Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Cư
LỜI NÓI ĐẦU
Trong công cuộc xây dựng và phát triển của đất nước ngày càng phát
triển cao hơn trong mọi lĩnh vực: công nghiệp, giao thông và các dịch vụ
trong cuộc sống hằng ngày. Thực tế cho thấy máy điện không đồng bộ nói
chung và động cơ không đồng bộ nói riêng. Do có kết cấu đơn giản dễ chế
tạo, làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá thành lại hạ mà nổi bật nhất là động
cơ không đồng bộ rôtor lồng sóc và được sử dụng rộng rãi nhất. Trong công
nghiệp được dùng nó làm nguồn động lực cho máy cản, máy công cụ trong
công nghiệp nhẹ… trong hầm mỏ dùng máy tời, quạt gió… trong nông nghiệp
dùng máy bơm, máy gia công nông sản… trong dịch vụ hằng ngày máy điện
không đồng bộ cũng chiếm một vị trí khá quan trọng như được dùng cho máy
quay đĩa. Quạt gió, động cơ cho tủ lạnh và các thiết bị khác…
Tóm lại, theo sự phát triển của nền sản xuất điện khí hoá và tự động
hoá ngày càng cao trong sản xuất, đời sống và trong một số lĩnh vực khác.
Cho nên phạm vi ứng dụng của máy điện không đồng bộ nói chung và động
cơ không đồng bộ nói riêng ngày càng rộng rãi và thông dụng nhiều nhất là
động cơ không đồng bộ Rôtor lồng sóc có công suất vừa và nhỏ vì so với các
loại động cơ khác nó có ưu điểm nổi bật hơn hẳn, ngoài ra trong khi làm việc
ít gây tiếng ồn và không gây ra cản nhiễu vô tuyến. Nhưng nó có một số
nhược điểm là mômen mở máy nhỏ, dòng điện mở máy lớn, điều chỉnh tốc độ
khó khăn. Do đó không thể khởi động trực tiếp hay làm việc trong một số
trường hợp tải cần mômen lớn và tốc độ lớn… để khắc phục nhược điểm này
thì người ta chế tạo ra loại động cơ không đồng bộ rôtor lồng sóc nhiều tốc
độ, dùng rôtor rãnh sâu, lồng sóc kép… nhằm để hạ được dòng điện khởi
động và tăng được mômen mở máy và điều chỉnh tốc độ dễ dàng hơn.
Trong suốt thời gian học chuyên ngành về máy điện cũng không đủ
nhiều cho đến khi nhận đề tài tốt nghiệp, em được khoa và bộ môn thiết bị
điện giao cho nhiệm vụ thiết kế động cơ không đồng bộ 3 pha rôtor lồng sóc
với các số liệu ban đầu như trên.
Để hoàn thành nhiệm vụ yêu cầu của bang thiết kế đặt ra, em được sự

sau.
Em xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội, tháng 5 năm 2005
Sinh viên thiết kế
Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội
Trang: 2
Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Cư
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.Kết 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

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 thiện 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 điện 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.
* 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
Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội
Trang: 4
Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Cư

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 =
2 1
1 1
n n -n
=
n n
Khi rôtor đứng yên (n = 0), hệ số trượt s = 1. Khi rôtor quay định mức
s = 0,02÷ 0,06
Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội
Trang: 5
F
dt
s
N
N
s
F
dt
F

(1 ) (1 )
f
n n s s
p
= − = −
vòng/phút
Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội
Trang: 6
Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Cư
CHƯƠNG II: KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU
1. Tốc độ đồng bộ:

1
1
60.f 60.50
p 2(vøong/ phùut)
n 1500
= = =
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.

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
Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội
Trang: 7
Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Cư
5. Chiều dài tính toán của lõi sắt Stator:
δ
δ δ
α
7 '
2
s d
7

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
,=


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
Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội
Trang: 9
Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Cư

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 động 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
===
Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội
Trang: 10
Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Cư
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

AJ 2370
J= = =5,7A mm
A 415
Trong đó:

1 1ñm
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
'
1 1 1
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

12
2. 4
Z
P
10
0,833
12
y
β = = =
τ
15. Hệ số dây quấn:
+ Hệ số bước ngắn:
sin . sin0,833. 0,966
2 2
y
k
π π
= β = =
+ Hệ số bước rải:
1
1
15
sin . sin4.
2 2
0,958
15
.sin 4.sin
2 2
r
q

d d
K U
wb
k k f W
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:
4 4
1 1
.10 0,02625.10
0,806
. . 0,64.23,33.21,8
δ

b = = =0,911cm
B .l .k 1,85.0,93
Trong đó:

0,806B T
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:
4 4
'
g1
1 1
.10 0,02625.10
h 4,05
2. . . 2.1,6.21,8.0,93
φ
= = =
g c

= 3,4 mm
h
41
= 0,5 mm
Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội
Trang: 13
Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Cư
'
n
r1 g1
D -D
h = -h
243,7 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:

π π
+ Chiều rộng miệng rãnh:
+ Chiều cao:
1 2
12 r1 41
d +d
1,3+1,1
h =h - -h =2,95- -0,05=2,25cm
2 2
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:

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

S
cđ
= 317 – 44 = 273
+ Hệ số lấp đầy rãnh:
k
đ
=
2
r 1 cd
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

π + −
= − =
' ''
z1 z1
z1
b +b
0,922+0,945
b = = =0,933cm
2 2
Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội
Trang: 15
Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Cư
22. Chiều cao gông Stator:
n
g1 r1 2
D -D
1 43,7-29,7 1
h = -h + d = -2,95+ .1,3=4,27cm
2 6 2 6
23. Khe hở không khí:
9 297 9
(1 ) (1 ) 0,8044
1200 2. 1200 4
δ = + = + =
D
mm
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, cosϕ … nhưng không quá nhỏ vì
nếu quá nhỏ dễ bị chạm giữa rôtor và Stator trong quá trình làm việc. Do đó

Trang: 17
Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Cư
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:
'
2 29,7 2.0,08 29,54D D cm
= − δ = − =
26.Bươc răng Rôtor:
'
2
2
. .29,54
2,32
40
D
t cm
Z
π π
= = =
27.Sơ bộ định chiều rộng ranh Rôtor:
'
2 2

6.40.0.925
k .I =0,94.161,13. =840A
Z 40
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:
v td
0
2
1 1
I =I . =840 =2685A
.p
180 .2
2.sin

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
J 2,5
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

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
=
2 2 2
12
.d +h .d= .7,8 +29.7,8=274mm
4 4
π π
35. Diện tích vòng ngắn mạch:
S
v
= a . b = 45 . 23,9 =1075,5 mm
2

Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội
Trang: 19
b=23,9
Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Cư
36. Bề rộng răng Rôtor:
'
42 12

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
2 6 2 6
Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội
Trang: 20
a=45
Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Cư
CHƯƠNGV:TÍNH TOÁN MẠCH TỪ:

39.Hệ số khe hở không khí:
21
.
δδδ
kkk
=
Trong đó:
1
1

d2
2 2
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
b 1,5
5+
5+
0,8
d
γ
γ
1 2
. 1,088.1,018 1,108k k k
δ δ δ
⇒ = = =
40. Dùng thép kỹ thuật điện dày 0,5mm, cán nguôïi loại 2211
41. Sức từ động khe hở không khí:
4 4
1,6. . . .10 1,6.0,806.1,108.0,08.10 1143F B k A
δ δ δ

c
= 0,93 là hệ số ép chặt lõi sắt lấy theo bảng 2.2
43. Cường độ từ trường trên răng Rôtor:
Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội
Trang: 21
Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Cư
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:
'
1 1 1
2. . 2.2,516.27,6 139
z z z
F h H A
= = =
Trong đó:
'
1
1 1
13
29,5 25,16
3 3
z r

= 1,753 T
⇒
H
z1
= 22,5 A/cm
47. Sức từ động trên răng rôtor:
'
2 2 2
2. . 2.22,5.3,47 156
z z z
F h H A
= = =
Trong đó:
'
2
2
0,78
3,73 3,47
3 3
z r
d
h h cm
= − = − =
48. Hệ số bão hoà răng:
1 2
1143 139 156
1,26
1143
z z
z

0,02625cm
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:
( )
( )
n g1
g1
. D -h
p. 43,7-4,27
L = = =30,97cm
2.p 4
π
Trong đó:
D
n
= 43,7 cm

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.
Ứng với B
g2
= 0,97 ta tra được H
g2
= 2,6 A/cm
Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội
Trang: 23
Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Cư
55. Chiều dài mạch từ gông rôtor:
( )
( )
t g2
g2
D +h
p 9+6,67
L = = =12,3cm
2P 4
π
56. Sức từ động trên gông rôtor:

F
z2
= 156 A
F
g1
= 338 A
F
g2
= 32 A
58 . Hệ số bão hòa toàn mạch:

F 1808
K = = =1,58
F 1143
µ
δ
Trong đó: F = 1808 A
F
δ
= 1143 A
59 . Dòng điện từ hóa:

1 d1
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