PHẦN I: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTO LỒNG SÓC

bản thuyết minh

PHẦN I: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTO

LỒNG SÓC CHƯƠNG 1 : XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU

Đối với động cơ điện không đồng bộ thì đường kính trong (D) và chiều dài lõi

thép (lδ) của stato là những kích thước chủ yếu Những kích thước này được tính chọn trên cơ sở đảm bảo cho động cơ khi được chế tạo có tính kinh tế cao, đồng thời có tính năng phù hợp thoả mãn các chỉ tiêu về kỹ thuật mà nhà nước qui định Tính kinh tế của động cơ không chỉ là vật liệu sử dụng để chế tạo ra nó mà còn xét đến quá trình chế tạo trong nhà máy Chọn kích thước chủ yếu còn phải phù hợp với điều kiện công nghệ như khuôn dập, vật đúc, các chi tiết gia công cơ khí, chi tiết tiêu chuẩn hoá

Tuy nhiên trong phạm vi thiết kế tốt nghiệp, công việc tính chọn các kích thước

chủ yếu của động cơ dựa trên cơ sở đảm bảo thoả mãn những tiêu chuẩn kỹ thuật mà nhà nước qui định

Khi tính toán D và lδ phải dựa vào một hằng số được gọi là hằng số máy điện (hằng số Arnold) được biểu diễn bởi công thức sau:

p

n l D B A k k

C

d S

10.1,

δ δ

δ

α

D và lδ cùng tỉ lệ sẽ quyết định trọng lượng giá thành, các đặc tính kinh tế kỹ thuật cũng như độ tin cậy làm việc của động cơ Vì vậy việc xác định kích thước chủ yếu D và lδ là khâu cơ bản của việc thiết kế Từ hằng số máy điện ta thấy D

và lδ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: tốc độ đồng bộ, công suất điện từ, tải điện

từ của vật liệu tác dụng Để xác định D và lδ trước tiên ta cần xác định các yếu tố trên

60

= 60.50

1000 = 3Trong đó:

f1: Tần số định mức

n1: Tốc độ đồng bộ

- Số cực của máy : 2p = 2 x 3 = 6 (cực)

1.2 Xác định đường kính ngoài của lõi thép stato (D n ):

-Khi xác định kết cấu của động cơ không đồng bộ giữa đường kính trong D

và ngoài Dn của stato có một mối quan hệ nhất định theo hệ số KD =

n D

D

Quan hệ này phụ thuộc vào số đôi cực Mặt khác, đường kính ngoài Dn có liên quan đến chiều rộng cuộn tôn kỹ thuật điện và chiều cao tâm trục máy h đã được tiêu chuẩn hóa

- Trước hết ta xác định đường kính ngoài Dn theo chiều cao h

- Theo bảng IV.1 của phụ lục IV dãy công suất, chiều cao tâm trục của động cơ roto lồng sóc kiểu IP44 theo tiêu chuẩn TCVN - 1987- 1994 TL[1],

Với P = 11kW, 2p = 6 ta chọn h = 160 (mm)

- Với h = 160 (mm) theo bảng 10.3 TL[1], ta chọn đường kính ngoài stato tiêu chuẩn Dn = 14,5 (cm)

1.3 Đường kính trong stato (D)

Đường kính trong stato xác định theo công thức :

1.4 Công suất điện từ tính toán (P’)

P' =η.cosϕ

âm

E P k

kE là hệ số chỉ quan hệ giữa điện áp đặt vào và sức điện động sinh ra trong động cơ, ứng với Dn = 19,1cm và 2p = 4 theo hình 10 -2 TL[1] tra được kE = 0,965

η,cosϕ,n là hiệu suất,hệ số công suất và tốc độ đồng bộ

Với Dn =19,1 Tra bảng 10.1,TL [1] ta được :

1.5 Chiều dài tính toán của lỏi sắt (lδ):

n D B A k k

P l

d

s

.10.1,6

2

/ 7

δ δ

δ =αVới : αδ: hệ số cung cực từ.

k s: hệ số sóng

kd : Hệ số dây quấn

A: Tải đường

Bδ: Mật độ từ thông tại khe hở không khí

+ Mà αδvà ks phụ thuộc vào mức độ bão hoà răng kZ của mạch từ

+ Sơ bộ chọn : αδ = 0,71 và kS = 1,12, kZ =1,24 (Theo hình 4.7 TL[1].) + Vì dây quấn một lớp có kết cấu đơn giản nên thường dùng cho động cơ

có công suất nhở hơn 10kw.Với dây quấn 1 lớp ta có k d =0,95÷0,96ta chọn kd = 0,95

+ A và Bδ phụ thuộc vào Dn , 2p

Việc chọn A ,Bδ có ảnh hưởng rất lớn đến kích thước chủ yếu D ,lδ của máy điện Đứng về mặt tiết kiệm vật liệu nên cho A vàBδ lớn, nếu A và Bδ quá lớn thì tổn hao đồng và thép tăng lên làm động cơ nóng, ảnh hưởng đến tuổi thọ của máy.Do đó khi chọn A và Bδ cần xét đến chất liệu của vật liệu sử dụng, nếu

sử dụng vật liệu sắt từ tốt ( có tổn hao ít hay độ từ thẩm cao ) thì có thể chọn A lớn Ngoài ra, tỉ số A và Bδ cũng ảnh hưởng đặc tính làm việc và khởi động của động cơ vì A đặc trưng cho mạch điện còn Bδ đặc trưng cho mạch từ

Với 2p=4, Dn =19,1 theo hình 10.2b TL[1] tra được:

Bδ = 0,87 (T)

A = 250 (A/cm)

2536,4101,6

π =

4

3,1214,

= 9,65 (cm)

Vì lδ= 7 (cm) chiều dài lõi sắt ngắn, việc tản nhiệt không khó khăn nên lõi sắt có thể ép thành một khối, do đó chiều dài tính toán của lõi sắt phần ứng trên khe hở không khí bằng chiều dài lõi sắt Vậy chiều dài lõi sắt stato và rôto là:

Ta có hệ số tăng công suất của máy này là 1,33

λ

Theo hình 10 3a TL[1] thì λ3 và λ4 đều nằm trong phạm vi kinh tế nên ta chọn các thông số trên là hợp lý

1.7 Dòng điện pha định mức (I 1 )

Dòng điện pha định mức của máy được xác định theo công thức sau:

I1 = 3 η.cosϕ

10.1

3

U P

U1: điện áp pha của lưới

10

= 6,68 (A)

CHƯƠNG 2 : XÁC ĐỊNH DÂY QUẤN, RÃNH STATO VÀ

hệ số lợi dụng rãnh sẽ kém đi, mặc khác về phương diện độ bền cơ năng sẽ yếu đi

Ít răng quá sẽ làm dây quấn phân bố không đều trên bề mặt lõi thép, nên sức từ động phần ứng có nhiều sóng bậc cao, do đó khó chọn hệ số dây quấn thích hợp để triệt tiêu sóng bậc cao đó Trị số q1 nói chung nên chọn số nguyên vì như vậy có thể cải thiện đặc tính làm việc và có khả năng giảm được tiếng kêu của động cơ

Trong thiết kế dãy động cơ điện, thường ta muốn lợi dụng một số khuôn dập rãnh để dập lá tôn dùng được cho nhiều máy khác nhau Vì vậy muốn có trị số

q1 phù hợp với những động cơ khác nhau, ta không thể chọn q1 tuỳ ý được

I

a t A

u r =

68.6

107,1

=Chọn a1 = 1: số mạch nhánh song song

Lấy ur1 = 40 (vòng).

2.4 Số vòng dây nối tiếp của một pha (w 1 )

Số vòng dây nối tiếp một pha xác định như sau:

2401

4032 1

1 1

a

u q p

68,6

2 1

1 1

1 /

J n a

n1 : số sợi ghép song song, chọn n1 = 1

Theo phụ lục VI, bảng VI.1 TL[1] Chọn dây đồng tráng men PETV có các kích thước sau đây:

+ Tiết diện dây: 0,9027 (mm2)

+ Đường kính dây chưa kể cách điện: d = 1,08 (mm)

+ Đường kính dây kể cả cách điện: dcđ = 1,16 (mm)

Động cơ có h = 112cm, do đó ta chọn dây quấn một lớp bước đủ đặt vào rãnh nữa kín

- Bước cực τ : khoảng cách giữa hai cực kế tiếp, tính bằng số rãnh.

3y1 = τ = 9

4

362

p Z

- Hệ số bước rãi:

0,96

2

30sin32

303sin2sin.2sin1

2036

360.2360

kd =kr = 0,96

2.6 Từ thông qua khe hở không khí ( )φ

- Từ thông khe hở không khí xác định theo công thức sau:

)(00411,02405096,012,14

220965,0

4

.1 1

W f k k

U k d s

2.7 Mật độ từ thông khe hở không khí ( )Bδ

- Mật độ từ thông khe hở không khí xác định theo công thức:

1

4l

10.B

τα

10.00411,

T

=

=

- Sơ bộ chiều rộng của răng stato xác định theo công thức sau:

c z

Z B l k

t l B b

1 1

1 /

95,0777,1

07,1785,0

Bz1: mật độ từ thông trong răng stato, ứng với động cơ có chiều cao tâm trục

h= 50÷132 và số cực 2p = 4 thì B Z1 =(1,75÷1,95)T , ta chọn BZ1 = 1,77T

kC: Hệ số ép chặt Hệ số ép chặt lõi cực từ chỉ quan hệ giữa chiều dài phần thép với chiều dài thực của lõi thép Hệ số này phụ thuộc vào áp suất ép chặt lõi thép, độ không đồng đều của bề dày lá thép, chiều dày lớp sơn cách điện và chiều dày lõi thép Khi chiều dày lõi thép không quá (14÷15)cmthì không cần phủ sơn

Lõi thép stato của động cơ không đồng bộ được làm bằng thép kỹ thuật điện dày 0,5mm Ta chọn kC = 0,95

2.9 Sơ bộ định chiều cao của gông stato (h’ g1 )

- Sơ bộ chiều cao của gông xác định như sau:

c g g

k l B

h

2

10.1 1

4 /

1

Φ

=

Bg1: mật độ từ thông trong gông stato, với chiều cao tâm trục

2 1

2

3,121,19'

14,336

36.4,56,0212314,3

21

1

' 1 1

=

ππ

Z

Z b h D

14,336

364,53,19219114,3

21

1 1 41

=+

'

r S

8 ) (

2 8

2 1 12

2 1

2

h h b d

65,878

6.14,3)5,247,10(2

26,768

26,7.14,3

mm

=+

−

++

1 41

35,0.2

6.14,325,0.6,0.247,10.22

26,7.14,3

16,1.1.40

d n u

Trị số của hệ số lấp đầy kđ nên lấy trong khoảng (0,7÷0,75)là hợp lý, kđ

không nên lấy quá 0,8 và như vậy khi đặt dây quấn vào rất khó khăn và dễ làm cho dây bị xây xát, kđ nhỏ quá nhỏ quá thì không lợi dụng triệt để được rãnh và khi động cơ làm việc do lực điện từ dây sẽ bung và sẽ làm hư hỏng cách điện của dây

2

/ 1

1 1

1 41 /

1

mm b

d Z

d h D b

Z

Z

=

−++

=

−++

)2

(

//

1

2 1

41 12 //

1

mm b

d Z

h h D b

Z

Z

=

−+

+

=

−+

//

2

/ 1

)(1,186

26,77,142

123191

62

1

2 1

mm h

d h D D h

g

r

n g

Việc chọn khe hở không khí δ chủ yếu dựa vào công thức kinh nghiệm:

100025

,

=δ

0,35( )

1000

12325,

• Công nghệ chế tạo lõi thép stato:

Để chế tạo lõi thép stato từ thép kỹ thuật điện ta dùng phuơng pháp dập phức hợp Đây là phương pháp mà mỗi lần dập có thể cắt được nhiều hình

ưu điểm của phương pháp này là cho năng suất và độ chính xác cao, tuy nhiên việc chế tạo khuôn dập phức hợp rất khó khăn và đắt tiền

• Phương pháp dập 3 đường kính: Đây là phương pháp thông dụng của các nhà máy

+ Bước 1: Dập rãnh stato+ Bước 2: Dập rãnh roto, lỗ thông gió + Bước 3: Dập đường kính ngoài lá thép stato, đường kính trong và

lỗ trục Ưu điểm của phương pháp này là lực dập của các bước tương đối đồng đều, bởi vì 3 đường kính: đường kính trục, đường kính ngoài, đường kính trong của lá thép stato đều dập một lần nên độ đồng tâm rất cao

Việc cách điện các lá thép stato và roto được thực hiện bằng phương pháp oxi hoá trên bề mặt lá thép Xử lý độ bavia bằng phương pháp dũa

Với dây quấn 3 pha đồng tâm một lớp bước đủ 2 mặt phẳng có Z1 = 36, 2p

= 4, q1 = 3 Ta có góc lệch pha giữa 2 cạnh liên tiếp:

0 1

2036

360.2360

Hình 2.2 Dây quấn stato

2.14 Quá trình tẩm sấy dây quấn stato.

Dây quấn động cơ sau khi chế tạo xong được chuyển dến phân xưởng tẩm sấy ở phân xưởng này, dây quấn được sấy khô rồi đem nhúng vào một loại sơn cách điện nào đó, sau đó lại đem sấy khô Mục đích của công đoạn này là nâng cao tuổi thọ cách điện của dây quấn (Tăng cao tuổi thọ cho động cơ)

Quá trình tẩm sấy: vật liệu cách điện trước khi tẩm bao giờ cũng nhiễm ẩm

kể cả vật liệu cao cấp Do đó trước khi tẩm cần phải sấy khô toàn bộ dây quấn Hơi ẩm trong cách điện sẽ hổn hợp với nước trong sơn và được loại trừ khi sấy khô

Nhiệt độ sấy càng cao thì quá trình bay hơi nước càng nhanh nhưng không được cao quá cấp chịu nhiệt tương ứng với vật liệu cách điện đó Có thể đẩy nhanh quá trình sấy khô dưới áp suất thấp, nhưng chú ý trước khi hút chân không phải sấy nóng dây quấn đến nhiệt độ định mức

Phương pháp tẩm cơ bản là nhúng toàn bộ dây quấn đã sấy khô (còn nóng) vào sơn cách điện Sơn được thấm sâu vào lớp cách điện Sơn được thấm sâu vào lớp cách điện nhờ mao dẫn và áp suất do khối lượng bên trên tạo ra Số lần tẩm sơn phụ thuộc vào điều kiện làm việc của động cơ và loại cách điện dược dùng

Khi tẩm trong bình chân không và áp lực phải tuân theo một qui trình định trước, đảm bảo thời gian và áp lực qui định(từ 3 đến 5 phút dưới áp lực từ 7 đến 8kg/cm2)

Sau khi tẩm để ráo sơn, tiếp tục sấy khô sơn Giai đoạn sấy khô có thể chia thành 2 công đoạn: loại trừ dung môi của sơn và thiêu kết lớp màn sơn Thời gian sấy và nhiệt độ sấy tuỳ thuộc vào điện trở của cách điện vật liệu

CHƯƠNG 3 : XÁC ĐỊNH DÂY QUẤN , RÃNH VÀ GÔNG

RÔTO

3.1 Chọn số rãnh roto (Z 2 )

Việc chọn số rãnh roto lồng sóc (Z2) là một vấn đề quan trọng vì khe hở không khí nhỏ Khi mở máy momen phụ do từ trường sóng bậc cao gây nên ảnh hưởng rất lớn đến quá trình mở máy và ảnh hưởng đến dặc tính làm việc Vì vậy

để có tính năng tốt, khi chọn Z2 phải tuân theo một sự hạn chế nhất định để giảm mômen phụ Kết quả của việc nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm cho phép chọn

Z2 thích hợp có thể hạn chế được các mômen phụ, cũng như mômen gây rung và tiếng ồn

Trong những động cơ công suất nhỏ, ta chọn Z2<Z1 để cho răng rãnh roto khỏi quá nhỏ

Thiết kế dạng rãnh cũng là xác định diện tích rãnh(tức diện tích thanh dẫn lồng sóc) Ngày nay, với những động cơ có chiều cao tâm trục h=(50÷355)mm

lồng sóc được đúc bằng nhôm, trong đó khi h=(50÷250)mmđược đúc bằng áp

lực

Số rãnh rôto chọn theo số rãnh statovà số đôi cực

Theo bảng 10.6 TL[1] với Z1= 36, chọn Z2 = 28 rãnh

3.2 Đường kính ngoài rôto (D’ )

Đường kính ngoài rôto được xác định như sau:

D/ =D−2δ

=12,3−2.0,03=12,24(cm)

3.3 Bước răng rôto (t 2 )

Khoảng cách giữa các cạnh cùng một phía của hai răng kề nhau:

2

/ 2

k l B

t l B b

2 2

2 2 /

0,7( )

95,075,1

372,185,0

độ từ thông răng rôto

3.5 Đường kính trục roto (D t )

D t = 0,3.D

= 0,3×12,24 = 3,672 (cm) . Chọn : Dt = 3,7 (cm)

3 6 Dòng điện trong thanh dẫn roto (I td )

)(5,28628

96,0240668,687,0

6.2

1 1 2

A I

Z

k W I k I I

td

d I

180.2sin2

5,286

.sin2

2

A I

Z p

I I

v

td V

=

=

=

π

3.8 Tiết diện thanh dẫn bằng nhôm (S td )

Với động cơ không đồng bộ roto lồng sóc , do diện tích rãnh roto đồng thời

là tiết diện thanh dẫn, vì vậy phải thiết kế tiết diện rãnh roto sao cho nằm trong phạm vi cho phép Mật độ dòng điện trong thanh dẫn nằm trong phạm vi (2,5÷3,5)A/mm2

)(85,815,3

5,

2

mm S

J

I S

td

td td

=

=

=

J2 : là mật độ dòng điện trong thanh dẫn

Do thanh dẫn đúc nhôm nên J2 = (2,5÷3,5), chọn J2 = 3,5(A/mm2)

,2

82,

mm J

I S V

h

c g

95,0.7.2,1.2

10.00411,0

2

10

2 2

4 '

14,328

7.281.24,12214,3.2

2

2

' 2 42 '

−

−

=

ππ

( ) ( ) ( )mm

Z

Z b h D

14,328

7.287,25.23714,3

22

2

' 2

' 2

−

−+

=

−

−+

45,1114

,3

28,372884,51.24,12221

22

1

12

2

' 2 2 1 42

' 12

h d d

2

28,384,5

2 1

28

7,25.228,33714,32

2 2

' 2 2

28

84,51.24,12214,32

1 2

42 1

' ''

( )mm b

'' 2

' 2

+Chiều cao gông rôto

( )mm

d h D D

6

28,3172

374,1226

2

2 2

'

+ Diện tích rãnh rôto :

Hình 3.1 kích thước rãnh roto

( )

2

28,384,545,1128,384,58

14,3

28

2 2

2 2

2 1 12

2 2

2 1 2

mm S

d d h d d S

1 h r

b≥

ta chọn b=1,294h r2 =1,294.17=22( )mm

( )mm b

D

D v = '' − =121,4−22=99,4

( )mm D

D'' = ' −1=122,4−1=121,4

+ Kích thước và số cánh quạt đầu vành ngắn mạch:

Ở 2 đầu vành ngắn mạch đúc liền cánh giải nhiệt, số cánh và kích thước như sau:

Theo bảng 10.7,TL[1] với h = 112 (mm), 2p = 4, chọn số cánh Nc = 11(cánh)Theo hình 10.9a, TL[1] với h = 112mm, chọn cánh quạt có Ld = 30,45mm

hd = 20mm, b1c = 6mm, b2c = 4mm

b 1c

Dv

a

Hình 3.3 Kích thước cánh tản nhiệt đầu vành ngắn mạch

3.11 làm nghiêng rãnh roto (b n )

Để giảm lực ký sinh tiếp tuyến và hướng tâm, ta làm nghiêng rãnh ở roto hay stato, vì làm như thế có thể triệt tiêu sóng điều hoà răng.Thông thường ta làm nghiêng rãnh ở roto

Độ nghiêng bằng một bước rãnh stato:

bn ≈t1= 1,07cm

T

b2c

CHƯƠNG 4 :TÍNH TOÁN MẠCH TỪ

Mục đích của việc tính toán mạch từ là xác định sức từ động cần thiết để tạo ra

ở khe hở không khí một từ thông có thể sinh ra sức điện động đã xác định ở phần dây quấn phần ứng Do tính chất đối xứng của máy điện, từ thông sinh ra ở mỗi cực từ được phân bố thành hai phần bằng nhau bởi trục cực từ, các phần này cùng với các phần khác của cực từ kế cận tạo thành những mạch từ khép kín Số cực từ này bằng đúng số cực từ của máy điện Vì vậy khi tính toán ta chỉ cần tính mạch

từ ở một đôi cực Nếu ký hiệu sức từ động của mạch từ là F thì vì mạch từ gồm nhiều đoạn nối tiếp nhau nên theo định luật toàn dòng điện ta có:

W I F l

H dl

H

F=∫ =∑ x.x =∑ x =

Hx: Cường độ từ trường (A/cm)

Lx: Chiều dài đoạn mạch từ bất kỳ của mạch từ

Fx; Sức từ động ở đoạn mạch từ lx

Mạch từ của động cơ gồm 5 đoạn nối tiếp: khe hở không khí, răng roto, răng stato, gông stato và gông roto Súc từ động của mỗi đôi cự từ bằng tổng sức từ động của các đoạn mạch từ

F = Fδ + FZ1 + FZ2 + Fg1 + Fg2Trong đó các ký hiệu δ , Z, g chỉ khe hở không khí, răng và gông lõi thép, ký hiệu 1, 2 chỉ stato và roto Căn cứ vào sức điện động cần thiết ở dây quấn phần ứng tịm được từ thông φ, theo kích thước của động cơ tìm tiết diện sx của từng đoạn mạch từ, sau đó xác định từ cảm Bx của mỗi đoạn mạch từ

x x S

B = φTheo trị số Bx , sử dụng đường cong từ hoá tương ứng với loại vật liệu sắt từ tìm Hx và tính được Hx.lx Sau đó lấy tổng ∑5

07,1

1 1

δ

t

t k

Với ν1= + δ

δ

/b5

)/b(41

2 41

3,0/66,25

)3,0/66,2

372,1

2 2

δ

t

t k

Với 1,33

3,0

15

3,015

2

42

2 42

δν

b b

⇒kδ =kδ1.kδ2 =1,19×1,33=1,22

Ta chọn loại thép kỹ thuật điện cán nguội loại 2211

4.2 Sức từ động khe hở không khí (Fδ )

)(76,49710

.03,022,185,06,110 6,

07,185,0

1 1

1 1

k l b

t l B B

c Z

- Cường độ từ trường trên răng stato:

Ứng với loại thép 2211 và Bz1 = 1,8T Theo bảng V.6 phụ lục V TL[1] chọn HZ1 = 27 (A/cm)

- Sức từ động trên răng stato:

2 / 1 2 1,288 27 66,312( )

1

F Z = Z Z = × × =

Với : 1,288( )

3

726,047,13

1 /

372,185,0

2 2

2 2

k l b

t l B B

c Z

- Cường độ từ trường trên roto:

Ứng với loại thép 2211 và Bz2 = 1,75T Theo bảng V.6 TL[1].ta chọn

HZ2 =22,2 (A/cm)

- Sức từ động trên răng roto:

)(596,702,2259,12

2 /

596,70312,6676,4972

10.00411,0

.2

10

1 1

4

k l h

B

c g

- Cường độ từ trường trên gông stato

Ứng với loại thép 2211 và Bg1 = 1,7T Theo bảng V.9 phụ lục V TL[1] chọn

p

h D

4.6 Sức từ động trên gông roto (F g2 )

- Mật độ từ thông trên gông roto:

95,07015,22

10.00411,0

2

10

2 2

4

k l h

B

c g

- Cường độ từ trường trên gông roto

- Theo bảng V.9 phụ lục V Tl[1], ứng với Bg2 = 1,53T và loại thép 2211, chọn Hg2 = 10 (A/cm)

- Chiều dài mạch từ ở gông roto:

)(48,44

)015,27,3.(

14,32

- Dòng điện từ hoá:

2,7.. . 2,7 22407220,96 2,32( )

1

A k

W

F p I

32,2100

=

dm I I

Iµ µ

CHƯƠNG 5: THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ

Dựa vào các điện trở ta có thể xác định các trị số tổn hao của dây quấn của động cơ điện ở chế độ làm việc ổn định cũng như trong quá trình quá độ Trong thiết kế động cơ điện không đồng bộ roto lồng sóc, việc tính toán điện trở và điện kháng của dây quấn là một vấn đề khó khăn và là một vấn đề quan trọng

5.1 Xác định điện trở của dây quấn

5.1.1 Chiều dài phần đầu nối của dây quấn stato (l đ1 )

lđ1 = kđ1.τy + 2B = 1,3.10,8 + 2.1 = 16,04 (cm)

36

)47,13,12.(

14,3.).(

5.1.2 Chiều dài trung bình nửa vòng dây của dây quấn stato (l tb )

ltb = l1 + lđ1 = 7 + 16,04 = 23,04 (cm)

5.1.3 Chiều dài dây quấn một pha của stato (L 1 )

L1 = 2.ltb.W1.10-2 = 2×23,04×240.10-2 = 10,6 (cm)+Chiều dài phần đầu nối dây quấn stato ra khỏi lõi sắt (f)

6,110.46

1.1

1

1 1 1

1 75

L k

r r ρCu

kr: Hệ số xét đến tổn hao tăng lên do từ tản làm cho mật độ dòng phân bố không đồng đều ở tiết diện dây dẫn, với động cơ điện không đồng bộ khi tính toán điện trở thường lấy kr = 1

Theo bảng 5.1 TL[1] Điện trở suất của đồng

1 1

U

I r r

5.1.5 Điện trở tác dụng dây quấn của roto (r td )

Điện trở tác dụng tính theo công thức sau :

0,43.10 ( )

82,69

10.7.23

110

.28

10.94,914,3.23

1

10

S Z

D

r ρ π

5.1.7 Điện trở rôto (r 2 )

)(10.64,0445

,0

10.021,0210.43,0

2

4 4

2

∆+

td

r r r

28

2.180sin.2

.sin

2 1

28

)96,0240.(

34) (

.4

1 / 2

/

U

I r r

5.2 Xác định điện kháng của dây quấn

hb

b785,0k.b

h

41

41 2 41 1

31

1.4

34

6,06

75,262

66,2785,01.63

12,13

2 1 1 1 1

.k

k )k.q.(

t.9,

+Với q1 = Z/(3.2p)= 3 Theo bảng 5.2a TL[1] ta chọn σ1 =0,0141

+Với q2 = Z/p = 14 , Theo bảng 5.3 (TL[1] chọn ρt1 =0,99

+ Hệ số kt1 của dây quấn stato phụ thuộc vào quan hệ giữa chiều rộng miệng rãnh với khe hở không khí và bước rãnh:

927,003,007,1

266,0.033,01 033,01

2 1

2 41

0141,099,0927,0)96,0.4.(

07,19,

3.47,0

) 64,0.(

.47,01

1

1 1

λ

τβ

2 1 1

q.p

l.100

W100

f.158,0x

)(115,3868,53.2

7.100

240.100

50.158,0

1

1 1

U

I x x

5.2.6 Hệ số từ dẫn tản rãnh roto (λr2)

42

42 42

2 2 1

2

266,0

8

.1

h k b

b S

b b

h42 = 1mm = 17 - 1- 5,85/2 - 0,1.3,28= 12,75mm

049,21

11.84,52

166

,082

,698

84,514,3184,53

75,

2 2 2 2

9,0

t t t d t

k

k k

q t

δδ

ρλ

282

.3

2

p

Z q

,022,1

143

28372,19,0

94,97,4lg445,0728

94,93,2

2

7,4lg

3,2

2 2

2 2 2 2

=

×+

d

b a

D l

Z D

λλ

5.2.9 Hệ số từ tản do rãnh nghiêng (λrn)

372,1

07,1085,35,05

,0

2 2

λ

5.2.10 Hệ số từ tản rôto (∑λ2 )

621,6938,0549,0085,3049,22

2 2

1

1 / 2

/

U

I x x

5.2.12 Điện kháng hỗ cảm (x 12 )

-Tính theo công thức :

32,2

115,332,2220 11

- Tính theo đơn vị tương đối:

784,2220

68,671,91

1

1 12

U

I x x

- Tính lại hệ số kE:

220

115,332,2220

* Nhận xét: Hệ số kE tính toán sai khác rất ít so với lúc ban đầu kE = 0,965 Do

đó các thông số chọn đạt yêu cầu

CHƯƠNG 6 : TỔN HAO THÉP VÀ TỔN HAO CƠ

Tổn hao sinh ra trong quá trình làm việc của động cơ về bản chất gắn liền với quá trình điện từ trong máy và chuyển động của roto Tổn hao trong máy càng nhiều thì hiệu suất càng thấp Mặc khác tổn hao thoát ra dưới dạng nhiệt làm nóng máy , trong chừng mực nhất định làm giảm độ tin cậy về tuổi thọ và độ cách điện trong máy

Tổn hao năng lượng trong quá trình làm việc của dộng cơ điện là điều không thể tránh khỏi Nhiệm vụ của người thiết kế là phấn đấu làm tổn hao đến mức thấp nhất bằng cách chọn sự phối hợp hợp lý giữa kết cấu tải điện từ, mật độ dòng điện với việc áp dụng những thành tựu đương thời của vật liệu kỹ thuật điện

Tổn hao năng lượng trong quá trình làm việc của động cơ điện được xác định ở chế độ xác lập Do đó trong thực tế chỉ cần xét đến tổn hao năng lượng trong một đơn vị thời gian tức tổn hao công suất Trong tính toán động cơ điện, tổn hao công suất không chỉ dùng để xác định hiệu suất mà còn xác định độ chênh lệch nhiệt độ ở các bộ phận của máy

Với động cơ không đồng bộ có các loại tổn hao chính như sau:

+ Tổn hao thép trong stato và roto bao gồm tổn hao do từ trễ và dòng xoáy do từ trường chính sinh ra trong lõi thép Ngoài ra, do trên stato và roto có răng nên sinh ra tổn hao bề mặt và đập mạch Vì roto quay gần bằng tốc độ đồng

bộ nên tổn hao thép trên roto có thể bỏ qua

+ Tổn hao đồng do hiệu ứng Jun gây nên trong dây quấn+ Tổn hao phụ do từ trường tản gây nên trong dây quấn phần ứng làm tăng thêm tổn hao đồng và tổn hao phụ trong các bộ phận cơ khí

+ Tổn hao cơ gồm có tổn hao ma sát ổ bi, tổn hao thông gió

6.1 Tổn hao chính trong thép

Tổn hao chính trong thép ở stato và roto do từ trễ và dòng điện xoáy xuất hiện đồng thời Nguyên nhân do hiện tượng từ hoá xoay chiều xảy ra trong lõi thép khi từ trường biến thiên

Tổn hao chính trong thép phụ thuộc vào loại thép và được đặc trưng bởi suất tổn hao PFe (W/kg)

6.1.1 Tổn hao trong răng (P FeZ1 )

- Trọng lượng răng stato:

)(474,110.95,0747,1368,7

10

3 1

3 1

1 1 1

kg G

k l h Z G

Z

c r Fe Z