Đồ án tốt nghiệp

Động cơ không đồng bộ
Roto lồng sóc Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc
1
hẹp, vừa sâu, thường tỷ lệ giữa chiều cao và chiều rộng rãnh vào khoảng 10
đến 12. Thanh dẫn đặt trong dãnh có thể coi như gồm nhiều thanh nhỏ đặt
xếp lên nhau theo chiều cao và hai đầu được nối ngắn mạch lại bởi hai vành
ngắn mạch, vì vậy điện áp hai đầu các mạch song song đó bằng nhau, do đó
sự phân phối dòng đ
iện trong các mạch phụ thuộc vào điện kháng tản của
chúng. Khi mở máy lúc đầu dòng điện dây quấn rôto có tần số lớn nhất
bằng tần số lưới f
1
từ thông tản cũng biến thiên theo tần số đó. Kết quả việc
dòng điện tập trung lên trên, tiết diện tác dụng của dây dẫn coi như bị nhỏ đi
điện trở rôto tăng lên và như vậy làm cho mômen mở máy tăng lên. Mặt
khác dòng điện tập chung lên trên cũng làm giảm tổng từ thông móc vòng đi
một ít, nghĩa là x
2
sẽ nhỏ đi. Hiệu ứng mặt ngoài của dòng điện phụ thuộc
vào tần số và hình dáng của rãnh, vì vậy khi mở máy tần số cao, hiệu ứng
mặt ngoài mạnh. Khi tốc độ máy tăng lên, tần số dòng điện rôto giảm xuống
nên hiệu ứng mặt ngoài giảm đi, dòng điện dần dần phân bố lại đều đặn vì
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc
1 vậy dòng điện trở rôto r
2
coi như nhỏ trở lại, điện kháng tản quy đổicủa rôto
do tần số lưới x
2
tăng lên, đến khi máy làm việc bình thường thì do tần số


Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc
1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG
BỘ BA PHA RÔTO LỒNG SÓC P
đm
= 40 kW
U
đm
= 220/380 V
p = 2
f = 50 Hz

Từ công thức:
p =
1
1
.60
n
f⇒ n
1
=
2
50.60
2
.60
1
=
f
= 1500 (v/ph )
Trong đó:
f
1
= 50 H
Z

2. Đường kính ngoài stato:

Theo giáo trình thiết kế máy điện PGS_ Trần Khánh Hà và PTS_Nguyễn
Hồng Thanh , động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc có:


4. Công suất tính toán:

P
’
=
91,0.915,0
40.98,0
cos.
.
=
ϕη
dmE
Pk
= 47 kVA
Trong đó:
k
E
= 0,98 lấy theo ( hình 10-2 trang 231 TKMĐ )
P
đm
= 40 kV

η
= 0,915
cos
ϕ
= 0,91

5. Chiều dài tính toán của lõi sắt stato :

ds

.10.1,6
2
7
δδ
δ
α
′
=

Trong đó:
P
’
= 47 kVA

=
δ
a
0,64 ( hệ số cung cực từ )
k
d
= 0,92 ( hệ số dây quấn )
A = 365 A/cm ( tải đường )
B
δ
= 0,77 T ( mật độ từ thông khe hở không khí )
D = 23,5 cm ( đường kính trong stato)
n
1


Do lõi sắt ngắn nên làm thành một khối
Chiều dài lõi sắt stato, rôto bằng:
l
1
= l
2
=
=
δ
l
18,8 cm

6. Bước cực : ===
4
5,23.14,3
2
.
p
D
π
τ
18,5 cm
Trong đó :
D = 23,5 cm
p = 2


λ
40
= 1,175 . 1,016 = 1,193
Vậy :
λ
40
= 1,016

λ
47
= 1,193
Theo( hình 10-3b trang 235 TKMĐ ) hai hệ số
λ
40
và
λ
47
đều nằm trong
phạm vi kinh tế do đó việc chọn phương án trên là hơp lý .

8. Dòng điện pha định mức :

I
1
=
91,0.915,0.220.3
10.40
cos 3
10.
3


B. DÂY QUẤN , RÃNH STATO VÀ KHE HỞ KHÔNG KHÍ :

9. Số rãnh stato:

Lấy q
1
= 4
Z
1
= 2m. p. q
1
= 2. 3. 2. 4 = 48 rãnh
Trong đó :
m = 3 pha
p = 2
q
1
= 4

10. Bước rãnh stato :

t
1

===
48
5,23.14,3.
1
Z

1
= 1,538 cm
a
1
= 4
I
1
= 72,7 A
Lấy : U
r1
= 30 thanh

12. Số vòng dây nối tiếp của một pha :

W
1
= p. q
1
60
4
30
4.2
1
1
==
a
U
r

vòng

365
1880
=
A
AJ
= 5,15 A/ mm
2

Tiết diện dây(sơ bộ) :
S
’
1
=
15,5.2.4
7,72
.
'
1.11
1
=
Jna
I
dm
= 1,764 mm
2

Trong đó :
I
1đm
= 72,7 A

10
τ
β
y
0,833

15. Hệ số dây quấn :

Hệ số bước ngắn:
k
y
= sin
2
π
β
= sin
=
2
.
12
10
π
0,966
Hệ số bước dải:
k
r
= ==
2
15
sin4

= 0,966. 0,958 = 0,925
Trong đó :
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc
1 k
y
= 0,966
k
r
= 0,958 16. Từ thông khe hở không khí : ===Φ
60.50.925,0.11,1.4
220.98,0
4
.
1
wfkk
Uk
ds
E
0,0174 Wb
Trong đó :

τ
δ
δ
0,78 T
Trong đó :

=Φ 0,0174 Wb

=
δ
a
0,64

=
τ
18,5 cm
l
1
= 18,8 cm

18. Sơ bộ đinh chiều rộng của răng stato:

b
’
Z1
=
==
93,0.8,18.75,1
538,1.8,18.78,0


’
g1
=
==
Φ
93,0.8,18.55,1.2
10.0174,0
2
10.
4
11
4
cg
klB
3,2 cm
Trong đó:
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc
1
=Φ 0,0174 Wb
k
c
= 0,93

l
1
= 18,8 cm

2D
bd
dh
g
+=
−−
π()
737,0
48
14,32,3.29,34
1
1
+=
−−
⇔ d
d

⇒
d
1
= 10,5 mm = 1,05 cm
Trong đó:
D
n
= 34,9 cm
h
’

⇔ d
d

⇒
d
2
= 8,6 mm = 0,86 cm
Theo ( bảng VIII.1 trang 629 TKMĐ ) chiều dầy cách điện rãnh l
c = 0,4 mm c
’
= 0,5 mm

Vậy ta có kích thước rãnh stato:
h
r1
= 28,5 mm
h
12
= 22 mm
h
41
= 0,5 mm
d
1
= 10,5 mm
d
2
= 8,6 mm

b

S’
r
=

()
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
+
+
+
228
2
12
21
2
2
2
1
d
h
dddd
π

Trong đó :
d

6,85,10
8
6,85,1014,3
22

S
’
r
= 241 mm
2- Diện tích cách điện rãnh:

Chiều rộng của miếng cactông nêml à (
π
d
2
/2 ) của tấm cách điện giữa hai
lớp là ( d
1
+d
2
)
S
cđ

()
c
d

5,0.
2
6,8.14,3
4,06,85,1022.2
2
5,10.14,3
+
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+++=

S
cđ
= 39 mm
2- Diện tích có ích của rãnh stato :

S
r1
= S
/
r
- S
cđ

= 1,585 cm
S
r
= 202 mm
2
n
1
= 2

21. Bề rộng răng stato :

b
’’
Z1

()
2
1
241
Z
2hD
d
d
−
++
=
π


b
’’’
Z1

(
)()
05,1
48
2,205,025,2314,3
−
+
+
=
= 0,781 cm
Trong đó :
D = 23,5 cm
h
41
= 0,05 cm
h
12
= 2,2 cm
d
1
= 1,05 cm
d
2
= 0,86 cm
Z

1
2
D
dh
D
+−
−
=

Trong đó :
D
n
= 34,9 cm
D = 23,5 cm
h
r1
= 2,85 cm
d
1
= 1,05 cm
h
g1

05,1.
6
1
85,2
2
5,239,34
+−

9
1
1200
235
2
9
1
1200
D
p
δ
= 0,644 mm

Theo những máy đã chế tạo ( bảng 10.8 trang 253 TKMĐ ) ta lấy:

δ
= 0,7 mm = 0,07 cm
C. DÂY QUẤN , RÃNH VÀ GÔNG RÔTO:

24. Số rãnh rôto:

Chọn theo ( bảng 10.6 trang 246 TKMĐ):
Z
2
=38 rãnh

25. Đường kính ngoài rôto:

27. Sơ bộ định chiều rộng răng rôto:

b
’
Z2
=
93,0.75,1
930,1.78,022
22
=
Ζ c
klB
tlB
δ
= 0,9249 cm
Trong đó:

δ
B
= 0,78 T
t
2
= 1,930 cm
k
c
= 0,93
Ở đây lấy B

Ζ
d
kW

I
td
= I
2
=

0,95. 72,7
38
925,0.60.6
= 605 A
Trong đó:
k
I
= 0,95 lấy theo hình 10-5 trang 244 TKMĐ
I
1
= 72,7 A
W
1
= 60 vòng
k
d1
= 0,925
Z
2
= 38 rãnh

td
= 605 A
Z
2
= 38 rãnh
p = 2

31. Tiết diện thanh dẫn bằng nhôm:

S
’
td

3
605
2
==
J
I
td
= 201,7 mm
2

Trong đó:
Chọn :J
2
= 3 (A/ mm
2
)
I

1
Khi chiều cao tâm trục h = 200 mm . Ta chọn vành tôto có cạnh song song
hình ôvan đường kính : d
1
= d
2
= 7 mm = 0,7 cm

⇒
h
22
=
7
4
7.14,3
7,201
4
.
22
−
=
−
d
d
S
td
π

= 0,5 mm
b
42
= 1,5 mm
d
1
= d
2
= 7 mm
a. b = 40.19

D
v
= D – ( a + 1) = 235 – ( 40 + 1) = 194 mm = 19,4 cm
Trong đó:
D = 235 mm 34. Diện tích rãnh rôto:

S
r2
=
4
π
d
2
+ h
22
.d =


35. Diện tích vành ngắn mạch:

a . b = 40 . 19 = 760 mm
2

36. Bề rộng răng rôto ở 1/3 chiều cao răng: ()
d
Z
dhhD
b
Z
−
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+−−
′
=
2
2242

Trong đó :
D
’
= 23,36 cm
h
42
= 0,05 cm
h
22
= 2 cm
d = 0,7 cm
Z
2
= 38 rãnh

37. Chiều cao gông rôto: 222
6
1
2
dh
DD
h
r
t
g
+−
−


Độ nghiêng bằng một bước rãnh stato
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc
1 b
n
≈ t
1
= 1,538 cm

⇒ b
n
= 1,54 cm

D. TÍNH TOÁN MẠCH TỪ:

39. Hệ số khe hở không khí :


)
7,0
3
5
7,0/3
5
/
2
41
2
41
1
+
=
+
=
δ
δ
b
b
v
= 1,978

07,0.643,0930,1
930,1
22
2
2
−
=

2
+
=
+
=
δ
δ
b
b
v
= 0,643
Vậy :
21
.
δδδ
kkk =
= 1,099 . 1,023 = 1,124

40. Dùng thép kỹ thuật điệncán nguội loại 2212 :

41. Sức từ động khe hở không khí: 4
10 6,1
δ
δδδ
kBF =

Trong đó:

Z1
=
93,0.8,18.76,0
538,1.8,18.78,011
11
=
cZ
klb
tlB
δ
= 1,704 T
Trong đó:

δ
B
= 0,78 T
t
1
= 1,538 cm
l
1
= 18,8 cm
b
Z1
= 0,76 cm
k
c

’
Z1

3
5,10
5,28
3
1
1
−=−=
d
h
r
= 25 mm =2,5 cm

45. Mật độ từ thông ở răng rôto:

B
Z2
=
93,0.8,18.9245,0
930,1.8,18.78,022
22
=
cZ
klb
tlB

= 20,3 (A/cm)

47. Sức từ động trên răng rôto:

F
Z2
=2h
’
Z2
. H
Z2
= 2. 2,516. 20,3 = 102 A

Trong đó:
H
Z2
= 20,3 A/cm

h
r2
= 27,5 mm
d
1
= 10,5 mm
h
’
Z2

3
7

= 982 A
F
Z1
= 96 A
F
Z2
= 102 A
Như vậy trị số này gần đúng với trị số giả thiết ban đầu k
Z
=1,2nên ta không
cần tính lại.

0
0
0
0
0
0
0
0
'
55,0100
2,1
2,1206,1
100. 〈=
−
=
−
Z
ZZ

1
= 18,8 cm
k
c
= 0,95

50. Cường độ từ trường ở gông stato:

Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc
1 Theo bảng V.9 trang 611 ở phụ lục V TKMĐ có:
H
g1
= 13,7 A/cm

51. Chiều dài mạch từ ở gông stato:

L
g1

(
)
(
)
4
1,39,3414,3
2

Trong đó:
L
g1
= 25 cm
H
g1
= 13,7 cm

53. Mật độ từ thông trên gông rôto:

B
g2

93,0.8,18.5,5.2
10.0174,0
2
10.
4
22
4
=
Φ
=
cg
klh
= 0,904 T
Trong đó:

Φ
= 0,0174 Wb

+
=
+
=
p
hD
gt
π
= 9,8 cm
Trong đó:
D
t
= 7 cm
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc
1 h
g2
= 5,5 cm
p = 2

56. Sức từ động trên gông rôto:

F
g2
= L
g2
. H

F
Z1
= 96 A
F
Z2
= 102 A
F
g1
= 342 A
F
g2
= 22 A
F = 982 + 96 + 102 + 342 + 22 = 1544 A
F = 1544 A

58. Hệ số bão hoà toàn mạch: 982
1544
==
δ
μ
F
F
k
= 1,57

59. Dòng điện từ hoá:


0
dm
I
I
I
μ
μ
28,3 %
Trong đó:
Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc
1
μ
I
= 20,6 A
I
đm
= 72,7 A

r
y
π
τ
= 17,2 cm
K
đ1
= 1,30 ( theo bảng 3.4 trang 49 TKMĐ )
B = 1 cm ( theo bảng 3.4 trang 49 TKMĐ )
D = 23,5 cm
h
r1
= 2,85 cm
y =10
Z
1
= 48 rãnh

61. Chiều dài trung bình nửa vòng dây của dây quấn stato:

l
tb
= l
1
+ l
đl
= 18,8 + 24,4 = 43,2 cm
Trong đó:
l
1


63. Điện trở tác dụng của dây quấn stato:

r
1

767,1.4.2
84,51
.
46
1
.
1.11
1
75
==
san
L
ρ
= 0,079
Ω

Trong đó:

m
mm
2
75
46
1

1
==
U
I
r
= 0,0261
Trong đó:
r
1
= 0,079 Ω
I
1
= 72,7 A
U
1
= 220 V

64. Điện trở tác dụng của dây quấn rôto:

r
tđ

5,178
10.8,18
23
1
10.
2
2
2

tđ

745.38
10.4,19.14,3
23
1
.
10
2
2
2
−
−
==
v
v
Al
SZ
D
π
ρ
= 0,00935.10
-4

Ω

Trong đó:

Al
ρ

=
( )
2
329,0
00935,0.2
4579,0 +
.10
-4
= 0,63.10
-4

Ω

Trong đó:

Δ = 2sin
38
2.180
sin2
.
0
2
=
Z
p
π
= 0,329
r
tđ
= 0,4579 Ω

11
=
Z
kWm
d
= 973
Trong đó:
m = 3 pha
W
1
= 60 vòng
k
d1
= 0,925
Z
2
= 38 rãnh

68. Điện trở rôto đã quy đổi:

r
’
2
=
γ
. r
2
= 973. 0,63.10
-4
= 0,0613

r
= 0,020
Trong đó:
r
’
2
= 0,0613
Ω

I
1
= 72,7 A
U
1
= 220 V

Trường ĐHBK-Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp
Thiết Kế ĐCKĐB 3 Pha Roto Lồng Sóc
1 69. Hệ số từ dẫn tản rãnh stato: ββ
λ
k
b
h
b

k
′
=
4
833,0.31
4
31 +
=
+
β
= 0,875

β
k
=
4
875,0.3
4
1
.
4
3
4
1
+=
′
+
β
k
= 0,9063

h
2
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−−−=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
′
−−− 5,04,0.2
2
6,8
2
2
2
cc
d
= - 3 mm

ββ
λ
k

5,0
6,8
3
6,8.2
3
785,09063,0.
6,8.3
15,26
1
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
−
+−+=
r
λ
= 1,293

70. Hệ số từ dẫn tản tạp stato: (
)
1
411
2

δ
t
b
= 0,9724
q
1
= 4
t
1
= 1,538 cm k
dl
= 0,925

=
1t
ρ
0,72 theo bảng 5.3 trang 137 TKMĐ

1
δ
= 0,0062 theo bảng 5.2a trang 134 TKMĐ
b
41
= 0,3 cm

δ
= 0,07 cm

(
)