Header Page 1 of 149.

Đồ án tốt nghiệp

TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VẠN NĂNG

Footer Page 1 of 149.


Header Page 2 of 149.

Đồ án tốt nghiệp

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 dụng 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
lưới điện một pha. Các sơ đồ hình 3.20a, b, c sử dụng khi các pha của cuộn dây
stato nối cứng hình sao, các sơ đồ hình 3.20 d, d’, e được sử dụng khi cuộn dây
stato nối cứng theo hình tam giác. Các sơ đồ c, e được coi là tốt nhất trong các
sơ đồ trên vì có thể cho đặc tính khởi động và làm việc tương đối tốt nếu chọn
đúng điện dung của tụ.
Các sơ đồ 3.20 g, h được sử dụng trong trường hợp động cơ có sáu đầu ra.
Khi mắc mạch dây quấn theo các sơ đồ trên động cơ gần như không khác so với

R

a)

b)

U1

U1

C

L Trang 2

R

c)

Footer Page 3 of 149.

d)


Header Page 4 of 149.

Đồ án tốt nghiệp

U1

U1

Đồ án tốt nghiệp
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 loại 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 cầu 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.
Sau đây ta sẽ tiến hành đi thiết kế cho động cơ cho ba pha của động cơ vạn
năng.

Trang 4

Footer Page 5 of 149.


Header Page 6 of 149.

Đồ án tốt nghiệp

PHẦN II
CHƯƠNG I
XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU



Header Page 7 of 149.

Đồ án tốt nghiệp
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
λ=

l
= 0,72
D

• Tỷ lệ giữa đường kính trong và ngồi :
Mà

KD=(0,485÷ 0,615)

Ta chọn

KD =


H n = 9(cm )

6.Đường kính trong stato :
D = Dn .K D = 14,6.0,6 = 8,94(cm)

7.Bước cực stato :

Trang 6

Footer Page 7 of 149.


Header Page 8 of 149.

Đồ án tốt nghiệp
τ=

π .D
2. p

=

π .8,94
2.1

= 14,036(cm)

8.Chiều dài tính tốn stato :
l = λ.D = 0,72.8,94 = 6,44(cm)



ZS=24 rãnh
ZR=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 β =

2
để giảm sóng
3

không gian bậc 3 của từ thông làm ảnh hưởng đến đặc tính khởi động của động
cơ điện một pha.
Với

ZS=24 rãnh
2p=2
m=3

• Số rãnh của một pha dưới một cực :
q=

ZS
24
=
=4
2.m. p 2.3.1

β=


11.Hệ số dây quấn :
Kd =

0,5
0,5
⎛2 π ⎞
⎛ π ⎞
.Sin⎜ β . .ν ⎟ =
.Sin⎜ . .1⎟
π
.
1
2
⎞
⎛ π .ν ⎞
⎝3 2 ⎠
⎝
⎠ 4.Sin⎛
⎜
⎟
⎟⎟
q.Sin⎜⎜
⎝ 6.4 ⎠
⎝ 6.q ⎠

= 0,8295

Trong đó :
ν = 1 :bậc một của sức từ động


Header Page 11 of 149.

Đồ án tốt nghiệp
Ur =

W S .a 372.1
=
= 93 (thanh dẫn)
1 .4
p.q

Trong đó :
a=1 : số nhánh song song
15.Dòng điện pha định mức của động cơ :
I dm =

PSΙΙΙ
1426,941
=
= 2,162( A)
m.U dm
1.220

Trong đó :
m=3: số pha
16.Chọn mật độ dòng điện trong dây quấn động cơ:
Thường chọn trong khoảng J=6 ÷ 8 (A/mm2) . Đối với vật liệu là đồng ta
chọn J=6,12(A/mm2).
17.Tiết diện dây quấn sợ bộ :



Header Page 12 of 149.

Đồ án tốt nghiệp

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 KC=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

BZS=1,65(T)

• Bước răng stato :
tS =

π .D
ZS

=

π .8,94
24

= 1,17(cm )

• Bδ = 0,5(T ) , (mục 3)
• Chiều rộng răng stato :


Đồ án tốt nghiệp
=(1,87 ÷ 2,27)(mm)
Chọn

b4S=2(mm)

23.Các kích thước rãnh khác :
π ( D + 2.h4 S ) − b4 S .Z S
ZS −π

d 1S =
=

π .(D + 2.0,5) − 3,69.24
24 − π

= 9(mm)

b2 S =
=

π ( Dn − 2.hgs )
ZS

− bZS

π .(149 − 2.1,77 )
24


+ 0,5(9 + 11).6,92

= 105,524(mm 2 )

27.Diện tích cách điện rãnh :
Cách điện rãnh của dãy động cơ công suất nhỏ 4A là một lớp bìa dán màn
tổng hợp có chiều dày C= 0,2(mm). Dây quấn hai lớp nên dùng tấm lót giữa hai
lớp là giấy cách điện có chiều dày là 0,2(mm).

Trang 12

Footer Page 13 of 149.


Header Page 14 of 149.

Đồ án tốt nghiệp

1

2
3
4

1:Cách điện rãnh
2:Cách điện lớp
3:Dây quấn
4:Nêm

Bảng kết cấu cách điện cách B


2

1

π .d1 ⎞
⎛
S cd = ⎜ 2.h12 + b2 +
⎟.c + b2 .c + d1 .hn
2 ⎠
⎝
π .d1 ⎞
⎛
= ⎜ 2.6,92 + 11 +
⎟.0,2 + 11.0,2 + 9.2
2 ⎠
⎝
= 28,909(mm 2 )

28.Diện tích có ích của rãnh :

(

S r = S rS − S cd = 105,524 − 28,909 = 76,617 mm 2

)

29.Hệ số lấp đầy rãnh :

Trang 13

31.Bề rộng răng stato :
b ' Z1 =

=

π ( D − 2.h4 S + d 1S + 2.h12 )
24

− b2 S

π .(89,4 + 2.0,5 + 9 + 2.6,92)
24

− 11

= 3,66(mm)

bZ" 1 =
=

π ( D − 2.h4 S + d1S )
ZS

π (89,4 − 2.0,5 + 9 )
24

− d 1S
−9

= 3,69(mm)


33.Bước răng rôto :
tR =

π .D '
ZR

=

π .88,6
17

= 16,36(mm )

34.Sơ bộ định chiều rộng răng :
bZR =

Bδ .t R
0,5.1,636
=
= 0,52(mm)
BZR .k c 1,65.0,96

Trong đó :
Chọn BZR=1,65(T)

Trang 16

Footer Page 17 of 149.


⎣
17.(5,2 + 2,5) ⎤
⎡
= 0,5⎢(89,4 − 2.(0,4 + 0,5) − 9,4 ) −
⎥⎦
π
⎣

= 18,6(mm)

Trong đó :
d1R = 9,4(mm) , (mục 35)
h4 R = 0,5(mm) : Chiều rộng miệng rãnh rôto
bZR = 5,2(mm) : (mục 34)
d 2 R = 2,5(mm) : đường kính đáy nhỏ rôto.

37.Chiều cao rãnh :
hrR = 0,5.(d1R + d 2 R ) + h12 R + h4 R
= 0,5.(9,4 + 2,5) + 18,6 + 0,5
= 25,1(mm)

38.Diện tích rãnh rôto :

Trang 17

Footer Page 18 of 149.


Header Page 19 of 149.


D=89,4(mm), (mục 6)
40.Chiều cao gông rôto :
hgR =

D'
88,6
− hrR =
− 25,1 = 19,2(mm )
2
2

Trong đó :
D’=88,6(mm), (mục 32)
41.Bề rộng răng rôto :
bZ' 2 =

π ( D ' − d1R − 2.h4 R )
ZR

− d 1R

π .(88,6 − 2.0,5 − 9,4 )

=

17

− 9,4

= 5,068(mm)


Footer Page 20 of 149.


Header Page 21 of 149.

Đồ án tốt nghiệp
44.Tổng chiều dài dây dẫn của dây quấn một pha :
LS = 2.l tbWS .10 −2 = 2.21,19.372.10 −2 = 157,635(m )

Trong đó :
WS=372(vòng)
45.Điện trở tác dụng của dây quấn stato :
rS = ρ 750 .

LS
1 157,635
= .
= 8,65(Ω )
S S 46 0,396

Vì đây là cách điện cấp B nên chọn ρ 75 =
0

(

)

1
Ω.mm 2 / m tra theo tài liệu 1

Trang 20

Footer Page 21 of 149.


Header Page 22 of 149.

Đồ án tốt nghiệp
Dây quân hai lớp ba pha

2
≤ β ≤ 1 ta chọn :
3

7 + 9.β
kβ =
=
16

k β1

1 + 3 .β
=
=
4

7 + 9.
16

2

.k β + ⎜⎜ 0,75 − 4 S + 2 + 4 S
2.d 1 d1 b4 S
⎝
⎣ 3.d1

λ rS = ⎢

⎤
⎞
⎟⎟.k β 1 ⎥
⎠
⎦

⎡ 9,2
2 2,28 0,5 ⎞⎤
⎛
= ⎢ .0,8125 + ⎜ 0,785 −
−
+
⎟
2.9
9
2 ⎠⎥⎦
⎝
⎣ 3.9
= 1,69

48.Hệ số từ tản tạp stato :
λtS =



Đồ án tốt nghiệp
Theo đường cong trong hình (4_3) đến hình (4_6) tài liệu 1 ta tra được
các hệ số : F, G, F1, G1.
t R 1,636
=
= 1,4
t S 1,170

β=

bn t S 1,170
=
=
= 0,715
t R t R 1,636

Do đó ta tra được :
F=2,2
F1=0,28
G1=0,44
G=1 (vì

t R 1,636
=
= 1,4 ≥ 1 )
t S 1,170

Các hệ số :
b4 S

⎝

ξ S = 2.⎜ 2,2.0,75 −

0,28.1 ⎞
0,44.0,5 ⎞
⎛
2
2
2
⎟ − 0,07.⎜1.0,75 −
⎟ + (0,8125 ) .1,4 .(1 + 0,715 )
4.4 ⎠
4 .4 ⎠
⎝

Trang 22

Footer Page 23 of 149.


Header Page 24 of 149.

Đồ án tốt nghiệp
= 1,285

Hệ số khe hở không khí :
kδ = kδ 1 .kδ 2

Trong đó :

δ

b ⎛ t − b4 R
5 + 4 R ⎜⎜ R
δ ⎝ tδ

1,5
0,4
= 1,041
=
1,5 ⎛ 16,36 − 1,5 ⎞
⎞
5
+
⎟⎟
⎜
⎟
0,5 ⎝ 16,36 ⎠
⎠
5+

Khi đó :
kδ = kδ 1 .kδ 2 = 1,090.1,041 = 1,135

Vậy :
q
(l d − 0,64.β .τ )
l

λ dS = 0,39.

Footer Page 24 of 149.


Header Page 25 of 149.

Đồ án tốt nghiệp
λ rS = 1,69 , (mục 47)

λtS = 3,885 , (mục 48)
λ dS = 2,123 , (mục 49)

51.Điện kháng tản dây quấn stato :
2

X S = 0,158.

f ⎛ WS ⎞ l S
.⎜
.∑ λ S
⎟ .
100 ⎝ 100 ⎠ p.q
2

= 0,158.

50 ⎛ 372 ⎞ 6,44
.⎜
.7,698
⎟ .
100 ⎝ 100 ⎠ 1.4

Trong đó :
ρ 75 =
0

1
(Ωmm 2 / m ): Tra theo bảng 4.1 trang 72 tài liệu 1 với
23

nhôm đúc rôto ở nhiệt độ 750C .

Trang 24

Footer Page 25 of 149.