Thiết kế Động cơ không đồng bộ một pha điện dung dùng cho quạt có công suất 22 W

Động cơ công suất nhỏ ngày nay được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như trong công,nông nghiệp,trong tự động hoá và máy tính,trong hàng không,trong sinh hoạt gia dình...

LỜI NÓI ĐẦU

Động cơ công suất nhỏ ngày nay được sử dụng rất rộng rãi trong

nhiều lĩnh vực như trong công,nông nghiệp,trong tự động hoá và máy tính,trong hàng không,trong sinh hoạt gia dình Phần lớn những động cơ điện công suất nhỏ thuộc loại một pha và thường là động cơ điện không đồng bộ.Cách tính toán những động cơ điện này có khác với những động cơ điện có công suất trung bình,nhất là khi tính đặc tính của máy.Hiện nay có nhiều phương pháp tính toán động cơ công suất nhỏ ,mỗi phương pháp đều

có ưu điểm riêng của nó,độ chính xác và thời gian cần thiết để tính toán của các phương pháp cũng khác nhau.Trong phần thiết kế của em dùng phương pháp tính toán theo giáo trình ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA VÀ MỘT PHA CÔNG SUẤT NHỎ của thầy TRẦN KHÁNH HÀ bản in lần thứ hai có sửa chữa và bổ sung xuất bản năm 2002.

Nhiệm vụ của em trong quyển đồ án này là thiết kế động cơ không đồng

bộ một pha điện dung dùng cho quạt Với yêu cầu của bản thiết kế: Tính toán điện từ và dây quấn, tính các đường đặc tính,cùng với chuyên

đề :Nghiên cứu phương pháp điều khiển vận tốc động cơ dùng cho quạt Với thế mạnh về tính năng đồ hoạ của phần mềm Matlab em đưa thêm vào cách tính và vẽ các đường đặc tính làm việc và đặc tính khởi động nó đem lại kết quả chính xác hơn Ngoài ra với tầm cỡ của đồ án tốt nghiệp em đã

cố gắng sưu tập và nghiên cứu tài liệu trong và ngoài nước để cố gắng trình bày những hiểu biết của mình về loại động cơ này.

Để hoàn thành bản đồ án này trước tiên em xin chân thành cảm ơn cô giáo T.S Nguyễn Hồng Thanh đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo giúp em có được kết quả tốt nhất có thể Đồng thời cảm ơn nhà máy Điện Cơ Thống Nhất Hà Nội,đặc biệt là phòng kĩ thuật đã giúp đỡ tận tình,cùng bạn bè, sự động viên khích lệ của cha mẹ và gia đình Với kinh nghiệm thực tế chưa

và bạn bè để bản thiết kế hoàn thiện và hiểu sâu hơn về máy điện nói chung

và động cơ điện dung nói riêng Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn đã đào tạo dìu dắt trong xuất thời gian học tập tại trường

Hà Nội 5/2004

MỤC LỤC

PHẦN I 8

TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG 8

1.1 Giới thiệu chung và phân loại động cơ điện công suất nhỏ 8

1.2 Mô hình toán học của động cơ không đồng bộ điện dung ở chế độ xác lập dùng cho bài toán thiết kế 10

1.2.2 PHƯƠNG PHÁP TRỰC TIẾP 13

PHẦN II 15

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA ĐIỆN DUNG DÙNG CHO QUẠT 15

Chương 1 15

xác định kích thước chủ yếu và thông số pha chính 15

1 Tốc độ đồng bộ của động cơ 15

2 Đường kính ngoài stato 15

3 Đường kính trong stato 15

4 Bước cực stato 16

5 Chiều dài tính toán của stato 16

6 CHIỀU DÀI KHE HỞ KHÔNG KHÍ 16

7 Đường kính ngoài lõi sắt rôto 16

8 Đường kính trục rôto 16

10 Trong động cơ điện dung, thường số rãnh của hai pha dưới mỗi cực bằng nhau 17

11 Chọn dây quấn 17

12 Hệ số dây quấn stato 18

13 Từ thông khe hở không khí 18

14 Số vòng dây sơ bộ của cuộn chính 18

15 Số thanh dẫn trong rãnh 18

16 Dòng điện định mức 19

17 Tiết diện dây quấn chính sơ bộ 19

18 Bước răng stato 19

19 Bước răng rôto 19

Chương 2 20

xác định kích thước răng rãnh stato 20

1 Chọn loại thép 20

2 Xác định dạng rãnh stato 20

3 Với căn cứ như vậy ta chọn rãnh hình nửa quả lê 20

4 Chiều cao miệng rãnh 21

5 Chiều rộng miệng rãnh 21

8 Chiều cao gông stato 21

9 Đường kính phía trên stato 21

10 Chiều rộng rãnh dưới stato 22

11 Chiều cao rãnh stato 22

12 Chiều cao phần thẳng của rãnh 22

13 Sau khi chọn kích thước rãnh thì kích thước thực của gông stato là: 22

14 Bình quân bề rộng răng stato: 23

15 Diện tích rãnh stato 23

16 Kiểm tra hệ số lấp đầy 23

Chương 3 24

Xác định kích thước răng rãnh rôto 24

1 Rãnh rôto dạng tròn, quả lê 26

2 Chọn rãnh hình quả lê 24

3 Chiều cao miệng rãnh 24

4 Chiều rộng miệng rãnh 24

5 Làm rãnh nghiêng ở rôto và chọn thanh dẫn bằng nhôm 25

6 Hệ số dây quấn rôto 25

7 Dòng điện tác dụng trong thanh dẫn rôto 25

8 Bề rộng răng rôto 26

9 Đường kính phía trên rôto 26

10 Đường kính phía dưới rôto 26

11 Chiều cao phần thẳng rãnh rôto 26

12 Chiều cao rãnh rôto 26

13.Chiều cao tính toán của răng rôto 27

14 Chiều cao gông rôto 27

15 Diện tích rãnh rôto 27

16 Dòng điện trong vòng ngắn mạch 27

17 Mật độ dòng điện trong vòng ngắn mạch 27

18 Tiết diện vành ngắn mạch 27

19 Chiều cao vành ngắn mạch 27

20 Tiết diện vành ngắn mạch sau khi đã làm tròn 28

21 Mật độ dòng điện lúc này 28

22 Đường kính vành ngắn mạch 28

Chương 4 29

xác định trở kháng stato và rôto 29

I Xác định thành phần trở kháng stato 29

1 Chiều dài phần đầu nối của dây quấn stato 29

2 Chiều dài trung bình nửa vòng dây quấn stato 29

3 Tổng chiều dài dây quấn stato 29

4 Điện trở tác dụng của dây quấn stato 29

5 Điện trở stato tính theo đơn vị tương đối 29

6 Hệ số từ dẫn của từ tản rãnh rs 30

7 Hệ số từ dẫn của từ tản tạp t 30

8 Hệ số từ tản phần đầu nối của dây quấn stato 31

9 Tổng hệ số từ dẫn stato 31

10 Điện kháng tản dây quấn chính stato 31

11 Điện kháng tản của dây quấn chính stato tính theo đơn vị tương đối 31

12 Điện trở tác dụng của rôto lồng sóc 31

13 Điện trở của phần trở rôto lồng sóc 32

14 Điện trở rôto tính theo đơn vị tương đối 32

15 Hệ số từ dẫn tản rãnh rôto 32

16 Hệ số từ tản tạp rôto 33

17 Hệ số từ dẫn phần đầu nối 33

18 Tổng hệ số từ tản rôto 33

19 Điện kháng rôto quy đổi sang stato 34

20 Điện kháng rôto tính theo đơn vị tương đối 34

Chương 5 35

Tính toán mạch từ 35

1 Tính toán mạch từ bao gồm tính dòng điện từ hoá I 35

2 Sức từ động khe hở không khí 35

3 Sức từ động ở răng stato 35

4 Sức từ động ở gông stato 35

5 Tổng sức từ động trên stato 35

6 Sức từ động ở răng rôto 36

7 Sức từ động ở gông rôto 36

8 Tổng sức từ động rơi trên rôto 36

9 Tổng sức từ động của mạch từ 36

10 Dòng điện từ hoá 36

11 Dòng điện từ hoá phần trăm 36

12 Điện kháng ứng với từ trường khe hở không khí 36

13 Điện kháng ứng với từ trường khe hở không khí tương đối 36

Chương 6 37

Tính toán chế độ định mức 37

1 Tham số ban đầu của mạch điện thay thế pha chính 37

2 Tính hệ số từ kháng của mạch điện 37

3 Chọn hệ số trượt định mức 38

4 Điện trở tác dụng thứ tự thuận và thứ tự nghịch của mạch điện 38

5 Điện kháng thứ tự thuận và nghịch của mạch điện thay thế 38

6 Tổng trở thứ tự thuận và nghịch của máy điện thay thế 38

7 Tổng trở mạch điện thay thế thứ tự thuận 38

Chương 7 39

Tính toán pha phụ 39

3 Điện dung cần thiết của tụ điện 39

4 Tính lại tụ dung kháng 39

5 Để đảm bảo điều kiện từ trường tròn, tỉ số biến áp 40

6 Số thanh dẫn trong 1 rãnh của dây cuốn phụ 40

7 Vòng dây của dây quấn phụ 40

8 Tỉ số giữa vòng dây hai cuộn 40

9 Sơ bộ tính ra tiết diện dây dẫn pha phụ 40

10 Kiểm tra hệ số lấp đầy 40

11 Điện trở tác dụng pha phụ B 40

12 Tổng trở thứ tự thuận pha phụ B 40

13 Tổng trở thứ tự nghịch pha chính 41

14 Tổng trở thứ tự nghịch pha phụ 41

15 Thứ tự thuận nghịch của dây quấn Stato pha chính 41

16 Sức điện động thứ tự thuận 41

17 Kiểm tra hệ số kE 42

Chương 8 43

Tính tổn hao sắt và dòng điện phụ. 43

1 Trọng lượng răng stato 43

2 Trọng lượng răng roto 43

3 Trọng lượng gông stato 43

4 Trọng lượng gông roto 43

5 Tổn hao sắt trên răng stato 43

6 Tổn hao sắt trên răng roto 44

7 Tổn hao sắt trên gông stato 44

8 Tổn hao sắt trên gông roto 44

9 Tổn hao sắt tính toán của stato 44

10 Tổn hao sắt tính toán của roto 44

11 Khi E1 =151,23 (V) thì tổn hao sắt do từ trường thuận gây nên44 12 Dòng điện phụ thứ tự thuận do tổn hao sắt gây nên 44

13 Sức điện động thứ tự nghịch 44

14 Dòng điện stato có xét đến tổn hao sắt ở cuộn dây chính 45

15 Dòng điện trong cuộn dây phụ 45

16 Mật độ dòng điện của dây quấn chính và phụ 45

17 Dòng điện tổng stato lấy từ lưới 45

18 Công suất điện từ 45

19 Tổn hao cơ 46

20 Tổn hao phụ 46

21 Tổng công suất cơ trên trục 46

22 Tổn công suất cơ tác dụng lên trục 46

23 Mômen tác dụng 46

24 Tổn hao đồng stato 46

25 Tổn hao đồng roto 46

26 Tổng tổn hao 46

27 Công suất tiêu thụ 46

28 Hiệu suất 47

29 Hệ số công suất 47

30 Điện áp rơI trên dây quấn phụ 47

31 Điện áp trên tụ điện 47

Chương 9 49

Tính toán chế độ khởi động 49

1.Tính toán tham sô ở chế độ khởi động 2 Dòng điện thứ tự thuận của dây quấn chính 49

3 Dòng điện thứ tự ngịch của dây quấn chính 49

4 Dòng điện tổng của dây quấn chính 50

5 Dòng điện tổng của pha phụ 50

6 Mật độ dòng khởi động dây quấn chính 50

7 Mật độ dòng dây quấn phụ 50

8 Dòng điện khởi động tổng 50

9 Bội số dòng khởi động 50

10 Hệ số công suất tổng lúc khởi động 50

10 Công suất điện từ lúc khởi động 50

11 Mômen khởi động 51

12 Bội số mômen khởi động 51

13 Công suất tiêu thụ lúc khởi động 51

14 Điện áp trên dây quấn phụ lúc khởi động 51

15 Điện áp trên tụ lúc khởi động 51

PHẦN III 53

VẼ ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC VÀ ĐẶC TÍNH CƠ BẰNG MATLAB 53

PHẦN IV 59

CHUYÊN ĐỀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 59

I Cơ sở điều chỉnh tốc độ của động cơ công suất nhỏ 59

PHẦN I TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN

CỨU ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VÀ PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ ĐIỆN CÔNG SUẤT NHỎ

Máy điện công suất nhỏ là được dùng rất rộng rãi trong gần nửa thế kỷnay.Giới hạn công suất của nó thường trong khoảng một vài phần của oátđến 750W song cũng có những loại máy điện công suất nhở có công suấtlớn 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 điều khiển tự động, côngnghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm, xí nghiệp y tế, nhà ăn công cộng, cácnghành tiểu thủ công nghiệp và sinh hoạt hàng ngày là một đIũu không thểthiếu được trong thời đạI ngày nay Trong động cở không đồng bộ Rotolồng sóc là loạI phổ biến nhất hiện nay trong các loại động cơ xoay chiềucông suất nhỏ Động cơ không không đồng bộ một pha dùng nguồn điệnmột pha của lưới điện sinh hoạt nên được dùng ngày càng rất rộng rãI ở mọinơi 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 điệnkhác nhất là dộng cơ có vành đổi chiều thông dụng có những 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 chỉnhtốc độ thấp

Tất cả động cơ không đồng bộ một pha công suất nhỏ đều có nhược điểm là luôn có chốt li tâm hoặc rơle chuyên dụng để ngắt phần tử khởi độngsau khi động cơ khởi động Điều đó dẫn đến tăng giá thành của động cơ và

giảm độ tin cậy của chúng.Trong trường hợp khi độ tin cậy của động cơ

đóng vai trò quan trọng nhất còn yêu cầu mô men khởi động không quá cao, người ta thường dùng động cơ một pha với tụ làm việc mắc cố định Động cơkhông đồng bộ điện dung có hai pha trên stato thường được cấp điện qua

điện dung để tạo ra điện áp hai pha cho quá trình mở máy Kết thúc quá trình

Ba pha

Động cơ KĐB bộđộng lực CSN

Giảm tốc

Một phaVới giảm tốc điện từ Với Roto lăn

Với roto đặc

Với roto lồng sóc

Vạn năng

Ba phaMột pha

Bình thường

PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ KĐB CÔNG SUẤT NHỎ

Trong những trường hợp đặc biệt, yêu cầu lúc mở máy và lúc tải định mức từ trường quay gần tròn nhất để đảm bảo các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật người ta dùng hai điện dung(một để mở máy và một để làm việc).

Động cơ điện dung được cấp điện từ lưới một pha với hai cuộn dây trên stato gồm cuộn chính(Cuộn A) nối trực tiếp với nguồn và cuộn

phụ(Cuộn B) nối với nguồn qua tụ điện.Chúng được đặt lệch nhau 900

Động cơ với tụ làm việc có đặc tính làm việc tương đối tốt :  = 0,5 –0,9; Cos = 0,8 –0.95; Mmax = (1,6 – 2,2)Mđm; song nhược điểm của loạiđộng cơ này là momen khởi động nhỏ MK = (0,3-0,6)Mđm

Dưới đây sẽ tiến hành khảo sát về các phương pháp diễn tả toán học của mỗi loại và phân biệt cách xác định kích thước cơ bản để cải tiến cho phù hợp với công tác nghiên cứu

1.2 MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐIỆN DUNG Ở CHẾ ĐỘ XÁC LẬP DÙNG CHO BÀI TOÁN THIẾT KẾ.

Trong quá trình thiết kế máy điện nói chung, mô hình toán diễn tả chế

độ xác lập được dùng để xác định các đặc tính làm việc Mô hình toán học phản ánh bản chất của máy điện được thiết kế qua các đặc tính tĩnh Nếu như

U

I B

K§

các đặc tính nhận được từ mô hình chưa đảm bảo tiêu chuẩn thì phải tính toán lại từ đầu Mô hình toán học của máy điện xoay chiều ở chế độ xác lập được trình bày bởi hệ thống các phương trình cân bằng điện áp ở dạng phức

số và biểu thức mômen điện từ ở dạng trị số hiệu dụng

Động cơ đang nghiên cứu thuộc loại động cơ không đồng bộ một pha điện dung thông dụng Trên stato có hai cuộn dây đặt lệch nhau một góc 900

điện trong không gian Góc lệch pha về thời gian được tạo nên nhờ điện dung C nối vào một trong hai cuộn Động cơ được cung cấp điện từ lưới mộtpha Roto có cấu tạo kiểu lồng sóc Hai cuộn dây trên stato là hai pha A và B

có tiết diện dây và số vòng dây không đối xứng Cả hai cuộn dây đều tham gia làm việc trong suốt quá trình quá độ và quá trình xác lập Có hai phương pháp diễn tả toán học động cơ không đồng bộ điện dung một pha là: phương pháp phân lượng đối xứng và phương pháp trực tiếp tự nhiên

1.2.1 phương pháp phân lượng đối xứng

Nguyên lý xây dựng mô hình này xuất phát từ dòng điện một pha tạo

ra từ trường đập mạch có thể phân tích thành hai từ trường quay thuận và ngược Trong động cơ điện dung, trên stato có hai cuộn dây tương ứng với bốn động cơ đối xứng, trong đó có một động cơ quay thuận và một động cơ quay ngược Gọi UA,UB là điện áp đóng vào hai cuộn dây stato thì phân lượng thuận và ngược của điện áp được xác định:

UA(1,2) = 21 (UA j UB)

UB(1,2) = 12 (UA j UA)Gọi tổng trở các cuộn dây stato là: ZA, ZB

- Tổng trở từ hoá ZA, ZB;

- Điện trở và điện kháng của roto tương ứng với các pha A và B là

rrA, rrB, X2A, X2B ;

.

2

A c

UB(1,2) = (1 ) ( )

2 1

2

B c

rB2] Tính toán các đặc tính làm việc của động cơ điện dung theo phương pháp này khá cồng kềnh, số lượng phép tính lớn Vì thế trong thời gian gần

U

B(1,2 )

B(1,2)

I

oB(1,2 )

đây người ta đưa ra phương pháp xây dựng mô hình trực tiếp, không sử dụngphương pháp phân lượng đối xứng.

1.2.2 Phương pháp trực tiếp

Phương pháp trực tiếp là phương pháp không sử dụng nguyên lý xếp chồng từ trường quay thuận và ngược trong khe hở không khí Phương pháp này cho phép thu gọn số lượng các phương trình và biểu thức tính toán trong thiết kế động cơ điện dung

Từ hệ thống bốn phương trình vi phân của máy điện tổng quát được viết trong hệ toạ độ quay ,  sau khi chuyển về phức số ở trạng thái xác lập

Hệ thống 4 phương trình trên đây chứa 4 ẩn số dòng điện là .

I A, , .

I B,.

Mặc dù phương pháp này có nhiều hơn phương pháp phân lượng đối xứng

song không thấy rõ ảnh hưởng trực tiếp đến mô men điện từ

I

jU2

2

r



 1

PHẦN II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG

BỘ MỘT PHA ĐIỆN DUNG DÙNG CHO QUẠT

1 Tốc độ đồng bộ của động cơ

2

50 60

p :Số đôi cực p= 2

f: Tần số nguồn

2 Đường kính ngoài stato

Trong thực tế hiẹn nay đối với loại quạt công suất này người ta thường chế tạo với dường kính :

Dn=7,9 cm

3 Đường kính trong stato

D = kD.Dn = 0,6.168 = 100,8 (mm) Trong đó :

kD:Hệ số kết cấu

kD = (0,485 – 0,615) với 2p = 4 Trong trường hợp bài toán này ta

4 Bước cực stato

áp dụng công thức:

 2..D p  2..462 36,11(mm)

 36 (mm)

5 Chiều dài tính toán của stato

l = .D = 0,391.46 = 18 (mm)

Trong đó:

:Hệ số kết cấu, là tỷ lệ chiều dài lõi sắt stato với đường kính trong

 = (0,22 – 1,57) :Theo tài liệu I

Trong tính toán trên ta chọn  = 0, 391;

6 Chiều dài khe hở không khí

Để giảm nhỏ dòng điện không tải và nâng cao cos ,khe hở không khí thường chọn nhỏ, nhưng khe hở không khí càng nhỏ thì vấn đề công nghệ không đáp ứng được và làm tăng sóng bậc cao lên

Khe hở không khí trong máy điện công suất nhỏ thường chọn trong khoảng sau:

Việc chọn số rãnh stato Zs của động cơ điện dung và số rãnh rôto Zr cóquan hệ mật thiết với nhau, khi chọn ta phải xét đến các mối quan hệ sau:

+ Trên đặc tính mômen M = f(n) không có chỗ lõm nhiều do những mômen ký sinh đồng bộ và không đồng bộ sinh ra

+ Động cơ khi làm việc tiếng ồn do lực hướng tâm sinh ra nhỏ nhất.+ Tổn hao phần răng sinh ra nhỏ nhất

9 Với những lý do trên ta quyết định chọn số răng như sau:

Với 2p = 4 ta có Zs = 16; Zr = 17

Sự tương ứng giữa Zs và Zr theo bảng 2.1 trang 29 tài liệu [I]

10 Trong động cơ điện dung, thường số rãnh của hai pha dưới mỗi cực bằng nhau.

2 2 2 2

16

Z q

B A

11 Chọn dây quấn

Chọn dây quấn 1 lớp, đồng tâm phân tán hai mặt phẳng

Dây quấn bước đủ y= = Zs/2.p =16/4 = 4

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

12 Hệ số dây quấn stato

924 , 0 2 4

1 sin 2

707 , 0

4

sin

707 , 0

B - từ thông khe hở không khí: B = (0,3 - 1)T, ta chọn B = 0,5T;

14 Số vòng dây sơ bộ của cuộn chính

52 , 3620 924

, 0 10 0736 , 2 50 11 , 1 4

220 7 , 0

4

E dm sA

k f k

k U W

E

= (0,7  0,9); ở đây ta chọn kE = 0,7;

15 Số thanh dẫn trong rãnh

13 , 905 2

2

52 , 3620 1



q p

W a

2 2 1

.

16 Dòng điện định mức

186 , 0 220 2 38 , 0

22

2 cos



dm II

II

dm dmA

U

P I

186 , 0

2

mm J

a:số mạch nhánh song song , a=1

J - mật độ dòng điện J = (6  8,5) A/mm2, ở đây ta chọn J = 6 A/mm2

Ta quy chuẩn ssA = 0,0314 mm2

Do cách điện là cấp B nên ta chọn loại dây men chịu nhiệt TB Dựa vào phụ lục II trong tài liệu [I] ta chọn được:

- Đường kính chuẩn của dây dẫn không cách điện d = 0,20 mm;

- Đường kính chuẩn của dây dẫn kể cả cánh điện dcđ = 0,23 mm

18 Bước răng stato.

) ( 03 , 9 16

46

mm Z

D t

s

s     

19 Bước răng rôto

) ( 39 , 8 17

4 , 45 '

mm Z

D t

r

CHƯƠNG 2

XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC RĂNG RÃNH STATO

2 rãnh kia nhỏ hơn vì vậy đơn giản được sức từ động cần thiết trên răng.

Rãnh hình nửa quả lê có diện tích lớn hơn dạng rãnh hình quả lê

Diện tích rãnh dạng hình thang lớn nhất nhưng tính công nghệ kém hơn dạng rãnh nửa quả lê

3 Với căn cứ như vậy ta chọn rãnh hình nửa quả lê

4 Chiều cao miệng rãnh

Theo tài liệu [I] thì chiều cao miệng rãnh h4s = (0,5  0,8)mm Ta chọn h4s = 0,8 mm

Ta lấy b4s = 1,5 mm.

6 Kết cấu cách điện rãnh

Dùng giấy cách điện có bề dày c = 0,5 mm

7 Chiều rộng răng stato ( Sơ bộ)

Được xác định theo kết cấu, tức là xét đến:

 Độ bề của răng;

 Giá thành của khuôn dập; độ bền của khuôn;

 Đảm bảo mật độ từ thông qua răng nằm trong phạm vi cho phép, thường Bzs 2 T

97 , 0 4 , 1

03 , 9 5 , 0

.

mm k

B

t B c zs

8 Chiều cao gông stato.

Chiều cao này bị hạn chế bởi mật độ từ thông cho phép trên gông:

2

16 32 , 3 2 , 0

2 ,

9 Đường kính phía trên stato

Đối với rãnh hình nửa quả lê:

16

16 32 , 3 8 , 0 2 46

2

Z

Z b h D d

s

s zs s

3 , 5 2 79

2

mm b

Z

h D

zs gs n

11 Chiều cao rãnh stato.

Đối với rãnh hình nửa quả lê:

2

3 , 5 2 46 79 2

2

mm h

D D

2

mm h

D D

14 Bình quân bề rộng răng stato:

b’zs     7 , 5 3 , 3134 ( )

16

8 , 0 2 5 , 7 46

2

1

Z

h d

D

s s

rs s

3 , 5 2 79

2

b Z

h D s

gs n

zs ' b' zs b'

65 , 6 5 , 0 8

5 , 7

) (

5 , 0 8

2 2

2 1 12

2 1

mm

b d h

, 74

23 , 0

905 2

2

d u k

Trong đó:

Diện tích cách điện rãnh

Scd= c.(d2s + 2.hrs)= 0,5.(10,1 + 2.11,2)=6,5 (mm2)Diện tích rãnh có ích

Sr = Srs – Scd = Srs – c.(d2s + 2.hrs) =

= 80,6 – 6,5 = 74,1 (mm2)

CHƯƠNG 3 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC RĂNG RÃNH RÔTO

1 Rãnh rô to có dạng tròn, quả lê.

Theo quan điểm về chế tạo khuôn dập thì rãnh tròn đơn giản nhất nhưng tiết diện thanh dẫn rôto có thể không đủ.Do đó thường chọn rãnh quả lê,với dạng này thì chiều rông răng được đều theo chiều cao của rãnh hơn.

2 Chọn rãnh hình quả lê

3 Chiều cao miệng rãnh.

Đối với động cơ công suất nhỏ,để đảm bảo độ bền của khuôn dập,

chiều cao miệng rãnh nhỏ nhất lấy vào khoảng

6 Hệ số dây quấn rôto

9974 , 0 795

, 0

2 795 , 0 sin 2 2 sin 2

2

radian Z

p

n r

03 , 9

n n

t

t t

, 0 17

924 , 0 3620 2 2 186 0 92 , 0

2

.

A k

Z

k W m I

k

I

dqr r

dqA sA dm

39 , 8 5 , 0

.

mm k

.

2

2 5 ,

4 1

12

mm

d b Z h d

D

r r

6 / 5 2

mm h

d D

8

2 2

2

2 1 12 2

2 2 1

mm

d d h d

h4r=0.42

16 Dòng điện trong vòng ngắn mạch

) ( 191 17

2 sin 2

27 , 138

sin 2

A Z

p

I I

191 mm2

J

I S v

4 , 76

mm b

I J

22 Đường kính vành ngắn mạch

Dv = D – av – 2. = 46 -7 – 2.0,3 = 38,4 (mm)

CHƯƠNG 4 XÁC ĐỊNH TRỞ KHÁNG STATO VÀ RÔTO

I Xác định thành phần trở kháng stato

Độ chính xác của tính toán động cơ điện dung phụ thuộc vào độ chính xác của tính toán tham số Vì vậy việc xác định điện trở, điện kháng dây quấn stato và rôto là rất quan trọng

1 Chiều dài phần đầu nối của dây quấn stato

lđ = kI.y +2.B =1,3.3,37 +2.1 =6,38 (cm) trong đó:

kI - hệ số kinh nghiệm, kI = 1,3 khi 2p =4

B – hệ số kinh nghiệm B = (0,5  1,5), ở đây ta chọn B = 1

Vì là dây quấn đồng khuôn nên:

.y

4

3 2 2

12 , 1 6 , 4

2

2 Chiều dài trung bình nửa vòng dây quấn stato

, 0

3 , 592 10 13 , 2

a S

l R

8 , 401

với:

) ( 8 , 1182 186

, 0

I

U R

8 , 0 5 , 7

55 , 3 5 , 7 2

5 , 1 785 , 0 1 5 , 7 3 10

.

2 785 , 0

.

4 1

2 1

4 1

h d

b k

d

h

s

s s s

s s

7 Hệ số từ dẫn của từ tản tạp  t

Xét đến ảnh hưởng của từ trường sóng bậc cao (sóng điều hoà răng và sóng điều hoà dây quấn) gây nên từ thông móc vòng tản trong dây quấn stato, có khi còn gọi là từ tản trong khe hở không khí và từ trường tương ứngchủ yếu phụ thuộc vào sự dẫn từ của các đường sức từ trong khe hở không khí

Hệ số t phụ thuộc vào kích thước máy điện( bước răng, khe hở

không khí) và số liệu dây quấn.Bề rộng miệng rãnh stato và rôto cũng có ảmh hưởng nhất định đến từ tản tạp (hệ số khe hở không khí k phụ thuộc vào bề rộng miệng rãnh)

788 , 1 81 , 0 3 , 0 146 , 1 9 , 11

03 , 9

9 ,

, 9

5 , 1 03 , 9 3 , 0

5 , 1 5

3 , 0

5 , 1 5

5

5

4 4

s

s

t

b t b

b k







05 , 1 39 , 8

1 39 , 8 3 , 0

1 5

3 , 0

1 5

5

5

4 4

r

r

t

b t b

b k







Có: Zs/Zr=16/17 và Zs/2p=16/4=4

Theo hình 4-9 tài liệu I.Tra ra s=0,81

8 Hệ số từ tản phần đầu nối của dây quấn stato

Từ tản đầu nối cũng rất phức tạp, phụ thuộc vào loại dây quấn và góc độ nghiêng của phần đầu nối

Hệ số từ tản phần đầu nối dây quấn phân tán hai mặt phẳng:

  .6 , 381 0 , 64 3 , 6 1 , 223

83 , 1

2 27 , 0 64 , 0 27 ,

9 Tổng hệ số từ dẫn stato

s = rs + ts + ds = 1,189 + 1,788 + 1,223 = 4,2

10 Điện kháng tản dây quấn chính stato

) ( 66 , 195 2 , 4 2 2

8 , 1 100

3620 100

50 158 , 0

.

100

100

158

,

0

2 2

q p

l W

f

11 Điện kháng tản của dây quấn chính stato tính theo đơn vị tương đối

165 , 0 220

186 0 66 , 195

U

I X X

12 Điện trở tác dụng của rôto lồng sóc

pt

r

v t

dr r

ds sA

Z p

r r

k Z

k W m

sin 2

.

4

12 2

2

2 2

2 2

2 2

974 , 0 17

924 , 0 3620 2 4

4







dr r

ds sA

k Z

k W m k

Trong đó:

kds = 0,924-Hệ số dây quấn stato

kdqr = kn = 0,974 – Hệ số dây quấn rôto lồng sóc khi làm rãnh nghiêng

13 Điện trở của phần trở rôto lồng sóc

) ( 10 473 , 0 17

2 sin 2

10 036 , 0 10 335 , 0 sin 2

4 2

4 2

pt

Z p

r r

r

Trong đó:

sr

r t

S

l

r  75. = 0 , 335 10 ( )

02 , 25

810 , 1 0465 ,

) ( 10 036 , 0 7

11

10 47 , 3 23

1

.

10

v v

b a Z

D r

rrA = k12.rpt = 554,99.104.0,473.10-4 = 262,51 ()

14 Điện trở rôto tính theo đơn vị tương đối

222 , 0 220

186 , 0 51 , 262

I r r

r rr

r r

r rr

b

h k d

b S

d d

h

4

4 1

4

2 2 1 1

2 66 , 0

8

1





091 , 1 1 4 , 0 1 2 , 4 2

1 66 , 0 02 , 25 8

2 , 4 1 2 , 4 3 76 ,

839 , 0

9 ,

r

r tr

03 , 0 17

5

2 1

/ 1 5

1

r

Z p

z Z

p

Có: 3 , 33

3 , 0

Theo hình 4-7 tài liệu I ta tra được z=0,03