Tài liệu Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế động cơ không đồng bộ điện dung có tụ mở máy và tụ làm việc pptx

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế động cơ không đồng
bộ điện dung có tụ mở máy
và tụ làm việc






ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



Thiết kế động cơ không đồng bộ điện dung
có tụ mở máy và tụ làm việc


Mở đầu

Hiện nay động cơ điện được sử dụng ngày càng nhiều trong các ngành công
nghiệp, giao thông vận tải trong các thiết bị tự động có các loại truyền động và
trong các thiết bị gia dụng sinh hoạt hàng ngày.
Trong tất cả các loại động cơ hiện nay thì động cơ không đồng bộ công suất
nhỏ là một sản phẩm công nghiệp được sử dụng mạnh mẽ trong gần nửa thế kỷ

nay.
Người ta giới hạn động cơ công suất nhỏ trong khoảng vài phần oát đến 750W.
Nhưng cũng có khi chế tạo đến 1,5 kW. Căn cứ vào cách sử dụng và làm việc hoặc
khởi động có thể chia động cơ này thành nhiều loại.
Động cơ công suất nhỏ loại thông dụng chủ yếu được dùng trong công
nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm, xí nghiệp y tế, nông nghiệp các ngành tiểu thủ
công nghiệ
p và đặc biệt là sử dụng rộng rãi trong sinh hoạt hằng ngày của người
dân.
Loại sau dùng trang bị tự động, hàng không tàu thuỷ và các cơ cấu khống
chế khác.
Động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc ba pha và một pha là loại phổ biến
nhất trong các động cơ xoay chiều công suất nhỏ. Có thể dùng động cơ này để
truyền động các máy công cụ dân dụng như: máy tiện nhỏ, máy ly tâm, máy nén,
bơm nước, máy giặt.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH:
Nguyễn Văn Thành

1
Động cơ không đồng bộ một pha dùng nguồn điện một pha của lưới điện
sinh hoạt nên được sử dụng ngày càng rộng rãi vì có những ưu điểm sau:
- Kết cấu đơn giản giá thành hạ
- Không sinh can nhiễu vô tuyến
- Ít tiếng ồn
- Sử dụng đơn giản chắc chắn
Hiện nay phương pháp tính toán thiết kế tối ưu cho các lo
ại động cơ không
đồng bộ ro to lồng sóc đều thực hiện bằng máy tính. Nhưng để thực hiện được việc
thiết kế tự động cũng cần phải nắm vững cách thiết kế bằng phương pháp thông

thường.
Trong đồ án thiết kế này tính toán động cơ một pha điện dung làm việc được
thiết kế các bước sau:
1. Tìm hiểu các loại động cơ m
ột pha
2. Tính toán mạch từ
3. Tính toán dây quấn
4. Tính và vẽ các đặc tính làm việc và đặc tính cơ
Trong thời gian làm đồ án thiết kế này tôi được sự chỉ bảo tận tình của cô
giáo Phan Thị Huệ nên tôi đã hoàn thành được nội dung các phần tính toán thiết
kế. Nhưng do thời gian và trình độ có hạn nên trong quá trình tính toán thiết kế
không tránh khỏi những sai sót. Tôi rất mong được sự đóng góp ý kiến để tập đồ án
thiết kế này được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo bộ môn Thiết bị điện
và khoa Điện đã tạo điều kiện giúp đỡ trong quá trình học tập. Đặc biệt là cô giáo
Phan Thị Huệ
Sinh viên


Nguyễn Văn Thành

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH:
Nguyễn Văn Thành

2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH:
Nguyễn Văn Thành

3
Phần một
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO CỦA ĐỘNG
CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA

*****
Phần lớn các máy điện một pha được bố trí trên stato , hai cuộn dây A vàB
tương ứng vuông góc với nhau . Sự không đối xứng của máy thường gây ra bỡi số
vòng dây của hai cuộn dây khác nhau hoặc do hai cuộn dây chiếm số rãnh không
bằng nhau . Tuy nhiên cả máy đối xứng và không đối xứng đều có thể làm việc
trong trạng thái đối xứng .nghiã là trong máy có từ trường quay tròn .
Động cơ không đồng bộ một pha gọi là một pha vì được nuôi bằng nguồ
n
điện một pha nhưng về cấu tạo trong phần lớn các trường hợp là động cơ hai pha .
Một cuộn được nối trực tiếp với nguồn điện một pha gọi là cuộn làm việc hay cuộn
chính cuộn còn lại nối với ngiồn một pha qua phần tử lệch pha trong toàn bộ thời
gian làm việc hoặc chỉ trong thời gian mở máy .gọi là cuộn phụ hay cuộn khở
i động
, ở một số động cơ cuộn phụ hoàn toàn không nối với nguồn, sức điện động trong
cuộn dây sinh ra bỡi luồng từ thông của cuộn chính .




B


A

Phu ïthuộc vào chủng loại phần tử lệch pha hoặc cuộn khởi động và phương
pháp sử dụng cuộn phụ (cuộn khởi động ) mà động cơ không đồng bộ có thể phân
chia thành 5 nhóm:


a. Với tụ khởi động
b. Với điện trở khởi động
c.
Với tụ khởi động và làm việc

d.
Với tụ làm việc

-Với vòng ngắn mạch.



B
A
Mô hình máy điện một pha
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH:
Nguyễn Văn Thành

4
-Động cơ không đồng bộ vạn năng
Căn cư ùvào yêu cầu kỷ thuật , động cơ không đồng bộ có thể thiết kế thành
những kết cấu sau .Kiểu kín ,kiểu bảo vệ ,kiểu hở , trong đó kiểu hở ít được sử

dụng nhất . Trong kết cấu động cơ cần tính đến hệ thống thông gió của máy . Với
động cơ nhỏ thường dùng các ki
ểu thông gió sau .
-Làm mát tự nhiên .
-Trong máy động cơ cánh quạt để tự thông gió
-Thông gió nhờ quạt đặt ngoài máy



a, b, c,
Hình 2 thông gió tự làm mát bằng quạt
a,hướng trục , .. b,hướng kính , … c,thổi ngòi vỏ máy

Căn cứ vào chiều luồng gió do kết cấu máy quyết định ,hệ thống thông gió
được phân ra làm hai loại hướng kính và hướng trục ,ngoài ra dựa vào đặc điểm của
làm việc của quạt gió có thể phân hệ thố
ng thông gió thành hai loại quạt hút và loại
quạt đẩy khi dùng thông gió kiểu đẩy không khí nguội tiếp xúc với cánh quạt trước
, do tổn hao của quạt mà không khí nóng lên trước khi qua máy . Khi dùng kiểu hút
thì không khí lạnh trực tiếp qua máy trước khi đến quạt, động cơ kiểu kín dùng
phương pháp làm mát tự nhiên và thông gió nhờ quạt ngoài . Trong kiểu bảo vệ và
kiểu hở thì dùng kiểu thông gió tự nhiên hay thông gió tự làm mát .
1. Từ trường động cơ điện một pha
Động cơ không
đồng bộ một pha về cấu tạo, stato chỉ có dây quấn một pha,
rôto thường là lồng sóc trên hình vẽ (1-A), dây quấn stato được nối với lưới điện
xoay chiều một pha, dòng điện chạy vào dây quấn stato không tạo được từ trường
quay, do sự biến thiên của dòng điện, chiều và trị số dòng điện thay đổi nhưng
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH:

Nguyễn Văn Thành

5
phương của từ trường cố định trong không gian từ trường này gọi là từ trường đập
mạch.
B
B
1
B
11
n
1
n
1

Hình 1A Hình 1B
Vì không phải là từ trường quay nên khi có điện trong dây quấn stato mà
động cơ không quay được và cần phải có ngoại lực tác dụng lên rôto k hi đó động
cơ sẽ quay với hai từ trường thuận nghịch, ta phân tích từ trường đập mạch thành
hai từ quay thuận nghịch có cùng tần số quay n
1
và biên độ bằng một nửa từ trường
đập mạch n = 60f/p. Trong đó từ trường quay
I
B
có chiều quay trùng chiều quay
với rôto được gọi là từ trường quay thuận và
II
B
có chiều quay ngược chiều quay

rôto được gọi là từ trường quay ngược chiều trên hình (1.b).
B
là từ trường tổng
(đập mạch).
Trong đó
I
B
và
II
B
quay với tốc độ n
1
, ta có:
B
=
I
B
+
II
B

Gọi n là tốc độ cao
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH:
Nguyễn Văn Thành

6
Hệ số trượt ứng với từ trường quay thuận sẽ là:
S
n

nn
S =
−
=
1
1
1

Hệ số trượt ứng với từ trường quay ngược sẽ là:
2
1
1
11
1
1
2
=
−+
=
+
=
n
n)S(n
n
nn
S
; S
2
= 2 - S
Từ đó ta có bảng hệ số trượt sau:

S = S
1
2 1 0
S
2
0 1 2
M
N
0
M
M
11
M
M
11
M
11

Hình 2
Trên hình 2, ta vẽ mômen quay
I
M
do từ trường quay thuận sinh ra có trị số
dương và
II
M
do từ trường nghịch sinh ra có trị số âm, mômen quay của động cơ
một pha là tổng các mômen quay của các thành phần thuận nghịch của từ trường
elip.

M
=
I
M
+
II
M

Quan hệ của các mômen này với hệ số trượt biểu thị trên hình 2. Khi rôto
đứng yên là lúc S = S
2
=1,
I
M
=
II
M
; và mômen mở máy M = 0; nếu tác động một
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH:
Nguyễn Văn Thành

7
ngoại lực theo một chiều nào đó thì từ trường elip được hình thành và mômen quay
theo hướng chọn ban đầu
I
M
hoặc
II
M

sẽ trội hơn.
Đặc tính M = f(S) được biểu diễn trên hình 2 gồm hai thành phần tương
đương nhau ứng với các chiều quay thuận và nghịch khi:
S = 1; S = 0; S = 2; → M = 0
S = S
1
; S = 2 - S
1
; → M = M
max

Lúc này nếu có thiết bị mở máy thì rôto sẽ quay, nếu quay cùng chiều từ
trường thuận và mômen điện từ, mômen vượt quá mômen ngoài (Mômen ngoài) thì
sau một quá trình quá độ chế độ xác lập được hình thành và hệ số trượt S
đm
ứng với
giao điểm của các đường đặc tính M = f(S) và M
N
= f(S) vì vậy cần thiết phải có
biện pháp mở máy động cơ đồng bộ một pha, ở đây ta xét trường hợp mở máy động
cơ không đồng bộ một pha làm việc bằng điện dung
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH:
Nguyễn Văn Thành

8
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA VỚI ĐIỆN TRỞ KHỞI ĐỘNG

Thời gian giữa các dòng điện chạy trong dây quấn đạt được nhờ tăng điện trở
trong cuộn khởi động B tổng điện trở pha B có thể bằng cách nối tiếp điện trở.

Trong thực tế thông thường ở những nơi không có yêu cầu mômen khởi động lớn
,người ta sử dụng động cơ không đồng bộ với điện trở khở
i động góc lệch pha theo
trở phụ R
f
với cuộn khởi động hoặc chế tạo cuộn B từ dây dẫn có tiết diện nhỏ .
Động cơ khởi động như động cơ hai pha không đối xứng khi rôto đạt đến tần
số quay nhất định thì cuộn khởi động B ngắt khỏi nguồn và động cơ chuyển sang
chế độ một pha làm việc cuộn A luôn được nối với điện áp nguồn

M

I
A
I
A
R
f




I
B
B

Bỡi vì ở chế độ làm việc có cuộn A nối với nguồn nên để sử dụng dụng
động cơ tốt hơn thường để 2/3 số rãnh cho cuộn chính stato còn cuộn B chiếm 1/3
số rãnh trên stato ,đôi khi để sử dụng lõi thép ít tốt hơn rãnh của cuộn khởi động có
tiết diện nhỏ hơn so với cuộn làm việc.
Cuộn làm việc có số vòng dây lớn cho nên có điện kháng X
SA
lớn (X∼ w
2
)
điện trở của cuộn làm việc tương đối nhỏ và ngược lại với cuộn khởi động có số
vòng dây nhỏ điện kháng X
SB
nhỏ , điện trở r
SB
rất lớn do đó :
X
SA
>X
SB

r
SA
<r
SB


(a) sơ đồ mắt mạch điện
K
A

0 S
K
0,5 1
S

(b) đặc tính cơ
A M
K
(A+B)
M
đm
I
đm
a

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH:
Nguyễn Văn Thành

9
Động cơ không đồng bộ với điện trở khởi động thường có mômen khởi động
thấp .M
K
=(0,5__0,7) M
đm
, nhưng đôi khi đạt tới M
k
=(1,0__1,5)M
đm
.điều đó thực

hiện được không chỉ do góc lệch pha theo thời gian mà nhờ sự cường hoá luồng từ
thông của cuộn khởi động
φ
B
khi giảm số vòng dây W
B


dq WB
4
4,44f.k .B
θ≈

Với K
dqB
là hệ số dây quấn pha B .
Tuy nhiên việc tăng luồng từ thông
φ
B
cần phải tiến hành thận trọng bỡi nó
sẽ dẫn đến sự tăng đáng kể dòng điện của cuộn khởi động và dòng điện tiêu thụ của
động cơ khi khởi động .
Hiệu suất :
η
= 0,4__0,7
Hệ số công suất :cos
ϕ
=0,5__0,6
Khả năng quá tải : M
max

=
Mdm
M max
=1,4__2

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH:
Nguyễn Văn Thành

10
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA VỚI TỤ KHỞI ĐỘNG

Động cơ không đồng bộ với tụ khởi động thường được sử dụng trong các
trường hợp yêu cầu đối với đặc tính khởi động động cao dòng khởi động I
k

nhỏ và mômen khởi động M
K
lớn
Sơ đồ mắc mạch :








Sơ đồ mắc mạch điện (a) và đặc tính cơ
(b) của động cơ không đồng bộ với tụ khởi động

Cuộn chính chiếm số rãnh N
ZA
= 2/3Z
S
, cuộn phụ , N
ZB
= 1/3 Z
S
. Số vòng
dây của cuộn phụ và điện dung của tụ điện được chọn từ giá trị mômen khởi động
cần thiết phải có hoặc từ điều kiện nhận từ trường tròn khi khởi động (với n = 0 ) .
Mômen khởi động lớn đạt được nhờ tăng ( cường hoá ) luồng từ thông của cuộn
khởi động và góc lệch pha theo thời gian β .Trong trường h
ợp này M
K
= (2-
2,5).M
đm
và I
K
= (3-6)I
đm

Động cơ khởi động giống như động cơ hai pha (trường hợp chung là không
đối xứng ) khi đạt tốc độ nhất định cuộn khởi động được ngắt và động cơ chuyển
sang chế độ một pha cuộn khởi động đóng ngắt tự động ,trong trường hợp không
ngắt được cuộn khởi động khỏi nguồn , động cơ sẽ bị quá nhiệt và d
ẫn đến cháy .
Khi muốn có từ trường tròn ở chế độ khởi động cần phải chọn hệ số biến áp K và tụ
C có xét tới N

ZA
≠ N
ZB
đIều kiện nhận từ trường tròn .
M
KĐ
I
A
I
I
B
C
K

B
A
K
a
A
A+B
M
M
m
0 S
K
0,5 1 S
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH:
Nguyễn Văn Thành

11
Điện trở và điện kháng dây quấn pha B trên stato :
r
SB
= k.t.a(K
dqA
/K
dqB
)
2
.r
SA

x
SB
= ak
2
(K
dqA
/K
dqB
)
2
.x
SA

Trong đó : a = N
ZA
/N
ZB

; t = q
A
/q
B

K
dqA
, K
dqB
_ Hệ số dây quấn pha A và pha B
Lúc khởi động s =1 , tổng trở của mạch nhánh song song của thứ tự thuận và
thứ tự nghịch bằng nhau .
r
RB1
= r
RB2
= r
RBK
= k
2
.r
RAK

x
RB1
= x
RB2
= x
RBK
= k

2
.x
RAK

Điện trở và điện kháng của pha B khi khởi động có dạng sau :
r
BK
= r
SB
+ r
RBK
= k.t.a(k
dqa
/k
dqB
)
2
.r
SA
+ k
2
r
RAK
(2-1)
x
BK
= x
SB
+ x
RBK

= ak
2
(k
dqa
/k
dqB
)
2
.x
SA
+ k
2
x
RAK
(2-2)
Biểu thức xác định các điều kiện nhận từ trường tròn trong động cơ điện
dung: I
BK
r
BK
= j.I
AK
.x
AK
;
j.I
BK
x
BK
= j.I

AK
.x
C
= I
AK
r
AK

Thay các giá trị I
B
= j.I
AK
/k và r
BK
, x
BK
theo (2-1),(2-2) vào các biểu thức
trên . Hệ số biến áp k và điện kháng tụ C khi từ trường tròn với s =1 :
K = 1/r
RAK
{x
AK
- t.a.(k
dqA
/k
dqB
)
2
.r
SA

]
X
C
= kr
AK
+ a.k
2
(k
dqA
/k
dqB
)
2
.x
SA
+ k
2
x
RAK

Đặc tính làm việc của động cơ với tụ khởi động không khác so với của động
cơ với điện trở khởi động vì chúng đều làm việc với một pha (pha chính) ở chế độ
định mức

ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH:
Nguyễn Văn Thành

12

Thực chất động cơ điện dung làm việc là động cơ hai pha được mắc vào lưới
điện một pha vì cả hai dây quấn đều được duy trì trong suốt quá trình làm việc. Do
vậy về cấu tạo rôto lồng sóc, stato có dây quấn hai pha lệch nhau 90
0
điện, khi dòng
điện trong hai dây quấn có biên độ bằng nhau và lệch nhau một góc 90
0
tạo ra trong
máy từ trường quay với tần số quay
n
1
= 60.f/p.
Nguyên lý làm việc và đặc tính của động cơ không đồng bộ một pha điện
dung làm việc giống như động cơ ba pha, để tạo ra sự lệch pha về thời gian giữa
dòng điên trong hai dây quấn ta mắc nối tiếp một dây quấn với một điện dung C,
hai dây quấn nối song song với nhau và mắc vào lưới điện một pha (hình 3).

C
B
A


Việc phối hợp các trị số điện dung C và số vòng dây của các dây quấn phù
hợp sẽ có được từ trường quay tròn (hoặc gần tròn). Máy sẽ có các chỉ tiêu kinh tế
kỹ thuật tốt, đối với loại động cơ này có ưu điểm là: Cấu tạo đơn giản, hệ số công
suất cosϕ cao nên được sử dụng phổ biến rộng rãi trong nhiều lĩnh vự
c như: Quạt
điện, trong các thiết bị của hệ thống tự động.
Sơ đồ mạch điện a , và đặt tính cơ b, động cơ điện dung với tụ là việc
M

đm
M
mã
M
0 S
đm
S
k
0.5 1
S
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH:
Nguyễn Văn Thành

13

MẠCH ĐIỆN THAY THẾ PHA CHÍNH:

Mạch điện thay thế pha chính sẽ giúp chúng ta tính toán các đặc tính - làm
việc và đặc tính mômen M = f(S) dựa theo phương pháp thành phần đối xứng của
hệ thống hai pha từ mạch điện hình 4.
X
SA
I
A1
I
RA1
X
RA
X

μ
X
mA
r
SA
r
RA/S
X
SA
I
A1
X
μ
r
SA
X
mA
X
RA
I
RA1
r
RA/(2-S)

(Với dòng thứ tự thuận) (Với dòng thứ tự nghịch)
Tương ứng với việc phân tích mômen quay từ hai thành phần thuận, nghịch
ta cũng phân tích dòng điện thành hai thành phần sau:
A
I
=

21 AA
II
+
;
B
I
=
21 BB
II
+
;
Dòng
1A
I
và
1B
I
lệch pha nhau 90
0
tạo ra từ trường quay thuận.
Dòng
2A
I
và
2B
I
lệch pha nhau 90
0
tạo ra từ trường quay ngược.
Tổng trở thứ tự thuận của pha A:

Z
A1
= Z
SA
+ Z'
RA1
= r
A1
+ jx
A1

Trong đó:
Z
SA
= r
SA
+ jx
SA
: Tổng trở dây quấn Stato.
Z'
RA1
= r'
RA1
+ jx'
RA1
: Tổng trở mạch phân nhánh từ trường thuận.
Z
A1
= (r
A1

+ jx
A1
) = (r
SA
+ r'
RA1
) + j(x
SA
+ x'
RA1
);
22
1
s
S.x..
'r
mA
RA
+α
βα
=

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH:
Nguyễn Văn Thành

14
22
2
1

s
s).x/r(
.x.'x
RARA
RARA
+α
+α
β=
;
RAmA
RA
xx
r
+
=α

RAmA
mA
xx
x
+
=β

Tổng trở thứ tự nghịch của pha A
Z
A2
= Z
SA
+ Z’
RA2

= r
A2
+ jx
A2

Trong đó:
Z'
RA2
= r'
RA2
+ jx'
RA2
: Tổng trở mạch phân nhánh từ trường nghịch.
=> Z
A2
= r
A2
+ jx
A2
= (r
SA
+ r'
RA2
) + j(x
SA
+ x'
RA2
)
22
2

2
2
)s(
)s.(x..
'r
mA
RA
−+α
−βα
=

22
2
2
2
2
)s(
)s().x/r(
x.'x
RARA
RARA
−+α
−+α
β=
Như vậy trong từ trường elip nói chung dòng điện thứ tự thuận và nghịch của
pha chính bằng:
1221
22
1
BABA

AB
dmA
Z.ZZ.Z
)Z.k.jZ(
.UI
+
−
=

1221
11
2
BABA
AB
dmA
Z.ZZ.Z
)Z.k.jZ(
.UI
+
+
=

Trong đó:Z
B1
= (r
SB
+ k
2
.r'
RA1

) + j(k
2
.x
A1
- X
C
)
Z
B2
= (r
SB
+ k
2
.r'
RA2
) + j(k
2
.x
A2
- X
C
)
k: Tỷ số biến áp
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH:
Nguyễn Văn Thành

15

ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA VỚI TỤ

KHỞI ĐỘNG VÀ TỤ LÀM VIỆC



Nhươc điểm chung của các loại động cơ với điện trở khởi động và tụ khởi
động là chúng có chỉ số năng lượng (
η
cos
ϕ
) tương đối thấp bởi vì ở chế độ làm
việc chỉ có pha chính được nối với nguồn nên tạo ra từ trường đập mạch không
phải là từ trường quay .
Trong tất cả các trường hợp yêu cầu chỉ số năng lượng cao và đặt tính khởi
động tốt người ta thường sử dụng động cơ với tụ khởi động và tụ làm việc . trong
mạch cuộn B có hai t
ụ mắt song song với tụ làm việc C
L
luôn nối với mạch còn
cuộn khởi động C
K
chỉ nối vào mạch trong thời gian khởi động .

U
M


I a

I
A

K


C
l
C
K
C
l
C
L
+C
k


I
B
M
đm
M
max
M
K

Sơ đồ mắc mạch điện a, và đặt tính cơ b của động cơ không đồng bộ với tụ khởi
động và tụ làm
việc
Khi khởi động cũng như khi làm việc động cơ luôn làm việc với hai pha do
đó các cuộn dây A và B chiếm số rãnh như nhau trên stato .
N
ZA
=N
ZB
=N
ZS
/2 với N
ZS
số rãnh stato
Nhằm mục đích nhận được chỉ số năng lượng cao các thông số của động cơ
và điện dung của tụ điện làm việc cần tính chọn sao cho đảm bảo từ trường ở chế
độ định mức là từ trường tròn



K=W
B
/W
A
= tg
ϕ
Ađm

X
c
=X
Ađm
+X
Bđm
= X
Ađm
/cos
ϕ
Ađm


Trong đó :
ϕ ϕ
Ađm
, X
Ađm ,
X
Bđm
các thông số của động cơ ở tần số quay
định mức .
Điện dung của tụ khởi động chọn sao cho tổng điện dung (C
K
+C
L
) đảm bảo
được giá trị cần thiết của mômen khởi động

S
đm
S
k
0,5 1 S
A

B

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH:
Nguyễn Văn Thành

16
M
K
=(2,0__2,2)M
d

η
= (0,5__0,9)
cos
ϕ
= (0,8__0,95) M
max
=(1,8__2,5)

ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA VÒNG CHẬP

Động cơ không đồng bộ một pha có kết cấu đơn giản nhất , nên rẻ nhất là

động cơ vòng chập . động cơ này có mômen khởi động nhỏ và thường được sử
dụng trong trường hợp mômen khởi động chiếm từ 10 - 40% mômen định mức.
Dòng từ hoá chạy trong cuộn kích thích O tạo ra luồng từ thông đập mạch
φ
một
phần luồng từ thông đi qua cực từ không bao bọc bởi vòng ngắn mạch
φ
’
và phần
còn lại
φ
” móc vòng với vòng ngắn mạch K , dưới tác dụng của các luồng từ thông
trong vòng ngắn mạch xuất hiện SĐ Đ cuộn ứng E
K
chậm sau
φ
V
góc 90
0
theo thời
gian . dòng điện I
K
chạy trong vòng ngắn mạch do điện cảm của vòng chậm sau
E
K
một góc
ϕ
K
và tạo ra luồng từ thông
φ

K
trùng pha với I
k

ta có
φ
V
=
φ
”+
φ
K

như vậy
φ
V
và
φ
’ lệch pha nhau góc
β
theo thời gian và
φ
theo không gian
tạo ra từ trường elip vì :

φ
’
≠

φ

;
θ
+
β
≠
180
0

mômen khởi động M
kđ
=(0,2__0,5) M
đm
tốc độ quay : n=n
đb
.

η
=25__40%
cos
ϕ
= o,4__0,6
mômen cực đại : M
max
=( 1,1__1,25)M
đm

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH:
Nguyễn Văn Thành

17











Phần hai
THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA CÔNG SUẤT NHỎ
ĐIỆN DUNG LÀM VIỆC
CHƯƠNG I: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU
1.> công suất định mức của động cơ không đồng bộ pha đẳng trị :
P
dmIII
= β
1
.P
đm

= 1,3. 370 = 481 ( W)
Trong đó :
P
dmIII
= 1.3 là hệ số tra từ TL-1 trang 19.
2.> Công suất tính toán của động cơ ba pha đẳng trị :
dmIII
SIII
III III
P 481
P641.3(W)
.cos 0,75
===
ηϕ


η
III
cosϕ
III
= 0,75: Hiệu suất điện năng (tra hình 1-1 trang 20TL-1)
3.> Chọn tải đường như sau :
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH:
Nguyễn Văn Thành

18
-
D
n

D
K0,65
D
==
: hệ số tỷ lệ giữa hai đường kính trong và đường kính
ngoài
- 2p = 4: Số cực
-
l
1
D
λ= =
: Hệ số tỷ lệ giữa chiều dài lõi thép với đường kính trong. Nếu ta
chọn λ nhỏ sẽ làm cho máy ta thiết kế dài ra và ngược lại
- Chọn tải đường: A = 220 (A/cm
2
)
- xét đến yêu cầu tiếng ồn ta chọn:B
δ
= 0,7:Mật độ từ thông khe hở không
khí
4.> Đường kính ngoài Stato:
3
44
db
SIII
D
n
n..A.B
P.P

K
D
λ
=
δ

3
44 641.3.2
11,9(cm)
0,65 0,7.220.1.1500
==

Căn cứ vào bảng đường kính ngoài tiêu chuẩn theo chiều cao tâm trục trang
20 (TL-1)
Ta chọn: D
n
= 11,6 (cm) = 116 (mm)
5>. Đường kính trong Stato:
D = K
D
. D
n
= 0,65 . 11,6 = 7,5 (cm)
Lấy D = 7,5 (cm) =75(mm)
6>. Bước cực:
.D .7,5
5,89(cm)
2P 4
ππ
τ= = =

chọn
τ
1
= 5,9(mm)
7.> Chiều dài lõi sắt Stato và rôto:
Chiều dài lõi sắt stato tính toán được xác định theo hệ số kết cấu
λ
với
λ
=1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH:
Nguyễn Văn Thành

19
Ta có: l
s
= l
R
=
λ
.D = 1. 7,5 = 7,5 (cm) = 75(mm)
- Chọn khe hở không khí :chọn khe hở không khí càng nhỏ thì tổn hao
không tải và hệ số cos
ϕ
nhỏ nhưng nếu chọn khe hở không khí nhỏ quá thì vấn đề
công nghệ không đáp ứng được và làm sóng bậc cao tăng lên . Thường chọn khe hở
không khí
δ

=0,2
÷
0,3 trang 26 TL-1 chọn :
δ
= 0,03 (cm) = 0,3 (mm)
chiều dài l=l
s
=l
R
=7.5(cm)





CHƯƠNG II: DÂY QUẤN ,RÃNH VÀ GÔNG STATO
Số rãnh stato và rôto:
-
Việc chọn số rãnh stato và rôto (Z
S
vàZ
R
) của động cơ điện công suất nhỏ
quan hệ mật thiết với nhau và khi xét đến quan hệ đó phải chú ý những yếu tố sau :
- Trên đặc tính mômen M=f(n) không có chỗ lõm nhiều do mômen ký sinh
đồng bộ và không đồng bộ sinh ra .
- Tổn hao do phần răng sinh ra nhỏ nhất .
- Động cơ khi làm việc , tiếng ồn do lực hướng tâm sinh ra nhỏ nhất
Để giảm tới mức tối thiểu ảnh hưởng của mômen ký sinh
đồng bộ, không

đồng bộ và tiếng ồn, ta chọn số rãnh Stato và rôto với tỷ lệ
Z
S
= 24 và Z
R
=17
- Ngoài ra khi đã chọn đường kính ngoài stato việc chọn số rãnh stato Z
S
còn
phụ thuộc vào chiều rộng răng nhỏ nhất mà công nghệ cho phép
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH:
Nguyễn Văn Thành

20
- Tỷ số Z
S
/Z
R
chọn được phù hợp với quy định trong bảng 2-1 và phù hợp
rãnh stato, rôto này được dùng trong bảng thống nhất. Tỷ số rãnh stato của dây
quấn chính và phụ trong động cơ điện dung chọn Z
A
=Z
B
=12.
8.> Số rãnh dây quấn chính và phụ dưới mỗi cực :
S
Z
24

q3
2.mp 2.2.2
===

Trong động cơ điện dung thường lấy số rãnh của 2 pha dưới mỗi cực bằng
nhau, do đó: q=Q
A
=Q
B
=3 (rãnh).

9.>Dùng dây quấn đồng khuôn phân tán 2 mặt phẳng.
Như vậy đây là
dây quấn bước đủ.

S
Z
24
y6
2p 4
=τ= = =

10>. Hệ số dây quấn Stato:
Hệ số dây quấn Stato được tính như sau:
dq
00
0,707 0,707
K0,91
45 45
qsin 3.sin

q3
== =
11>. Từ thông trong khe hở không khí:
φ = α
δ
. τ. l. B
δ
. 10
-4

= 0,64. 5,9. 7,5. 0,7.10
-4
= 19,8.10
-4
(Wb)
Trong đó : chọn sơ bộ K
s
= 1,11: Hệ số sóng tra đường cong hình 2.16 trang
46 TL-1
α
δ
= 0,64: hệ số cung cực từ

τ
=5,9 (cm) (mục 6)
l
S
= 7,5 (cm) (mục 7)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH:

Nguyễn Văn Thành

21
B
δ
= 0,7 T
12.> Số vòng dây của dây quấn chính:
−
== =
φ
Edm
SA
4
SdA
K .U 0,83.220
W465,5
4.K .f. .K 4.1,11.50.19,8.10 .0,91
(vòng)
Lấy 456 (vòng)
Trong đó : K
E
= 0,83 theo TL1 trang 44
φ =19,8 .10
-4
(wb) (mục 11)
f= 50 H
f

K
dqA

= 0.91 (mục10)

13.> . Số thanh dẫn trong một rãnh
===
SA
rA
W .a 456.1
U76(thanh)
p.q 2.3
lấy U
rA
= 76 (thanh)
Trong đó : a =1 là số mạch nhánh song song .
Vì số vòng dây không thay đổi nên ta không điều chỉnh lại
14.> . Dòng điện định mức của dây quấn chính (xác định sơ bộ):
===
ηϕ
dm
dmA
II II dm
P 370
I1,8(A)
cos . 2.U 0.66 2.220

Số liệu ban đầu:
P
đm
=370W
U
đm

=220V
Trong đó:η
III
cosϕ
III
= 0.66 tra từ đường biểu diễn 1-3 theoTL 1 trang 21
15.> Tiết diện dây quấn chính Stato:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH:
Nguyễn Văn Thành

22
===
2
dm
SA
SA
I1,8
S' 0,225(mm )
n.J 1.8

Trong đó: n = 1: Số mạch nhánh song song
J
SA
= 8 (A/mm
2
): Mật độ dòng điện (sơ bộ) trong dây quấn chính theo TL-1
trang 48
Theo TL- 1 trang 281 chọn tiết diện dây dẫn chuẩn S
SA

=0.221 (mm
2
)
Như vậy đường kính của dây d/ d
cđ
= 0.53/0.585(mm)
- Chọn dây dẫn Men ký hiệu π ⊃B -2

16.> Tổng tiết diện dây dẫn đồng trong rãnh :
S
SAD
= S
SA
. U
RA
=0,221.76 =16,8 (mm
2
)
Rãnh và gông stato

- Việc chọn rãnh và kích thước rãnh ta dựa vào tiết diện dây dẫn trong rãnh
để chọn rãnh stato thích hợp có ba dạng rãnh
- Rãnh quả lê có khuôn dập đơn giản nhất ,từ trở ở đáy rãnh tương đối thấp
vì vậygiảm được sức từ động không cần thiết trên răng .
- Dạng rãnh hình nửa quả lê có diện tích lớn hơn quả lê.
- Diện tích rãnh hình thang có diện tích lớn nhất nhưng tính công nghệ kém
hơn dạng rãnh nử
a quả lê .
- Từ đó theo tổng diện tích rãnh ta tính được chọn rãnh hình nửa quả lê
17.> . Sơ bộ định chiều dày của răng.

- Lõi sắt động cơ điện này dùng thép kỹ thuật điện cán nguội ký hiệu 2211.
Hệ số ép chặt k
C
=0,97. Bề mặt lá tôn không phủ sơn cách điện.
+ Sơ bộ chọn chiều rộng răng Stato b
ZS
như sau:
S
ZS
ZS C
B.t 0,7.9,8
b 4,7(mm)
B .K 1,5.0,97
δ
== =

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH:
Nguyễn Văn Thành

23
Trong đó:
- B
δ
= 0,7 (T) mật độ từ thông khe hở không khí
- B
ZS
= 1,5 (T): Mật độ từ thông răng Stato (Sơ bộ chọn)
- t
S

: bước răng stato
18.> Bước răng Stato:
S
S
.D .75
t9,8(mm)
Z24
ππ
== =

Trong đó :
D=75 (mm) (mục 5)
19.> Sơ bộ định chiều cao gông:
== =
S
gS ZS
Z24
h 0,2b . 0,2.4,7. 11,3(mm)
p2

Trong đó : b
ZS
= 4,7 (mm) (mục 17)
2p=4 nên p =2

20.> chọn kích thước rãnh :
- Theo TL- 1 trang 57 ta chọn

- Chiều rộng miệng rãnh .b
4S

= d
cđ
+ (1.1 ÷1,5) = 0.585+1,21 =1.8 *(mm)
- Chiều cao miệng rãnh h
4S
= 0,6(mm)

21.> Các kích thước rãnh khác:
π+ − π + −
== =
−π −π
4S S ZS
1S
S
(D 2.h ) Z .b (65 2.0,6) 24.4,7
d6(mm )
Z24


- - 4, 7
π−
π−
== =
ngs
2S ZS
S
(D 2h )
(116 2.11,3)
b b 7,5 (mm)
Z24

Trong đó : D = 75 (mm) (mục5)