đồ án thiết kế máy điện thiết kế động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc

Khái Niệm Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm biến điện từ có tốc độ quay của rôto n khác với tốc độ quay từ trườngn < n1.. Máy điện không đồn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN

~~~~~~*~~~~~~

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN

THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ RÔTO LỒNG SÓC

Sinh Viên : Cao Văn Giáp

Lớp : EE6110.1 Khóa: LT K16

Hà Nội - 2023

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN

BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

PHIẾU GIAO ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN

1 2021608746 Cao Văn Giáp Điện01-LT CĐ-ĐH-K16 Điện Giáo viên hướng dẫn: TS.Lê Anh Tuấn……… Khoa: Điện

TÊN ĐỀ TÀI: Thiết kế động cơ điện không đồng bộ ba pha rô to lồng sóc

Số liệu phục vụ tính toán, thiết kế động cơ điện không đồng bộ (3K160M4)

Công suất định mức: Pđm= 15 kW; Số pha: m =3; Tần số f = 50 hZ

Điện áp định mức:Uđm= 380/660V; Sơ đồ nối dây: Y

Hệ số công suất: cosφ = 0,87; Hiệu suất: η n= 91 %; Kiểu kín IP44 Cấp cách điện : F Chế độ làm việc liên tục S1

Chiều cao tâm trục: h= 160 mm Ik/Iđm= 6,5; Mk/Mđm= 1,4; Mmax/Mđm= 2,2

1 Yêu cầu tính toán, thiết kế động cơ điện không đồng bộ Chương 1: Phần mở đầu

1.1 Giới thiệu chung về máy điện không đồng bộ

1.2 Giới thiệu chung về thiết kế động cơ không đồng bộ 1.3 Quy trình, các tiêu chuẩn thiết kế động cơ không đồng bộ 1.4 Nhận xét, kết luận chương 1

Chương 2: Thiết kế động cơ điện không đồng bộ ba pha lồng sóc 15kW, 380V

2.1 Giới thiệu mục tiêu thiết kế 2.2 Xác định kích thước chủ yếu 2.3 Thiết kế Stato

2.4 Khe hở không khí 2.5 Thiết kế lõi sắt Rôto

2.6 Tham số động cơ không đồng bộ trong quá trình khởi động 2.7 Xác định đặc tính làm việc và khởi động

2.8 Nhận xét, kết luận chương 2

Chương 3: Kết luận, kiến nghị và hướng phát triển của đề tài

3.1 Kết luận 3.2 Kiến nghị

3.3 Hướng phát triển của đề tài

3 Các tiêu chuẩn phục vụ tính toán, thiết kế động cơ điện không đồng bộ

Quy định về động cơ điện không đồng bộ ba pha

TCVN 2280-78; TCVN 7540:2013; TCVN 6627-18-34:2014; TCVN 9229-3 : 2012, …

Quy định về bản vẽ kỹ thuật TCVN 8:2015:

4 Các bản vẽ cần thực hiện

5 Yêu cầu trình bày văn bản

6 Thực hiện theo biểu mẫu “BM03” về QUY CÁCH CHUNG CỦA BÁO CÁO TIỂU LUẬN/BTL/ĐỒ ÁN/DỰ ÁN trong Quyết định số 815/ QĐ-ĐHCN ngày 15/08/2019

7 Về thời gian thực hiện đồ án:

Ngày giao đề tài / /2023 Ngày hoàn thành: /02/2023 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

1.1.5 Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 11

1.2 Giới thiệu chung về thiết kế động cơ không đồng bộ 12

1.3 Quy trình, các tiêu chuẩn thiết kế động cơ không đồng bộ 12

1.3.1 Các tiêu chuẩn khi thiết kế 12

2.2.2 Đường kính ngoài stato (𝑫𝒏 ) 18

2.2.3 Đường kính trong stato ( D) 18

2.2.4 Công suất tính toán (P') 18

2.2.5 Chiều dài của lõi sắt stato (𝒍𝟏) 18

2.3 Thiết kế Stato 19

2.3.1 Số rãnh stato (𝒁𝟏) 19

2.3.2 Bước rãnh stato (𝒕𝟏) 20

2.3.3 Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh (𝒖𝒓𝟏) 20

2.3.4 Số vòng dây nối tiếp của 1 pha (𝒘𝟏): 20

2.3.5 Tiết diện dây dẫn(S) 20

2.3.6 Kiểu dây quấn 21

2.3.7 Hệ số dây quấn(𝒌𝒅) 22

2.3.8 Từ thông khe hở không khí (∅ ) 22

2.3.9 Sơ bộ chiều rộng của răng 22

2.3.10 Sơ bộ chiều cao gông stato 22

2.5.2 Đường kính ngoài rôto 26

2.5.3 Bước răng rôto ( 𝒕𝟐 ) 26

2.5.4 Sơ bộ bề rộng răng rôto 26

2.5.5 Đường kính trục rôto(𝑫𝒕) 26

2.5.6 Dòng điện và tiết diện thanh dẫn rôto 26

2.5.7 Kích thước rãnh rôto và vành ngắn mạch 27

2.5.8 Kích thước vành ngắn mạch 28

2.5.9 Bề rộng răng rôto ở 1/3 chiều cao răng 28

2.5.10 Chiều cao gông rôto (𝒉𝒈𝟐) 28

2.5.11 Làm nghiêng rãnh ở rôto (𝒃𝒏) 28

2.6 Tham số động cơ không đồng bộ trong quá trình khởi động 28

2.6.1 Chiều dài dây quấn stato 28

2.6.2 Điện trở tác dụng của dây quấn stato 29

2.6.3 Điện trở tác dụng của dây quấn rôto (𝒓𝒕𝒅) 29

2.6.9 Điện kháng dây quấn Rôto 32

2.6.10 Tham số của động cơ điện khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s=1 322.6.11 Tham số của động cơ điện khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hoà của mạch từ tản với s=1 33

3.3 Hướng phát triển của đề tài 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 1: Cấu tạo động cơ không đồng bộ (Nguồn Internet) 8

Hình 1 2:Cấu tạo Stato (Nguồn: Internet) 9

Hình 1 3: mặt cắt của lõi thép(Nguồn: Internet) 9

Hình 1 4: Rotor lồng sóc động cơ không đồng bộ (Nguồn: Internet) 10

Hình 2 1: Sơ đồ trải dây(Nguồn Internet) 21

Hình 2 2: Kích thước rãnh stator 23

Hình 2 3: Kích thước rãnh rôto 27

STT Kí hiệu chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ

CHƯƠNG 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu chung về máy điện không đồng bộ

1.1.1 Khái Niệm

Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm biến điện từ có tốc độ quay của rôto n khác với tốc độ quay từ trường(n < n1)

Máy điện không đồng bộ có hai dây quấn: dây quấn stato (sơ cấp) với lưới điện tần số không đổi, dây quấn rôto (thứ cấp) Dòng điện trong dây quấn rôto được sinh ra nhờ sức điện động cảm ứng có tần số phụ phụ thuộc vào rôto

1.1.3 Cấu tạo động cơ không đồng bộ

Động cơ không đồng bộ được chia thành hai phần chính : là Rôto (phần quay) và Stato (phần tĩnh)

Hình 1 1: Cấu tạo động cơ không đồng bộ (Nguồn Internet)

a.Stato (phần tĩnh)

Stato bao gồm 3 phần chính vỏ máy, lõi thép và dây quấn

Hình 1 2:Cấu tạo Stato (Nguồn: Internet)

 Vỏ máy

Vỏ máy là nơi cố định lõi sắt, dây quấn và đồng thời là nơi ghép nối nắp hay gối đỡ trục Vỏ máy có thể làm bằng gang, nhôm hay thép, hai đầu có nắp máy ,còn có công dụng bảo vệ máy

+ Được ép trong vỏ máy làm nhiệm vụ dẫn từ

+ Lỡi thép stato hình trụ do các lá thép kỹ thuật điện được dập rãnh bên trong lá ghép lại với nhau tạo thành các rãnh theo hướng trục

+ Mỗi lá thép kỹ thuật đều được phủ lớp sơn cách điện để giảm hao tổn do dòng xoáy gây nên

 Dây quấn

Dây quấn stato được làm bằng hai chất liệu chính là đồng hoặc nhôm, dây quấn được phủ một lớp cách điện đặt vào rãnh của lõi thép cách điện và được quấn tùy theo cách kiểu quấn

 Dây quấn rôto lồng sóc

Kết cấu của loại dây quấn rất khác với dây quấn stato Trong mỗi rãnh của lõi sắt rôto, đặt các thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài khỏi lõi sắt và được nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vòng ngắn mạch bằng đồng hay nhôm Nếu là rôto đúc nhôm thì trên vành ngắn mạch còn có các cánh khoáy gió Rôto thanh đồng được chế tạo từ đồng hợp kim có điện trở suất cao nhằm mục đích nâng cao mô men mở máy và giảm tổn hao Để cải thiện tính năng mở máy, đối với máy có công suất lớn, người ta làm rãnh rôto sâu hoặc dùng lồng sóc kép Đối với máy

điện cỡ nhỏ, rãnh rôto được làm chéo góc so với tâm trục Dây quấn lồng sóc không cần cách điện với lõi sắt

 Trục

Trục máy điện mang rôto quay trong lòng stato, vì vậy nó cũng là một chi tiết rất quan trọng Trục của máy điện tùy theo kích thước có thể được chế tạo từ thép cacbon từ 5 đến 45 Trên trục của rôto có lõi thép, dây quấn, và quạt gió

1.1.4 Khe hở

Vì rôto là một khối tròn nên khe hở đều Khe hở trong máy điện không đồng bộ rất nhỏ (0,2÷1 mm trong máy cỡ nhỏ và vừa) để hạn chế dòng từ hóa, nhờ đó hệ số công suất của máy cao hơn

1.1.5 Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ

Khi ta cho dòng điện 3 pha tần số f vào 3 dây quán stator sẽ tạo ra từ trường quay có p đôi cực,quay với tốc độ 𝑛1 Từ trường quay cắt các thanh dẫn của dây quấn rôto, cảm ứng sức điện động

Vì dây quấn rôto nối ngắn mạch nên sức điện động cảm ứng sẽ sinh ra dòng diện trong các thanh dãn rôto Lực tác dụng tướng hỗ giữa từ trường quay của máy với thanh dẫn mang dòng điện cảm ứng kéo rôto quay cùng chiều từ trường quay với tốc dộ n

Tốc độ n của máy luôn nhỏ hơn tốc độ từ trường quay 𝑛1, vì nếu tốc độ bằng nhau thì không có sự chuyển động tương đối, trong dây quấn stato không có sức điện động và dòng diện cảm ứng,lực điện từ bằng 0

Ta có công thức tốc độ từ trường quay 𝑛1 n₁ = 60f₁

pTrong đó :

 f₁: tần số lưới điện ( Hz )

 p : số đôi cực của từ trường quay Hệ số trượt:

s = n₁ − nn₁ Trong đó :

 n là tốc độ quay của rôto Đối với động cơ S = 0,02 – 0,06

1.2 Giới thiệu chung về thiết kế động cơ không đồng bộ

Thiết kể động cơ không đồng bộ căn cứ vào yêu cầu của sản xuất thiết kế ra sản phẩm, có những tham số thiết kế không thể dựa vào kết quả tính toán tốt nhất từ sự suy diễn lý thuyết vì công nghệ sản xuất hạn chế như khe hở

không khí trong máy điện không đồng bộ Khe hở càng nhỏ thì cosφ càng cao

nhưng công nghệ gia công rất khó khăn

Nhiệm vụ thiết kế máy điện được xác định từ hai yêu cầu sau:

+ Yêu cầu từ phía nhà nước , bao gồm các tiêu chuẩn và các yếu cầu kỹ thuật do nhà nước quy định

+ Yêu cầu từ phía nhá máy và người tiêu dùng thông qua các hợp đồng ký kết Nhiệm vụ của người thiết kế là đảm bảo tính năng kỹ thuật của sản phẩm đạt các tiêu chuẩn của nhà nước quy định và tìm khả năng hạ giá thành để đạt hiệu quả kinh tế cao nhất

Tóm lại, thiết kế máy điện là phân tích ảnh hưởng của vật liệu tác dụng, kích thước máy đến quy luật nội tại và quan hệ hàm số của các tham số và tính năng

1.3 Quy trình, các tiêu chuẩn thiết kế động cơ không đồng bộ

1.3.1 Các tiêu chuẩn khi thiết kế

 TCVN 1987-1994

Tiêu chuẩn này áp dụng cho động cơ điện không đồng bộ ba pha rôto ngắn mạch, loại vỏ kín (IP44, TCVN 4254-86) có công suất từ 0,55 đến 90 kW (sau đây gọi là động cơ điện ký hiệu là 3K), dùng làm việc ở chế độ liên tục S1 và được đấu vào lưới điện có tần số 50 Hz hoặc 60 Hz

- Thông số và kích thước cơ bản

- Động cơ điện phải làm việc bình thường trong các điều kiện sau: + Nhiệt độ môi trường xung quanh không lớn hơn +40°C

+ Độ ẩm tương đối của không khí đến 98% ở nhiệt độ +25°C

+ Công suất của động cơ điện phù hợp với một trong các trị số của dãy sau: 0,55; 0,75; 1,1; 1,5; 2,2; 3,0; 4,0; 5,5; 11; 15; 18,5; 22; 30; 37; 55; 75; 90 kW

- Động cơ điện được chế tạo với tần số quay đồng bộ 3000; 1500; 750; 600 vg/min

- Yêu cầu an toàn

- Điện trở cách điện của cuộn dây đối với bệ máy và giữa các cuộn dây với nhau khi đo ở trạng thái nguội không được nhỏ hơn 5MW

-Cách điện giữa các vòng dây phải chịu được điện áp thử bằng 1,3 điện áp danh định trong thời gian 3 phút

-Động cơ điện phải chịu dòng điện quá tải băng 1,5 dòng điện danh định trong 2 phút mà không bị hư hại về nhiệt, điện và cơ

- Yêu cầu kỹ thuật

+Roto của động cơ điện phải chịu được tần số quay tăng cao bằng 120% tần số quay danh định trong thời gian 2 min

-Sai lệch cho phép:

+Hệ số công suất không nhỏ hơn 0,02 và không lớn hơn 0,07 +Hệ số trượt <= +25%

+Dòng điện khởi động <=+15% +Momen quay khởi động <=+20% +Momen quay cực đại >= -10% +∆(cosϕ): ±2%

 TCVN 7540-2:2013 về động cơ điện không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc phần2:phương pháp xác định hiệu suất năng lượng

Tiêu chuẩn này quy định mức hiệu suất năng lượng của động cơ điện không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc một tốc độ sử dụng nguồn điện tần số 50Hz hoặc 60Hz:

Tiêu chuẩn này không áp dụng cho:

- Động cơ có hộp số lắp liền (không thể tháo rời mà không bị hỏng động cơ);

- Động cơ được tích hợp hoàn toàn trong một máy (ví dụ máy bơm, quạt và máy nén) mà không thể thử nghiệm riêng rẽ với máy đó

- Động cơ được thiết kế riêng dùng cho một số đặc tính đặc biệt của nguồn lưới ( ví dụ dòng khởi động hạn chế, dung sai lớn về điện áp và / hoặc tần số )

 TCVN 8086 : 2009 IEC 60085 : 2007 Cách điện - Đánh giá về nhiệt và ký hiệu cấp chịu nhiệt

Tiêu chuẩn này phân biệt giữa các cấp chịu nhiệt dùng cho hệ thống cách điện và vật liệu cách điện Tiêu chuẩn này thiết lập các tiêu chí để đánh giá độ

bền nhiệt của vật liệu cách điện ( EIM ) hoặc hệ thống cách điện ( EIS ) Tiêu chuẩn này cũng thiết lập qui trình để ấn định các cấp chịu nhiệt

Tiêu chuẩn này được áp dụng trong trường hợp hệ số nhiệt chi phối hệ số lão hoá

Ký hiệu bằng với giá trị bằng số của nhiệt độ sử dụng liên tục lớn nhất khuyến cáo, tính bằng °C

Chú Thích : Hệ thống cách điện phải chịu nhiệt độ làm việc vượt quả cấp chịu nhiệt ấn định của nó có thể làm giảm tuổi thọ dự kiến

Vì nhiệt độ trong thiết bị kỹ thuật điện thường là yếu tố gây lão hóa chủ yếu làm ảnh hưởng đến vật liệu cách điện trong hệ thống cách điện nên một số cấp chịu nhiệt cơ bản có thể được sử dụng và được thừa nhận trên toàn cầu Trong trường hợp qui định cấp chịu nhiệt cho một hệ thống cách điện thì điều này có nghĩa là nhiệt độ sử dụng liên tục lớn nhất khuyến cáo tính bằng °C là thích hợp với phối hợp vật liệu cách điện

Ký hiệu đối với các cấp chịu nhiệt như sau : Chỉ số độ bền nhiệt được đánh giá

hoặc chỉ số bền nhiệt tương đối °C

Cấp chịu nhiệt °C

Ký hiệu bằng chữ¹ ≥ 90

≥ 105 ≥ 120 ≥ 130 ≥ 155 ≥ 180 ≥ 200 ≥ 220 ≥ 250²

<105 <120 <130 <155 <180 <200 <220 <250 <275

90 105 120 130 155 180 200 220 250

Y A E B F H N R -

+ Nếu cần, có thể đưa ký hiệu chữ cái vào trong dấu ngoặc đơn, ví dụ cấp 180 (H) Trong trường hợp thiếu không gian, ví dụ trên tấm nhãn, ban kỹ thuật sản phẩm có thể chọn chỉ sử dụng chữ cái ký hiệu

+ Ký hiệu các cấp chịu nhiệt lớn hơn 250 sẽ tăng theo nấc 25 và được ký hiệu tương ứng

Bảng 1 1: Ấn định cấp chịu nhiệt

1.3.2 Quy trình thiết kế

Bước 1: Xác định mục tiêu thiết kế Bước 2: Xác định kích thước chủ yếu Bước 3: Thiết kế Stato

Bước 4: Tính toán khe hở không khí Bước 5: Thiết kế lõi sắt Rôto

Bước 6: Xác định tham số động cơ không đồng bộ trong quá trình khởi động

Bước 7: Xác định đặc tính làm việc và khởi động 1.4 Nhận xét, kết luận

 Những nội dung đã trình bày ở Chương 1 bao gồm: - Giới thiệu chung về máy điện không đồng bộ bao gồm

+ Về khái niệm giúp chúng ta hiểu thế nào là động cơ không đồng bộ ba pha + Về phân loại đã cho chúng ta hiểu để phân loại động cơ không đồng bộ thì có rất nhiều cách khác nhau nhưng đã cung cấp một số cách chính như dựa vào kết cấu của vỏ (kiểu kín hay kiểu hở…) Theo kết cấu roto(rôto kiểu lồng sóc và roto kiểu dây quấn) Theo số pha trên dây quấn stato(1 pha, 2 pha, 3 pha) + Về cấu tạo giúp ta biết được một động cơ không đồng bộ được cấu tạo từ hai phần chính là Rôto (phần quay) và Stato (phần tĩnh)

+ Khe hở biết được tác dụng của khe hở giúp công suất của máy cao hơn và khe hở thường đối với động cơ không đồng bộ sẽ rất nhỏ (0,2÷1 mm trong máy cỡ nhỏ và vừa)

+ Nguyên lý làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng sức điện động - Giới thiệu chung về thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha

+ Thiết kế máy điện được xác định từ hai yêu cầu ( yêu cầu từ phía nước, yêu cầu từ phía nhà máy và người tiêu dùng)

- Quy trình thiết kế, các tiêu chuẩn thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha + Quy trình thiết kế một động cơ không đồng bộ gồm 7 bước

+ Thiết kế động cơ không đồng bộ cần dựa vào các tiêu chuẩn như

 TCVN 1987-1994 : Tiêu chuẩn này áp dụng cho động cơ điện không đồng bộ ba pha rôto ngắn mạch, loại vỏ kín (IP44, TCVN 4254-86) có công suất từ 0,55 đến 90 kW

 TCVN 7540-2:2013 về động cơ điện không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc phần2:phương pháp xác định hiệu suất năng lượng

Vậy những nội dung đã được trình bày ở chương 1 rất quan trọng, nó là tiền đề cơ sở lý thuyết để phục vụ cho việc tính toán thiết kế động cơ không đồng bộ 3 pha Rôto lồng sóc ở chương sau :

 Xác định kích thước chủ yếu  Tính toán thiết kế Stato  Khe hở không khí

 Tính toán thiết kế lõi sắt Rôto

 Tham số động cơ không đồng bộ trong quá trình khởi động  Xác định đặc tính làm việc và khởi động

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA LÒNG SÓC 15kW, 380V

2.1 Mục tiêu thiết kế

Mục tiêu đặt ra của đề tài là thiết kế động cơ không đồng bộ pha rôto lồng sóc đạt được các thông số sau:

- Công suất định mức: 𝑃đ𝑚= 15 kW -Điện áp ∆ / Y: 380/660V

- Tần số định mức: 𝑓đ𝑚= 50 Hz - Số pha: m = 3

- Hiệu suất : ɳ=0,91

- Hệ số công suất: cosφ = 0,87 - Tốc độ đồng bộ: n1= 1500 v/p

- Ik/Iđm=6,5; Mk/Mđm= 1,4; Mmax/Mđm=2,2 - Tốc độ trên trục động cơ: n = 1460 v/p

- Cấp bảo vệ: IP44

- Cấp cách điện: Cách điện cấp F - Kết cấu rôto: Rôto lồng sóc - Chiều cao tâm trục h=160 mm

2.2 Xác định kích thước chủ yếu

Những kích thước chủ yếu của máy điện không đồng bộ là đường kính trong stato D và chiều dài lõi sắt 1 Mục đích của việc chọn kích thước chủ yếu này là để chế tạo ra máy kinh tế hợp lý nhất mà tính năng phù hợp với các tiêu chuẩn nhà nước Tính kinh tế của máy không chỉ là vật liệu sử dụng 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 hóa

2.2.1 Số đôi cực(p)

p =60fn1 =

60.501500 = 2 Trong đó :

 f: tần số lưới điện (Hz)  n1:tốc độ quay của từ trường

2.2.2 Đường kính ngoài stato (𝑫𝒏 )

Đường kính ngoài 𝐷𝑛 có liên quan mật thiết với kết cấu động cơ, cấp cách điện và chiều cao tâm trục h đã được tiêu chuẩn hóa Vì vậy thường chọn 𝐷𝑛theo h

Tra bảng 10.3 trang 230 của [1] ta có đường kính chuẩn: Dn = 272 (mm)= 27,2 (cm)

2.2.3 Đường kính trong stato ( D)

Ta có:

KD = D

Dn (theo công thức 10 − 1 [1]) Trong đó:

 KD là hệ số phụ thuộc vào số đôi cực

Tra bảng 10.2 trang 230 [1] với 2p = 4 ta có KD = 0,64 ÷ 0,68 Vậy:

D = KD Dn = (0,64 ÷ 0,68) 272 = 174 ÷ 184 (mm)  Chọn: D = 174 (mm)

2.2.4 Công suất tính toán (P')

P′ = kE Pđmɳ.cosφ =

0,91.0,87= 18,38(kW) Trong đó :

 kE là hệ số công suất định mức Chọn kE = 0,97 theo hình 10.2 [1]

Dòng điện pha định mức: I1 = P 10

33 U1.ɳ.cosφ =

15 103

3.380.0,91.0,87= 16,62 (A)

2.2.5 Chiều dài của lõi sắt stato (𝒍𝟏)

Chiều dài của lõi sắt stato được xác định: l1 = 6,1 10

7 P′αδ kS kd A Bδ D2 nTrong đó:

 kd: Hệ số dây dẫn  αδ: Hệ số cung cực từ  ks: Hệ số dạng sóng  A ∶ Tải điện từ

 Bδ: Mật độ từ thông khe hở không khí Chọn sơ bộ:

- Với dây quấn 1 lớp thì kd = 0,95 − 0,96 => Chọn kd = 0,95 , αδ = 0,64, ks = 1,11

Theo hình 10-3b trang 233 của [1] với 𝐷𝑛 = 27,2 𝑐𝑚 ta tra được : A =340 A/cm; Bδ = 0,77T

Thay các giá trị vào biểu thức: l1 = 6,1 10

7 P′αδ kS kd A Bδ D2 n

7 18,38

0,64.1,11.0,95.340.0,77 17,42 1500 ≈ 13,97 (cm) Chiều dài lõi sắt stato, rôto bằng:

l1 = l2 = lδ = 13,97 cm = 139,7mm

2.3 Thiết kế Stato

Việc xác định thông số dây quấn Stato cho máy là công việc hết sức quan trọng với nhiều yêu cầu khác nhau phải đảm bảo các yêu cầu như: phải tạo ra được khe hở không khí, một từ trường phân bố hình sin hoặc đảm bảo có được một sức điện động và một dòng điện tương ứng với công suất điện từ của máy, tiết kiệm được vật liệu

2.3.1 Số rãnh stato (𝒁𝟏)

Khi thiết kế dây quấn stato cần phải xác định số rãnh của một pha dưới mỗi cực 𝑞1 Nên chọn 𝑞1 trong khoản từ 2 đến 5, thường lấy q1 = 3 − 4.Với máy công suất nhỏ hoặc tốc độ thấp, lấy q1 = 2 Máy tốc độ cao công suất lớn có thể chọn q1=6

Trị số 𝑞1, nên chọn theo số nguyên vì cải thiện dược đặt tính làm việc và khả năng làm giảm tiếng kêu của máy

=> Chọn q1=4

Số rãnh stato :

Z1 = 2p q1 m

Z1 = 2.2.4.3 = 48 (rãnh) Trong đó:

 p : Số đôi cực; p=2

 q1: Số rãnh của 1 pha dưới mỗi cực từ; q1 = 4  m: Số pha; m=3

2.3.2 Bước rãnh stato (𝒕𝟏)

t1 = π DZ1 =

π 174

48 = 11,39(mm)

2.3.3 Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh (𝒖𝒓𝟏)

ur1 = At1a1I1 =

16,62 = 23 Trong đó:

 A: Tải điện từ đã chọn ở mục 2.3.5; A = 340A/cm  a: Số mạch nhánh song song; a1 = 1

 I : Dòng pha điện định mức của động cơ tính ở 2.2.4

2.3.4 Số vòng dây nối tiếp của 1 pha (𝒘𝟏):

w1 = p q1.ur1

a1 = 2.4.23

1 = 184 (vòng)

2.3.5 Tiết diện dây dẫn(S)

Để chọn kích thước dây trước hết phải chọn mật độ dòng điện J của dây dẫn Căn cứ vào dòng điện định mức để tính ra tiết diện tiết diện cần thiết Việc chọn ra mật độ dòng điện ảnh hưởng đến hiệu suất và sự phát nóng của máy mà sự phát nóng này chủ yếu phụ thuộc vào tích số AJ Tích số này tỷ lệ với suất tải nhiệt của máy Do đó theo kinh nghiệm thiết kế chế tạo, người ta căn cứ vào cấp cách điện để xác định AJ

Mật độ dòng điện J’ : J′ = AJ

A =

340 = 5,44 (Amm2) Trong đó:

 AJ = 1850 A2/cm mm2 ( tra bảng 10–4b trang 237 [1]

 A: tải điện từ đã chọn ở mục 2.3.5; A= 340A/cm Tiết diện sơ bộ của dây dẫn:

S1 = I1a1 n1 J′ =

1.4.5,44 = 0,76 (mm2) Trong đó:

 a1 = 1 : Số mạch nhánh song song  n1 = 4: Số sợi chập

Tra bảng VI.1 phụ lục VI trang 619[1] ta chọn dây dẫn có thông số như sau - Đường kính không kể cách điện: d=1,12 mm

- Đường kính dây tính cả cách điện: dcd = 1,20 mm - Tiết diện dây không kể cách điện: S1 = 0,985 mm2

2.3.6 Kiểu dây quấn

Yêu cầu chính đối với dây quấn động cơ không đồng bộ Roto lồng sóc như sau

- Điện áp của ba pha bằng nhau Trong dây quấn ba pha, điện áp ba pha lệch nhau 120° góc độ điện

- Điện trở và điện kháng của các mạch song song và của ba pha bằng nhau

- Dễ chế tạo và sửa chữa

- Cách điện gữa các vòng dây, các pha và với đất ít tốn kém và chắc chắn

Từ yêu cầu trên ta chọn dây quấn đồng tâm do tính đơn giản dễ chế tạo và dễ sửa chữa

Ta có: Z1 = 48; 2p = 4; m = 3; a 1 = 1 Bước cực từ:

τ = Z12p =

 y3 = y2+ 2 = 13  y4 = y3+ 2 = 15

Khoảng cách giữa các pha: K/CA−B−C = 2 q1 = 2.4 = 8 Ta có sơ đồ trải dây:

Hình 2 1: Sơ đồ trải dây(Nguồn Internet)