Đồ án tốt nghiệp TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VẠN NĂNG
Đồ án tốt nghiệp
Trang 1
TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
VẠN NĂNG
Thực chất của việc thiết động cơ không đồng bộ vạn năng là thiết kế động
cơ không đồng bộ ba pha và một pha. Do đó ta đi tìm hiểu động cơ không đồng
bộ vạn năng như sau:
Trong thực tế khi không có động cơ một pha ta sử dụ
ng động cơ ba pha để
làm việc với lưới điện một pha. Trong trường hợp này cuộn dây ba pha được nối
với phần tử lệch pha theo một sơ đồ nhất định để tạo ra từ trường quay, thông
thường là từ trường quay không đối xứng. Trên hình 3.20 vẽ các sơ đồ mạch
điện khác nhau thường gặp của động cơ không đồng bộ ba pha khi làm việc với

suất của động cơ khi dùng nguồn ba pha.
Cần chú ý rằng không phải bất cứ động cơ không đồng bộ ba pha nào
cũng đều có thể chuyển sang làm việc với lưới điện một pha. Tỉ số ră
ng rãnh
giữa stato và gông rôto phải thích hợp không chỉ cho động cơ không đồng bộ
rôto lồng sóc ba pha mà cả một pha. 1

Trang 3
R
)h
1
U

L
Đồ án tốt nghiệp
Trang 4
Hình 3.20 Sơ đồ mắc mạch điện của động cơ ba pha để làm việc với
nguồn một pha.
 Sự khác biệt giữa thiết kế ba pha và một pha của động cơ không đồng bộ
vạn năng:
Khi nghiên cứu thiết kế động cơ không đồng bộ vạn năng là ta đi tìm hiểu
phương pháp thiết kế riêng từng phần cho từng loạ
i riêng biệt (ba pha, một
pha). Sau khi ta thiết kế xong cho ba pha xong ta tiến hành vẽ đặc tính làm việc
cho ba pha và xem tất các yêu cầu mà nhà thiết kế đưa ra. Trước khi đi vào thiết
kế cho một pha ta phải tìm hiểu thêm về thiết kế động cơ không đồng bộ một
pha rôto lồng sóc. Mà bài tốn nói về thiết kế cho một pha nó liên quan đến ba
pha mà ta đã thiết kế vừa xong. Do đó ta phải thiết kế nhiều lần mới thoải mãn
mà yêu c
ầu mà nhà thiết kế đưa ra về tốc độ, công suất, bội số mômen khởi
động, bội số mômen max … Do đó muốn tìm hiểu rõ hơn chúng ta sẽ đi vào
trình tự thiết kế cho ba pha và một pha của động cơ không đồng bộ vạn năng.


PHẦN II
CHƯƠNG I
XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU
1.Công suất điện mức của động cơ điện ba pha đẳng trị :
(
)
WPP
dmSdm
750750.1. ===
ΙΙΙ
β

Với
1=
S
β
: Hệ số qui đổi tra theo sách động cơ không đồng bộ ba pha và
một pha công suất nhỏ của thầy Trần Khánh Hà (tài liệu 1) trang 19 với động cơ
ba pha.
2.Công suất tính tốn của động cơ điện ba pha :
()
W
P
P
dm
S
941,1426
73,0.72,0
750

)
TB 5,0
=
δ
theo tài liệu 1 trang
23.
Đồ án tốt nghiệp

Trang 6
4.Chọn tải đường :
Tải đường A=90 ÷ 180 (A/cm)
Chọn tải đường A=157,517 (A/cm) theo tài liệu 1 trang 23
5.Đường kính ngồi stato :
Theo tài liệu 1 trang 24 ta chọn như sau :
• Tỷ lệ giữa chiều dài lõi thép với đường kính trong và đường kính trong
lõi sắt
72,0==
D
l
λ

• Tỷ lệ giữa đường kính trong và ngồi :
Mà K
D

D
λ
δ(
)
cm9,14=

Trong đó :
3000
1
50.60.60
===
p
f
n
db
(vòng/phút)
Theo tài liệu 1 trang 26 căn cứ vào đường kính ngồi tiêu chuẩn của dãy
4A theo chiều cao tâm trục ta chọn như sau :
()
cmD
n
9,14=

()
cmH
n
9=

π
π
τ

8.Chiều dài tính tốn stato :

(
)
cmDl 44,694,8.72,0.
=
==
λ

9.Chọn khe hở không khí :
Khe hở không khí động cơ điện công suất nhỏ thường chọn trong khoảng
sau :
Với 2p=2 và H
n
=9 (cm) tra được
(
)
cm04,0
=
δ
theo sách thiết kế máy điện
của thầy Trần Khánh Hà và cô Nguyễn Hồng Thanh trang 253.


các yếu tố sau đây :
 Đặc tính mômen M=f(n) không có chổ lõm nhiều do những
mômen ký sinh đồng bộ và không đồng bộ sinh ra.
 Động cơ khi làm việc tiếng ồn do lực hướng tâm sinh ra nhỏ nhất.
 Tổn hao do phần răng sinh ra nhỏ nhất .
Ngồi ra khi cho đường kính ngồi stato việc chọn số rãnh Z
S
còn phụ
thuộc vào chiều rộng răng nhỏ nhất mà công nghệ cho phép.
Chọn Z
S
=24 rãnh
Z
R
=17 rãnh
10.Chọn kiểu dây quấn :
Chọn dây quấn đồng khuôn bước ngắn. Khi sử dụng động cơ điện ba pha
làm động cơ điện một pha ta nên dùng dây quấn bước ngắn
3
2
=
β
để giảm sóng
không gian bậc 3 của từ thông làm ảnh hưởng đến đặc tính khởi động của động
cơ điện một pha.
Với Z
S
=24 rãnh
2p=2
m=3

. ===
τβ
y

• Góc điện giữa hai rãnh liên tiếp :
0
15
24
360.1360.
===
S
Z
p
α

11.Hệ số dây quấn :
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
⎟

π
π
ν
π
β
νπ
Sin
Sin
Sin
q
Sinq
K
d
8295,0=

Trong đó :

1=
ν
:bậc một của sức từ động
12.Từ thông khe hở không khí :
Sơ bộ chọn
Hệ số bão hòa răng :
11,1=
Z
K


dS
dmE
S
kfk
Uk
W
φ
(vòng)
Trong đó :
K
E
=0.7 ÷ 0,9 trang 44 sách tài liệu 1 ta chọn K
E
=0,9
14.Số thanh dẫn trong một rãnh :
Đồ án tốt nghiệp

Trang 10
93
4.1
1.372
.
.
===

chọn J=6,12(A/mm
2
).
17.Tiết diện dây quấn sợ bộ :
()
2
353,0
12,6.1
162,2
.
mm
Jn
I
S
dm
S
===

Trong đó :
Chọn n=1 :số sợi ghép song song
18.Chọn tiết diện dây quấn qui chuẩn :
d=0,71(mm)
d
cđ
=0,77(mm)
S
S
=0,396 (mm
2
)


Trang 11

20.Sơ bộ định chiều rộng của răng :
Lõi sắt của động cơ này dùng thép kỹ thuật điện cán nguội ký hiệu 2013.
Hệ số ép chặt K
C
=0,96 bề mặt lá tôn phủ sơn cách điện .
Đối với động cơ ít tiếng ồn thì mật độ từ thông trong răng vàgông stato
không nên chọn quá lớn.
Do đó ta chọn B
ZS
=1,65(T)
• Bước răng stato :
()
cm
Z
D
t
S
S

()
cm
p
Z
bh
S
ZSgS
17,1
1
24
.369,0.2,0 2,0 ===

22.Chọn kích thước rãnh :
Chiều cao miệng rãnh
h
4S
=0,5(mm)
Chiều rộng miệng rãnh :
b
4S
= d
cd
+ (1,1 ÷ 1,5)= 0,77+ (1,1 ÷ 1,5)
Đồ án tốt nghiệp

Trang 12


+
=
24
24.69,35,0.2.
D(
)
mm9=
ZS
S
gsn
S
b
Z
hD
b −
−
=
).2(
2
π()
11

12
=h
rS
-0,5.(d
1
+2.h
4S
)=12,1-0,5(9+2.0,5)
=6,92(mm)
26.Diện tích rãnh :
() ()
92,6.1195,0
8
9.
5,0
8
.
2
1221
2
1
++=++=
π
π
hbd
d
S
rS
Kíchthước
(mm)
Số lớp
Dây dẫn
Cách điện lớp
Nêm
Giấy cách điện
Giấy cách điện
Dùng một lớp
cách điện úp lên
d/d
cd
=0,71/0,77
0,2
0,2
2

1
1
1 ncd
hdcbc
d
bhS
2
.
.2
12

(
)
2
909,28 mm=
28.Diện tích có ích của rãnh :

(
)
2
617,76909,28524,105 mmSSS
cdrSr
=−=−=

29.Hệ số lấp đầy rãnh :
1
2
3
4
Đồ án tốt nghiệp

Trang 14

=
rS
n
gS
h
DD
h

(
)
mm7,17=

31.Bề rộng răng stato :

S
SS
Z
b
hdhD
b
2
1214
1
'
24
).2.2(
−
+
+
−

"
1
).2(
−
+
−
=
π()
9
24
95,0.24,89
−
+
−
=
π(
)
mm69,3=
()
mm
bb
CHƯƠNG III
DÂY QUẤN RÃNH VÀ GÔNG RÔTO
Căn cứ vào tiết diện dây dẫn trong rãnh để chọn dạng rãnh và kích thước
rãnh. Chọn rãnh quả lê vì rãnh này chiều rộng răng sẽ điều suốt cả chiều cao
rãnh. Hơn nữa tiết diện thanh dẫn rôto sẽ thoả mãn được yêu cầu .
Đồ án tốt nghiệp

Trang 16
: khe hở không khí ( mục 9)
33.Bước răng rôto :

()
mm
Z
D
t
R
R
36,16
17
6,88
'
===
ππ

34.Sơ bộ định chiều rộng răng :

()
mm
kB
tB
b
cZR
R
ZR
52,0
96,0.65,1
636,1.5,0

35.Đường kính rãnh rôto :

()()
π
πδ
+
−+−
=
R
RZRR
R
Z
ZbhD
d
2
4
1(
)()
π
π
+
−
+
−
=
17
17.2,5.5,04,0.24,89

π
δ
RZRR
RRR
dbZ
dhDh
2
1412
.2.5,0

()()
(
)
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+
−−+−=
π
5,22,5.17
4,95,04,0.24,895,0()
mm6,18=

Trong đó :

5,2
2
=
: đường kính đáy nhỏ rôto.
37.Chiều cao rãnh :

()
RRRRrR
hhddh
41221
.5,0
+
+
+=(
)
5,06,185,24,9.5,0
+
+
+=(
)
mm1,25=

38.Diện tích rãnh rôto :
Đồ án tốt nghiệp
(
)
2
65,147 mm=
39.Đường kính trong lõi sắt rôto :

(
)
mmDD
t
8,264,89.3,0.3,0
=
==
Trong đó :
D=89,4(mm), (mục 6)
40.Chiều cao gông rôto :

()
mmh
D
h
rRgR
2,191,25
2
6,88
2
'
=−=−=

−
−
−
=
π(
)
mm068,5=R
R
RRR
Z
d
z
hhdD
b
2
1241
'
2
''
).2.2(
−
−−−
=
π

2
2
=
+
=
+
= Đồ án tốt nghiệp

Trang 19
CHƯƠNG IV
TRỞ KHÁNG CỦA DÂY QUẤN STATO VÀ RÔTO
42.Chiều dài phần bình quân phần đầu nối stato :

B
p

cml
d
75,141.2
3
2
.
2
21,194,8
2,1 =+
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
=
π

43.Chiều dài bình quân nữa vòng dây :

(
)
cmlll
dtb
19,2175,1444,6
=
+
=+=
Trong đó :

635,157
.
46
1
.
0
75
S
S
S
S
L
r
ρ

Vì đây là cách điện cấp B nên chọn
(
)
mmm /.
46
1
2
75
0
Ω=
ρ
tra theo tài liệu 1
trang 72 bảng 4.1 với vật liệu là đồng ở nhiệt độ
c
0 Theo bảng 4.2 trang74 tài liệu 1 tra hệ số
β
k
và
1
β
k
với dây quấn hai lớp
ba pha ta có: rS
h
2
b

S
h
4

2
h


=
+
=
β
β
k75,0
4
3
2
.31
4
.31
1
=
+
=
+
=
β
β
k
Chiều cao :

(
)
mmhhhh
nSrS

có giá trị âm nên mép dưới của dây quấn ở phía dưới tâm của phần
nữa vòng tròn đường kính d
1
.

⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
++−+=
1
4
4
1
2
1
4
1
1
.

⎝
⎛
+−−+=
2
5,0
9
28,2
9.2
2
785,08125,0.
9.3
2,969,1=

48.Hệ số từ tản tạp stato :

S
S
tS
k
t
ξ
δ
λ
δ
.
9,11
=

⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−Δ−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=
S
R
dSS
t
t
k
q
NG
kGZ
q
NF
kF

Đồ án tốt nghiệp

S
R
n
t
t
t
b
β

Do đó ta tra được :
F=2,2
F
1
=0,28
G
1
=0,44
G=1 (vì
14,1
170,1
636,1
≥==
S
R
t
t
)
Các hệ số :
1 −−+−−+−−−=()()()
4.3814.281.
2
1
481 −−+−−+−−=5,0=

Vậy

⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−−
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
4.4
5,0.44,0

kkk =
Trong đó :

090,1
7,11
27,11
4,0
2
5
4,0
2
5
5
5
44
4
1
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
+
+
=
⎟
⎟

5
5
5
44
4
2
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
+
+
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
+
+
=
δ


⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−= 036,14.
3
2
.64,075,14
44,6
4
.39,0123,2=

Trong đó :

(
)
cm036,14=
τ
, (mục 7)

()
cml
d
75,14=

, (mục 47)

885,3=
tS
λ
, (mục 48)

123,2=
dS
λ
, (mục 49)
51.Điện kháng tản dây quấn stato :

∑
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
S
SS
S
qp
lW
f
X
λ
.

)
Ω= 546,13 Trong đó :
f=50(hz): tần số
W
S
=372(vòng): (mục 13)
q=4:số rãnh của một pha dưới một cực (mục 10)
l
S
=6,44(cm) , (mục 8)
52.Tính theo đơn vị tương đối :

133,0
220
162,2
.546,13.
*
===
dm
dm
SS
U
I
XX

53.Điện trở thanh dẫn rôto :
Rôto của động cơ điện được đúc bằng nhôm do đó :

()
mmm /
23
1
2
75
0
Ω=
ρ
: Tra theo bảng 4.1 trang 72 tài liệu 1 với
nhôm đúc rôto ở nhiệt độ 75
0
C .