ĐỒ ÁN TỐT MÔN HỌC
THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ

NGUYÊN ĐÌNH TUÂN - 2 - LỚP TBĐ - ĐT2-K43

-Lời nói đầu .
PHẦN MỞ ĐẦU GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ
I-Giới thiệu chung về máy điện công suất nhỏ.
II-Phân loại động cơ
III- Động cơ KĐB công suất nhỏ với tụ khởi động.
IV- Thiết kế máy điện nhờ máy tính.
V-Mục đích của thiết kế tối ưu.
VI-Lưu đồ thuật toán thiết kế tối ưu

PHẦN MỘT CƠ SỞ LÝ THUYẾT

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


i
mm
<=5
U
đm
= 220[V]
cosϕ > 0,92
m = 2
m
max
>= 1,5
p = 2
m
mm
>= 0,4
Nội dung thiết kế:
1. Xác định kích thước chủ yếu
2. Xác định thông số dây quấn pha chính: W
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

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
sau:
+ Kết cấu đơn giản, giá thành hạ
+ Không sinh ra can nhiếu vô tuyến
+ 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.

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
cơ một phâ có độ tin cậy lớn mà không cần mo men khởi động cao thì
người ta thường dùng động cơ một pha với tụ làm việc mắc cố định (Động
cơ điện dung)

Ba pha
Động cơ KĐB bộ
động lựcCSN
Giảm tốc
Một pha
Với giảm tốc điện từ Với Roto lăn
Với roto
đặc 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
.
A
C

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
.
'
III
mIII
d
=
= Error! = 1206.1 [W]
+ Trong đó Cosϕ
III
.η
III
= f(P
đm

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
- 8 -
NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43

Hệ số kết cấu : k
D
=
n
D

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
=
π
D/Z

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 .;
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
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ
- 10 -
NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43

123
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

W
SA
=
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
- 11 -
NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43

U
rA
=
A
Qp
a
W
SA

dmA
=
Error!
=
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

Error!
=
3942,1
17
548,7.14,3
=
[ cm]
- 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
- 12 -
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

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
=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

π
.)
4
.2(π
−
−+
s
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

4S
) [mm]
h
12
= 11,26- 0,5(7,72+8,4+2.0,6) = 2,6[mm]
- Diện tích rãnh
S
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

THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ
- 14 -
NGUYỄN ĐÌNH TUÂN LỚP:TBĐ - ĐT2 - K43

- Hệ số lấp đầy rãnh
k
lđr
=
=
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
'

– 8,4= 6,146[mm]

b
zs1
=
2
'''
bb
zszs
+
=
=
+
2
146,6145,6
6,145[mm]
- Sai số

b
zs
Δ
=
b
bb
zs
zszs
−
1
.100% =
14,6

4R
= 1[mm] chọn b
4R
=1,5 [mm]
- Sơ bộ chọn bề rộng răng
b
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

= 0,5(96,4-7,11 –2.0,4-
Error!
) = 5,176[mm]
- Chiều cao rãnh Roto
h
rR
=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

; x
s
kkhông đổi khi động cơ làm
việc với mọi tảI
1. Điện trở tác dụng của dây quấn stato
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ
- 17 -
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:

-2
=2.21,45.342 .10
-2
= 146,376 [m]
- Điện trở tác dụng của dây quấn stato

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 ):
⎥
⎦
⎤
⎢

rs
=
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
++−+= 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