Đồ án thiết kế thiết bị điện đề tài thiết kế động cơ không đồng bộ 3 pha rôto lồng sóc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN ====o0o==== ĐỒ ÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỆN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA RÔTO LỒNG SÓC Giáo viên hướng dẫn ThS Nguy n V n o[.]

Giáo viên hướng dẫn : ThS Nguy n V n oàiễ ă Đ

Hà Nội- 2022

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA ĐIỆN

BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Giáo viên h ng d n: ThS Nguy n V n oài Khoa: i n.ướ ẫ ễ ă Đ Đ ệ

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

1 Số liệu phục vụ tính toán, thiết kế động cơ điện không đồng bộ

2 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

2.4 Thiết kế lõi sắt rô to

Nhóm 3 GVHD:ThS Nguyễn Văn Đoài

3.3 Hướng phát triển của đề tài

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

5 Yêu cầu trình bày văn bản

Thực hiện theo biểu mẫu “BM03” về QUY CÁCH CHUNG CỦA BÁOCÁO

TIỂU LUẬN/BTL/ĐỒ ÁN/DỰ ÁN trong Quyết định số 815/ QĐ-ĐHCNngày 15/08/2019

6 Về thời gian thực hiện đồ án

Ngày giao đề tài 19/09/202 Ngày hoàn thành: 03/12/2021

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Nguyễn Văn Đoài

Nhóm 3 GVHD:ThS Nguyễn Văn Đoài

II Nội dung học tập

1 Tên chủ đề: Thiết kế động cơ điện không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc:

2 Hoạt động của sinh viên

2.1 Hoạt động/Nội dung 1: Tổng quan về động cơ không đồng bộ rôto lồng

sóc

- Mục tiêu/chuẩn đầu ra: Kiến thức về thiết kế máy điện

2.2 Hoạt động/Nội dung 2: Tính toán, thiết kế.

- Mục tiêu/chuẩn đầu ra: Xây dựng được quy trình thiết kế động cơ khôngđồng bộ rôto lồng sóc, cách tính toán kích thước mạch từ, dây quấn stato

IV Học liệu thực hiện ĐAMH

1 Tài liệu học tập: Thiết kế máy điện (Trần Khánh Hà, Nguyễn HồngThanh ); Máy điện 2 (Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ)

2 Phương tiện, nguyên liệu thực hiện ĐAMH (nếu có): Máy tính cá nhân, bảnvẽ

Nhóm 3 GVHD:ThS Nguyễn Văn Đoài

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC

1 Tên lớp: 20221EE6023001

2 Họ và tên sinh viên:

3 Tiến độ thực hiện: Thiết kế động cơ điện KĐB 3 pha rotor lồng sóc

Người thực hiện Nội dung công việc Phương pháp thực hiện

Đặng Hoài Sơn

Chương 1: Tổng quan về động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc

Tìm hiểu tài liệu, viết báocáo

Đặng Hoài Sơn

Chương 2: Tính toán, thiết kế

- Giới thiệu mục tiêu thiết kế,xác định kích thước chủ yếu

Tìm hiểu tài liệu, viết báocáo

Đặng Hoài Sơn

Chương 2: Tính toán, thiết kế

- Thiết kế stato, lõi sắt roto

và khe hở không khí

Tìm hiểu tài liệu, thiết kế theo yêu cầu đề tài, viết báo cáo

Đặng Hoài Sơn Chương 2: Tính toán, thiết kế

- Tham số động cơ KĐB trong quá trình khời động, xác định đặc tính làm việc và

Tìm hiểu tài liệu, thiết kế theo yêu cầu đề tài, viết báo cáo

Nhóm 3 GVHD:ThS Nguyễn Văn Đoài

khởi động.

Đặng Hoài Sơn

Chương 3: Kết luận

- Kết luận, kiến nghị và hướng phát triển của đề tài

Kiểm tra lại và tổng hợp tất cả nội dung đã tìm hiểu và đưa ra kết luận

Đặng Hoài Sơn Trình bày nội dung báo cáo

ĐAMH

Tổng hợp tất cả các nội dung đã được trao đổi, thống nhất trong nhóm vàcác kết quả đạt được

Ngày 19 tháng 09 năm 2022.

XÁC NHẬN CỦA GIẢNG VIÊN

ThS Nguyễn Văn Đoài

Nhóm 3 GVHD:ThS Nguyễn Văn Đoài

BÁO CÁO HỌC TẬP

1 Tên lớp: 20221EE6023001

2 Họ và tên sinh viên:

Tên chủ đề: Thiết kế động cơ điện không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc.

đạt được

Kiến nghị với GVHD

Đặng Hoài Sơn

Chương 1: Tổng quan vềđộng cơ không đồng bộ rôtolồng sóc

Bản báo cáo đồ án Không

Đặng Hoài Sơn

Chương 2: Tính toán, thiết kế

- Giới thiệu mục tiêu thiết kế,xác định kích thước chủ yếu

Bản báo cáo đồ án Không

Đặng Hoài Sơn

Chương 2: Tính toán, thiết kế

- Thiết kế stato, lõi sắt roto vàkhe hở không khí

Bản báo cáo đồ án Không

Đặng Hoài Sơn Chương 2: Tính toán, thiết kế

- Tham số động cơ KĐB trongquá trình khời động, xác địnhđặc tính làm việc và khởi

Bản báo cáo đồ án

Không

Nhóm 3 GVHD:ThS Nguyễn Văn Đoài

Đặng Hoài Sơn Trình bày nội dung báo cáo

ĐAMH

Bản báo cáo đồ án Không

Ngày 19 tháng 09 năm 2022

XÁC NHẬN CỦA GIẢNG VIÊN

ThS.Nguyễn Văn Đoài

Nhóm 3 GVHD:ThS Nguyễn Văn Đoài

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH 1

LỜI NÓI ĐẦU 2

CHƯƠNG 1: PHẦN MỞ ĐẦU 3

1.1 Giới thiệu chung về máy điện không đồng bộ 3

1.2.Cấu tạo và nguyên lý của động cơ không đồng bộ 4

1.2.1 Stato 4

1.2.2 Rôto 6

1.2.3 Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 7

1.3 Quy trình, các tiêu chuẩn thiết kế động cơ 8

1.3.1 Các tiêu chuẩn về dãy công suất 8

1.3.2 Các tiêu chuẩn về kích thước lắp đặt độ cao tâm trục 8

1.3.3 Kí hiệu máy 8

1.3.4 Sự làm mát 8

1.3.5 Cấp cách điện 8

1.3.6 Chế độ làm việc 11

1.4 Nhận xét, kết luận chương 1 11

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KĐB 3 PHA ROTO LỒNG SÓC 11 KW, 380V 13

2.1 Giới thiệu mục tiêu thiết kế 13

2.2 Xác định kích thước chủ yếu 13

2.2.1 Số đôi cực từ 13

2.2.2 Dòng định mức pha 13

2.2.3 Đường kính stato 14

2.2.4 Công suất tính toán 14

2.2.5 Bước cực 14

2.2.6 Chiều dài tính toán lõi sắt stato lδ 14

2.2.7 Chiều dài thực của stato 15

2.2.8 Lập phương án so sánh 15

2.3 Thiết kế stato 15

Nhóm 3 GVHD:ThS Nguyễn Văn Đoài

2.3.1 Số rãnh stato 15

2.3.2 Bước răng stato 15

2.3.3 Số vòng dây tác dụng của một rãnh 15

2.3.4 Số vòng dây nối tiếp của một pha dây quấn stato 16

2.3.5 Tiết diện và đường kính dây 16

2.3.6 Kiểu dây quấn 16

2.3.7 Hệ số dây quấn 17

2.3.8 Từ thông khe hở không khí Φ 17

2.3.9 Mật độ từ thông khe hở không khí 17

2.3.10 Xác định sơ bộ chiều rộng răng stato 17

2.3.11 Xác định sơ bộ chiều cao gông 18

2.3.12 Kích thước răng, rãnh và cách điện rãnh 18

2.3.13 Chiều rộng răng stato 20

2.3.14 Chiều cao gông từ stato 20

2.3.15 Khe hở không khí 21

2.4 Thiết kế lõi sắt rôto 21

2.4.1 Số rãnh rôto 21

2.4.2 Đường kính ngoài rôto 21

2.4.3 Bước răng rôto 21

2.4.4 Xác định sơ bộ chiều rộng răng rôto 21

2.4.5 Dòng điện trong thanh dẫn rôto 22

2.4.6 Dòng điện trong vòng ngắn mạch 22

2.4.7 Tiết diện thanh dẫn 22

2.4.8 Tiết diện vành ngắn mạch 22

2.4.9 Kích thước rãnh rôto và vòng ngắn mạch 22

2.4.10 Diện tích rãnh rôto Sr2 23

2.4.11 Bề rộng răng rôto ở 1/3 chiều cao răng 24

2.4.12 Chiều cao gông rôto 24

2.4.13 Độ nghiêng rãnh ở rôto 24

2.5 Khe hở không khí 24

Nhóm 3 GVHD:ThS Nguyễn Văn Đoài

2.5.1 Hệ số khe hở không khí 24

2.5.2 Sức từ động trên khe hở không khí 25

2.5.3 Mật độ từ thông ở răng stato 25

2.5.4 Cường độ từ trường trên răng stato 25

2.5.5 Sức điện động trên răng stato 25

2.5.6 Mật độ từ thông ở răng rôto 25

2.5.7 Cường độ từ trường trên răng rôto 25

2.5.8 Sức điện động trên răng rôto 25

2.5.9 Hệ số bão hòa răng 25

2.5.10 Mật độ từ thông trên gông stato 26

2.5.11 Cường độ từ trường ở gông stato 26

2.5.12 Chiều dài mạch từ ở gông stato 26

2.5.13 Sức từ động ở gông stato 26

2.5.14 Mật độ từ thông trên gông rôto 26

2.5.15 Cường độ từ trường ở gông rôto 26

2.5.16 Chiều dài mạch từ ở gông rôto 26

2.5.17 Sức từ động ở gông rôto 26

2.5.18 Tổng sức từ động của mạch từ 26

2.5.19 Hệ số bão hòa toàn mạch 26

2.5.20 Dòng điện từ hóa 27

2.6 Tham số động cơ KĐB trong quá trình khởi động 27

2.6.1 Chiều dài phần đầu nối dây quấn stato 27

2.6.2 Chiều dài trung bình nửa vòng đáy và chiều dài dây quấn stato 27

2.6.3 Điện trở tác dụng của dây quấn stato 27

2.6.4 Điện trở tác dụng của dây quấn rôto 27

2.6.5 Điện trở vành ngắn mạch 28

2.6.6 Điện trở rôto 28

2.6.7 Hệ số quy đổi 28

2.6.8 Điện trở rôto đã quy đổi 28

2.6.9 Hệ số từ dẫn tản rãnh stato 28

Nhóm 3 GVHD:ThS Nguyễn Văn Đoài

2.6.10 Hệ số từ dẫn tản tạp stato 29

2.6.11 Hệ số từ dẫn tản phần đầu nối 29

2.6.12 Hệ số từ dẫn tản stato 29

2.6.13 Điện kháng dây quấn stato 29

2.6.14 Hệ số từ dẫn tản rãnh rôto 29

2.6.15 Hệ số từ dẫn tản tạp rôto 30

2.6.16 Hệ số từ tản phần đầu nối 30

2.6.17 Hệ số từ tản do rãnh nghiêng 30

2.6.18 Hệ số từ tản rôto 30

2.6.19 Điện kháng tản dây quấn rôto 30

2.6.20 Điện kháng rôto đã quy đổi 30

2.6.21 Điện kháng hỗ cảm 31

2.6.22 Kiểm tra lại hệ số kE 31

2.7 Xác định đặc tính làm việc và khởi động 31

2.7.1 Hệ số C1 31

2.7.2 Thành phần phản kháng của dòng điện ở chế độ đồng bộ 31

2.7.3 Thành phần tác dụng của dòng điện ở chế độ đồng bộ 31

2.7.4 Sức điện động E1 31

2.7.5 Hệ số trượt định mức 31

2.7.6 Hệ số trượt tại momen cực đại 32

2.7.7 Bội số momen cực đại 32

2.7.8 Tham số của động cơ khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s = 1 33

2.7.9 Tham số của động cơ khi xét cả hiệu ứng mặt ngoài bão hoà của mạch từ tản khi s = 1 34

2.7.10 Các tham số ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hoà của mạch từ tản 36

2.7.11 Dòng điện khởi động 36

2.7.12 Bội số dòng điện khởi động 36

2.7.13 Bội số mômen khởi động 37

2.8 Nhận xét, kết luận chương 2 37

Nhóm 3 GVHD:ThS Nguyễn Văn Đoài

CHƯƠNG 3 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ

TÀI 39

3.1 Kết luận 39

3.2 Kiến nghị 39

3.3 Hướng phát triển của đề tài 40

KẾT LUẬN 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

Nhóm 3 GVHD:ThS Nguyễn Văn Đoài

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1: Cấu tạo của stato 10

Hình 1 2: Vỏ máy 11

Hình 1 3: Lõi thép 11

Hình 1 4: Dây quấn 12

Hình 1 5: Rôto lồng sóc trong động cơ 12

Hình 1 6: Từ trường quay trong máy điện không đồng bộ 13

Hình 2 1: Hình dạng rãnh stato 21

Hình 2 2:Hình dạng rãnh rôto 24

Hình 2 3: Sơ đồ thay thế nhiệt của máy điện 40

Hình 3 1: Thông số cơ bản của động cơ 45

Hình 3 2: Thông số stato 46

Hình 3 3: Thông số rãnh stato 46

Hình 3 4: Cấu tạo stato thử nghiệm 46

Hình 3 5: Thông số rôto 47

Hình 3 6: Thông số rãnh rôto 47

Hình 3 7: Cấu tạo rôto thử nghiệm 47

Hình 3 8: Điện áp đầu vào dây quấn 48

Hình 3 9: Điện áp cảm ứng của dây quấn lúc làm việc 48

Hình 3 10: Dòng điện các pha dây quấn 48

Hình 3 11:Tổn hao trong mạch từ động cơ 49

Hình 3 12: Mô men động cơ 49

Hình 3 13: Từ trường quan sát khi mô phỏng là từ trường quay 49

DANH MỤC BẢNG Bảng 1 1: Các số liệu đặc tính làm việc 35

Nhóm 3 1 GVHD:ThS Nguyễn Văn Đoài

LỜI NÓI ĐẦU

Thiết bị điện là một trong những ngành học quan trọng trong hệ thốnggiáo dục đại học các trường kĩ thuật cũng như trong quá trình phát triển nhanhchóng của nền khoa học kĩ thuật nước ta Vì vậy, việc tính toán, thiết kế cácthiết bị điện là việc hết sức quan trọng và không thể thiếu với ngành điện nóichung và mỗi sinh viên đã và đang học tập, nghiên cứu về lĩnh vực điện-điện

tử Trong những năm gần đây, nước ta đã đạt được những thành tựu to lớn

trong phát triển kinh tế xã hội, số lượng các nhà máy công nghiệp, các hoạtđộng thương mại, dịch vụ, … gia tăng nhanh chóng, dẫn đến yêu cầu sảnxuất, phát triển và sử dụng các thiết bị điện của nước ta tăng lên đáng kể và

dự báo là sẽ tiếp tục tăng nhanh trong những năm tới Do đó mà hiện naychúng ta đang rất cần đội ngũ những người am hiểu về thiết bị điện để làmcông tác thiết kế cũng như vận hành, cải tạo sữa chữa, phát triển các loại thiết

bị điện

Nhằm giúp sinh viên củng cố kiến thức đã học ở trường vào việc thiết

kế cụ thể, nhóm em được giao cho nhiệm vụ là: Thiết kế động cơ không

đồng bộ 3 pha roto lồng sóc Chúng em đã thực đồ án này dưới sự hướng

dẫn tận tình của thầy ThS Nguyễn Văn Đoài, nhưng do trình độ kiến thức còn nhiều hạn chế, nên có đôi phần thiếu sót Em rất mong sự đóng góp ý

kiến, phê bình và sữa chữa từ quý thầy cô và các bạn sinh viên để đồ án này hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Nhóm 3 2 GVHD:ThS Nguyễn Văn Đoài

CHƯƠNG 1: PHẦN MỞ ĐẦU

Máy điện không đồng bộ do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, sửdụng và bảo quản thuận tiện, giá thành rẽ nên được sử dụng rộng rãi trong nềnkinh tế quốc dân, nhất là loại công suất dưới 100 kW

Động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc cấu tạo đơn giản nhất, nhất làloại rôto lồng sóc đúc nhôm nên chiếm một số lượng khá lớn trong loại động cơcông suất nhỏ và trung bình Nhược điểm của động cơ này là điều chỉnh tốc độkhó khăn và dòng điện khởi động lớn thường bằng 6-7 lần dòng điện định mức

Để bổ khuyết cho nhược điểm này, người ta chế tạo đông cơ không đồng bộ rôtolồng sóc nhiều tốc độ và dùng rôto rãnh sâu, lồng sóc kép để hạ dòng điện khởiđộng, đồng thời tăng mômen khởi động lên

Hình 1: Động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc

Động cơ điện không đồng bộ rôto dây quấn có thể điều chỉnh tốc được tốc

độ trong một chừng mực nhất định, có thể tạo một mômen khởi động lớn màdòng khởi động không lớn lắm, nhưng chế tạo có khó hơn so với với loại rôtolồng sóc, do đó giá thành cao hơn, bảo quản cũng khó hơn

Nhóm 3 3 GVHD:ThS Nguyễn Văn Đoài

Động cơ điện không đồng bộ được sản xuất theo kiểu bảo vệ IP23 và kiểukín IP44 Những động cơ điện theo cấp bảo vệ IP23 dùng quạt gió hướng tâmđặt ở hai đầu rôto động cơ điện Trong các động cơ rôto lồng sóc đúc nhôm thìcánh quạt nhôm được đúc trực tiếp lên vành ngắn mạch Loại động cơ điện theocấp bảo vệ IP44 thường nhờ vào cánh quạt đặt ở ngoài vỏ máy để thổi gió ở mặtngoài vỏ máy, do đó tản nhiệt có kém hơn do với loại IP23 nhưng bảo dưỡngmáy dễ dàng hơn

Hiện nay các nước đã sản xuất động cơ điện không đồng bộ theo dãy tiêuchuẩn Dãy động cơ không đồng bộ công suất từ 0,55 - 90 KW ký hiệu là K theotiêu chuẩn Việt Nam 1987-1994 được ghi trong bảng 10-1 [3] Theo tiêu chuẩnnày, các động cơ điện không đồng bộ trong dãy điều chế tạo theo kiểu IP44

Ngoài tiêu chuẩn trên còn có tiêu chuẩn TCVN 315-85, quy định dãycông suất động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc từ 110 kW-1000 kW, gồm

có công suất sau: 110,160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800 và 1000 kW Kýhiệu của một động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc được ghi theo ký hiệu

về tên gọi của dãy động cơ điện, ký hiệu về chiều cao tâm trục quay, ký hiệu vềkích thước lắp đặt

1.2 Cấu tạo và nguyên lý của động cơ không đồng bộ

Động cơ không đồng bộ về cấu tạo được chia làm hai loại: Động cơkhông đồng rôto lồng sóc và động cơ rôto dây quấn

1.2.1 Stato

Stato bao gồm vỏ máy, lõi thép và dây quấn

Hình 1 1: Cấu tạo của stato Nhóm 3 4 GVHD:ThS Nguyễn Văn Đoài

- Vỏ máy:

Vỏ máy là nơi cố định lõi sắt, dây quấn và đồng thời là nơi ghép nối nắphay gối đỡ trục Vỏ máy có thể làm bằng gang, nhôm hay thép Để chế tạo vỏmáy người ta có thể đúc, hàn, rèn Vỏ máy có hai kiểu: vỏ kiểu kín và vỏ kiểubảo vệ

Hình 1 2: Vỏ máy

- Lõi sắt:

Lõi sắt là phần dẫn từ Vì từ trường đi qua lõi sắt là từ trường quay, nên

để giảm tổn hao lõi sắt được làm từ những lá thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm bềmặt các lá thép có phủ một lớp sơn cách điện mỏng để giảm tổn hao do dòngđiện xoáy gây nên, các lá thép được ép lại thành khối Yêu cầu lõi sắt là phảidẫn từ tốt, tổn hao sắt nhỏ và chắc chắn

Hình 1 3: Lõi thép

- Dây quấn:

Nhóm 3 5 GVHD:ThS Nguyễn Văn Đoài

Dây quấn stator được đặt vào rãnh của lõi sắt và được cách điện tốt với lõisắt Dây quấn đóng vai trò quan trọng của máy điện vì nó trực tiếp tham gia cácquá trình biến đổi năng lượng điện năng thành cơ năng hay ngược lại, đồng thời

về mặt kinh tế thì giá thành của dây quấn cũng chiếm một phần khá cao trongtoàn bộ giá thành máy

Hình 1 4: Dây quấn

1.2.2 Rôto

Gồm lõi thép, dây quấn và trục máy

Hình 1 5: Rôto lồng sóc trong động cơ

- Lõi thép:

Lõi thép gồm các lá thép kỹ thuật điện được dập rãnh mặt ngoài ghép lại,tạo thành các rãnh theo hướng trục, ở giữa các lỗ để lắp trục

- Dây quấn rôto lồng sóc:

Kết cấu của loại dây quấn rất khác với dây quấn stato Trong mỗi rãnhcủa lõi sắt rôto, đặt các thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài khỏi lõi sắt và đượcnối tắt lại ở hai đầu bằng hai vòng ngắn mạch bằng đồng hay nhôm Nếu là rôtođúc nhôm thì trên vành ngắn mạch còn có các cánh khoáy gió

Nhóm 3 6 GVHD:ThS Nguyễn Văn Đoài

Rôto thanh đồng được chế tạo từ đồng hợp kim có điện trở suất cao nhằmmục 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 talàm rãnh rôto sâu hoặc dùng lồng sóc kép Đối với máy điện cỡ nhỏ, rãnh rôtođược làm chéo góc so với tâm trục

Dây quấn lồng sóc không cần cách điện với lõi sắt

1.2.3 Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ

Nguyên lý làm việc của động cơ điện không đồng bộ ba pha:

Khi ta cho dòng điện ba pha tần số f vào ba dây quấn stato sẽ tạo ra từ trườngquay với tốc độ là:

n1=60 f

Từ trường quay cắt các thanh dẫn của dây quấn rôto và cảm ứng các sứcđiện động Vì dây quấn rôto nối kín mạch, nên sức điện động cảm ứng sẽ sinh radòng điện trong các thanh dẫn rôto

Lực tác dụng tương hỗ giữa từ trường quay của máy với thanh dẫn mangdòng điện rôto, kéo rôto quay với tốc độ n<n1và cùng chiều với n1

Hình 1 6: Từ trường quay trong máy điện không đồng bộ

Tốc độ quay của rôto n luôn luôn nhỏ hơn tốc độ từ trường quay n1 vì tốc

độ bằng nhau thì trong dây quấn rôto không còn sức điện động và dòng điệncảm ứng, cho nên lực điện từ bằng không

Khi rôto đứng yên (n = 0), hệ số trượt s = 1; khi rôto quay định mức s = 0,02 ÷0,06 Tốc độ động cơ là:

n=60 f

p .(1−s) (vòng/phút) (1.3)

1.3 Quy trình, các tiêu chuẩn thiết kế động cơ.

1.3.1 Các tiêu chuẩn về dãy công suất.

Hiện nay các nước đã sản xuất động cơ điện không đồng bộ theo dãytiêu chuẩn Dãy động cơ điện không đồng bộ công suất từ 0,55 kW đến 90

kW Ký hiệu theo tiêu chuẩn Việt Nam 1987 - 1994

Công suất (kW):0,55 / 0,75 / 1,1 / 1,5 / 2,2 / 3 / 4 / 5.5 / 7,5 / 11 / 15 /18,5 / 22 / 30 / 37 / 45 / 55 / 75 / 90

Theo tiêu chuẩn này ,các động cơ điện không đồng bộ trong dãy đều chếtạo theo kiểu IP44

1.3.2 Các tiêu chuẩn về kích thước lắp đặt độ cao tâm trục.

Độ cao tâm trục: Từ tâm của trục đến bệ máy Đây là một đại lượng rấtquan trọng trong việc lắp khép động cơ với những cơ cấu thiết bị khác

Kích thước lắp đặt: Chiều cao tâm trục có thể được chon theo dãy côngsuất của động cơ

1.3.3 Kí hiệu máy.

Ví dụ : 3K 250 M4

- 3K : Động cơ điện không đồng bộ dày K thiết kế lại lần 3

- 250 :Chiều cao tâm trục bằng 250mm

Vật liệu cách điện là một trong những vật liệu chủ yếu dung trong

ngành chế tạo máy điện Khi thiết kế máy điện, chọn vật liệu cách điện là mộtkhâu rất quan trọng vì phải đảm bảo máy làm việc tốt với tuổi thọ nhất định, đồng thời giá thành của máy phải không cao Những điều kiện này phụ thuộc phần lớn vào việc chọn cách điện của máy

Khi chọn vật liệu cách điện cho máy cần cú ý những vấn đề sau:

Vật liệu cách diện phải có độ bền cao, chịu tác dụng cơ học tốt, chịunhiệt và dẫn nhiệt tốt lại ít thấm nước

Phải chọn vật liệu cách điện có tính cách điện cao để đảm bảo thời gianlàm việc của máy ít nhất là 15-20 năm trong điều kiện làm việc bình thường,đồng thời đảm bảo giá thành của máy không cao

Một trong những yếu tố cơ bản nhất là làm giảm tuổi thọ của vật liệucách điện (cũng là tuổi thọ của máy) là nhiệt độ Nếu nhiệt độ vượt quá nhiệt

độ cho phép thì chất điện môi, độ bền cơ học của vật liệu giảm đi nhiều, dẫnđến sự già hóa nhanh chóng chất cách điện

Hiện nay, theo nhiệt độ cho phép của vật liệu (nhiệt độ mà vật liệu cáchđiện làm việc tốt trong 15-20 năm ở điều kiện làm việc bình thường) Hội kỹthuật điện quốc tế

IEC đã chia vật liệu cách điện thành các cấp sau đây:

Bảng 1.1: Các cấp cách điện của vật liệu cách điện

Vật liệu cách điện thuộc các cấp cách điện trên đại thể có các loại sau:

- Cấp Y: Gồm có sợ bông, tơ, sợi nhân tạo, giấy và chế phẩm củagiấy, catton, gỗ v.v… Tất cả đều không tẩm sơn cách điện Hiện naykhông dùng cách này vì chịu nhiệt kém

- Cấp A: Vật liệu cách điện chủ yếu của cấp này cũng giống nhưcấp Y nhưng có tẩm sơn cách điện Cấp A được dùng rộng rãi cho cácmáy điện công suất đến 100 kW, nhưng chịu ẩm kém, sử dụng ở vùngnhiệt đới không tốt

Nhóm 3 9 GVHD:ThS Nguyễn Văn Đoài

- Cấp E: Dùng các màng mỏng và sợi bằng polyetylen tereftalat,các sợi tẩm sơn tổng hợp làm từ epoxy, trealat và aceton buteratxenlulo, các màng sơn cách điện gốc vô cơ tráng ngoài dây dẫn (dâyemay có độ bền cơ cao) Cấp E được dùng rộng rãi cho các máy điện cócông suất nhỏ và trung bình (đến 100 kW hoặc hơn nữa), chịu ẩm tốtnên thích hợp cho vùng nhiệt đới

- Cấp B: Dùng vật liệu lấy từ vô cơ như mica, amiăng, sợi thủytinh, dầu sơn cách điện chiệu nhiệt độ cao Cấp B được sử dụng nhiềutrong các máy công suất trung bình và lớn

- Cấp F: Vật liệu cũng tương tự như cấp B nhưng có tẩm sơn cáchđiện gốc silicat chịu nhiệt độ cao Ở cấp F không dùng các chất hữu cơnhư vải lụa, giấy và cactong

- Cấp H: Vật liệu chủ yếu ở cấp này là sợi thủy tinh, mica, amiăngnhư ở cấp F Các chất này được tẩm sơn cách điện gốc silicat chịu nhiệtđến 180ºC Người ta dùng cấp H trong các máy điện làm việc ở điềukiện phức tạp có nhiệt độ cao

- Cấp C: Dùng các chất như sợi thủy tinh, thạch anh, sứ chịu nhiệt

độ cao Cấp C được dùng ở các máy làm việc với điều kiện đặc biệt cónhiệt độ cao

Việc chọn vật liệu cách điện trong các máy điện có một ý nghĩa quyếtđịnh đến tuổi thọ và độ tin cậy lúc vận hành của máy Do vật liệu cách điện cónhiều chủng loại, kỹ thuật chế tạo cách điện ngày càng phát triển, nên việcchọn kết cấu cách điện càng khó khăn và thường phải chọn tổng hợp nhiềuloại cách điện để thỏa mãn được những yêu cầu về cách điện

Vật liệu cách điện trong ngành chế tạo máy điện thường do nhiều vậtliệu hợp lại như mica phiến, chất phụ gia (giấy hay sợi thủy tinh) và chất kếtdính (sơn hay keo dán) Đối với vật liệu cách điện, không những yêu cầu có

độ bền cơ cao, chế tạo dể mà còn có yêu cầu về tính năng điện: có độ cáchđiện cao, rò điện ít Ngoài ra còn có yêu cầu về tính năng nhiệt: chịu nhiệt tốt,dẫn nhiệt tốt và yêu cầu chịu ẩm tốt

Vật liệu cách điện dùng trong một máy điện hợp thành một hệ thốngcách điện Việc tổ hợp các vật liệu cách điện, việc dùng sơn hay keo để gắnchặc chúng lại, ảnh hưởng giữa các chất cách điện với nhau, cách gia công và

Nhóm 3 10 GVHD:ThS Nguyễn Văn Đoài

tình trạng bề mặt vật liệu vv… sẽ quyết định tính năng về cơ, điện, nhiệt của

hệ thống cách điện, và tính năng của hệ thống cách điện này không thể hiệnmột cách đơn giản là tổng hợp tính năng của từng loại vật liệu cách điện

Ngoài ra chúng ta còn biết thêm về ưu nhược điểm của máy điện KĐB:

o Kết cấu đơn giản nên giá thành rẻ

o Vận hành dễ dàng, bảo quản thuận tiện

o Sử dụng rộng rãi và phổ biến trong phạm vi công suất nhỏ vàvừa

o Sản xuất với nhiều cấp điện áp khác nhau nên rất thích nghicho người sử dụng

o Momen mở máy nhỏ, khó điều chỉnh tốc độ

Nhóm 3 11 GVHD:ThS Nguyễn Văn Đoài

o Hệ số công suất thấp gây tổn thất nhiều công suất phảnkháng của lưới điện.

o Không sử dụng được lúc non tải hoặc không tải,…

Nhìn qua tổng quan CHƯƠNG 1 góp phần quan trọng giúp chúng ta vềviệc định hướng thiết kế và tính toán chương 2 Quy trình thiết kế phải tuân thủchặt chẽ các tiêu chuẩn đã trình bày ở mục 1.3

Kết luận: Theo CHƯƠNG 1, em đã biết được thêm về tổng quan động

cơ KĐB 3 pha roto lồng sóc và thấy rằng đây là một đề tài rất hay và hữu ích vềlĩnh vực thiết kế và chế tạo động cơ điện

Nhóm 3 12 GVHD:ThS Nguyễn Văn Đoài

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KĐB 3

PHA ROTO LỒNG SÓC 11 KW, 380V

Các thông số ban đầu:

- Công suất định mức: Pđm =11 (kW)

- Điện áp định mức: Uđm =380 (V)

- Tần số làm việc: f =50 (Hz)

- Hệ số cos φ đm=0,86

- Hiệu suất của động cơ η đm=0,86

- Kiểu máy: Máy kiểu kín IP44