Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

1

Đồ án :THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3
PHA RÔTO LỒNG SÓC

PHẦN I : CÁC THÔNG SỐ ĐỊNH MỨC

- Công suất định mức: P
đm
=15 kW
- Điện áp định mức: U
đm
=380/220 V
- Tổ đấu dây: Y/Δ
- Tần số làm việc: f =50 Hz
- Số đôi cực: 2p = 2
- Hệ số cosϕ
đm
= 0,92
- Hiệu suất của động cơ
dm
η
= 0,875
- Kiểu máy: kín, tự làm mát bằng quạt gió
- Chế độ làm việc liên tục
- Cấp cách điện: cấp B
1. Tốc độ đồng bộ

I

Trong đó:
Hiệu suất của động cơ : η
đm
= 0,875
Hệ số công suất : cosϕ
đm
= 0,92 Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

2
)(23,28
92,0.875,0.220.3
210,2
cos...
10.
3
11
3
A
Um
P
dmdmf
dm
===⇒
ϕη
1dm

stato theo tiêu chuẩn Dn = 27,2 cm.
đối với máy có số đôi cực 2p =2 ta có:
D = (0,52 - 0,57)Dn
Ta chọn K
d
= 0,52 – 0,57
⇒D =14,14 – 15,504 cm , ta chọn D = 15 cm
5. Bước cực
)(56,23
2
15.
2
.
cm
p
D
===
ππ
τ

6. Chiều dài tính toán lõi sắt Stato(l
δ
)
- Sơ bộ chọn : α
δ
=0,64 :hệ số cung cực từ
k
s
=1,11: hệ số dạng sóng
k

α

lấy chuẩn l
δ
=9,6 cm
7. Chiều dài thực của Stato
l
1
= l
δ
=9,6 (cm)
Do lõi sắt ngắn nên làm thành một khối.
Chiều dài lõi sắt stato, Rôto bằng: l
1
=l
2
= l
δ
=9,6 (cm)
8. Lập phương án kinh tế
Hệ số :
41,0
56,23
6,9
===
τ
λ
δ
l


p.q
1
=2.3.1.5 =30 (rãnh)
Trong đó: m
1
=3 : là số pha của dây quấn Stato
2p = 2 : số đôi cực ⇒ p = 1
q
1
: số rãnh của mỗi pha dưới mỗi bước cực, vì tốc độ của động
là 3000 vòng/phút nên ta chọn q
1
=5, Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

4
10. Bước rãnh Stato

1,57(cm)
===
30
15..
1
1
ππ
Z
D
t

80
.5.1..
1
11
===
a
u
qpW
r

13. Tiết diện và đường kính dây
111
1
1
.. nJa
I
S
dm
=

Trong đó: a
1
= 4 số nhánh song song
n
1
: số sợi dây ghép song song, chọn n
1
= 2
J
1

1
===
nJa
I
S
dm

Theo phụ lục VI ,bảng VI-1 chọn dây quấn tráng men PETV có đường
kính (d/d
cd
= 0,74/0,805 ) có tiết diện bằng S
1
= 0,430 mm
2
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

5
14. Kiểu dây quấn
Chọn dây quấn 2 lớp bước đủ,
15
2
30
2
==
Ζ
=
p

⎝
⎛
=
π
β
π
SinSinKy

Hệ số quấn rải: kr=
956,0
)2/12sin(.5
)2/12.5sin(
)2/sin(.
)2/.sin(
==
α
α
q
q

Trong đó q= 5
α=p.360/Z
1
=1.360/30=12
- Hệ số dây quấn Stato: K
d1
= Ky
1.
Kr = 0,8.0,956 = 0,91
15. Từ thông khe hở không khí

10.01067,0
..
10.
44
T
l
B
S
===
δ
δ
τα
φ

Trong đó: φ =0,01067 (T)
α
δ
= 0,64
τ = 23,56 (cm)
l
δ
= 9,6 (cm) Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

6
17. Xác định sơ bộ chiều rộng răng Stato

)(66,0

B’z
1
: mật độ từ thông răng Stato, theo bảng 10.5b , với răng có cạnh song
song thì Bz
1
=1,75 ÷1,95 (T), ta chọn sơ bộ B’z
1
=1,85 (T)
Kc
1
: hệ số ép chặt của lõi sắt Stato, ta chọn Kc
1
=0,95
18. Xác định sơ bộ chiều cao gông

()
cm
KlB
h
Cg
g
77,3
95,0.6,9.55,1.2
10.01067,0
...2
10.
4
111
4
1

r
= 80
d
cđ
= 0,805 (mm)
- Chọn kiểu rãnh hình thang (răng có cạnh song song) như hình vẽ
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

7

* Chiều cao rãnh Stato:
() ()
)(3,23)(33,277,3152,27
2
1
2
1
1
'
1
mmcmghDDh
nr
==−−=−−=

h’g
S
= 3,77 (cm) chiều cao gông Stato

1141
1
cm
Z
ZbhD
d
z
=
−
−+
=
−
−+
=
π
π
π
π

Chiều rộng rãnh Stato phía đáy tròn lớn:

)(27,1
30
30.66,0)77,3.22,27(
.).2(
1
111
2
cm
Z

’
= 0,5 mm
∗ Tính hệ số lấp đầy k
đ
:
Diện tích của rãnh (trừ nêm):
2
22
1
12
21
2
2
2
1
'
172)
2
3.10
95,10(
2
7,123,10
8
)7,123,10(
)
2
(
28
)(
mm

r
=−−−=−−−=

Diện tích lớp cách điện:

()
()
2
'
1
2112
2
34
5,0.
2
3,10
.4,0.7,123,1095,10.2
2
7,12.
.
2
.)(.2
2
.
mm
c
d
cddh
d
S

2
)
Hệ số lấp đầy rãnh Stato: k
đ
( )
75,0
138
805,0.80.2
..
2
2
1
===
r
cdr
S
dun

20. Chiều rộng răng Stato
Chiều rông răng Stato phía đáy rãnh phẳng: Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

9

( )
( )
()
cmd

b
Z
54,027,1
30
)095.105,0.(215.
h2D.
2
1
1241
''
1
=−
++
=−
++
=
π
π

Chiều rộng răng Stato trung bình:
()
cm
bb
b
ZZ
Z
6,0
2
54,006,0
2

−
=+−
−
=

Trong đó: D
n
= 27,2 (cm)
D = 15 (cm)
h
r1
=2,33 (cm)
d
2
= 1,27 (cm)
22. Khe hở không khí
Khí chọn khe hở không khí δ ta cố gắng lấy nhỏ để cho dòng điện không
tải nhỏ và cosϕ cao, Nhưng khe hở không khí nhỏ sẽ khó khăn trong việc chế
tạo và quá trình làm việc của máy: Stato rất dễ chạm với Rôto (sát cốt), làm
tăng thêm tổn thất phụ, điện kháng tản tạp của động cơ cũng tăng lên,
Theo công thức 10- 20 trang Giáo trình TKMĐ- Trần Khánh Hà, đối với
loại Độ
ng cơ có công suất không lớn P = 15kW < 20 kW, 2p = 2 ta có:

()
mm
D
525,0
1000
15.5,1

trang 246, Giáo trình Động cơ không đồng bộ- phối hợp giữa số rãnh Stato và
số rãnh Rôto của máy điện không đồng bộ Rôto lồng sóc: 2p =2 rãnh Rôto
nghiêng, động cơ làm việc ở điều kiện bình thường:
Z
2
= 24 rãnh
24. Đường kính ngoài Rôto
D’= D – 2.δ = 15 - 2.0,8 = 14,84 (cm)
D = 15 (cm) đường kính trong stato
δ = 0,08 (cm) khe hở không khí
25. Đường kính trục Rôto
D
t
= 0,3.D = 0,3 .15 = 4,5 (cm)
26. Bước răng Rôto

()
cm
Z
D
t 94,1
24
84,14.'.
2
2
===
ππ

27. Xác định sơ bộ chiều rộng răng Rôto
Theo công thức :

k
C2
: hệ số ép chặt lõi sắt Rôto
Vì lõi sắt ngắn (l
2
=9,6 cm <14 cm), ta có hệ số ép chặt k
C2
=0,95
B
Z2
: mật độ từ cảm trong răng Rôto ,ta chọn B
Z2
= 1,85 (T)

()
cm0,82
95,0.6,9.85,1
94,1.6,9.74,0
..
..
222
2
'
2
===⇒
CZ
Z
klB
tlB
b

=40 (rãnh)
m
1
=3 số pha của dây quấn Stato
k
I
=f(cosϕ): là hệ số dòng điện, được tra trong hình 10- 5
Giáo trình TKMĐ- Trần Khánh Hà, ứng với cosϕ
đm
=0,91 thì k
I
=0,94
29. Dòng điện trong vành ngắn mạch
Theo công thức ta có:

()
A1945
24
sin.2
1
.2,509
sin.2
1
.
2
===
ππ
Z
p
II

) Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

12

b
42
h
42
d
1
d
2
b
Z2
b’
Z2
b”
Z2
D’
h
r2

()
2
778
5,2
1945

* Chiều cao rãnh Rôto (h
r 2
):
h
r2
= 1,22 (cm) = 12,2 (mm)
* Chọn bề rộng miệng rãnh Rôto: b
42
= 1 (mm)
h
42
= 0,5 (mm)
* Chiều rộng rãnh Rôto phía rộng nhất: Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

13

()
( )
() ()
cmmm
Z
bZhD
d
Z
98,08,9
24
2,8.245,0.24,148

2
d
=
()
() ()
cmmm
Z
S
Z
d
td
58,08,5
)
2
24
(
7,169.4)
2
24
(8,9
)
2
(
.4)
2
(
2
2
'
2

∗ Khoảng cách giữa hai tâm đường tròn 2 đáy rãnh Rôto:
h
12
= h
r2
- d
1
/2-d
2
/2-h
42
= 12,2 – 4,9 – 5,8 – 0,5 = 3,9(mm)
33. Vành ngắn mạch
Chiều cao vành ngắn mạch, thông thường lấy sơ bộ:
b’
V
=1,2,h
r2
=1,2.12,2 = 14,64 (mm)
h’
r2
=12,2 (mm)
Chiều rộng vành nhắn mạch (sơ bộ):

()
mm
b
S
a
V

14
34. Diện tích rãnh Rôto

() ()
()
2
22
12
21
2
2
2
1
2
34,819,3.
2
8,58,9
8
8,5.
8
8,9.
.
28
.
8
.
mm
h
dddd
S

r2
+ d
2
/6 – h
42
= 12,2 + 0,97 – 0,5 = 14,6 (mm)
∗ Bề rộng răng Rôto:
- Bề rộng răng Rôto chỗ hẹp nhất:
( )
( )
()
cmd
Z
hdD
b
Z
Z
056,158.0
24
46,1.258,084,14.
.2'.
2
2
22
''
2
=−
−+
=−
−+


Trong đó: Z
2
= 24 (rãnh)
D’=14,84 (cm)
d
1
= 0,98 (cm)
d
2
= 0,58 (cm)
h
42
=0,05 (cm)
- Bề rộng trung bình của răng Rôto:

)(9385,0
2
056,1821,0
2
''
2
'
2
2
cm
bb
b
ZZ
Z

84,14
6
1
2
3
1
'
222
=+−
−
=+−
−
=

Trong đó: d
2
= 0,58 (cm): đường kính đáy tròn Rôto chỗ nhỏ nhất,
xác định ở trên
h
Z2
= 1,46 (cm): chiều cao của rãnh Rôto, xác định ở trên
37. Độ nghiêng rãnh Stato
Để giảm bớt biên độ của các sóng bậc cao, ta có thể làm rãnh Stato, Rôto
nghiêng, với cách dùng rãnh nghiêng ta sẽ có nghiều kiểu phối hợp rãnh Stato
và Rôto
b
n
= t
1
= 1,57 (cm)

1
=
+
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
+
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
δ
δ
ν
b
b

Trong đó: b
41
= 2,5 (mm) là miệng rãnh Stato
t
1
= 1,57 (cm) bước rãnh Stato

t
k
Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

16
Trong đó:
25,0
8,0
1
5
8,0
1
5
2
42
2
42
2
=
+
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=

δν
δ
t
t
k

Do đó ⇒ k
δ
=k
δ1
.k
δ2
= 1,065.1,0104 = 1,076
39. Sức từ động trên khe hở không khí
Mạch từ có 2 đoạn qua khe hở không khí, bề rộng của khe hở không khí
theo hướng hướng kính
F
δ
= 1,6.B
δ
.k
δ
.δ.10
4
= 1,6.0,74.1,076.0,08.10
4
= 1019 (A)
Trong đó: B
δ
=0,74 (T) mật độ từ thông khe hở không khí

b
Z1
=0,6 (cm)
k
C1
=0,95
41. Cường độ từ trường trên răng Stato
Theo bảng V- 6 ,trong phụ lục V,ta tra được :
H
Z1
= 77,9 (A/cm)
42. Sức từ động trên răng Stato
F
Z1
=2.h
Z1
.H
Z1
=2.2,28.77,9 = 355,224 (A)
Trong đó: h
Z1
=22,8 (mm) =2,28 (cm)