thiết kế động cơ không đồng bộ 3pha 4KW

Nguyên lý làm việc của động cơ

Động cơ không đồng bộ ba pha bao gồm hai phần chính: stato (phần tĩnh) và rôto (phần quay) Phần stato được cấu tạo từ lõi thép, trong đó chứa dây quấn ba pha, tạo ra từ trường cần thiết cho hoạt động của động cơ.

Khi đấu dây quấn ba pha vào lưới điện ba pha, các dòng điện trong dây quấn sẽ tạo ra từ trường quay Tốc độ quay của từ trường này được xác định bởi công thức n1 = 60.f p1.

SVTH : Nguyễn Quang Hiển Trang - 8 -

-p: số đôi cực từ của dây quấn

Phần quay của máy điện bao gồm lõi thép rôto, trong đó dây quấn rôto được tạo thành từ nhiều thanh dẫn được đặt trong các rãnh của mạch từ Hai đầu của dây quấn được kết nối bằng hai vành ngắn mạch.

Từ trường quay của stato trong dây rôto tạo ra sức điện động E, và do dây quấn stato là mạch kín, dòng điện sẽ chạy qua đó Sự tương tác giữa các thanh dẫn mang dòng điện và từ trường của máy sinh ra các lực điện từ Fđt, tác động lên thanh dẫn với chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái.

Các lực tác dụng lên thanh dẫn theo phương tiếp tuyến với bề mặt rôto sẽ tạo ra mômen quay cho rôto Điều này cho thấy điện năng được lấy từ lưới điện là yếu tố quan trọng trong quá trình hoạt động của hệ thống.

SVTH : Nguyễn Quang Hiển Trang - 9 - a)

Động cơ không đồng bộ là thiết bị điện từ chuyển đổi điện năng từ lưới điện thành cơ năng trên trục động cơ Chiều quay của rôto phụ thuộc vào chiều quay của từ trường, điều này liên quan đến thứ tự pha của điện áp trên dây quấn stato Tốc độ của rôto (n2) luôn nhỏ hơn tốc độ từ trường, và chỉ khi đó mới xảy ra cảm ứng sức điện động trong dây quấn rôto Hiệu số tốc độ giữa từ trường và rôto được gọi là hệ số trượt (s).

Khi s=0, tức là n1= n2, tốc độ của rôto tương đương với tốc độ từ trường, điều này được gọi là chế độ không tải lý tưởng, nơi không có sức cản tác động lên trục Trong thực tế, ở chế độ không tải, s thường xấp xỉ 0 do tồn tại một số sức cản như lực cản gió và ma sát từ ổ bi.

Khi hệ số trượt bằng s =1, lúc đó rôto đứng yên (n2=0), momen trên trục bằng momen mở máy

Hệ số trượt định mức là hệ số trượt tương ứng với tải định mức, trong khi tốc độ động cơ tương ứng với hệ số này được gọi là tốc độ định mức.

Tốc độ động cơ không đồng bộ bằng:

Động cơ không đồng bộ có đặc điểm quan trọng là dây quấn stato không được kết nối trực tiếp với lưới điện Sức điện động và dòng điện trong rôto được tạo ra nhờ hiện tượng cảm ứng, do đó động cơ này còn được gọi là động cơ cảm ứng.

Tần số dòng điện trong rôto rất nhỏ, nó phụ thuộc vào tốc độ trựơt của rôto so với từ trường:

SVTH : Nguyễn Quang Hiển Trang - 10

Động cơ không đồng bộ có khả năng hoạt động như máy phát điện khi được quay bởi một động cơ khác với tốc độ cao hơn tốc độ đồng bộ, và các đầu ra được kết nối với lưới điện Ngoài ra, nó cũng có thể hoạt động độc lập nếu được kích thích bằng các tụ điện Động cơ không đồng bộ có thể được thiết kế thành động cơ một pha; tuy nhiên, động cơ một pha không thể tự khởi động và cần các thiết bị khởi động như tụ điện hoặc điện trở để bắt đầu hoạt động.

Cấu tạo của động cơ không đồng bộ

Động cơ không đồng bộ được phân thành hai loại chính: động cơ không đồng rôto lồng sóc và động cơ rôto dây quấn, trong đó stato của cả hai loại đều giống nhau Bài viết này sẽ tập trung nghiên cứu về động cơ rôto lồng sóc.

Hình 1.2 kết cấu stato máy điện không đồng bộ a) lá thép stato; b) lõi thép stato. a) b) a Stato (phần tĩnh)

Stato bao gồm vỏ máy, lõi thép và dây quấn.

Vỏ máy là bộ phận quan trọng, giữ cố định lõi sắt và dây quấn, đồng thời kết nối nắp và gối đỡ trục Vỏ máy có thể được chế tạo từ gang, nhôm hoặc thép thông qua các phương pháp như đúc, hàn và rèn Có hai loại vỏ máy chính: vỏ kiểu kín và vỏ kiểu bảo vệ Vỏ kiểu kín yêu cầu diện tích tản nhiệt lớn, thường được thiết kế với nhiều gân tản nhiệt trên bề mặt Trong khi đó, vỏ kiểu bảo vệ có bề mặt nhẵn, cho phép gió mát thổi trực tiếp lên bề mặt ngoài của lõi thép và bên trong vỏ máy.

Hộp cực là bộ phận quan trọng dùng để chứa điện từ lưới vào động cơ Đối với động cơ kiểu kín, hộp cực cần phải được bảo vệ kín, với giăng cao su giữa thân hộp cực và vỏ máy cùng nắp hộp cực Ngoài ra, vỏ máy còn được trang bị bulon vòng để hỗ trợ cẩu máy trong quá trình nâng hạ và vận chuyển, cùng với bulon tiếp mát để đảm bảo kết nối điện.

Lõi sắt là phần dẫn từ quan trọng, giúp giảm tổn hao nhờ vào việc sử dụng những lá thép kỹ thuật điện dày 0,5mm Bề mặt các lá thép được phủ một lớp sơn cách điện mỏng nhằm hạn chế tổn hao do dòng điện xoáy Các lá thép được ép chặt thành khối, đảm bảo lõi sắt có khả năng dẫn từ tốt, tổn hao sắt nhỏ và độ bền cao.

Dây quấn stato được lắp đặt trong rãnh của lõi sắt và được cách điện tốt, đóng vai trò quan trọng trong việc biến đổi năng lượng điện thành cơ năng và ngược lại Ngoài ra, giá thành dây quấn cũng chiếm một phần lớn trong tổng chi phí của máy điện Phần quay, hay rôto, cũng có vai trò không kém quan trọng trong hoạt động của máy.

Rôto của động cơ không đồng bộ gồm lõi sắt, dây quấn và trục (đối với động cơ rôto dây quấn còn có vành trượt).

Hình 1.4 Cấu tạo rôto động cơ không đồng bộ. a) Dây quấn lồng sóc; b) Lõi thép rôto;

Lõi sắt của rôto được cấu tạo từ các lá thép kỹ thuật điện tương tự như stato, tuy nhiên không cần sơn cách điện giữa các lá thép do tần số làm việc của rôto rất thấp, chỉ vài Hz, dẫn đến tổn hao dòng phu co rất thấp Lõi sắt được ép trực tiếp lên trục máy hoặc giá rôto, với mặt ngoài được dập rãnh để đặt dây quấn và có lỗ dập ở giữa để lắp trục.

Phân làm 2 loại chính: loại kiểu rôto dây quấn và loại kiểu rôto lồng sóc.

Rôto dây quấn tương tự như dây quấn stato, với máy điện cỡ trung bình trở lên sử dụng dây quấn sóng 2 lớp để giảm thiểu giây đầu nối, giúp kết cấu dây quấn trở nên chặt chẽ hơn Đối với máy điện cỡ nhỏ, dây quấn thường là đồng tâm 1 lớp, và dây quấn 3 pha của rôto thường được đấu hình sao Đặc điểm nổi bật của loại động cơ này là có thể sử dụng chổi than để đưa điện trở phụ hoặc suất điện động phụ vào mạch rôto, từ đó cải thiện khả năng khởi động, điều chỉnh tốc độ và nâng cao hệ số công suất của máy.

Dây quấn của rôto có cấu trúc khác biệt so với dây quấn stato, với các thanh dẫn bằng đồng hoặc nhôm được đặt trong mỗi rãnh của lõi sắt Các thanh dẫn này dài hơn lõi sắt và được kết nối bằng hai vòng ngắn mạch bằng đồng ở hai đầu.

- hay nhôm Nếu là rôto đúc nhôm thì trên vành ngắn mạch còn có các cánh khoáy gió

Rôto thanh đồng được sản xuất từ đồng hợp kim có điện trở suất cao, giúp nâng cao mô men mở máy và giảm thiểu tổn hao Để cải thiện hiệu suất mở máy cho các máy có công suất lớn, người ta thường thiết kế rãnh rôto sâu hoặc sử dụng lồng sóc kép Đối với máy điện cỡ nhỏ, rãnh rôto được thiết kế chéo góc so với tâm trục để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động.

Dây quấn lồng sóc không cần cách điện với lõi sắt

Trục máy điện, với rôto quay bên trong stato, đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc của máy Tùy thuộc vào kích thước, trục này có thể được chế tạo từ thép cacbon có độ dày từ 5 đến 45.

Trên trục của rôto có lõi thép, dây quấn, và quạt gió.

Khe hở

Vì rôto có hình dạng khối tròn, khe hở giữa rôto và stator là đồng đều Trong máy điện không đồng bộ, khe hở thường rất nhỏ, chỉ từ 0,2 đến 1 mm cho các máy cỡ nhỏ và vừa, giúp hạn chế dòng từ hóa và nâng cao hệ số công suất của máy.

Kết cấu của các máy điện hiện nay được thiết kế dựa trên các yếu tố như phương pháp bảo vệ, cách lắp ghép, hệ thống thông gió và đặc tính của môi trường bên ngoài Một trong những cách phân loại quan trọng là dựa vào phương pháp bảo vệ máy khỏi ảnh hưởng của môi trường xung quanh.

Cấp bảo vệ máy ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc và an toàn của thiết bị Cấp bảo vệ được ký hiệu bằng chữ IP và hai chữ số, trong đó chữ số đầu tiên thể hiện mức độ bảo vệ chống tiếp xúc với người và vật thể Có 7 cấp độ từ 0 đến 6, với 0 biểu thị máy không được bảo vệ và 6 cho thấy máy hoàn toàn kín, không cho phép tiếp xúc và ngăn chặn bụi và vật thể lọt vào Chữ số thứ hai tiếp tục chỉ ra các mức độ bảo vệ khác nhau.

Mức độ bảo vệ chống nước của máy được phân loại từ 0 đến 8, trong đó số 0 biểu thị rằng máy không được bảo vệ khỏi nước, còn số 8 cho thấy máy có khả năng ngâm trong nước vô hạn mà không bị hư hại.

Thường có thói quen chia cấp bảo vệ theo phương pháp làm nguội máy. Theo cách này máy điện được chia thành các kiểu kết cấu sau:

Loại máy này không có bảo vệ cho các bộ phận quay và bộ phận mang điện, cũng như không có thiết bị ngăn chặn vật bên ngoài rơi vào Được thiết kế theo kiểu tự làm nguội, máy này có cấp bảo vệ IP00 Thường được đặt trong nhà có người trông coi, loại này không cho phép người ngoài lại gần.

Trang bị bảo vệ chống tiếp xúc ngẫu nhiên với các bộ phận quay hoặc mang điện, ngăn chặn vật thể bên ngoài và nước xâm nhập theo các góc độ khác nhau Loại bảo vệ này thường có tính năng tự thông gió và được phân loại theo cấp độ bảo vệ từ IP11 đến IP33.

Máy kín là loại thiết bị có không gian bên trong được cách ly hoàn toàn với môi trường bên ngoài, với cấp bảo vệ từ IP44 trở lên Thiết kế kín thường sử dụng phương pháp thông gió tự nhiên qua vỏ máy hoặc thông gió độc lập qua ống dẫn khí Loại máy này rất phù hợp cho môi trường nhiều bụi bẩn và độ ẩm cao.

Kiểu bảo vệ đặc biệt như loại chống nổ, bảo vệ chống môi trường hóa chất b) Phân loại theo cách lắp đặt

Khi lắp đặt máy, ký hiệu IM kèm theo 4 chữ số cho biết thông tin quan trọng về cấu trúc và cách lắp đặt Chữ số đầu tiên trong dãy 4 chữ số chỉ kiểu kết cấu, với 9 mức từ 1 đến 9, trong đó số 1 biểu thị ổ bi lắp trên nắp máy và số 9 là cách lắp đặt đặc biệt Hai chữ số tiếp theo phản ánh phương pháp lắp đặt và hướng của trục máy Cuối cùng, chữ số thứ tư chỉ ra cấu trúc đầu trục, với 9 loại từ 0 đến 8, trong đó số 0 đại diện cho máy có đầu trục hình trụ và số 8 chỉ các kiểu đầu trục đặc biệt khác.

Công dụng

Máy điện không đồng bộ là máy điện chủ yếu dùng làm động cơ điện.

Động cơ không đồng bộ, với kết cấu đơn giản, hiệu suất cao và giá thành rẻ, được sử dụng phổ biến trong nhiều ngành kinh tế quốc dân, từ vài chục W đến hàng chục kW Trong công nghiệp, nó là nguồn động lực cho máy cán thép, máy công cụ và trong nông nghiệp, nó được dùng cho máy bơm và gia công nông phẩm Ngoài ra, động cơ không đồng bộ còn xuất hiện trong đời sống hàng ngày như quạt gió, tủ lạnh, máy giặt và máy bơm nước, đặc biệt là loại rôto lồng sóc Sự phát triển của sản xuất điện khí hóa và tự động hóa ngày càng mở rộng phạm vi ứng dụng của máy điện không đồng bộ.

Máy điện không đồng bộ có khả năng hoạt động như máy phát điện, tuy nhiên, hiệu suất của nó không bằng máy điện đồng bộ Dù vậy, trong một số tình huống nhất định, chẳng hạn như trong quá trình điện khí hóa nông thôn, máy điện không đồng bộ vẫn đóng vai trò quan trọng khi cung cấp nguồn điện phụ hoặc tạm thời.

Các đại lượng định mức

Động cơ điện không đồng bộ, giống như các loại động cơ điện khác, có các trị số định mức đặc trưng cho điều kiện kỹ thuật của máy Những trị số này được quy định bởi nhà máy thiết kế và chế tạo, và thường được ghi rõ trên nhãn máy.

Động cơ không đồng bộ chủ yếu hoạt động ở chế độ điện, vì vậy trên nhãn máy thường ghi các trị số định mức của động cơ khi tải định mức Những trị số này bao gồm các thông số quan trọng cần thiết cho việc vận hành hiệu quả.

Công suất có ích trên trục Pđm Điện áp dây stato U1đm

Dòng điện dây stato I1đm

Tần số dòng điện stato f

Tốc độ quay rôto nđm

Hệ số công suất c os  dm

YÊU CẦU CỦA THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA RÔ TO LỒNG SÓC……………………………………………………………… 1 Nhiệm vụ và phạm vi thiết kế …………………………………… 17 2 Các bước thiết kế gồm có

Vật liệu thường dùng trong thiết kế

Khi thiết kế động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc, việc lựa chọn vật liệu chế tạo là yếu tố quan trọng, ảnh hưởng lớn đến giá thành và tuổi thọ của động cơ.

Ta có các loại vật liệu sau: a Vật liệu dẫn từ:

Để chế tạo các phần của hệ thống mạch từ động cơ, thép lá kỹ thuật điện hay tôn silíc thường được sử dụng Hàm lượng silíc trong loại thép này ảnh hưởng lớn đến tính năng của nó; việc thêm silíc làm tăng điện trở suất, hạn chế dòng điện xoáy và giảm tổn hao Tuy nhiên, hàm lượng silíc cao cũng làm giảm cường độ từ cảm, đồng thời tăng độ cứng và độ giòn, vì vậy lượng silíc trong thép không nên vượt quá 4,5%.

Trong lõi thép của máy điện, tổn hao do dòng điện xoáy tỷ lệ thuận với bình phương chiều dày lá thép khi mật độ từ thông và tần số biến thiên không đổi Do đó, hầu hết các máy điện sử dụng tôn silíc dày 0,5mm, chỉ sử dụng tôn dày 0,35mm trong các trường hợp đặc biệt.

Tùy theo công nghệ cán, người ta chia tôn silíc thành 2 loại:

Tôn cán nóng là loại vật liệu có bề dày lịch sử và vẫn được sản xuất phổ biến hiện nay Tùy thuộc vào hàm lượng silic, tôn cán nóng được phân loại thành hai loại: loại ít silic (≤ 2,8%) và loại nhiều silic (> 2,8%).

Tôn cán nguội có nhiều ưu điểm vượt trội so với tôn cán nóng, bao gồm tổn hao nhỏ, cường độ từ cảm cao, và chất lượng bề mặt tốt, giúp tăng hệ số ép chặt và khả năng sản xuất thành cuộn Các nước phát triển thường ưu tiên sử dụng tôn cán nguội Tôn cán nguội được phân loại thành hai loại dựa trên cấu trúc tinh thể silíc: đẳng hướng và dị hướng Tôn silíc cán nguội dị hướng có suất dẫn từ cao theo chiều cán, với mật độ từ thông có thể đạt tới 1,7-1,85T khi cường độ từ trường H = 25A/cm, tuy nhiên, tính năng của nó theo chiều vuông góc với chiều cán lại kém hơn, đôi khi thua kém cả tôn cán nóng.

Trong ngành chế tạo máy điện, đồng tinh khiết với tạp chất không vượt quá 0,1% được sử dụng chủ yếu làm vật liệu dẫn điện do có điện trở suất thấp.

- chỉ kém bạc Ngoài đồng ra còn dùng nhôm với tạp chất không quá 0,5%, đồng thau và đồng đen c Vật liệu kết cấu :

Kim loại đen, chủ yếu là gang và thép, được ưa chuộng trong ngành công nghiệp do tính kinh tế và khả năng đúc dễ dàng Gang không chỉ rẻ mà còn phù hợp để chế tạo các hình mẫu phức tạp, chẳng hạn như vỏ và nắp máy điện không đồng bộ.

Thép định hình thường được sử dụng làm vật liệu kết cấu, trong khi thép có tiết diện tròn chủ yếu được chế tạo cho trục máy và các chi tiết có hình dạng tương tự Việc lựa chọn loại thép phù hợp phụ thuộc vào lực tác dụng lên từng chi tiết của máy.

Thường dùng hợp kim nhôm để chế tạo các chi tiết và bộ phận của máy mà trọng lượng cần giảm tối đa.

Chất dẻo hiện nay được sử dụng phổ biến trong việc chế tạo các chi tiết máy điện, đặc biệt là những bộ phận ít chịu lực cơ học và nhiệt Với ưu điểm nhẹ, dễ gia công và không bị gỉ, chất dẻo trở thành lựa chọn hàng đầu cho các vật liệu cách điện trong ngành công nghiệp.

Vật liệu cách điện đóng vai trò quan trọng trong việc chế tạo động cơ, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và tuổi thọ của sản phẩm Việc lựa chọn vật liệu cách điện cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo động cơ hoạt động hiệu quả và có giá thành hợp lý Khi lựa chọn, cần chú ý đến các yếu tố như khả năng cách điện, độ bền nhiệt và chi phí để đạt được sự cân bằng tối ưu giữa hiệu suất và kinh tế.

- Vật liệu cách điện phải có độ bền cao, chịu tác dụng về cơ học tốt, chịu nhiệt và dẫn điện tốt lại ít thấm nước.

- Gia công dễ dàng, đủ mỏng để đảm bảo hệ số lấp đầy rãnh cao.

Để đảm bảo máy hoạt động hiệu quả trong thời gian từ 15-20 năm dưới điều kiện làm việc bình thường, cần chọn vật liệu cách điện có tính cách điện cao, đồng thời giữ giá thành của động cơ ở mức hợp lý.

Nhiệt độ là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tuổi thọ của vật liệu cách điện Khi nhiệt độ vượt quá mức cho phép, độ bền cơ học của chất điện môi sẽ giảm đáng kể, dẫn đến quá trình già hóa nhanh chóng của vật liệu cách điện.

XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 2.1 Số đôi cực p

Đường kính trong stato D

Theo bảng 10.2 với 2p = 4 ta có kD = 0,52÷0,58

Chiều dài tính toán của lõi sắt stato l 1

XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU

Kích thước chính của động cơ điện không đồng bộ bao gồm đường kính trong stato D và chiều dài lõi sắt l Việc lựa chọn kích thước này nhằm tạo ra máy móc kinh tế hợp lý, đồng thời đáp ứng tiêu chuẩn nhà nước Tính kinh tế của động cơ không chỉ phụ thuộc vào vật liệu chế tạo mà còn liên quan đến quy trình sản xuất trong nhà máy, bao gồm tính thông dụng của các khuôn dập, vật đúc, và các kích thước cũng như chi tiết tiêu chuẩn hóa.

- n1 : Tốc độ đồng bộ (vòng/phút)

2.2 Đường kính ngoài stator (D n ): 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

Trong nước ta, mối quan hệ giữa đường kính ngoài và chiều cao tâm trục h của các động cơ điện không đồng bộ Hungary dãy VZ với cách điện cấp E, cũng như động cơ Nga dãy 4A với cách điện cấp F, thường được sử dụng để đánh giá và phân loại các loại động cơ này.

Với chiều cao tâm trục h = 112 mm Theo bảng 10.3 [1] ta có đường kính chuẩn:

Theo bảng 10.2 với 2p = 4 ta có kD = 0,52÷0,58

= 0,98.4 0,865.0,89 = 5,091 (kW) Trong đó : kE là hệ số công suất định mức Chọn kE = 0,98 theo hình 10-2 [1].

2.5 Chiều dài của lõi sắt stato (l 1 ):

Chiều dài của lõi sắt stato được xác định: n D B A k k l P d s

- kd : hệ số dây dẫn

-  : hệ số cung cực từ

- ks : hệ số dạng sóng

- B  :Mật độ từ thông khe hở không khí Chọn sơ bộ : kd = 0,9 , theo trang 231 [1]

Việc chọn A và B  ảnh hưởng rất nhiều đến kích thước chủ yếu của D và l Đứng về mặt tiết kiệm vật liệu thì nên chọn A và B  lớn, nhưng nếu A và

Khi chọn A và B  cho động cơ không đồng bộ, cần chú ý đến chất liệu vật liệu sử dụng, vì nếu B  quá lớn sẽ làm tăng tổn hao đồng và sắt, dẫn đến máy quá nóng và giảm tuổi thọ Sử dụng vật liệu sắt từ tốt với tổn hao ít hoặc độ từ thẩm cao cho phép chọn B  lớn, trong khi dây đồng có cấp cách điện cao giúp chọn A lớn Tỷ số giữa A và B  cũng ảnh hưởng đến đặc tính làm việc và khởi động của động cơ, với A đại diện cho mạch điện và B  đại diện cho mạch từ.

Tra bảng 10-3a [1], chọn: A = 244 (A/cm) ; B  = 0,59 (T) Thay các giá trị vào biểu thức: l1 n D B A k k

Do lõi sắt ngắn nên làm thành 1 khối nên chiều dài lõi sắt stato, rôto bằng: l1 = l2 = l  = 11,7 (cm)

Bước cực

THIẾT KẾ STATO 3.1 Số rãnh stato Z 2

Bước rãnh stato t 1

Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh u r1

Lấy: ur1 = 54 trong đó: - a1 là số mạch nhánh song song, chọn a1 = 2.

- I1 :Dòng điện định mức, tính ở 2.7

Số vòng dây nối tiếp của một pha w 1

Tiết diện dây dẫn S 1

Để chọn kích thước dây dẫn, trước tiên cần xác định mật độ dòng điện J Dựa vào dòng điện định mức, ta có thể tính toán tiết diện cần thiết cho dây Mật độ dòng điện ảnh hưởng đến hiệu suất và mức độ phát nóng của máy, mà mức phát nóng này chủ yếu phụ thuộc vào tích số AJ Tích số AJ tỷ lệ với suất tải nhiệt của máy, vì vậy trong thiết kế và chế tạo, người ta thường dựa vào cấp cách điện để xác định giá trị AJ.

Theo hình 10-4 [1] ta chọn tích số : AJ 00 (A 2 / cm.mm 2 )

Sơ bộ mật độ dòng điện (J'1):

J  A   mm trong đó: n1: số sợi chập, chọn n1 = 2 sợi

Theo bảng VI.1 [1] Chọn dây đồng tráng men PETV có các thông số: d / dcđ = 0,69 / 0,75 (mm); S = 0,374 (mm 2 ) Với: - d: đường kính dây không kể cách điện (mm)

- dcd: đường kính dây kể cả cách điện (mm)

Kiểu dây quấn

Dây quấn stato được lắp đặt trong rãnh của lõi thép stato và được cách điện với lõi thép Nhiệm vụ chính của dây quấn là cảm ứng sức điện động, đồng thời tạo ra từ trường cần thiết để biến đổi năng lượng điện trong máy.

- Các yêu cầu của dây quấn:

+ Đối với dây quấn ba pha điện trở và điện kháng của các pha bằng nhau và của mạch nhánh song song cũng bằng nhau.

+ Dây quấn được thực hiện sao cho có thể đấu thành mạch nhánh song song một cách dễ dàng.

Dây quấn được thiết kế để tiết kiệm đồng, dễ dàng chế tạo và sửa chữa Nó có kết cấu chắc chắn, giúp chịu được ứng lực khi máy gặp sự cố ngắn mạch đột ngột.

- Việc chọn dây quấn stato phải thỏa mãn tính kinh tế và kỹ thuật:

+ Tính kinh tế: tiết kiệm vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện, thời gian lồng dây.

+ Tímh kỹ thuật: dễ thi công, hạn chế những ảnh hưởng xấu đến đặc tính điện của động cơ.

Chúng tôi chọn dây quấn hai lớp dạng xếp bối dây bước ngắn nhằm giảm lượng đồng sử dụng, khử sóng bậc cao và giảm từ trường tản trong bối dây và rãnh stato Điều này giúp tăng hệ số công suất cosφ, cải thiện đặc tính khởi động của động cơ và giảm tiếng ồn điện từ trong quá trình vận hành.

- Các hệ quả xấu tồn tại trong động cơ khi sóng bậc cao không bị khử:

+ Tính năng mở máy xấu do các trường trên đặc tuyến momen (do sóng bậc 5 và 7 gây ra) làm cho động cơ không đạt đến tốc độ định mức.

Nếu số răng của stato và roto không phù hợp với động cơ, sẽ gây ra tiếng ồn điện từ trong quá trình vận hành Điều này có thể dẫn đến tình trạng roto bị hút lệch tâm do lực hút điện từ tạo ra.

+ Sóng bậc cao gây tổn hao nhiệt trong lõi thép dưới tác dụng do dòng phuco.

Việc chọn bước ngắn phù hợp không hoàn toàn loại bỏ các sóng bậc cao, mà chỉ giảm chúng đến mức chấp nhận được Trong thiết kế, bước bối dây giúp giảm sóng bậc 5 và 7, trong khi cách đấu dây hình sao ba pha có tác dụng khử sóng bậc 3.

Tiêu chuẩn đánh giá sự tổn hao sóng bậc cao được phân loại như sau: tổn hao ≤5% được xem là không đáng kể, từ 5-10% là chấp nhận được, và >10% cho thấy có sự tồn tại của sóng bậc cao Việc khử sóng bậc cao không thể thực hiện nếu không có sự hiện diện của chúng Để loại bỏ hoàn toàn sóng bậc 3, cần áp dụng hệ số phù hợp.

 , khử sóng bậc 5 ta dùng hệ số

Chúng ta không hoàn toàn loại bỏ các sóng bậc cao mà thay vào đó, chúng ta lựa chọn phương pháp bối dây để đồng thời làm nhỏ các sóng bậc cao 3, 5 và 7.

36 = 18 (rãnh) là bước cực từ y1 là bước bối dây

Hệ số dây quấn K d

- Hệ số bước ngắn : ky = sin

- Hệ số dây quấn: kd = kr.ky = 0,923

H ìn h 3 1 : S ơ đồ q uấ n dâ y độ ng c ơ.

Từ thông khe hở không khí Ф

- w1 : số vòng dây nối tiếp một pha, được xác định ở 3.4

- kd : hệ số dây quấn, xác định ở 3.7

Sơ bộ chiều cao của gông stato h g1

Khi thiết kế dây quấn stato, việc xác định số rãnh của một pha dưới mỗi cực q1 là rất quan trọng, thường chọn q1 trong khoảng từ 2 đến 5, với q1=3-4 là phổ biến Đối với máy công suất nhỏ hoặc tốc độ thấp, q1=2 là lựa chọn hợp lý, trong khi máy tốc độ cao công suất lớn có thể chọn q1=6 Số lượng rãnh stato Z1 bị ảnh hưởng bởi việc chọn q1; nếu chọn quá nhiều rãnh, diện tích cách điện sẽ tăng, làm giảm hệ số lợi dụng rãnh Ngược lại, nếu số rãnh quá ít, dây quấn sẽ phân bố không đều trên lõi sắt, dẫn đến sức từ động phần ứng có nhiều sóng bật cao, ảnh hưởng đến độ bền cơ của răng.

Trị số q1 nên được chọn là số nguyên để cải thiện tính năng làm việc và giảm tiếng ồn của máy Chỉ khi không thể tránh được, mới sử dụng q1 với mẫu số phân bố là 2 Điều này là do sức từ động sóng bật cao và sóng răng của dây quấn với q, mà trong động cơ điện không đồng bộ, có sự phân bố nhỏ dễ dẫn đến rung và mômen phụ, từ đó làm tăng tổn hao phụ.

- q1 : số rãnh của một pha dưới mỗi cực Lấy q1 = 6

- p : số đôi cực từ, p = 1 thay vào ta được:

3.3 Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh (u r1 ):

Lấy: ur1 = 54 trong đó: - a1 là số mạch nhánh song song, chọn a1 = 2.

- I1 :Dòng điện định mức, tính ở 2.7

3.4 Số vòng dây nối tiếp của 1 pha (w 1 ):

Để chọn kích thước dây dẫn, trước tiên cần xác định mật độ dòng điện J Dựa vào dòng điện định mức, ta có thể tính toán tiết diện cần thiết Mật độ dòng điện ảnh hưởng đến hiệu suất và sự phát nóng của máy, trong đó sự phát nóng chủ yếu phụ thuộc vào tích số AJ, tỷ lệ với suất tải nhiệt của máy Theo kinh nghiệm thiết kế chế tạo, việc xác định AJ thường dựa vào cấp cách điện.

Theo hình 10-4 [1] ta chọn tích số : AJ 00 (A 2 / cm.mm 2 )

Sơ bộ mật độ dòng điện (J'1):

J  A   mm trong đó: n1: số sợi chập, chọn n1 = 2 sợi

Theo bảng VI.1 [1] Chọn dây đồng tráng men PETV có các thông số: d / dcđ = 0,69 / 0,75 (mm); S = 0,374 (mm 2 ) Với: - d: đường kính dây không kể cách điện (mm)

- dcd: đường kính dây kể cả cách điện (mm)

Dây quấn stato được đặt vào rãnh của lõi thép và được cách điện với lõi thép, có nhiệm vụ cảm ứng sức điện động và tạo ra từ trường cần thiết cho việc biến đổi năng lượng điện trong máy.

- Các yêu cầu của dây quấn:

+ Đối với dây quấn ba pha điện trở và điện kháng của các pha bằng nhau và của mạch nhánh song song cũng bằng nhau.

+ Dây quấn được thực hiện sao cho có thể đấu thành mạch nhánh song song một cách dễ dàng.

Dây quấn được thiết kế để tiết kiệm đồng, dễ dàng trong quá trình chế tạo và sửa chữa Với kết cấu chắc chắn, dây quấn có khả năng chịu đựng tốt các ứng lực phát sinh khi máy xảy ra hiện tượng ngắn mạch đột ngột.

- Việc chọn dây quấn stato phải thỏa mãn tính kinh tế và kỹ thuật:

+ Tính kinh tế: tiết kiệm vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện, thời gian lồng dây.

+ Tímh kỹ thuật: dễ thi công, hạn chế những ảnh hưởng xấu đến đặc tính điện của động cơ.

Dựa trên yêu cầu, chúng tôi đã chọn dây quấn hai lớp dạng xếp bối dây bước ngắn nhằm giảm lượng đồng sử dụng, khử sóng bậc cao và giảm từ trường tản trong bối dây cũng như rãnh stato Điều này giúp tăng hệ số công suất cosφ, cải thiện đặc tính khởi động của động cơ và giảm tiếng ồn điện từ trong quá trình vận hành.

- Các hệ quả xấu tồn tại trong động cơ khi sóng bậc cao không bị khử:

+ Tính năng mở máy xấu do các trường trên đặc tuyến momen (do sóng bậc 5 và 7 gây ra) làm cho động cơ không đạt đến tốc độ định mức.

Nếu số răng của stato và roto không phù hợp với động cơ, sẽ gây ra tiếng ồn điện từ trong quá trình vận hành Điều này có thể dẫn đến hiện tượng roto bị hút lệch tâm do lực hút điện từ tạo ra.

+ Sóng bậc cao gây tổn hao nhiệt trong lõi thép dưới tác dụng do dòng phuco.

Việc chọn bước ngắn phù hợp không hoàn toàn loại bỏ các sóng bậc cao mà chỉ giảm chúng xuống mức chấp nhận được Trong thiết kế, bước bối dây có khả năng giảm sóng bậc 5 và 7, trong khi cách đấu dây hình sao ba pha giúp khử sóng bậc 3 hiệu quả.

Tiêu chuẩn đánh giá sóng bậc cao cho thấy nếu tổn hao sóng ≤5% thì được coi là không đáng kể, từ 5-10% là chấp nhận được, còn >10% cho thấy có sự tồn tại của sóng bậc cao Việc khử sóng bậc cao không thể thực hiện nếu không có sự can thiệp Để loại bỏ hoàn toàn sóng bậc 3, cần áp dụng hệ số phù hợp.

Chúng ta không loại bỏ hoàn toàn các sóng bậc cao, mà thay vào đó, chúng ta lựa chọn phương pháp bối dây để giảm thiểu đồng thời các sóng bậc cao 3, 5 và 7.

36 = 18 (rãnh) là bước cực từ y1 là bước bối dây

- Hệ số bước ngắn : ky = sin

- Hệ số dây quấn: kd = kr.ky = 0,923

H ìn h 3 1 : S ơ đồ q uấ n dâ y độ ng c ơ.

3.8 Từ thông khe hở không khí ( ):

- w1 : số vòng dây nối tiếp một pha, được xác định ở 3.4

- kd : hệ số dây quấn, xác định ở 3.7

3.9 Mật độ từ thông khe hở không khí (B  ):

- : hệ số cung cực từ, chọn ở 2.5

- l1 : chiều dài lõi sắt stato, tính ở 2.5 3.10 Sơ bộ chiều rộng của răng (b Z1 ):

- BZ1: mật độ từ thông ở răng stato, Theo bảng 10.5b [1] chọn

- kc : hệ số ép chặt lõi sắt, kc = 0,96

3.11 Sơ bộ chiều cao gông stato (h g1 ):

- Bg1: mật độù từ thụng ở gụng stato, theo bảng 10.5a [1] chọn Bg1=1,51 (T)

- : từ thông khe hở không khí, tính ở 3.8

Kích thước rãnh stato

hr1 = 1,69 (cm) h12 = 1,24 (cm) d1 = 0,63 (cm) d2 = 0,8 (cm) b41 = 0,22 (cm) h41 = 0,05 (cm)

 Diện tích cách điện của rãnh stato

Trong đó: c, c ' là chiều dày cách điện rãnh, theo bảng VIII.1 ở phụ lục VIII

 Diện tích có ích rãnh stato (S r1 ):

 Hệ số lấp đầy rãnh ( k ld ):

Bề rộng răng stato b z1

Chiều cao gông stato h g1 …

THIẾT KẾ RÔTO 4.1 Số rãnh rôto

Đường kính ngoài rôto D’

- D: đường kính trong stato, tính ở 2.3

- : khe hở không khí, chọn ở 3.15

Sơ bộ định chiều rộng của răng rôto b’ z2

1 D mm -Với những máy công suất P  20 kW: p mm

Trong các công thức trên, D tính theo mm Trị số  tính ra phải làm tròn con số thứ hai sau dấu phẩy thành 0 hoặc 5.

Theo những máy đã chế tạo bảng 10.8 [1]:

Với h 2 mm ta có  = 0,6mm = 0,06 cm

Thiết kế dạng rãnh ảnh hưởng trực tiếp đến tính năng của máy, vì điện trở và điện kháng tản x của rôto có mối quan hệ với hình dạng rãnh Đối với các máy có chiều cao tâm trục hP – 250 mm, lồng sóc thường được đúc bằng nhôm; trong đó, chiều cao h từ 50 – 250 mm thường sử dụng phương pháp đúc áp lực, còn khi h ≥ 280 mm thì sử dụng đúc rung hoặc trọng lực Rãnh được sử dụng trong máy không đồng bộ rôto lồng sóc có chiều cao tâm trục h ≤ 160 mm thường có các thông số như b42 = 1mm, h42 = 0,5 – 1mm, và tỉ lệ d1/d2 từ 6,5 – 7,5/4 – 6mm, với hr1 = 10.

Khi h  180mm dùng rãnh sâu hình ôvan như hình 4 -1b hoặc 4-1c, trong đó b42 = 1, 5mm, h42= 0, 5 – 1, 5mm, d1= d2= br2= 3, 5 – 6mm, hr2= 25 – 45mm Máy càng lớn tốc độ càng cao thì br2 càng sâu

Hình 4.1 Các dạng rãnh rôto lồng sóc.

Ta chọn rãnh rôto hình quả lê với miệng rãnh b42 = 1 (mm).

Việc lựa chọn số rãnh rôto lồng sóc Z2 rất quan trọng, vì khe hở không khí của máy nhỏ có thể ảnh hưởng đến quá trình khởi động và đặc tính làm việc do momen phụ từ từ thông sóng bậc cao Để loại trừ momen phụ đồng bộ khi khởi động, cần phải thực hiện lựa chọn chính xác.

Z22.Z1 Z26.p.g với g=1,2,3… Để tránh momen đồng bộ khi quay ,ta chọn:

Z2Z 1 p Để tránh lực hướng tâm do momen không đồng bộ sinh ra trong khi quay ,cần chọn:

Dựa vào các điều kiện trên và bảng 10-6 trang 246 TKMĐ

4.4 Sơ bộ bề rộng răng rôto (b Z2 ):

- BZ2: mật độ từ thông ở răng rôto, theo bảng 10.5b [1] chọn BZ2 =1,75 T

- Bδ : mật độ từ thông khe hở không khí, tính ở 3.9

- l2 : chiều dài lõi sắt rôto, tính ở 2.5

Đường kính trục rôto D t

Tiết diện thanh dẫn vòng nhôm S td

Với h 2 mm ta có  = 0,6mm = 0,06 cm

Thiết kế rãnh trong rôto ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất máy, vì điện trở và điện kháng tản x của rôto liên quan đến hình dạng rãnh Đối với các máy có chiều cao tâm trục hP – 250 mm, lồng sóc thường được đúc bằng nhôm, với các phương pháp đúc khác nhau tùy thuộc vào chiều cao Cụ thể, khi h = 50 – 250 mm, lồng sóc được đúc bằng áp lực, còn khi h ≥ 280 mm thì sử dụng phương pháp đúc rung hoặc trọng lực Rãnh trong máy không đồng bộ rôto lồng sóc có chiều cao tâm trục h ≤ 160 mm thường có kích thước b42 = 1mm, h42 = 0,5 – 1mm, và tỉ lệ d1/d2 từ 6,5 – 7,5/4 – 6mm, hr1 = 10.

Việc lựa chọn số rãnh rôto lồng sóc Z2 rất quan trọng do khe hở không khí của máy nhỏ, ảnh hưởng đến quá trình khởi động và đặc tính làm việc Để loại trừ momen phụ đồng bộ khi khởi động, cần lựa chọn số rãnh phù hợp.

4.6 Dòng điện trong thanh dẫn rôto (I td ):

- Hệ số kI lấy theo hình 10-5 [3] : kI = 0.89

- kd : hệ số dây quấn stato, tính ở 3.7

4.7 Dòng điện trong vành ngắn mạch (I v ):

4.8 Tiết diện thanh dẫn bằng nhôm (S td ): Đối với 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.

Trong đó : J2 là mật độ dòng điện thanh dẫn rôto, lấy J2 = 3,5 (A/mm 2 )

Itd dòng điện trong thanh dẫn, tính ở 4.6

Chiều cao gông rôto sơ bộ h g2

Với h 2 mm ta có  = 0,6mm = 0,06 cm

Thiết kế rãnh trong lồng sóc ảnh hưởng trực tiếp đến tính năng của máy, vì điện trở và điện kháng tản x của rôto phụ thuộc vào hình dạng rãnh Hiện nay, các máy có chiều cao tâm trục hP từ 50 đến 250 mm thường sử dụng lồng sóc được đúc bằng nhôm Cụ thể, với h = 50 – 250 mm, phương pháp đúc áp lực được áp dụng, trong khi với h ≥ 280 mm, đúc rung hoặc trọng lực được sử dụng Rãnh trong các máy không đồng bộ rôto lồng sóc có chiều cao tâm trục h ≤ 160 mm thường có các thông số b42 = 1mm, h42 = 0,5 – 1mm, và tỷ lệ d1/d2 = 6,5 – 7,5/4 – 6mm, hr1 = 10.

Việc lựa chọn số rãnh rôto lồng sóc Z2 là rất quan trọng do khe hở không khí nhỏ, ảnh hưởng đến quá trình khởi động và đặc tính làm việc của máy Để giảm thiểu momen phụ đồng bộ khi khởi động, cần có sự lựa chọn hợp lý.

4.9 Tiết diện vành ngắn mạch( S V ):

Chọn mật độ dòng điện trong vành ngắn mạch ở [1]

JV = 2,5 (A/mm 2 ) Tiết diện vành ngắn mach (SV):

4.10 Sơ bộ chiều cao gông rôto (h g2 ):

- Bg2: mật độù từ thụng ở gụng rụto, theo bảng 10.5a [1] chọn Bg2 = 1,51(T)

Kích thước rãnh rôto

hr2 = 1,56 (cm) h12 = 0,98 (cm) d1r = 0,64 (cm) d2r = 0,42 (cm) b42 = 0,1 (cm) h41 = 0,05 (cm)

Kích thước vành ngắn mạch

Chiều cao vành ngắn mạch thường lấy cao hơn chiều cao rãnh rôto: a � 1, 2 hr2 = 1,2.15,6 = 1,872 (cm) = 18,72 (mm) b = 401 21, 42( )

Lấy : a = 20 mm b = 20mm Đường kính vành ngắn mạch:

Tiết diện vành ngắn mạch:

Chiều cao gông h g2

Với h 2 mm ta có  = 0,6mm = 0,06 cm

Thiết kế dạng rãnh xác định diện tích rãnh, ảnh hưởng trực tiếp đến tính năng của máy do mối quan hệ giữa điện trở r và điện kháng tản x của rôto Hiện nay, đối với máy có chiều cao tâm trục hP – 250 mm, lồng sóc thường được đúc bằng nhôm; trong đó, khi h = 50 – 250 mm, lồng sóc thường được đúc bằng áp lực, còn khi h ≥ 280 mm thì sử dụng phương pháp đúc rung hoặc trọng lực Rãnh trong máy không đồng bộ rôto lồng sóc với chiều cao tâm trục h ≤ 160 mm thường có các thông số như b42 = 1mm, h42 = 0,5 – 1mm, và tỷ lệ d1/d2 = 6,5 – 7,5/4 – 6mm, hr1 = 10.

Việc lựa chọn số rãnh rôto lồng sóc Z2 là rất quan trọng do khe hở không khí của máy nhỏ, ảnh hưởng đến quá trình khởi động và đặc tính làm việc Để giảm thiểu momen phụ đồng bộ trong quá trình khởi động, cần phải có sự lựa chọn chính xác.

4.9 Tiết diện vành ngắn mạch( S V ):

Chọn mật độ dòng điện trong vành ngắn mạch ở [1]

JV = 2,5 (A/mm 2 ) Tiết diện vành ngắn mach (SV):

4.10 Sơ bộ chiều cao gông rôto (h g2 ):

- Bg2: mật độù từ thụng ở gụng rụto, theo bảng 10.5a [1] chọn Bg2 = 1,51(T)

4.11 Kích thước rôto: hr2 = 1,56 (cm) h12 = 0,98 (cm) d1r = 0,64 (cm) d2r = 0,42 (cm) b42 = 0,1 (cm) h41 = 0,05 (cm)

4.12 Kích thước vành ngắn mạch:

Chiều cao vành ngắn mạch thường lấy cao hơn chiều cao rãnh rôto: a � 1, 2 hr2 = 1,2.15,6 = 1,872 (cm) = 18,72 (mm) b = 401 21, 42( )

Lấy : a = 20 mm b = 20mm Đường kính vành ngắn mạch:

Tiết diện vành ngắn mạch:

TÍNH TOÁN MẠCH TỪ VÀ XÁC ĐỊNH THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC 5.1 TÍNH TOÁN MẠCH TỪ 5.1.1 Hệ số khe hở không khí F δ

Sức từ động khe hở không khí F δ

= 620,362 (A) trong đó : B  : mật độ từ thông khe hở không khí, tính ở 3.9 k  : hệ số khe hở không khí

Cường độ tư trường trên răng stato H z1

TÍNH TOÁN MẠCH TỪ VÀ XÁC ĐỊNH THAM SỐ

CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC 5.1 TÍNH TOÁN MẠCH TỪ:

5.1.1 Hệ số khe hở không khí (k  ):

- Do bề phần ứng có rãnh dẫn đến từ dẫn trên khe hở củabề mặt phần ứng có rãnh khác nhau.

Trên răng, từ trở nhỏ hơn trên rãnh do sức từ động khe hở không khí của phần ứng có răng rãnh lớn hơn so với bề mặt phần ứng nhẵn.

Khi thiết kế, việc tính toán khe hở không khí là rất quan trọng, vì vậy cần xác định hệ số khe hở không khí Hệ số này phản ánh tác động của răng stato và rato đối với khe hở.

 Hệ số khe hở không khí stato(k  1):

-  : khe hở không khí, tính ở 3.15

Với : b41 là bề rộng miệng rãnh stato, tính ở 3.12

 Hệ số khe hở không khí rôto (k  2):

       trong đó, t2 là bước rãnh rôto , tính ở 4.3

Với : b42 là miệng rãnh rôto, tính ở 4.11

 Hệ số khe hở không khí: k  = k  1 k  2 = 1,122 1,023 = 1,1478

5.1.2 Dùng thép kỹ thuật điện cán nguội 2411

5.1.3 Sức từ động khe hở không khí (F  ):

5.1.4 Mật độ từ thông ở răng stato (B Z1 ):

- B  : Mật độ từ thông khe hở không khí, tính ở 3.9

- bZ1 : bề rộng răng stato, tính ở 3.13

- l1 : chiều dài lõi sắt stato

5.1.5 Cường độ từ trường trên răng stato

Theo bảng V.7 ở phụ lục V [1] có: Hz1 = 23 (A/cm)

Sức từ động trên răng stato F z1

Hệ số bão hòa răng k z

Trên răng, từ trở nhỏ hơn trên rãnh do sức từ động của khe hở không khí giữa phần ứng có răng rãnh lớn hơn so với bề mặt phần ứng nhẵn.

Khi thiết kế, cần tính toán một khe hở không khí hợp lý, vì vậy hệ số khe hở không khí trở nên quan trọng Hệ số này thể hiện ảnh hưởng của răng stato và rato đến khe hở, giúp tối ưu hóa hiệu suất thiết kế.

5.1.6 Sức từ động trên răng stato (F Z1 ):

5.1.7 Mật độ từ thông ở răng rôto:

    trong đó : - B  : Mật độ từ thông khe hở không khí, tính ở 3.9

- bZ2 : bề rộng răng rôto, tính ở 4.15

- l2 : chiều dài lõi sắt rôto, tính 2.5

5.1.8 Cường độ từ trường trên răng rôto :

5.1.9 Sức từ thông trên răng rôto:

5.1.10 Hệ số bảo hoà răng:

- F  : sức từ động khe hở không khí.

- FZ1: sức từ động trên răng stato.

- FZ2: sức từ động trên răng rôto

Mật độ từ thông trên gông stato B g1

-  : từ thông khe hở không khí, tính ở 3.8

- hg1: chiều cao gông stato, tính ở 3.14

- kC: hệ số ép chặt.

Cường độ từ trường ở gông stato H g1

Theo bảng V.10 ở phụ lục V [1] có: Hg1 = 4,4 (A/cm)

Chiều dài mạch từ ở gông stato L g1

- Dn : Đường kính ngoài stato, tính ở 2.2

Sức từ động ở gông stato F g1

Mật độ từ thông trên gông rôto B g2

- hg2: chiều cao gông rôto, tính ở 4.14

Sức từ động ở gông rôto F g2

Trên răng, từ trở nhỏ hơn trên rãnh do sức từ động của khe hở không khí giữa phần ứng có răng và rãnh lớn hơn so với bề mặt phần ứng nhẵn.

Khi thiết kế, cần phải tính toán một khe hở không khí hợp lý, vì vậy việc xác định hệ số khe hở không khí là rất quan trọng Hệ số này phản ánh ảnh hưởng của răng stato và rato đối với khe hở, đảm bảo hiệu suất tối ưu cho thiết kế.

5.1.11 Mật độ từ thông trên gông stato (B g1 ):

5.1.12 Cường độ từ trường ở gông stato :

5.1.13 Chiều dài mạch từ ở gông stato (L g1 ):

5.1.14 Sức từ động ở gông stato:

5.1.15 Mật độ từ thông trên gông rôto:

5.1.16 Cường độ từ trường ở gông rôto

Theo bảng V.10 ỏ bảng phụ lục V [1] có: Hg2 = 8,2 (A/cm)

5.1.17 Chiều dài mạch từ ở gông rôto:

- Dt : Đường kính trục, tính ở 4.5

5.1.18 Sức từ động trên gông rôto:

Hệ số bão hòa toàn mạch k μ

Trên răng, từ trở nhỏ hơn trên rãnh do sức từ động của khe hở không khí tại phần ứng có răng rãnh lớn hơn so với bề mặt phần ứng nhẵn.

Khi thiết kế, cần phải tính toán một khe hở không khí hợp lý, do đó hệ số khe hở không khí là yếu tố quan trọng Hệ số này phản ánh tác động của răng stato và rato đối với khe hở, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của thiết bị.

5.1.11 Mật độ từ thông trên gông stato (B g1 ):

5.1.12 Cường độ từ trường ở gông stato :

5.1.13 Chiều dài mạch từ ở gông stato (L g1 ):

5.1.14 Sức từ động ở gông stato:

5.1.15 Mật độ từ thông trên gông rôto:

5.1.16 Cường độ từ trường ở gông rôto

Theo bảng V.10 ỏ bảng phụ lục V [1] có: Hg2 = 8,2 (A/cm)

5.1.17 Chiều dài mạch từ ở gông rôto:

- Dt : Đường kính trục, tính ở 4.5

5.1.18 Sức từ động trên gông rôto:

5.1.19 Tổng sức từ động của mạch từ:

- F  : sức từ động khe hở không khí, tính ở 5.1.3.

- FZ1 : sức từ động trên răng stato, tính ở 5.1.6.

- FZ2: sức từ động trên răng rôto, tính ở 5.1.9.

- Fg1 : Sức từ động trên gông roto, tính ở 5.1.14.

- Fg2 : Sức từ động trên gông stato, tính ở 5.1.18.

5.1.20 Hệ số bão hoà toàn mạch (k  ):

- F : Tổng sức từ động của mạch từ.

- F  : sức từ động khe hở không khí, tính ở 5.1.3

Dòng điện từ hóa I μ

- w1 : số vòng dây quấn 1 pha stato, tính ở 3.4

- kd : hệ số dây quấn, tính ở 3.7

Dòng điện từ hoá phần trăm:

THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC 1.Chiều dài phần đầu nối của dây quấn stato L đ1

- Điện trở và điện kháng của dây quấn là những tham số chủ yếu của máy điện.

Điện kháng trong động cơ được xác định bởi từ thông móc vòng của cảm ứng tương hổ qua các khe hở không khí, ảnh hưởng đến cả cuộn dây stato và roto Sự sinh ra điện kháng cơ bản gọi là điện kháng hổ cảm, trong đó từ thông móc vòng tản tạo ra điện kháng tản x1 cho stato và x2 cho roto Tổng điện kháng của dây quấn động cơ được tính bằng x1 cộng x2.

- Điện trở động cơ giúp xác định những tổn hao của dây quấn động cơ ở chế độ xác lập và quá trình quá độ.

5.2 1 Chiều dài phần đầu nối của dây quấn stato:

Ld1 = kd1. y + 2.B = 1,2.15,04 + 2.1 = 20,048 (cm) trong đó:

Với : hr1 là chiều cao rãnh stato, tính ở 3.12

5.2.2 Chiều dài trung bình nửa vòng dây của dây quấn stato:

5.2.3 Chiều dài dây quấn một pha của stato :

5.2.4 Điện trở tác dụng của dây quấn stato: r1 =  75

   trong đó: -  75 : điện trở xuất của đồng ở 75 o [1]

- s1 : tiết diện dây dẫn chọn, chọn ở 3.5

- a1 = 2 số mạch nhánh song song, chọn ở 3.3

Tính theo đơn vị tương đối:

5.2.5 Điện trở tác dụng của dây quấn rôto (r td ):

-  Al : điện trở suất của nhôm [1]

- Sr2 : diện tích rãnh rôto, tính ở 4.13

5.2.6 Điện trở vành ngắn mạch (r V ):

- DV : Đường kính vành ngắn mạch, tính ở 4.12

- SV ; diện tích vành ngắn mạch, tính ở 4.12.

- kd : Hệ số dây quấn, tính ở 3.7

- w1 : số vòng dây nối tiếp một pha, tính ở 3.7

5.2.9 Điện trở rôto đã quy đổi (r' 2 ): r2 , = .r 2 = 9582,01 1,169.10 -4 = 1,12 () Tính theo vị trí tương đối r2 ,* = r2 ,

5.2.10 Hệ số từ dẫn tản stato ( r1 ):

5.2.11 Hệ số từ dẫn tạp stato:

Với : - kd : hệ số dây quấn

- q1 : rãnh một pha dưới mỗi cực

5.2.12 Hệ số từ tản phần đầu nối:

- l1 : chiều dài lõi sắt stato, tính ở 2.5

5.2.13 Hệ số từ dẫn tản stato:

-  r1 : hệ số từ dẫn tản, tính ở 5.2.10

-  t1 : hệ số từ dẫn tạp, tính ở 5.2.11

-  đ1 : hệ số từ tản dầu nối, tính ở 5.2.12

5.2.14 Điện kháng dây quấn stato: x1 = 0,158 1 1 2 1 1

- 1 :hệ số từ tản stato, tính ở 5.2 13.

- l1 : chiều dài lõi sắt stato, tính ở 2.5

Tính theo đơn vị tương đối:

5.2.15 Hệ số từ dẫn tản rôto:

5.2.16 Hệ số từ dẫn tạp rôto ( t2 ) :

  trong đó: - t2 : bước rãnh rôto, tính ở 4.3.

- q2 : rãnh một pha dưới mỗi cực

- k  2: hệ số khe hở không khí, tính ở 5.1.1.

-  : khe hở không khí, chọn ở 3.15.

5.2.17 Hệ số từ tản phần đầu nối:

5.2.18 Hệ số từ tản rôto :

5.2.18 Hệ số từ tản rôto:

5.2.19 Điện kháng tản dây quấn rôto (x 2 ): x2 = 7,9 f1 l2  2 10 -8 = 7,9 50 11,7 3,616 10 -8 =1,67 10 -4 () trong đó:

-  2 : hệ số từ tản rôto, tính ở 5.2.18

- L2: chiều dài lõi sắt rôto, tính ở 2.5

5.2.20 Điện kháng rôto đã quy đổi : (x' 2 ) x ' 2 =  x 2 = 9582,01 1,67.10 -4 = 1,6 ( ) trong đó:

- : hệ số quy đổi, tính ở 5.2.8

-x2:điện kháng tản dây quấn rơto, tính ở 5.2.19

Tính theo vị trí tương đối (x2 *): x2 * = x2

- I  : dòng điện từ hoá, tính ở 5.1.21.

- x1 : điện kháng dây quấn statos, tính ở 5.2 14

Tính theo đơn vị tương đối: x12 * = x12

- I  : dòng điện từ hoá, tính ở 5.1.21.

- x1 : điện kháng dây quấn stato, tính ở 5.2.14

Trị số này không sai khác nhiều so với trị số ban đầu nên không cần tính lại.

ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC VÀ KHỞI ĐỘNG

Định dạng
Số trang	79
Dung lượng	1,78 MB