu dây quấn và loại Rotor kiểu lồng sóc.
Theo số pha trên dây quấn Stator có thể chia làm các loại: Một pha, hai
pha và ba pha.
II.Kế
t cấu:
Giống như các máy điện quay khác, máy điện không đồng bộ gồm các
bộ phận chính sau:
1.Phần tĩnh hay Stator:
Trên Stator có vỏ, lõi sắt và dây quấn.
a. Vỏ máy:
Vỏ máy có tác dụng cố định lõi sắt và dây quấn, không dùng để làm
mạch dẫn từ . thường vỏ máy làm bằng gang. Đối với máy có công suất lớn
(1000 Kw) thường dùng thép tấm hàn lại làm thành vỏ. Tuỳ theo cách làm
nguội máy mà dạng vỏ cũng khác nhau.
b. Lõi sắt:
Lõi sắt là phần dẫn từ . Vì từ trường đi qua lõi sắt là từ trường quay nên
để giảm tổn hao, lõi sắt được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện dày
0,5mm ghép lại. Khi đường kính ngoài lõi sắt nhỏ hơn 990mm thì dùng cả
tấm tròn ép lại. Khi đường kính ngoài lớn hơn trị số trên thì phải dùng những
tấm hình rẻ quạt ghép lại thành khối tròn.
Mỗi lá thép kỹ thuật điện đều có phủ s
ơn cách điện trên bề mặt để giảm

tổn hao do dòng điện xoáy gây nên. Nếu lõi sắt ngắn thì có thể ghép thành
một khối. Nếu lõi sắt dài quá thì thường ghép thành từng thếp ngắn, mỗi thếp
dài 6 đến 8 cm,đặt cách nhau 1cm để thông gió cho tốt. Mặt trong của lá thép
có xẻ rãnh để đặt dây quấn.
c. dây quấn:
Dây quấn Stator được đặt vào các rãnh của lõi sắt và được cách điện tốt
với lõi sắt. Bối dây có th
ể là một vòng (gọi là dây quấn kiểu thanh dẫn) bối
dây thường được chế tạo dạng phần tử và tiết diện dây thường lớn, hay cũng
có thể: bối dây gồm nhiều vòng dây (tiết diện dây nhỏ gọi là dây quấn kiểu
vòng dây). Số vòng dây mỗi bối, số bối dây mỗi pha và cách nối dây là tuỳ
Đồ án tốt ngiệp

Trường ĐHBK Hà Nội

Trang: 2
thuộc vào công suất, điện áp, tốc dộ, điều kiện làm việc của máy và quá trình
tính toán mạch từ.
2. Phần quay hay Rotor:
phần này có hai bộ phận chính là lõi sắt và dây quấn.
a. Lõi sắt:
Lõi sắt là các lá thép kỹ thuật điện ghép lại với nhau. Lõi sắt được ghép
trực tiếp lên trục máy hoặc lên một giá Rotor của máy. Phía ngoài của lá thép
có xẻ rãnh để đặt dây quấn.
a. Rotor và dây quấn Rotor:
Rotor có hai loại chính: Rotor kiểu dây quấn và Roto kiểu lồ
ng sóc.
- Loại Rotor kiểu dây quấn : Rotor có dây quấn giống như dây quấn Stator.
Trong máy điện cỡ trung bình trở lên thường dùng dây quấn kiểu sóng hai lớp
vì bóp được những đầu dây nối, kết cấu dây quấn trên Rotor chặt chẽ. Trong

máy điện cỡ nhỏ thường dùng dây quấn đồng tâm một lớp. Dây quấn ba pha
của Rotor thường đấu hình sao, còn ba đầu kia được nối vào ba vành trượt
thường làm bằng đồng đặt cố định
ở một đầu trục và thông qua chổi than có
thể đấu với mạch điện bên ngoài. Đặc điểm của loại động cơ điện Rotor dây
quấn là có thể thông qua chổi than đưa điện trở phụ hay suất điện động phụ
vào mạch điện Rotor để cải thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc độ hoặc
cải thiệ
n hệ số công suất của máy. Khi máy làm việc bình thường dây quấn
Rotor được nối ngắn mạch.
- Loại Rotor kiểu lồng sóc: kết cấu của loại dây quấn này rất khác với dây
quấn Stator. Trong mỗi rãnh của lõi sắt Rotor đặt vào thanh dẫn bằng đồng
hay nhôm dài ra khỏi lõi sắt và được nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vành ngắn
mạch bằng đồng hay nhôm làm thành một cái lồng mà người ta quen gọi là
lồng sóc.
Dây quấn lồng sóc không cần cách điện với lõi sắt. để cải thiện tính
năng mở máy, trong máy công suất tương đối lớn, rãnh Roto có thể làm thành
dạng rãnh sâu hoặc làm thành hai rãnh lồng sóc hay còn gọi là lồng sóc kép.
Trong máy điện cỡ nhỏ, rãnh Roto thường được làm chéo đi một góc so với
tâm trục.
3. Khe hở:
Vì Rotor là một khối tròn nên khe hở đều. Khe hở trong máy điện
không đồng bộ rất nhỏ (từ 0,2 đến 1mm trong máy đ
iện cỡ nhỏ và vừa) để hạn
chế dòng điện từ hóa lấy từ lưới vào và như vậy mới có thể làm cho hệ số
công suất của máy cao hơn
* Nguyên lý hoạt động của máy điện không đồng bộ nói chung và
động cơ không đồng bộ 3 pha rôtor lồng sóc nói riêng là làm việc dựa theo
nguyên lý cảm ứng điện từ.
Đồ án tốt ngiệp

Trường ĐHBK Hà Nội

Trang: 3
* Khi cho dòng điện 3 pha đi vào dây quấn 3 pha đặt trong lõi sắt
Stator, trong lõi sắt Stator của máy tạo ra một từ trường quay với tốc độ đồng
bộ n
1
= 60.f/p với p là số đôi cực, f là tần số lưới. Từ trường quay cắt các
thanh dẫn của dây quấy Stator, cảm ứng các sư6t1 điện động. Vì dây quấn
rôtor nối ngắn mạch, nen sức điện động cảm ứng sẽ sinh ra dòng điện trong
các thanh dẫn của rôtor. Lực tác dụng tương hỗ giữa từ trường quay của máy
với thanh dẫn mang dòng điện rôtor, kéo rôtor quay cùng chiều quay từ
trường với tốc độ n







Hình : Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ
Để minh hoạ vẽ từ trường quay tốc độ n
1
, chiều sức điện động và dòng
điện cảm ứng trong thanh dẫn rôtor, chiều lực điện từ F
đt
.
Khi xác định chiều sức điện động cảm ứng theo qui tắc bàn tay phải ta
căn cứ vào chuyển động tương đối của thanh dẫn rôtor với từ trường. Nếu coi

từ truờng đứng yên thì chiều chuyển động tương đối của thanh giược với
chiều chuyển dộng của n
1
. từ đó áp dụng qui tắc bàn tay phải xác định được
chiều chuyển động của sức điện động như hình vẽ.
Chiều lực điện từ xác địng theo qui tắc bàn tay trái trùng với chiều quay
n
1
.
Tốc độ n của máy nhỏ hơn tốc độ từ trường quay n
1
, vì nếu tốc độ bằng
nhau thì khơng có sự chuyển động tương đối, trong dây quấn không có sức
điện động và dòng điện cảm ứng, lực điện từ bằng 0.
Độ chênh lệch giữa tốc độ từ trường quay và tốc độ máy gọi là tốc dộ
trượt n
2
.
n
2
= n
1
– n
Hệ số trượt của tốc độ là :
s =
21
11
nn-n
=
nn

F
dt
s
N
N
s
F
dt
F
dt
F
dt
F
dt
n
1
n
1
n
n
s
s
F
dt
n
F
dt
n
1

F
dt
n
1
1
n
Đồ án tốt ngiệp

Trường ĐHBK Hà Nội

Trang: 4
Khi rôtor đứng yên (n = 0), hệ số trượt s = 1. Khi rôtor quay định mức
s = 0,02÷ 0,06
tốc độ động cơ :

1
60.
(1 ) (1 )
f
nn s s
p
= −= −
vòng/phút
Đồ án tốt ngiệp

Trường ĐHBK Hà Nội

Trang: 5
CHƯƠNG II : KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU

1. Tốc độ đồng bộ :

1
1
60.f
60.50
p 2(vøong / phùut)
n1500
== =

trong đó : n
1
=1500 là tốc độ của động cơ
f
1
=50 hz là tần số của lưới điện
2. Đường kính ngoài Stator :
Với P
đm
= 90 kw và p =2 tra phụ lục 10-6 tài liệu thiết kế máy điện . Ta
có chiều cao tâm trục của động cơ điện không đồng bộ Rotor lồng sóc kiểu
IP23 theo tiêu chuẩn Việt Nam 1987-1994 cách điện cấp B với h=250 mm.
Tra bảng 10.3 trang 230 ta được đường kính ngoài Stator theo tiêu
chuẩn trong dãy 4A của nga D
n
= 43,7cm.
3. Đường kính trong Stator :
Theo bảng 10.2 trang 230 có K
D
=(0,64

÷
0,68) ứng với động cơ có 2p =4
Trong đó :
+ K
D
: tỉ số giữa đường kính trong và ngoài Stator
+ D : Đường kính trong Stator
+ D
n
=43,7mm
D = K
D
.D
n
=(0,64
÷
0,68) . 43,7 = 29,7 mm
4. Công suất tính toán :

η
'
E
K.P
0,98.90
P 104,2kw
.cos 0,93.0,91
== =
ϕ

Trong đó :

+ K
E
= 0,98 :Tỉ số giữa sức điện động và điện áp.Tra hình 10.2
trang 231 sách TKMĐ theo D
n
= 43,7cm.
+ P = 90 kw

91,0cos
93,0η
=+
=+
ϕ
Theo bảng 10.1 trang 228 sách TKMĐ
Đồ án tốt ngiệp

Trường ĐHBK Hà Nội

Trang: 6
5. Chiều dài tính toán của lõi sắt Stator :

δ
δδ
α
7'
2
sd
7
2
6,1.10 .P

l
.k .k .A.B .D .n
6,1.10 .104,2
21,87cm
0,64.1,11.0,92.420.0,8.29,7 .1500
=
==

Lấy l
δ
= 21,8 cm
trong đó :
+
δ
α
= 0,64 là hệ số cực từ
+ k
s
= 1,11 là hệ số sóng hình sin
+ k
d
=0,92 là hệ số dây quấn
+ A = 420 A/cm là tải đường
+ B
δ
= 0,806 là mật độ từ thông khe hở không khí
Do lõi sắt ngắn nên được làm thành một khối.
Chiều dài của lõi sắt Stator, Rotor :
l
1

= l
2
=l
δ
= 21,8 cm
6. Bước cực :

cm3323
4
729143
p2
D
,=
,.,
=
.
=
π
τ

Trong đó :
2p = 4 số đôi cực
D = 29,7 cm
7. Lập phương án so sánh :
Hệ số :

930
3323
821
l

,=
,
,
==
τ
λ
δ

Trong dãy máy động cơ khôngđồng bộ K, công suất 90 KW, 2p = 4 có
cùng đường kính ngoài (nghĩa là cùng chiều cao tâm trục h). với máy 100 KW
2p = 4 .
+ Hệ số tăng công suất của máy này là :

100
==1,11
90
γ

ủửụùc choùn theo kieồu
daõy quaỏn ụỷ maựy
nhieàu cửùc trang 231
saựch TKMẹ
Đồ án tốt ngiệp

Trường ĐHBK Hà Nội

Trang: 7
Do đó λ của máy 100 kw bằng : λ
100
=λ

90
.γ =1,11.0,93=1,032
Theo hình 10.3b trang 233 ta thấy hệ số λ
90
và λ
100
nằm trong vùng
gạch chéo cho phép tức là thỏa mãn điều kiện kinh tế và kỹ thuật. Do đó việc
chọn phương án trên là hợp lý.
8. Dòng điện pha định mức :

A13161
910930220
1090
U
10P
I
3
1
3
1
,
,.,.
.
cos..
.
===
η

Trongđó :

+U
1
= 220 là điện áp đặt vào Stator
+ P = 90 KW là công suất định mức

+=0,93
η
là hiệu suất
+cos
ϕ
= 0,91 là hệ số công suất
Đồ án tốt ngiệp

Trường ĐHBK Hà Nội

Trang: 8
CHƯƠNG III :
THIẾT KẾ DÂY QUẤN, RÃNH STATOR VÀ KHE HỞ
KHÔNG KHÍ

Dây quấn phần ứng (Stator) máy điện xoay chiều không đồng bộ rotor
lồng sóc gồm nhiều phần tử nối với nhau theo qui luật nhất định. Các phần tử
ở đây cũng chính là số bối dây và được đặt trong các rãnh phần ứng. Mỗi bối
dây có nhiều vòng dây. Số vòng dây của mỗi bối, số bối 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
Dạng rãnh Stator phụ thuộc vào thíêt kế điện từ và loại dây dẫn. Rãnh
được thiết kế sao cho có thể cho vừa số dây dẫn kể cả cách điện và công nghệ
chế tạo (dập, cắt) dễ dàng. Mật độ từ thông trên gông và răng không lớn hơn

một trị số nhất định, để đảm bảo tính nă
ng của máy.
Đối với khe hở không khí ta cố gắn lấy nhỏ để cho dòng điện không tải
nhỏ và hệ số công suất cao. Nhưng nếu khe hở không khí quá nhỏ thì công
nghệ chế tạo khó và đễ sát cốt làm tăng tổn hao phụ.
9. Số rãnh Stator :
Số rãnh của một pha dưới một cực là q
1
, thông thường chọn q
1
trong
khoảng từ 2 đến 5. ở đây vì máy có công suất vừa nên lấy q
1
= 4. Việc chọn q
1

ảnh hưởng trực tiếp đến số rãnh Stator Z
1
. số rãnh này không nên nhìêu quá vì
như vậy diện tích cách điện chiếm chỗ so với số rãnh ít sẽ nhiều hơn do đó hệ
số lợi dụng rãnh sẽ kém đi. Mặt khác về phương diện độ bền cơ thì số rãnh
lớn làm cho độ bền cơ của răng yếu đi. Nếu số rãnh ít sẽ làm cho dây quấn
phân bố không đều trên bề mặt lõi sắt nên suất từ độ
ng phần ứng có nhiều số
bậc cao.
Z
1
=6.p.q
1
= 6 . 2. 4 =48 rãnh

10. Bước rãnh Stator :

cm
Z
D
t 944,1
48
7,29.14,3..π
1
1
===

Đồ án tốt ngiệp

Trường ĐHBK Hà Nội

Trang: 9
11. Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh :
Chọn số mạch nhánh song song a =1

1
r1
1
A.t .a
420.1,944.4
U = = =20,26
I 161,13

Nhưng số thanh dẫn tác dụng của một rãnh U
r1

phải dược qui về số
nguyên. Vì dây là dùng dây quấn hai lớp nên nó phải là số nguyên chẵn do đó
lấy U
r1
= 20 thanh.
12. Số vòng dây nối tiếp của một pha :

r1
11
U20
W =p.q . =2.4. =40
a4
(vòng)
Trong đó :
Chọn số mạch nhánh song song a
1
= 4
13. Tiết diện và đường kính dây dẫn :
Theo hình 10.4a tri số AJ của máy điện không đồng bộ kiểu bảo vệ
IP23 với h = 250 mm, trang 237 sách TKMĐ ta lấy giá trị AJ = 2370
A
2
/cm.mm
2

Mật độ dòng điện

2
AJ 2370
J= = =5,7A mm

A415

Trong đó :

11ñm
2.m.W .I 2.3.40.161,13
A= = =415A/cm
p.D 2.29,7

- Tiết diện dây sơ bộ:

'2
1
1
'
111
I
161,13
S = = =2,356mm
a .n .J 4.3.5,7

Trong đó: n
1
= 3 là số sợi chập song song
a
1
= 4 là số mạch nhánh song song
I
đm
= 161,13 cm

'
1
5, 7
J
=
2
A
mm

Ta chọn n
1
=3 là số sợi chập song song
Đồ án tốt ngiệp

Trường ĐHBK Hà Nội

Trang: 10
- Theo phụ lục VI bảng VI-1 trang 619 sách TKMĐ chọn dây đồng tráng
men FET-155 có đường kính
=
1, 74
1,825
cd
d
d
với S
1
= 2,38 mm
2

14. Kiểu dây quấn:
Chọn dây quấn 2 lớp sóng bước ngắn với y = 10

τ= = =
1
48
12
2. 4
Z
P


10
0,833
12
y
β= = =
τ

15. Hệ số dây quấn:
+ Hệ số bước ngắn:
sin . sin 0,833. 0, 966
22
y
k
π π
=β= =

+ Hệ số bước rải:

1
1
15
sin . sin 4.
22
0,958
15
.sin 4.sin
22
r
q
k
q
α
===
α

Trong đó:

1
.360 2.360
15
48
p
Z
°
α= = =

+ Hệ số dây quấn: k
d

= k
y
. k
r
= 0,966 . 0,958 =0,925
16.Từ thông khe hở không khí:

1
1
.
0,98.220
0, 02625
4. . . . 4.1,11.0, 925.50.40
φ= = =
E
dd
KU
w
b
kk fW

Trong đó:
K
E
= 0,98 lấy theo hình 10 – 2
U
1
= 220 Điện áp pha định mức

11,1=

s
k

k
d
= 0,925
f = 50 Hz là tần số
W
1
= 40 vòng
17.Mật độ từ thông khe hở không khí:

44
11
.10 0,02625.10
0,806
. . 0,64.23,33.21,8
δ
δ
φ
== =
BT
atl

Đồ án tốt ngiệp

Trường ĐHBK Hà Nội

Trang: 11
Trong đó:

0, 02625
Wb
φ=


64,0=
δ
α
là hệ số xung cực từ

1
23,33
τ=
cm
l
1
=21,8 cm
18.Sơ bộ định chiều rộng của răng:

'
d11
z1
z1 1 c
B.l.t
0,806.1,944
b = = =0,911cm
B .l .k 1,85.0,93

Trong đó:

0,806
BT
δ
=

t
1
= 1,944 cm
k
c
=0,93 là hệ số ép chặt lõi sắt tra theo bảng 2.2 trang
sách TKMĐ
+ Động cơ kiểu bảo vệ IP23, 2p = 4, h = 250 mm.
Treo bảng 10.5b trang 241 sách TKMĐ
Ta chọn B
z1
= 1,85 T
19.Sơ bộ định chiều cao gông Stator:

44
'
g1
11
.10 0,02625.10
h4,05
2. . . 2.1,6.21,8.0,93
φ
== =
gc

cm
Blk

Trong đó:

0,02625
Wb
φ=

l
1
= 21,8 cm
k
c
= 0,93 là hệ số ép chặt lõi sắt
B
g1
= 1,6T là mật độ từ thông trong gông Stator (Tra theo
bảng 10.5a trang 240 sách TKMĐ).
20.Kích thước rãnh và cách điện :
h
r1
= 29,5 mm
h
12
= 22,5 mm
d
1
= 11 mm
d

2
= 13 mm
b
41
= 3,4 mm
Đồ án tốt ngiệp

Trường ĐHBK Hà Nội

Trang: 12
h
41
= 0,5 mm

'
n
r1 g1
D-D
h= -h
2


43,7 29,7
4,05 2,95
2
cm
−
=−=

Trong đó:

D
n
= 43,7 cm
D = 29,7 cm

'
g1
h =4,05cm

+ Đường kính trong rãnh:

( ) ( )
'
41 1 z1
1
1
. D+2.h -Z .b 29,7+2.0,05 -48.0,911
d = = =1,112cm
Z - 48-
ππ
ππ

lấy d
1
= 1,1 cm =11 mm

( )
() ()
'r12
z1 2

1
'
r1 z1 1
2
1
D+2.h -d
b= -d]
Z
D+2.h -b .Z 29,7+2.2,97 -48.0,911
d= = =1,33cm
+Z +48
π
ππ
ππ

+ Chiều rộng miệng rãnh:
+ Chiều cao:

12
12 r1 41
d+d
1,3+1,1
h =h - -h =2,95- -0,05=2,25cm
22

Trong đó:
h
r1
= 2,95 cm là chiều cao răng Stator
d

1
= 1,1 cm đường kính đáy nhỏ rãnh Stator
d
2
= 1,3 cm đường kính đáy lớn rãnh Stator
+ Chiều dài miệng rãnh:
Trong thực tế chiều dài miệng rãnh h
41
= 0,5 mm chứ không thể nhỏ
hơn vì công nghệ cắt dập không thể cắt dập được.
+ Theo bảng VIII – 1 ở phụ lục VIII trang 629 sách TKMĐ
Chọn chiều dài cách điện rãnh là c = 0,4 mm
Chọn chiều dài của nêm là c
’
= 0,5 mm
+ Diện tích rãnh trừ nêm:
Đồ án tốt ngiệp

Trường ĐHBK Hà Nội

Trang: 13

12
21
2
2
2
1
'
).

2
(
8
).(
h
dddd
S
r
+
+
+
=
π


22
2
.(11 13 ) 11 13 11
( ).(22,5 ) 317
82 2
mm
π+ +
=+ −=

+ Chiều rộng của miếng các tông nêm là (
2
.
1
d
π

), của tấm cách điện
giữa 2 lớp là (d
1
+ d
2)
.
+ S
cđ
=
()
'
1
2112
2
2
.
..2
2
.
c
d
cddh
d
ππ
+
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣

⎡
+++

=
2
.13 .11
2.22,5 (11 13) .0,4 .0,5 44
22
mm
ππ
⎡⎤
+++ + =
⎢⎥
⎣⎦

+ Diện tích có ích của rãnh:
S
cđ
=
−
'
r
S
S
cđ
= 317 – 44 = 273
+ Hệ số lấp đầy rãnh:
k
đ
=

2
r1cd
r
u.n.d
20.3.1,825
= =0,732
S 273

Trong đó :
u
r1
= 20 thanh
n = 3
s
r
= 273 cm
21.Bề rộng rãnh Stator:

()
41 1
'
z1 1
1
.D+2h +d
b= -d
Z
π


()

29,7 2.0,05 1,1
1,1 0,922
48
cm
π+ +
=−=


[]
12
''
12
1
.2. )
r
z
Dhd
b d
Z
π+ −
=−


[ ]
.29,7 2.2,95 1,3
1, 3 0, 945
48
cm
π+ −
=−=

'''
z1 z1
z1
b+b
0,922+0,945
b = = =0,933cm
22

22. Chiều cao gông Stator:
Đồ án tốt ngiệp

Trường ĐHBK Hà Nội

Trang: 14

n
g1 r1 2
D-D
1 43,7-29,7 1
h = -h + d = -2,95+ .1,3=4,27cm
26 2 6

23. Khe hở không khí:

92979
(1 ) (1 ) 0,8044
1200 2. 1200 4
δ= + = + =

D
m
m
p

Việc chọn khe hở không khí
δ
sao cho nhỏ nhất để có thể công nghệ
chế tao được và làm giảm dòng không tải, cos
ϕ
… nhưng không quá nhỏ vì
nếu quá nhỏ dễ bị chạm giữa rôtor và Stator trong quá trình làm việc. Do đó
theo những máy đã chế tạo bảng 10.8 trang 253 sáchTKMĐ
ta lấy
0,8 0,08
mm cm
δ= =


Đồ án tốt ngiệp

Trường ĐHBK Hà Nội

Trang: 15
SƠ ĐỒ DÂY QUẤN STATOR

Z = 48 ; Y = 10;
τ
=12; q = 4; a = 4
1

234
5
6
7 8 9 1011121314
15
16
1718192021222324
25
26
2728293031323334
35
36
3738394041424344
45
46
4748
Đồ án tốt ngiệp

Trường ĐHBK Hà Nội

Trang: 16
CHƯƠNG IV :
DÂY QUẤN RÃNH VÀ GÔNG RÔTOR

24. Số rãnh Rôtor được chọn theo bảng 10.6 trang 246.
Với số đôi cực 2p = 4, số rãnh Stator Z
1
=48 ta có thể chọn :
Z
2

= 40 rãnh
25. Đường kính ngoài Rôtor:

'
229,72.0,0829,54
DD cm
=−δ= − =

26.Bươc răng Rôtor:

'
2
2
..29,54
2,32
40
D
tc
m
Z
ππ
== =

27.Sơ bộ định chiều rộng ranh Rôtor:

'
22
z2
z2 2 c
B.l.t

0,806.2,32
b = = =1,087cm
B .l .k 1,85.0,93
δ

Theo bảng 10.5b trang 241. Ta chọn B
z2
= 1,85 T và hệ số ép chặt lõi
sắt k
c
= 0,93.
28. Đường kính trục Rôtor:
D
t
= 0,3.D = 0,3.29,7 = 8,94 cm.
Lấy D
t
= 9 cm
29. Dòng điện trong thanh dẫn Rôtor:
I
td
= I
2
=
1d1
I1
2
6.W .k
6.40.0.925
k .I =0,94.161,13. =840A

Z40

Trong đó:
I
1
= 161,13 A
W
1
= 40 vòng
k
d
= 0,925
Z
2
= 40 rãnh
K
I
= 0,94 được chọn theo cos
ϕ
trong hình 10.5.
30. Dòng điện trong vành ngắn mạch:
Đồ án tốt ngiệp

Trường ĐHBK Hà Nội

Trang: 17

vtd
0
2

11
I =I . =840 =2685A
.p
180 .2
2.sin
2sin
Z
40
π

31. Tiết diện thanh dẫn bằng nhôm:

'2
cd
td
2
I
840
S = = =280mm
J3

Đối với máy không đồng bộ rôtor lòng sóc, tiết diện rãnh rôtor đồng
thời là tiết diện thanh dẫn rôtor. Vì vậy cần phải chọn mật độ dòng điện cho
thích hợp. J
cd
= (2,5
÷
3,5)
2
mm

A
. Chọn J
td
=3
2
mm
A
.
32.Sơ bộ chọn mật độ dòng điện trong vành ngắn mạch:
Mật độ dòng điện trong vành ngắn mạch J
v
chọn thấp hơn J
td
trong
khoảng từ (20
÷
25)%. Ta chọn J
v
= 2,5
2
mm
A
.
Tiết diện vòng ngắn mạch:

2
v
v
v
I

2685
S = = =1074mm
J2,5

33. Kích thước rãnh Rôtor và vành ngắn mạch:
Chọn dạng rãnh như hình vẽ, diện tích rãnh cũng chính là diện tích
thanh dẫn của lồng sóc. Lồng sóc được đúc bằng nhôm theo phương pháp áp
lực
h
42
= 0,5 mm
b
42
= 1,5 mm
h
12
= 29 mm
h
r2
= 37,3 mm
d
1
= d
2
= 7,8 mm
a = 1,2. h
r2
= 1,2.37,3 = 44,76 lấy a = 45 mm
b =
1074

23,86
45
v
S
mm
a
==
lấy b= 23,9 mm
lấy S
v
= a.b = 1075,5 mm
2

D
v
= D – (a+1) = 297 – (45+1) = 251 mm =25,1 cm
34. Diện tích rãnh Rôtor:
S
r2
=
22 2
12
.d +h .d= .7,8 +29.7,8=274mm
44
ππ

Đồ án tốt ngiệp

Trường ĐHBK Hà Nội

Trang: 18
35. Diện tích vòng ngắn mạch:
S
v
= a . b = 45 . 23,9 =1075,5 mm
2

36. Bề rộng răng Rôtor:

'
42 12
'
z2
2
4
D-2.h - (h +d)
3
b= -d
Z
⎛⎞
π
⎜⎟
⎝⎠


4
29,5 2.0,05 (2,9 0,78)
3
0,78 1,147
40

mm
⎛⎞
π− − +
⎜⎟
⎝⎠
=−=


37. Làm rãnh nghiêng ở Rôtor với độ nghiêng bằng một bước rãnh
Stator.
Để giảm lực ký sinh tiếp tuyến và hướng tâm người ta thường làm
nghiêng rãnh Stator hay rôtor. Vì như vậy có thể triệt tiêu sóng điều hoà răng.
Ơû đây ta làm nghiêng rãnh ở rôtor và làm nghiêng bằng 1 bước răng Stator
b
n
= t
1
= 1,944 cm
38. Chiều cao gông rôtor:
h
g2
=
'
t
r2 2
D-D
1 29,54-9 1
-h + d = -3.73+ 0,78=6,67cm
262 6

a=45
b=23,9

Đồ án tốt ngiệp

Trường ĐHBK Hà Nội

Trang: 19
CHƯƠNGV :TÍNH TOÁN MẠCH TỪ:

39.Hệ số khe hở không khí:

21
.
δδδ
kkk =

Trong đó:
1
1
11
1, 944
1, 088
. 1, 944 1,953.0, 08
t
k
t
δ
== =
−υ δ −

Với
2
2
41
1
41
3,4
b
()
()
0,8
d
== =1,953
b3,4
5+
5+
0,8
d
γ


2
d2
22
2
2
42
2
42

t
2.32
k= = =1,018
t - .d 2.32-0,511.0,08
(b d)
(1.5 0,8)
= = =0,511
b1,5
5+
5+
0,8
d
γ
γ


12
. 1, 088.1, 018 1,108
kkk
δδδ
⇒= = =

40. Dùng thép kỹ thuật điện dày 0,5mm, cán nguôïi loại 2211
41. Sức từ động khe hở không khí:

44
1,6. . . .10 1,6.0,806.1,108.0,08.10 1143
FBk A
δδδ
=δ= =

Trong đó:

0,806
BT
δ
=


1,10 8
k
δ
=


0,08
cm
δ=

42.Mật độ từ thông răng Stator:

11
z1
z1 c 1
B.t.l
0,806.1,944
B = = =1,806T
b .k .l 0,933.0,93
δ

Trong đó:
0,806
BT
δ
=

t
1
= 1,944 cm
b
z1
= 0,933 cm
k
c
= 0,93 là hệ số ép chặt lõi sắt lấy theo bảng 2.2
43. Cường độ từ trường trên răng Rôtor:
Đồ án tốt ngiệp

Trường ĐHBK Hà Nội

Trang: 20
Theo bảng V – 6 ở phụ lục V trang 608 sách TKMĐ
Ta có:
B
z1
= 1,806 T
⇒
H
z1
= 27,6 A/cm

44. Sức từ động trên răng Stator:

'
111
2. . 2.2,516.27,6 139
zzz
FhH A
== =

Trong đó:

'
1
11
13
29,5 25,16
33
zr
d
hh mm
=−= −=

45.Mật độ từ thông ở răng Rôtor:

22
z2
z2 2 c
B.l.t
0,806.2,32
B = = =1,753T

b .l .k 1,147.0,93
δ

Trong đó:

0,806
BT
δ
=

t
2
= 2,32 cm
b
z2
= 1,147 cm
k
c
= 0,93 Là hệ số ép chặt lõi sắt lấy theo bảng 2.2
46. Cường độ từ trường trên răng rôtor:
Theo bảng V – 6 ơ û phụ lục V trang 608 sách TKMĐ có:
B
z2
= 1,753 T
⇒
H
z1
= 22,5 A/cm
47. Sức từ động trên răng rôtor:

'
222
2. . 2.22,5.3,47 156
zzz
FhH A
== =

Trong đó:

'
2
2
0,78
3,73 3, 47
33
zr
d
hh cm
=− = − =

48. Hệ số bão hoà răng:

12
1143 139 156
1, 26
1143
zz
z
FF F
k

F
δ
δ
++
++
== =

Trong đó:

1143
F A
δ
=

F
z1
= 139 A
F
z2
= 156 A
Đồ án tốt ngiệp

Trường ĐHBK Hà Nội

Trang: 21
49. Mật độ từ thông trên gông Stator:

44
g1
g1 1 c

.10 0,02625.10
B = = =1,516T
2.h .l .k 2.4,27.21,8.0,93
φ

Trong đó:

0,02625
cm
φ=

h
g1
= 4,27 cm
l
1
=21,8 cm
k
c
= 0,93 Hệ số ép chặc lõi sắt lấy theo bảng 2.2
50. Cường độ từ trường ở gông Stator:
Theo bảng V – 9 ở phụ lục V trang 611 sách TKMĐ
Ta tra được H
g1
= 10,9 A/cm
51.Chiều dài mạch từ ở gông Stator:

( )
( )
ng1

g1
.D-h
p. 43,7-4,27
L = = =30,97cm
2.p 4
π

Trong đó:
D
n
= 43,7 cm
h
g1
= 4,27 cm
2p = 4 Số đôi cực từ
52. Sức từ động ở gông Stator:
F
g1
= L
g1
.H
g1
= 30,97 . 10,9 = 338 cm
Trong đó :
L
g1
= 30,97 cm
H
g1
= 10,9 A/cm

53. Mật độ từ thông trên gông rôtor :

44
2
22
.10 0,02625.10
0,97
2. . . 2.6,67.21,8.0,93
g
gc
BT
hlk
φ
== =

Trong đó :

g2
2
=0,02625Wb
h =6,67cm
l=21,8cm
φ

54. Cường độ từ trường ở gông rôtor :
Theobảng V-9 của phụ lục V trang 611 sách TKMĐ.
Đồ án tốt ngiệp

Trường ĐHBK Hà Nội

Trang: 22
Ứng với B
g2
= 0,97 ta tra được H
g2
= 2,6 A/cm
55. Chiều dài mạch từ gông rôtor :

( )
( )
tg2
g2
D+h
p9+6,67
L = = =12,3cm
2P 4
π

56. Sức từ động trên gông rôtor :

222
12,3.2,6 32
ggg
FLH A
=× = =

Trong đó : L
g2
= 12,3 cm
H

g2
= 2,6 A
57. Tổng sức từ động của mạch từ :
F = F
δ
+ F
z1
+ F
z2
+ F
g1
+ F
g2

= 1143 + 139 + 156 + 338 + 32 = 1808 A
Trong đó : F
δ
= 1143 A
F
z1
= 139 A
F
z2
= 156 A
F
g1
= 338 A
F
g2
= 32 A

58 . Hệ số bão hòa toàn mạch :

F1808
K = = =1,58
F1143
μ
δ

Trong đó : F = 1808 A
F
δ
= 1143 A
59 . Dòng điện từ hóa :

1d1
p.F 2×1808
I = = =36,2A
2,7.W .K 2,7.40.0,925
μ

Trong đó :
P = 2 số đôi cực
F = 1808 A
W
1
= 40 vòng
K
d1
= 0,925 : Hệ số dây quấn
+Dòng điện từ hóa phần trăm :

Đồ án tốt ngiệp

Trường ĐHBK Hà Nội

Trang: 23

ñm
I
36,2
I %= .100%= .100%=22,5%
I 161,13
μ
μ

Trong đó :
I
μ
= 36,2 A
I
đm
= 161,13 A (dòng điện định mức)
Đồ án tốt ngiệp

Trường ĐHBK Hà Nội

Trang: 24
CHƯƠNG VI :
THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC

60. Chiều dài phần đầu nối của dây quấn Stator :

l
đ1
= K
đ1
. T
y
+2B = 1,3 . 21,4 + 2.1 = 29,82 cm
Trong đó :

()( )
1
1
29,7 2, 95 .10
21, 4
48
r
y
Dh y
Tc
m
Z
π+ π +
== =

Với :
K
d1
= 1,3 (lấy từ 3.4 trang 69 sách TKMĐ)
B = 1 (chọn K
d1

, B theo số cực 2P =4)
y =10
h
r1
= 2,95 cm chiều cao răng Stator
61. Chiều dài trung bình nữa vòng dây quấn Stator :
l
tb
= l
1
+ l
d1
= 21,8 + 29,82 = 51,62 cm
Trong đó :
l
1
=21,8 cm
L
đ1
= 29,82 cm
62 . Chiều dài dây quấn 1 pha của Stator :
L
1
= 2 . l
tb
.W .10
-2
= 2 . 51,62 . 40 . 10
-2
= 41,3 m

63 . Điện trở tác dụng của dây quấn Stator :

1
175
111
141,3
. 0,0314
. . 46 3.4.2,38
L
r
naS
=ρ = = Ω

Trong đó :

2
75
1
./
46
mm mρ
=Ω

Là điện trở suất ở nhiệt độ tính toán là 75
o
C
n
1
= 3 làsố sợi chập song
a

1
= 4 là số mạch nhánh song song của dây quấn
S
1
= 2,38 mm
2
tiết diện dây quấn
Tính theo đơn vị tương đối :