éồ án thiết kế Máy điện SV: Nguyễn Ngọc Quang TBé – éT -CH K9
Trang 1
NHIỆM VỤ
THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY ĐIỆN
I. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
1. Đầu đề thiết kế: Số 22
Thiết kế động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc
2. Các số liệu ban đầu:
- Công suất định mức: 55 kW
- Điện áp định mức pha: 220 V
- Tần số: 50 Hz
- Số cực: 2p = 2
- Cosφ ≥ 0.92
- Hiệu suất: η ≥ 91%
- Mm/Mđm: ≥ 2,2
- Mkđ/Mđm: ≥ 1,2
- Ikđ
/Iđm: ≤ 7,5
- Kiểu máy: Kín, tự làm lạnh bằng quạt gió, cách điện cấp B
3. Nội dung tính toán:
- Xác định kích thước chủ yếu.
- Xác định thông số dây quấn Stato.
- Xác định lõi thép stato.
- Xác định ro to.
- Tính kiểm tra.
- Bản vẽ tổng hợp lắp ráp A
0
.
II. BÀI LÀM

Máy điện KĐB do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, sử dụng bảo quản

60.f
n
1
đb
===

2. Xác định đường kính ngoài của Stato:
Với công suất định mức P = 55 kW theo hình10-1a trang 231 tài liệu TKMĐ
có chiều cao tâm trục h = 22 cm, theo bảng 10.3/Tr 230 – TKMĐ ta xác định được
đường kính ngoài của Stato tiêu chuẩn là D
n
= 34,9 cm (Theo tiêu chuẩn 4A của
Nga).
3. Đường kính trong của Stato:
Theo bảng 10.2/Tr 230 – TKMĐ cứng với máy có 2p = 2 thì k
D
= 0,52 ÷ 0,57.
Chọn k
D
= 0,55
=> D = k
D
.D
n
= 0,55.34,9 = 19,19 (cm) ta chọn D = 20 (cm)
4. Chiều dài Stato:
Chiều dài của Stato được tính theo công thức (10-2)/Tr 230 – TKMĐ

.n.D.A.B.k.kα
6,1.P'.10

α
δ
=

π
2
= 0,64 : Hệ số xung cực từ
k
s
=
1,11
22.
π
=
: Hệ số dạng xung
k
dq
= 0,90 : Hệ số dây quấn (Chọn dây quấn 2lớp với 2P =2)
Theo hình 10-3b/ Tr 232 - TKMĐ lấy A = 390A/cm và B
δ
= 0,74 T.
D = 20 cm : Đường kính trong của Stato (tính toán ở phần 3 của
quyển thiết kế này)
n
đb
= 3000 V/ph : Tính toán ở phần 1 của quyển thiết kế này.
Vậy ta thu được chiều dài của Stato là:
cm 17,9
.3000,74.200,90.390.00,64.1,11.
6,1.65.10

6. Xét hệ số chỉ từ thông tản:
7 0,5
32
18

l

S
===
τ
λ

éồ án thiết kế Máy điện SV: Nguyễn Ngọc Quang TBé – éT -CH K9
Trang 4
Theo hình 10-3b/Tr 235 -TKMĐ thì λ nằm trong phạm vi kinh tế cho phép
do đó chọn phương án trên là hợp lý.
7. Dòng điện pha định mức:
(A) 54,99
.0,923.220.0,91
55.10

.Cos .3.U
P.10
I
3
1
3
1
===
ϕη

99,54
390.2,6.2
I
.aA.t
u
1
11
r1
===

Trong đó:
A = 390 A/cm : Theo phần 4 của quyển thiết kế này
t
1
= 2,6 cm: Theo phần 9 của quyển thiết kế này
a
1
= 2: Số mạch nhánh song song (Chọn)
I
1
= 99,54 A : Theo phần 7 của quyển thiết kế này.
Lấy u
r1
= 22 – Do đây là dây quấn 2 lớp.
4. Số vòng dây nối tiếp của một pha:
(Vòng) 44
2
22
1.4.
a

= 3
=> Tiết diện dây sẽ là (Sơ bộ):
)(mm 3,44
2.3.4,82
99,54

.J.na
I
s
2
111
1
1
===

=> Theo phụ lục VI bảng VI.1/Tr 618 chọn dây đồng tráng men PETV có
đường kính d/d
cđ
= 2,10/2,20 và s
1
= 3,46 mm
2

6. Kiểu dây quấn:
Chọn dây quấn bước ngắn với y = 5
Hệ số bước ngắn:
0,83
2.3.1
5
2.m.P

0
1
0
15
24
1.360
Z
p.360
α ===

=> Hệ số dây quấn k
d1
= k
y
.k
r
= 0,96.0,96 = 0,92
8. Từ thông qua khe hở không khí:
(Wb) 0,024
25.50.444.1,11.0,9
0,98.220

.w.f.k4.k
.Uk
Φ
11dqS
1E
===

9. Mật độ từ thông qua khe hở không khí:


Trong đó:
B
δ
= 0,74 T – Đã xác định trong phần 9 quyển T.K này.
t
1
= 2,6 – Bước rãnh của Stato.
B
Z1
= 1,85 – Tra bảng 10.5b/Tr 241 – TKMĐ
k
C
= 0,95 – Hệ số ốp chặt lõi chọn theo bảng 2.2/Tr 23
11. Xác định sơ bộ chiều cao của gông Stato:
(cm) 4,67
0,952.1,50.18.
0,024.10

.k.l2.B
Φ.10
h'
4
C1g1
4
g1
===

Trong đó:
B

24
3,14.256

Z
D π.
t
(mm) 256 2.46,7- 349 2D D'
1
'
2
'
2
'
1n2
===
==−=
g
h

Sơ bộ d
2
là:
)(255,84,33 t d
'
1
'
22
mmb
r
=−=−=

h

Ta chọn: h
41
= 0,6(mm)
b
41
= d
cđ
+ 1,5 = 2,2+1,5= 3,7(mm)

)(3,25
24
193.14,3
Z
.D
t
1
'
1
'
1
mm===
π

Sơ bộ có d
1
là:

)(7,165,83,25 t d

279.14,3
Z
.D
b
2
1
2
*
r1
mmd
=−=−=
π

ta có:
D
1
= D + 2h
41
+D
2
= 191,9 + 2.0,6 + 24 = 217 (mm)
Bề rộng của rãnh tại cung tròn D
1
là:
)(3,1216
24
217.14,3
Z
.D
b

nU
ñ
===

Vậy chiều cao sơ bộ là:
n
sb
h
dd
d
S
+
+
−
= 2
8
h
12
2
2
'
12
π

ta chọn chiều cao nêm h
n
= 3mm
éồ án thiết kế Máy điện SV: Nguyễn Ngọc Quang TBé – éT -CH K9
Trang 8
)(1732

2
r
mmhh
dd
n
=−
+
+=−
+
+=
π

Diện tích cách điện của rãnh:

)(6,444,0).4017.2
2
24.14,3
().2
2
.d
( S
2
21
'
12
2
cd
mmCddh =++=+++=
π


h h
2
41
'
12r1
mmh
=++=++=

Chiều cao của gông:
)(9,4024
6
1
6,29
2
200349
6
1
2
D
h
21
n
g1
mmdh
D
r
=+−
−
=+−
−

⎝
⎛
+=

Tra bảng 10-8/Tr 253 với máy có h = 22 cm và 2p = 2 ta chọn δ = 0,09 (cm)
II.TÍNH TOÁN ROTO
1. Số rãnh của Roto:
Theo bảng 10.6/Tr 246 – TKMĐ ta có số rãnh của Roto là Z
1
= 24 rãnh và
2P=2 ta chọn Z
2
=20(rãnh)
2. Đường kính ngoài của Roto:
D
n
= D - 2δ = 20 – 2.0,09 = 19,8 cm
3.Bước răng của Roto:
éồ án thiết kế Máy điện SV: Nguyễn Ngọc Quang TBé – éT -CH K9
Trang 9

(cm) 3,1
20
.19,814,3

Z
.D
t
2
n

= 20
=> I
td
= 1134 (A)
6
. Dòng trong vành ngắn mạch:
Theo công thức 10-18/Tr 249 – TKMĐ:

(A) 3658
20
3,14.1
2.Sin
1
1134
Z
πp
2Sin
1
I I
2
tdv
===

7. Tiết diện thanh dẫn bằng Nhôm

)(mm 324
3,5
1134

J

v
===⇒

9. Kích thước rãnh Roto và vành ngắn mạch:
Với chiều cao tâm trục h = 220mm ta chọn rãnh roto hình
ôvan như hình vẽ bên. đường kính d
1
=d
2
=8 (mm)

h
12

b
42
h
42a
b
D
v
éồ án thiết kế Máy điện SV: Nguyễn Ngọc Quang TBé – éT -CH K9
Trang 10
Vậy chiều cao sơ bộ là:

(cm) 34,25
8

h
12
= 34,25 mm
Chiều cao rãnh:

(mm) 42,8 6,0825,34hd h
4222r2
=++=++= h

Bề rộng rãnh rôto ở 1/3 chiều cao răng:

(mm)
)(
4
3
.2
b
2
2242
)
3
1
r2(
Z
ddhhD
n
−
⎟
⎠
⎞

Chiều cao gông roto:

(cm) 3,7.0,8
6
1
4,28 -
2
68,19
.d
6
1
2
h
2g2
=+
−
=+−
−
=
r
tn
h
DD

10. Kích thước vòng ngắn mạch là:
a
x
b = 30mm x14mm
Đường kính vành: D
v

b
1
1
n
=≈=
π

IV. TÍNH TOÁN ĐIỆN TỪ
1. Hệ số khe hở không khí:
Thực tế do mặt Stato và Roto đều có răng nên đường sức từ phân bố không
đều ở khe hở không khí , chúng tập chung nhiều ở răng còn ở rãnh thì thưa. Vì vậy
có thể coi khe hở không khí thực tế bằng δ’ = k
δ
.δ
Trong đó k
δ
> 1 là hệ số khe hở không khí. Trị số của nó được tính theo
công thức 4-17/Tr 97 – TKMĐ k
δ
= k
δ1
.k
δ2

Với k
δ1
và k
δ2
lần lượt là khe hở do răng rãnh của Stato và Roto gây nên:
Theo công thức 4-16a/ Tr 96 – TKMĐ

+
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
+
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=

t
1
= 2,6 cm
δ = 0,09 cm tra bảng 10.8 trang 253 TKMĐ
1,08
1,8.0,9 - 2,6
2,6
k
1
==⇒
δ
2
42
2
=
+
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
+
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=

1,01
0,42.0,09 - 3,1
3,1
k
2
==⇒
δ

Vậy k

5. Cường độ từ trường trên răng của Stato:
Theo bảng V-6 phụ lục V/Tr 608 – TKMĐ
H
z1
= 67,5 A/cm
6. Sức từ động trên răng của Stato:
Theo công thức 4-19/Tr 98 – TKMĐ
F
z1
= 2h
z1
H
z1A 309 52.2,96.67, F
z1
==

7. Mật độ từ thông ở răng Roto:

T 1,5
952,05.18.0,
10,74.18.3,

.k.lb
.t.lB
B
C2z2
22δ

Theo công thức 4-10/Tr 93 – TKMĐ

1,25
1036
943091036

F
F F F
k
z2z1
'
z
=
++
=
++
=
δ
δ

ta có:
5% 16% ,41000
1,2
2,125,1
%100
k
k
'
z
2

= 7,17 A/cm
13. Chiều dài mạch từ ở gông Stato

cm 47
2
4,9) - (34,914,3

2p
)h - (D
L
g1n
g1
===
π

14. Sức từ động ở gông Stato:
F
g1
=
1
ξ
. L
g1
.H
g1
= 0,32.47.7,17 = 108 A
Trong đó:
32,0
1
=