ĐỒ ÁN TỐT MÔN HỌC
THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ PHẦN II CHƯƠNG TRÌNH THIẾT KẾ
ĐỀ TÀI

Thiết kế động cơ KĐB một pha điện dung
Dữ liệu cho trước:
P
đm
550[W]
n >= 0,66
i
mm
<=5
U
đm
= 220[V]
cosϕ > 0,92
m = 2
m
max
>= 1,5
p = 2
m
mm
>= 0,4


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ
- 3 -
NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 PHẦN MỞ ĐẦU
GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI THIẾT KẾMáy điện công suất nhỏ là được dùng rất rộng rãi trong gần nửa thế kỷ
nay.Giới hạn công suất của nó thường trong khoảng một vài phần của oát
đến 750W song cũng có những loại máy điện công suất nhở có công suất
lớn hơn. Với sự phát triển nhanh của công nghiệp, tự động hoá cao, do vậy
mà việc đòi sử dụng động máy điện nhỏ trong đ
iều khiển tự động, công
nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm, xí nghiệp y tế, nhà ăn công cộng, các
nghành tiểu thủ công nghiệp và sinh hoạt hàng ngày là một đIũu không thể
thiếu được trong thời đạI ngày nay. Trong động cở không đồng bộ Roto
lồng sóc là loạI phổ biến nhất hiện nay trong các loại động cơ xoay chiều
công suất nhỏ. Động cơ không không đồng bộ một pha dùng nguồn đ
iện
một pha của lưới điện sinh hoạt nên được dùng ngày càng rất rộng rãI ở
mọi nơi. Ví dụ như nó có thể được dùng để kéo các máy tiện nhỏ, máy ly
tâm, máy nén, bơm nước, máy xay sát nhỏ, quạt điện, máy xay sinh tố, máy
ghi âm, máy lạnh, máy giặt….
Động cơ không đồng bộ công suất nhỏ so với những loại đông cơ
điện khác nhất là dộng cơ có vành đổi chiều thông dụng có nh
ững ưu điểm


Hình 1: Phân loại động cơ KĐB công suất nhỏ

Các loại động cơ không đồng bộ một pha công suất nhỏ với điện trở
khởi động, tụkhởi động, tụ khởi động và tụ làm việc đều có nhược điểm là
luôn luôn phải có chốt ly tâm hoặc rơ le chuyên dụng để ngắt ph
ần tử khởi
động sau khi động cơ khởi động. Điều đó làm cho giá thành của động cở
tăng lên và giảm độ tin cậy. Vì vậy mà khi người ta cần sử dụng lại động


Hình 2. Sơ đồ mạch điện
Động cơ với tụ làm việc có đặc tính làm việc tương đối tốt : η = 0,5 – 0,9;
Cosϕ = 0,8 –0.95; M
max
= (1,6 – 2,2)M
đm
; song nhược điểm của loại động
cơ này là momen khởi động nhỏ M
K
= (0,3-0,6)M
đm

PHẦN II
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN

CHƯƠNG I. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN VÀ THÔNG
SỐ PHA CHÍNH

Kích thước chủ yếu của động cơ điện dung kiểu kín được xác định giống
động cở ba pha.
Qui đổi công suất động cơ một pha ra công suất động cơ ba pha như sau:
P
đmIII
= P
đm
β
1

Trong đó với động cơ điện dung có giá trị  =1.25÷1.7 chọn β = 1,25
P
đmIII
= P
đm
β = 180.1,25 =687.5 (W)
- Công suất tính toán của động cơ điện 3 pha đẳng trị :

III
Cosη
P

SIII
P
D
k
=
05.16
3
1500.82,0.210.7,0
2.1,1206
65,0
44
=
[cm]
+ Trong đó : Với thép kỹ thuật điện dùng làm mạch từ ta chọn loạI
loạI thép cán nguội của Nga 2211 với mật từ thông khe hở không khí
trong khoảng B

÷1 [T]
chọn B
δ
= 0.7 [T]
Tải đường : A = 90÷210 [A/cm ]chọn A=210
[A/cm)
Hệ số : λ = l/D = 0.22÷chọn =0.82 ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ
- 7 -
NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43

=7,618[cm]
- Chiều dài stato : l
s
= λ.D = 0,82.9,7 = 80 [cm]
- Chọn khe hở không khí : Khe hở không khí càng lớn thì tổn hao không tải
và hệ số Cos nhỏ nhưng nếu như chọn khe hở không khí nhỏ quá thì vấn đề
công nghệ không đáp ứng được và làm taưng sóng bậc cao lên. Vì vậy để
cho phù hợp ta chọn : δ = 0,03[cm]
- Đường kính ngoài lõi sắt Roto :
D
’
= D - 2.δ = 9,7 - 2.0,03 = 9,64 [cm]
- Đường kính trục Roto : Dt
t
= 0,3.D = 0,3.9,7 = 2,91 [cm]
Lấy D
t
= 3[cm] = 30[mm]
-Bước cực : τ = Z
s
/2p = 6
- Bước răng stato : t
s
= πD/Z
s
= 12,69[mm]
- Bước răng roto : t
R
= πD’/Z
R

A
=Z
B .;
Q
A
= Q
B
(Q
A
,Q
B
là số rãnh
dưới một cực của pha chính và pha phụ)
Do đó: Z
A
=
2
S
Z
=12; Z
B
=Z
S
-Z
A
=12
Q
A
= 3
2.1.2

4
5
6
7
8 9 101112 13 14 151617 18 19 20 21 22 23 24
A1 B1 A2 B2

Hình 3. Sơ đồ dây quấn một lớp bước đủ( Z = 24; 2p =4; Bước đủ)
- Hệ số dây quấn stato
k
dA
=
=
q
q
.4
.
sin.
707,0
νπ
=
3.4
1.
sin.3
707,0
π
0,91

-
Sơ bộ chọn k

=
Error!
=
91,0.
4
10.26,29.50.09,1.4
220.9,0
−
=341,1 [vòng ]
Chọn W
SA
=342[vòng ]
-Số thanh dẫn trong một rãnh ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ
- 10 -
NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43

U
rA
=
A
Qp
a
W
SA
.
.

=
220.2.65,0
550
= 2,72 [A]
+ Trong đó Cosϕ
II
.η
II
= f(P
đm
,p) = 0,65 được tra theo hình 1-3
trang21 –Sách ĐCKĐBCSN
-Sơ bộ xác định được tiết diện dây quấn chính
S
’
SA
=
sA
Jn
dm
I
.
=
6
72,2
= 0,45[mm
2
]
Chọn mật độ dòng điện J
SA

- Tiết diện đồng trong một rãnh là:
S
ĐS
= S
SA.
U
r
= 0,442.57 = 25,194[mm
2
]

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ
- 11 -
NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43 II. Xác định kích thước rãnh và gông stato
- Chọn thép cán nguội mã hiệu 2211 , có oxy hoá bề mặt và chiều dày lá
thép 0,5 [mm] do đó hệ số ép chặt k
C
= 0,95
.

Xác định kích thước rãnh và cách điện : chọn rãnh hình quả lê
Chọn chiều miệng rãnh h
4S

=
95,0.5,1
269,1.69.0
=0,614[cm]=6,14[mm]
Trong đó
Mật độ từ thông trong răng Stato sơ bộ chọn : B
ZS
= 1,5[T]
Mật độ từ thông khe hở không khí :B
δ
=0,69[T]
Bước rãnh Stato : t
s
=1,269[cm]
Hệ số ép chặt: k
c
=0,95
h
rS
d
2
d
1
h
4S
h
12
b
4S


Z
s
Z
zs
b
s
hD

=
72,7
14,324
24.14,6)6,0.297(14,3
=
−
−+
[mm]
d
2s
=
Error!

=
π.(149 - 214,74) - 6
14.24

; 24 + π
= 8,4[ mm]
- Chiều cao rãnh:
h
rS

rS
=
Error!
+
Error!
h
1
(d
1S
+d
2S
)
=
Error!
+
Error!
.2,6(7,72+8,4)=72,06[mm
2
]
- Diện tích nêm : S
nêm
= 6[mm
2
]

- Diện tích cách điện rãnh
S
cd
= C.(
Error!

=
=
r
S
cd
d
rA
U
2
.
=
96,59
748,0.57
0,71
Giá trị này nằm trong khoảng k
lD
÷0,75 vì vậy có thể chấp
nhận được
- Kiểm nghiệm lại bề rộng răng Stato

b
ZS
'
= −
++
s
Z
d
s
hD

'''
bb
zszs
+
=
=
+
2
146,6145,6
6,145[mm]
- Sai số

b
zs
Δ
=
b
bb
zs
zszs
−
1
.100% =
14,6
14,6145,6 −
.100% = 0,0814% có
thể chấp nhận được

ZR
=
Error!
=
95,40,1
781,1.69,0
= 0,924 [cm] =9,24[mm]
Trong đó:
sơ bộ chọn mật độ từ thông răng Roto B
ZR
= 1,4
- Đường kính trên của rãnh roto :

π
.π).2'(
4
1
+
−−
=
r
rzrr
r
Z
ZbhD
d
ĐỒ ÁN MÔN HỌC

=0,5(d
1R
+d
2R
)+h
12R
+h
4R

=0,5(7,11+5)+5,716 0,4=12,18[mm]
-

Diện tích rãnh Rôto :
S
rR
=
Error!
(d
2
1r
+d
2
2r
) +0,5 .h
12r
(d
1r
+d
2r
)
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ
- 16 -
NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43

- Chiều dài phần đầu nối của dây quấn stato:
l
đ1
= k
1
τ
y
+ 2.B =k
1
.
Error!
+ 2B
= 1,3.
Error!
+ 2.1,2 = 13,45[cm]
Trong đó:
Chiều rộng bình quân của phần tử:
p
hD
rs
y
.2
).(π

05,7
442,0.1
376,146
0213,0
..
ρ
1
75
===
sa
sa
sa
Sa
L
r
[
Ω
]

2.Điện kháng tản của dây quấn stato

a- Hệ số từ tản rãnh stato( dây quấn một lớp hình quả lê ):
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
++−+=
1

⎤
⎢
⎣
⎡
++−+= 1).
065,2
6,0
72,7
46,1
72,7.2
065,2
785,0(1.
72,7.3
06,4
=1,132
Trong đó :
β
k
=
1
β
k
=1:hệ số bước ngắn của dây quấn(Tra bảng 4.2 trang
72 –ĐCKĐBCSN )
h
1
=h
rS
- h
4S