- 2 -

Đồ án : Thiết kế tối ưu động cơ

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay động cơ công suất nhỏ được sử dụng rất rộng
rãi trong nhiều lĩnh vực như trong công nghiệp, nông nghiệp,
trong tự động hoá, trong hàng không, trong sinh hoạt gia đình
…Động cơ công suất nhỏ rất đa dạng và phong phú về chủng
loại, chức năng và công suất. Trong đó động cơ điện dung
đóng một vị trí rất lớn. Bởi vì nó có ưu đ
iểm là dùng nguồn
cấp một pha, hệ số cosϕ cao, phù hợp với lưới điện Việt
nam,độ tin cậy cao …
Để tính toán và thiết kế động cơ điện dung có nhiều cách tính
và thiết kế song do trình độ của em còn hạn chế và điều kiện
thời gian có hạn nên trong bản thiết kế này còn nhiều phần tính
toán chưa được tối ưu nhất. Ví dụ như sức từ
động rơi trên
răng ,gông stao và roto, … Vì vậy mà em không tránh khỏi
những thiếu sót. Em rất mong được cô hướng dẫn và chỉ bảo
em những thiếu sót đẻ em được hiểu sâu hơn về máy điện nói
chung và động cơ điện dung nói riêng. Cuối cùng em xin chân
thành cảm ơn cô Nguyến Hồng Thanh đã hướng dẫn em hoàn
thành đồ án môn học cuối cùng của em.
Hà Nội ngày 20 tháng 5 năm 2005
Sinh viên :
I- Xác định kích thước cơ bản và thông số pha chính
II-Xác định kích thước răng rãnh stato
III-Xác định kích thước răng rãnh rôto
IV-Tính trở kháng dây quấn stato và rôto
V-Tính tổn hao sắt
VI-Tính toán chế độ định mức
VII-Tính toán dây quấn phụ
VII-Tính toán chế độ khởi động

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ
- 4 -
NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43
a
; d
A
/d
Acđ;
k
lđA
.
3. Xác định kích thước lõi thép Stato và Roto
4. Tính toán dây quấn phụ: W
B
; d
B
/d
Bcđ
; k
lđB
; C
5. Tính kiểm tra
6. Vẽ bản vẽ tổng lắp ráp

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ
- 5 -

+ ít tiến ồn
+ Sử dụng đơn giản và chắc chắn
Song nhược điểm của động cơ Roto lồng sóc là có đặc tính điều chỉnh
tốc độ thấp.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ
- 6 -
NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43

Ba pha
Động cơ KĐB bộ
động lựcCSN
Giảm tốc
Một pha
Với giảm tốc điện từ Với Roto lăn
Với roto
đặc
Với roto
lồng sóc
Vạn năng
Ba pha
Một pha
Bình thường ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ
- 7 -
NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 A
C
B
I
B
I
A
I
C
U
l ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ
- 8 -
NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43
'
III
mIII
d
= = Error! = 1206.1 [W]
+ Trong đó Cosϕ
III
.η
III
= f(P
đm
,p) = 0.57 được tra theo hình 1-1
trang20 –TL 1
-Tốc độ đồng bộ của động cơ n
db
=Error!== Error! = 1500(v/ph)
- Đường kính ngoài stato được tính theo công thức sau :
D
n
=
3
.λ..
δ
'
44
db
nAB
SIII
P
D

=
n
D
D
=0.495 chọn
k
D
=0,65

- Dựa vào bảng đường kính ngoàI tiêu chuẩn trang 36 – sách ĐCKĐBCSN
thì chọn:
D
n
= 149 [cm]
H= 90[cm]
- Đường kính trong stato : D

= k
D
.D
n
= 0,65.149= 96,85 [cm]
Lấy D = 97[cm]
- Bước cực: τ =
Error!
=
Error!
=7,618[cm]
- Chiều dài stato : l
sĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ
- 10 -
NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 CHƯƠNG II. TÍNH TOÁN DÂY QUẤN, RÃNH VÀ GÔNG
ROTO
I. Tính toán dây quấn
- Theo bảng 2-2 trang 29 thì việc chọn ĐCKĐB điện dung mà để giảm
được mmô men ký sinh đồng bộ, tiếng ồn … xuống trị số cực tiểu thì tâ
chọn :
Chọn số rãnh Stato Z
S
= 24
Số rãnh Roto Z
R
= 17
- Trong động cơ điện một pha điện dung thường lấy số rãnh pha chính
(pha A) bằng số rãnh pha phụ(pha B): Z
A
=Z
B .;

pm
A
Z
; Q
B
= Q
A
= 3
- Chọn dây quấn : Chọn dây quấn phải đảm bảo các yêu cầu sau:
+ PhảI triệt tiêu hoặc làm yếu đI sóng đIũu hoà bậc cao(đặc biệt là
sóng bậc ba)
+ Tăng cường việc lợi dụng rãnh(k
lđ
tăng lên)
+ Giảm chiều dài phần đầu nối
Dây quấn của máy điịen nhỏ có hai loại cơ bản : Dây quấn một lớp và dây
quấn hai lớp . Để đảm bảo những yêu cầu trên, giảm từ tản tạp và đơn giản
nên chọn dây quấn một lớp đồng tâm bước đủ
Sơ đồ dây quấn như sau: ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ
- 11 -
NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43

123
4
5
6

δ
= 0,69 ; k
S
= 1,09 ; k
E
= 0,9 ;
- Từ thông khe hở không khí :

φ
=
α
δ
.
τ
.l.B
δ.
.10
-4
= 0,69.76,18.80.0,0,7.10
-4
= 29,26.10
-4

[Wb]
- Số vòng dây của dây quấn chính
W
SA
=
Error!
=

1.342
= 57[vòng]
- Do hiệu chỉnh lạI số vòng dây ppha chính nên ta phảI hiệu chỉnh lạI từ
thông và mật độ từ cả
B


69,0
342
1,341
= [T]
φ = 29,26.10
-4
.
=
342
1,341
29,15.10
-4
[Wb]
Trong đó : a là số mạch nhánh song song lấy a = 1

-Sơ bộ xác định được dòng điện định mức :
I
dmA
=
Error!
=
220.2.65,0
550

- Chọn dây men π∋B-2 có tiết diện chuẩn S
SA
= 0,442 [mm
2
]
+ Đường kính chuẩn của dây không cách điện d
A
= 0,75 [mm]
+ Đường kính chuẩn kể cả cách điện d
cdA
= 0,865[mm]
- Bước răng stato : t
S
=
Error!
= 0935,1
24
7,9.14,3
= [ cm]
- Bước răng roto : t
R
=
Error!
= 3942,1
17
548,7.14,3
= [ cm]
- Tiết diện đồng trong một rãnh là:
S
ĐS

= 0,6 [mm]
Chọn bề rộng miệng rãnh:
b
4S
= d
cd
+ (1,1÷1,5) = 0,865 + 1,2 = 2,065

Hình 4. Kết cấu rãnh stato

- Sơ bộ tính chiều rộng răng Stato như sau
b
zs
=
Error!
=
95,0.5,1
269,1.69.0

- 14 -
NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43

- Sơ bộ định chiều cao gông
h
gS
=0,2. b
ZS
.
p
S
Z
= 0,2.0,614.
2
24
=1,474[cm]=14,74[mm]
- Các kích thước rãnh :
d
1s
=
π
.)
4
.2(π
−
−+
s
Z
s
Z

h2D
n
D.−−
=
2
74,14.297149 −−
=11,26 [mm]

-

Chiều cao phần thẳng của rãnh :
h
12
= h
rS
- 0,5(d
1S
+d
2s
+ 2.h
4S
) [mm]
h
12
= 11,26- 0,5(7,72+8,4+2.0,6) = 2,6[mm]
- Diện tích rãnh
S
rS
=
Error!

= 0,2.(
Error!
+ 2.2,6) = 6,10 [mm
2
]
- Diện tích rãnh có ích
S
r
= S
rs
- S
cd
–S
nêm
= 72,06 – 6,10 – 6 = 59,96[mm
2
] ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ
- 15 -
NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43

- Hệ số lấp đầy rãnh
k
lđr
=
=
r

1
d

=
−
++
24
)72,76,0.297(14,3
7,72 = 6,145[mm] b
ZS
''
=
Error!
– d
2

=
Error!
– 8,4= 6,146[mm]

b
zs1
=
2
'''
bb
zszs

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ
- 16 -
NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43

Ở động cơ công suất nhỏ thì dạng rãnh của roto thường là hình tròn hoặc
hình quả lê.Đối với động cơ một pha điện dung một pha công suất nhỏ chọn

Hình 5. Dạng rãnh roto

dạng ránh hình quả lê để đảm bảo tiết diện thanh dẫn

- Chọn h
4R
trong khoảng 0,3[mm]lấy h
4R
= 0,4 [mm]
- Chọn b
4R
= 1[mm] chọn b
4R
=1,5 [mm]
- Sơ bộ chọn bề rộng răng
b
ZR
=
Error!


=
14,317
17.2,914,3).4,0.24,96(
+
−−
=7,11[mm]
- Đường kính duới rãnh roto:
d
2R
= 5[mm]
- Chiều cao phần thẳng của rãnh:
h
12R
= 0,5(D’-d
1R
–2.h
4R
-
Error!
)
= 0,5(96,4-7,11 –2.0,4-
Error!
) = 5,176[mm]
- Chiều cao rãnh Roto
h
rR
=0,5(d
1R
+d

2
+5
2
) + 0,5.5,716(7,11+5)=64,30[mm
2
]

CHƯƠNGIV-TRỞ KHÁNG CỦA DÂY QUẤN STATO VÀ ROTO
I.TRỞ KHÁNG DÂY QUẤN STATO

Thông thường khi tính toán sơ bộ coi r
s
; x
s
kkhông đổi khi động cơ làm
việc với mọi tảI
1. Điện trở tác dụng của dây quấn stato