ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN
" Thiết kế động cơ không đồng bộ 3 pha "

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN

SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 1



ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN

SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 2

A. LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

B. LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN


+ Số đôi cực : 2
+ Điện áp định mức : 660/380Vđấu y/
+ Tần số : 50Hz
+ Chiều cao tâm trục : 200mm

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

1. Tính toán các kích thước chú yếu
2. Tính toán thông số stato,rôto
3. Tính toán mạch từ
4. Tính toán tham số động cơ ở chế độ định mức
5. Tính toán tổn hao
6. Tính toán đặc tính
7. Tính toán nhiệt

+ Chỉ tiêu kỹ thuật theo TCVN 1987-1994 :
+ Hiệu suất : η = 91%

+ Hệ số công suất: Cos = 0,9
+ Bội số dòng điện cực đại : i

k
=
I

k
I

đm
= 7

Ghi chú : Tất cả các số liệu tra bảng lấy từ sách THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN (TKMĐ)
của TRẦN KHÁNH HÀ
I. TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHÚ YẾU
Những kích thước chủ yếu của động cơ điện không đồng bộ là đường kính trong
stato D và chiều dài lõi sắt l. Mục đích của việc chọn kích thước này là để chế tạo ra
máy kinh tế hợp lý nhất mà tính năng phù hợp với tiêu chuẩn nhà nước. Tính kinh tế
của máy không chỉ là vật liệu sử dụng để chế tạo ra máy mà còn xét đến quá trình
chế tạo trong nhà máy, như tính thông dụng của các khuôn dập ,vật đúc, các kích
thước và chi tiết tiêu chuẩn hoá …
1. Xác định tốc độ quay đồng bộ
n

1
=
60f

1
p
=
60.50
2
= 1500 vg/ph
Trong đó : + f

1
: Tần số lưới điện đưa vào
+ p : Số đôi cực
2. Đường kính ngoài stato
+ Đường kính ngoài D
n


n
= 23,5 cm
Trong đó k

d
là hệ số tỉ lệ giữa đường kính ngoài và đường kính trong
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ()

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN

SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 5

4. Công suất tính toán
P’ =
k

e
P
ηcos
=
0,98.37
0,91.0,9
= 44,27 kW
Trong đó :+ k

e
là hệ số công suất định mức lấy theo hình 10-2 sách “TKMĐ”
+ η và cos lấy theo TCVN 1987-1991
5. chều dài tính toán của lõi sắt stato


: Hệ số cung cực từ
+ K

d
: Hệ số dây quấn
+ K

s
: Hệ số sóng
+ A : Tải đường (Tải điện từ)
+ B


: Mật độ từ thông khe hở không khí
+ D : Đường kính trong stato
+ n

1
: Tốc độ đồng bộ
Sơ bộ chọn : k

d
= 0,92



= 0,64
k


B


= 0,77 T

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ()

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN

SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 6

Vậy : L

tt
=
6,1.10
7

.44,27
0,64.0,92.1,11.370.23,5
2

.1500
= 17,51 cm
Lấy L

tt
= 17,6 cm
 chiều dài lõi sắt stato-roto bằng :
L

18,46
= 0,953
Trong dãy động cơ không đồng bộ k(0,55-90kw) động cơ công suất 37kw
(p = 2) và công suất 40kw (p=2) có cùng đường kính ngoài ( tức là cùng chiều cao
tâm trục h = 200mm) hệ số tăng công suất :
 =
40
37
= 1,081
Do đó hệ số chỉ từ thông tản của máy 40kw là :


40
= 

37
. = 0,953.1,081 = 1,03
Theo hình 10.3b sách “TKMĐ” ta thấy 

37
,

40
đều nằm trong phạm vi kinh tế, do
đó việc chọn phương án trên là hợp lý.
8. Dòng điện pha định mức
I

pđm
=

: Chọn q
1
nhiều hay ít có ảnh hưởng đến số rãnh stato Z
1
. Số rãnh này
không nên nhiều quá, vì vậy diện tích cách điện rãnh chiếm chỗ so với số rãnh ít sẽ
nhiều hơn, do đó hệ số lợi dụng rãnh sẽ giảm đi. Mặt khác về phương diện độ bền cơ
mà nói răng sẽ yếu. Ít răng quá sẽ làm cho dây quấn phân bố không đều trên bề mặt
lõi sắt nên sức từ động phần ứng có nhiều sóng bật cao. nếu q

1
nhỏ thì từ trường sóng
bậc cao sẽ mạnh.
+ Trị số q
1
thường chọn theo số nguyên vì cải thiện được đặc tính làm việc và khả
năng làm giảm tiếng kêu của máy. Còn nếu q

1
là phân số thì cũng một phần làm giảm
suất điện động bậc cao nhưng chỉ được chọn trong một số trường hợp cần thiết mà
thôi
Lấy q

1
= 4
Z

1
= m.2p.q


1
.a

1
I

pđm
=
370.1,538.4
39,63
= 57,44 cạnh
Lấy U

r1
= 57 cạnh
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ()

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN

SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 8

4. Số vòng dây nối tiếp của một pha
W

1
= P.q

2

cm.mm
2 + Mật độ dòng điện : J

1
=
AJ
A
=
1880
370
= 5,08
A
mm
2
+ Sơ bộ tính tiết diện dây :
s

1
=
I

pđm

Với: + d: Đường kính dây không kể cách điện (mm)
+ d
cd
: Đường kính dây kể cả cách điện (mm)
+ S: Tiết diện dây (mm
2
) Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ()

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN

SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 9

6. Kiểu dây quấn
Dây quấn stato đặt vào rãnh của lõi thép stato và được cách điện với lõi
thép. Dây quấn có nhiệm vụ cảm ứng được sức điện động nhất định, đồng thời
cũng tham gia vào việc chế tạo nên từ trường cần thiết cho sự biến đổi năng
lượng điện có trong máy.
+ ở đây ta chọn dây quấn bước ngắn 2 lớp mục đích là để khử từ trường
sóng bậc cao, giảm lượng đồng sử dụng,khử sóng bậc cao, giảm từ trường tản
ở phần bối dây và trong rãnh stato, làm tăng cosφ, cải thiện đặc tính mở máy
động cơ, giảm tiếng ồn điện từ lúc động cơ vận hành.
Chọn dây quấn 2lớp bước ngắn : y = 10
 =
y
τ
=
10

sin4.
15
2
4.sin
15
2
= 0,958
Trong đó :  là góc lệch pha giữa các suất điện động của
hai cạnh tác dụng đặt trong hai rãnh kề nhau
 =
p.360
o

Z

1
=
2.360
48
= 15
O Hệ số dây quấn : k

d
= k

y
.k


1

k

E
: Tra hình 10-2 sách “TKMĐ” ta được :
k

E
= 0,98
 =
0,98.380
4.1,11.0,925.50.114
= 0,0159 wb
k

s
: hệ số dạng sóng

9. Mật độ từ thông khe hở không khí

B


=
.10
4




.L

1
.t

1
B

Z1
.L

1
.k

c
=
0,765.17,6.1,538
1,8.17,6.0,93
= 0,7 cm
Trong đó :
+ B

Z1
= 1,8 T lấy theo bảng 10.5b sách “TKMĐ”
+ Hệ số ép chặt lõi thép : k

c
= 0,93
+ B

.L

1
.k

c
=
0,0159.10
4

2.1,55.17,6.0,93
= 3,0 cm

Ở đây lấy B

g1
= 1,55 T theo bảng 10.5a sách “TKMĐ”
Trong đó : +  : Từ thông khe hở không khí
+ L

1
: Chiều dài tính toán lõi thép stato

12. kích thước rãnh và cách điện
với công thức :

(D

n
-2h


Z1
Z

1
+
=
(34,9-2.3)-48.0,7
48+
= 1,11 cm
Và công thức :

(D+2h

41
+d

1
)
Z

1
= d

1
+ b

Z1

 d


2
= 11,1 mm
h

12
= 21,9 mm
h

41
= 0,5 mm
b

41
= d

cđ
+ 1,5 mm = 3mm 128.4807 [32 63.41]

169.2425 [42 98.76]

48.6689 [123 6.19]

62.3694 [158 4.18]

hr1



+d

2
2

)
8
+
d

1
+d

2
2
.(h

12
-
d

1
2
) =
(9,1
2

+11,1
2


cđ
=







d

2
2
+2h

12
+(d

1
+d

2
)
.c + 
d

1
2
.c

= 256,1 - 32,6 =223,5 mm
2
* Hệ số lấp đầy rãnh
k

đ
=
U

r
.n

1
.d
2cđ
S

r
=
57.2.1,2
2

223,5
= 0,734

48
- 0,91
= 0,694 cm
b’’

Z1
= 
(D+2(h

41
+h

12
))
Z1
- d

2
=
(23,5+2(0,05+2,19))
48
- 1,11
= 0,711 cm
 b

Z1
=
b’

Z1

- 2,75 +
11,1
6

= 3,14 cm
15. Khe hở không khí
+ Theo kết cấu thì khe hở phụ thuộc vào kích thước đường kính ngoài rôto,
khoảng cách giữa hai ổ bi và đường kính trục.Nguyên nhân là đường kính D
ảnh hưởng đến dung sai lắp ghép của vỏ, nắp, lõi sắt, từ đó quyết định độ lệch
tâm cho phép và lực từ một phía của máy. Đường kính trục và khoảng cách
giữa hai ổ bi quyết định độ võng của trục
+ Nếu chọn khe hở không khí nhỏ thì dòng điện không tải và cos cao, nhưng
khe hở quá nhỏ làm cho việc chế tạo và lắp ráp thêm khó khăn, stato dể chạm
với rôto làm tăng thêm tổn hao phụ và điện kháng tản tạp của máy cũng tăng.

 =
D
1200
(1 +
9
2p
) =
235
1200
(1 +
9
4
) = 0,644 mm

Theo những máy đã chế tạo tra bảng 10.8 sách “TKMĐ” ta lấy :

2
=
D’
Z

2
=
.23,36
38
= 1,931 cm

4. Sơ bộ định chiều rộng của răng rôto
b

Z2
=
B


.L

2
.t

2
B

Z2
.L


Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ()

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN

SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 15

5. Đường kính trục rôto
D

t
= 0,3D = 0,3.23,5 = 7,05 cm
Lấy D

t
= 7 cm

6. Dòng điện trong thanh dẫn rôto
I

td
= I

2
= k

I
.I

pđm


v
= I

td

1
2sin
.p
Z

2
= 620,5.
1
2sin
.2
38
= 1884,17 A
Trong đó : + p : Số đôi cực
+ Z

2
: Số rãnh rôto

8. Tiết diện thanh dẫn bằng nhôm
Trong động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc, tiết diện rãnh rôto đồng thời là
tiết diện thanh dẫn rôto, vì vậy phải làm sao cho mật độ dòng điện trong thanh
dẫn rôto thích hợp.
S’

td


SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 16

9. Tiết diện vành ngắn mạch
Chọn J

v
= 80%J

td
= 2,4
A
mm

2

S

v
=
I

v
J

v
=
1884,17
2,4
= 785,07 mm

4.206,75-
7,2
2

4
7,2
= 23,1 mm
h

r2
= h

22
+ h

42
+ d
= 23,1 + 0,5 + 7,2 = 30,8mm
+ Chọn b

42
= 1,5mm
h

42
= 0,5mm



r2
= 37mm , b =
S

v
a
=
785,07
37
= 21,3 mm
* Đường kính trong vành ngắn mạch
D

v
= D - (a + 1) = 235 - (37+1)= 197 mm
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ()

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN

SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 17

11. Diện tích rãnh rôto
S

r2
=

4
.d14. Bề rộng răng rôto ở 1/3 chiều cao răng
B

Z2

1
3
=
(D’-2h

42
-
4
3
(h

22
+d)-d)
Z

2

=
(23,36-2.0,05-
4
3

b

n
= t

1
= 1,54 cm 30mm
40,9 mm
21,3 mm
3
6
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ()

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN

SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 18

III TÍNH TOÁN MẠCH TỪ
1. Hệ số khe hở không khí
+ Hệ số khe hở không khí nói lên ảnh hưởng của răng stato và rato tới khe hở.
+ k

1
=
t

1

3
0,7
= 1,978
+ k

2
=
t

2
t

1
-υ

1

với υ

2
=
(
b

42

)
2

5+



= k

1
.k

2
= 1,099.1,024 = 1,125
2. Chọn loại thép
Chọn loại thép kỹ thuật diện cán nguội loại 2212
3. Sức từ động khe hở không khí
F


= 1,6.B


.k


.10
4

= 1,6.0,765.1,125.10
4

= 964 A
4. Mật độ từ thông ở răng stato
B

1
: Bước rãnh stato
+ b
Z1
: Bề rộng răng stato
+ L
1
: Chiều dài lõi sắt stato
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ()

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN

SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 19

5. Cường độ từ trường trên răng stato
Theo bảng V-6 phụ lục V ta có :
H

Z1
= 29,5
A
cm6. Sức từ động ở răng stato
F




.L

2
.t

2
b

Z2

1
3
.L

2
.k

c
=
0,765.17,6.1,931
0,869.17,6.0,93
= 1,812 T
Trong đó : + B

: Mật độ từ thông khe hở không khí
+ t
2
: Bước rãnh rôto

Z2
= h

r2
-
d
3
= 30,8 -
7,2
3
= 28,4 mm Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ()

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN

SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 20

10. Hệ số bão hoà răng
k

Z
=
F


+F

Z1


g1
.L

1
.k

c
=
0,0159.10
4

2.3,14.17,6.0,93
= 1,547 T
Trong đó:
+

: Từ thông khe hở không khí
+ h
g1
: Chiều cao gông stato
+ k
C
: Hệ số ép chặt lõi thép

12. Cường độ từ trường ở gông stato
Tra bảng V-9 phu lục V ta được :
H

g1

= 24,94.10,6 = 264,4 A
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ()

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN

SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 2115. Mật độ từ thông trên gông rôto
B

g2
=
.10
4

2.h

g2
.L

2
.k

c
=
0,0159.10

t
+h

g2
)
2p
=
(7+5,22)
4
= 9,6 cm
18. Sức từ động trên gông rôto
F

g2
= L

g2
.H

g2
= 9,6.2,43 = 23,3 A
19. Tổng sức từ động của mạch từ
F = F


+ F

Z1
+ F



ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN

SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 22

20. Hệ số bão hoà toàn mạch
k

µ
=
F
F


=
1562,12
964
= 1,62
Trong đó:
+ F : Tổng sức từ động của mạch từ.
+ F

: Sức từ động khe hở không khí

21. Dòng điện từ hóa
I


=
p.F

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ()

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN

SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 23

III. THAM SỐ ĐỘNG CƠ Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC
* Nhận xét:
+ Điện trở và điện kháng của dây quấn là những tham số chủ yếu của máy
điện.
+ Điện kháng xác định bởi từ thông móc vòng của cảm ứng tương hổ xuyên
qua các khe hở không khí và móc vóng vào cả hai cuộn dây stato và roto động
cơ, sinh ra điện kháng cơ bản, đó là điện kháng hổ cảm. Từ thông móc vòng
tản chỉ móc vòng mỗi bản thân cuộn dây, sinh ra điện kháng tản x
1
đối với
stato và x
2

)y
Z

1
=
(23,5+2,75)10
48
= 17,18 cm
k

đ1
= 1,3 , B = 1 cm theo bảng 3.4 sách “TKMĐ”
 l

đ1
= 1,3.17,18 + 2.1 = 24,334 cm

2. Chiều dài trung bình nửa vòng dây của dây quấn stato
l

tb
= L

1
+ l

đ1
= 17,6 + 24,334 = 41,934 cm

3. Chiều dài dây quấn một pha stato


1
= 

75

L

1p
n

1
.a

1
.S

1
=
1
46
.
95,61
2.4.0,985
= 0,2638 Ω


75
: Điện trở suất của đồng ở 75
o

= 0,0275

5. Điện trở tác dụng dây quấn rôto
r

td
= 

Al

L

2
.10
-2

S

r2
=
1
23

17,6.10
-2

207
= 0,3967.10
-4


=
1
23

.19,7.10
-2

38.784,4
= 0,00903.20
-4

Ω
Trong đó : + D

v
: Đường kính vành ngắn mạch
S

v
: Diện tích vành ngắn mạch

7. Điện trở rôto
r

2
= r

td
+
2r

Với : + r

v
: Điện trở vành ngắn mạch
+ r

td
: Điện trở dây quấn rôto Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ()