NGHIÊN cứu ẢNH HƯỞNG của TIẾT DIỆN RÃNH STATOR tới HIỆU SUẤT của ĐỘNG cơ KHÔNG ĐỒNG bộ BA PHA rô TO LỒNG sóc

Động cơ điện là loại máy điện xoay chiều đóng vai trò trong một phần phát minh tiến bộ của khoa học kỹ thuật và là thiết bị điện được sử dụng rộng rãi nhất trong hệ thống công nghiệp và

MỞ ĐẦU

Xã hội không ngừng phát triển, sinh hoạt của nhân dân không ngừng được nâng cao nên cần phát triển nhiều loại máy điện mới Tốc độ phát triển của nền sản xuất công nông nghiệp của một nước đòi hỏi một tốc độ phát triển tương ứng của ngành công nghiệp điện lực, nhất là ngành chế tạo máy điện

Động cơ điện là loại máy điện xoay chiều đóng vai trò trong một phần phát minh tiến bộ của khoa học kỹ thuật và là thiết bị điện được sử dụng rộng rãi nhất trong hệ thống công nghiệp và thương mại với chức năng biến đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ, chúng trở nên đặc biệt quan trọng trong nền kinh tế quốc dân

Động cơ không đồng bộ ba pha đặc biệt là động cơ không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc được dùng phổ biến trong công nghiệp (vì có ưu điểm là độ tin cậy cao, giá thành thấp trọng lượng nhẹ kết cấu đơn giản chắc chắn dễ sửa chữa và bảo dưỡng), với dải công suất từ hàng trăm Watts đến Megawatts và là bộ phận chính trong hệ truyền động Hai chỉ tiêu kinh tế quan trọng nhất của động cơ không đồng bộ là hiệu suất và hệ số cosφ

Từ những năm 1990 trở về trước, hiệu suất của động cơ là chỉ tiêu thứ yếu Vào những năm 90 của thế kỷ 20 thì hiệu suất của động cơ mới được quan tâm, trong khoảng thời gian này, trên thế giới đã xuất hiện nhiều công trình nghiên cứu thiết kế tối ưu hiệu suất động cơ và đã mang lại nhiều kết quả đáng kể Hiện nay nguồn năng lượng trên thế giới bị cạn kiệt và do sự tăng giá của năng lượng nói chung nên các chỉ tiêu năng lượng của động cơ đã dần trở thành tiêu chí áp dụng trong ngành công nghiệp Nó sẽ mang lại lợi ích rất lớn không chỉ về mặt tiết kiệm năng lượng

và kinh tế mà còn giảm đáng kể hiệu ứng nhà kính

Do vậy, nâng cao hiệu suất của động cơ trở nên vô cùng cần thiết Có rất nhiều biện pháp để nâng cao hiệu suất của động cơ như công nghệ chế tạo phù hợp, thay đổi vật liệu chế tạo ngày càng mới, thay đổi các thông số kết cấu (cấu trúc răng, rãnh, khe hở không khí)…để giảm nhỏ tổn hao

Với những phân tích trên, luận văn đã tính toán tìm ra diện tích rãnh stator tối ưu

để làm giảm tổng tổn hao đồng và tổn hao sắt của động cơ, hay nói cách khác là tìm được diện tích rãnh stator tối ưu để hiệu suất của động cơ là lớn nhất

Bản luận văn gồm có ba chương

Chương 1: Tổng quan tình hình sản xuất động cơ không đồng bộ ba pha rôto

lồng sóc, sự cần thiết phải nâng cao hiệu suất của động cơ

Chương 2: Các giải pháp nâng cao hiệu suất động cơ không đồng bộ ba pha rôto

lồng sóc

Chương 3: Thiết kế diện tích rãnh stator tối ưu cho động cơ không đồng bộ ba

pha

Cuối cùng là những kết luận và kiến nghị

Để có thể hoàn thành được luận văn này, ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi cũng

đã nhận được rất nhiều sự góp ý và giúp đỡ của các thầy cô trong bộ môn Thiết bị điện - Trường ĐH Bách khoa Hà Nội Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn TS.Nguyễn Hồng Thanh vì những định hướng và hướng dẫn trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới Lãnh đạo, các đồng nghiệp tại Trường Cao đẳng Công nghiệp Nam Định đã ủng hộ và giúp đỡ chân thành trong quá trình học tập, nghiên cứu, khảo sát và hoàn thành luận văn này

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH SẢN XUẤT ĐỘNG CƠ

KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA RÔTO LỒNG SÓC, SỰ CẦN THIẾT

PHẢI NÂNG CAO HIỆU SUẤT CỦA ĐỘNG CƠ

1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ điện của động cơ không đồng bộ

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, quá trình công nghiệp hóa tự động hóa càng tăng, là bộ phận chính trong các hệ truyền động nên nhu cầu sử dụng động cơ không đồng bộ cũng như nguồn năng lượng mà chúng tiêu thụ ngày càng nhiều Thể hiện ở một số nước và khu vực có nền công nghiệp phát triển hoặc quy mô công nghiệp lớn như Mỹ, Trung Quốc, Châu Âu, Ấn Độ…

Theo thống kế về tình hình sử dụng điện năm 2006, nước tiêu thụ điện lớn nhất thế giới là hoa kỳ với 4104 tỷ KWh bình quân 12 187 KWh/năm, trong đó có đến hơn 70% là tiêu thụ trong công nghiệp, và mức tiêu thụ điện của động cơ chiếm hơn 80% Đứng thứ hai là Trung quốc với lượng điện năng tiêu thụ là 2824.8 tỷ KWh, bình quân 2140 KWh/năm Trong đó lượng điện năng tiêu thụ của động cơ điện cũng chiếm hơn 60%

Tổng công suất tiêu thụ ở Châu Âu năm 2006 là 2.711 tỷ KWh trong đó lượng điện năng tiêu thụ do động cơ điện cũng chiếm hơn 65%

Việt Nam đứng thứ 50 trong danh sách các nước tiêu thụ điện với 36.92 tỷ KWh Nền kinh tế Việt Nam trong những năm gần đây có tốc độ tăng trưởng GDP bình quân hơn 5% Trên 90% các máy điện sử dụng là động cơ không đồng bộ trong đó hệ thống động cơ công nghiệp chiếm khoảng 50% năng lượng điện tiêu hao của cả nước, chúng có mặt trên khắp các lĩnh vực: công nghiệp, nông nghiệp… Trong công nghiệp thì động cơ không đồng bộ thường được sử dụng trong các nhà máy dệt, nhà máy sản xuất thép, nhà máy chế tạo cơ khí, nhà máy chế biến thực phẩm

Trong nông nghiệp thì động cơ không đồng bộ thường được sử dụng trong các trạm bơm nước và thường được sử dụng trong các hộ gia đình

Công ty chế tạo điện cơ Hà Nội hàng năm sản xuất hơn 35.000 sản phẩm máy điện quay [4]

1.2 Sự cần thiết phải nâng cao hiệu suất

Từ chiến tranh thế giới lần thứ 2 đến giữa thập kỷ 70 của thế kỷ 20 giá năng lượng rẻ nên các nhà sản xuất động cơ điện chỉ chú trọng đến việc chế tạo ra các máy điện quay tốn ít nguyên vật liệu nhất để giảm giá thành sản phẩm đó là thời đại của những động cơ hiệu suất thấp chỉ đảm bảo được độ tăng nhiệt

Kể từ sau cuộc khủng hoảng dầu mỏ lần thứ nhất, giá năng lượng bắt đầu tăng cao, nền công nghiệp thế giới bắt đầu phát triển mạnh, sự cạnh tranh giữa các doanh nghiệp ngày càng gay gắt Sử dụng năng lượng hiệu quả cho phép các công ty công nghiệp và thương mại giảm giá thành sản phẩm, tăng lợi nhuận và bằng cách ấy còn

để cạnh tranh Mục tiêu chính để tiết kiệm năng lượng xác định trong các thành phần công nghiệp là động cơ không đồng bộ, chúng sử dụng hầu hết nguồn năng lượng được phân phối cho các thiết bị công nghiệp

Theo đánh giá của bộ năng lượng Hoa Kỳ chỉ ra rằng với động cơ điện tiêu thụ khoảng 60% toàn bộ nguồn công suất được phát ra ở Mỹ mà hệ thống công suất của

Mỹ khoảng 700GW thì tổn hao động cơ hàng năm (chỉ tính riêng nước Mỹ) gần 45

tỷ KWh và tính ra tổn thất của nó gần 3 tỷ đôla cho một năm [8]

Xét ở Việt Nam, giả sử các động cơ hiệu suất cao tiết kiệm được 1% tổng sản lượng điện tiêu thụ của động cơ không đồng bộ (trên thực tế sẽ nhiều hơn do động cơ hiệu suất cao loại nhỏ có số lượng sử dụng lớn, và khả năng tăng hiệu suất của động cơ điện cỡ nhỏ là cao thông thường từ 3 đến 5%) Tính trung bình hiện nay tổng năng lượng điện quốc gia tiêu thụ là 50.000 GWh, trong đó động cơ không đồng bộ chiếm 50% là 25.000 GWh và sơ bộ số tiền 1 KW điện là 1500 đồng thì số tiền mà các động cơ hiệu suất cao tiết kiệm được trong thời gian 1 năm sẽ là:

A = 25.000 × 10 6 × 0,01 × 1500 = 375 tỷ đồng (ba trăm bảy lăm tỷ đồng)

Qua con số tính toán sơ bộ trên có thể thấy rằng nếu đưa các động cơ có hiệu suất cao vào sử dụng thì sẽ tiết kiệm cho ngân sách quốc gia rất lớn có thể tới hàng

ngàn tỷ đồng một năm, quan trọng hơn cả là với nguồn năng lượng tiết kiệm được chúng ta sẽ có điều kiện để mở rộng sản xuất phát triển kinh tế xã hội

Theo đánh giá của [12] việc sử dụng hệ thống động cơ có hiệu suất cao có thể tiết kiệm đến 202 tỷ KWh cho nguồn điện của Châu Âu, tương đương giảm được 10 tỷ Euro chi phí trong một năm cho nền công nghiệp

Đồng thời cũng mang lại các lợi ích như sau:

+ Tiết kiệm 5-10 tỷ Euro cho việc bảo dưỡng và cải thiện hệ thống

+ Tiết kiệm khoảng 6 tỷ Euro cho việc cải thiện môi trường

+ Giảm khoảng 79 triệu tấn CO2

+ Giảm được 6% nguồn năng lượng nhập khẩu của Châu Âu

Gần đây đứng trước áp lực phải tiết kiệm năng lượng, hạn chế sử dụng tài nguyên môi trường, hạn chế các chất thải để bảo vệ môi trường, một số nước đã ra các điều luật bắt buộc các nhà sản xuất phải chế tạo ra các động cơ điện hiệu suất cao, điển hình như:

- Ở Mỹ có luật về hiệu suất năng lượng tối thiểu Min Eff Performance Standard MEPS

- Ở Canada luật về mức hiệu suất năng lượng tối thiểu được đưa ra từ năm 1993

và có hiệu lực từ năm 1997

- Ở Úc/Niuzilân đạo luật AS/NZS 1359.5:2000 áp dụng cho các động cơ điện có công suất từ 0,37 đến 185 KW

- Ở Nhật có JEC 37, JISC 4210:1983, JISC 4212:2000 High efficiency

Mặc dù hiện nay rất nhiều nước trên thế giới đã đưa vào sử dụng các động cơ có hiệu suất cao và họ đang từng bước hoàn thiện, cải tiến bằng việc nghiên cứu các loại vật liệu mới, công nghệ mới thì ở Việt Nam còn hoàn toàn mới mẻ Hiện tại Việt Nam là nền công nghiệp đang phát triển Nền công nghiệp Việt Nam đang đứng trước những khó khăn nhất định khi Việt Nam ra nhập các tổ chức kinh tế quốc tế như WTO, APEC….Nghiên cứu và đưa vào sử dụng các động cơ điện hiệu suất cao là nhiệm vụ hết sức quan trọng và cấp thiết

Việt Nam cũng đã đưa ra tiêu chuẩn mới ( năm 2005), yêu cầu về hiệu suất tối thiểu đối với động cơ không đồng bộ ba pha được chế tạo phải cao hơn trước Tiêu chuẩn động cơ không đồng bộ ba pha hiệu suất cao ký hiệu là TCVN 7540-1:2005 được thể hiện trên bảng 1-1

Bảng 1-1: Tiêu chuẩn động cơ không đồng bộ 3 pha hiệu suất cao TCVN 7540-1:2005

Với tiêu chuẩn mới như bảng 1-1, có thể so sánh các dãy động cơ được sản xuất theo tiêu chuẩn trước đây như tiêu chuẩn Việt Nam 1987-1994 Tiêu chuẩn này được trình bày ở bảng 1-2.[5]

Bảng 1-2: Tiêu chuẩn Việt Nam 1987-1994 của động cơ không đồng bộ ba pha

rôto lồng sóc kiểu IP44

Bằng cách lấy bình quân hiệu suất ở bảng 1-2 (với 2p=4 là 83.27%) và bình quân hiệu suất với các công suất tương ứng ở bảng 1-1 (với 2p=4 là 89.08%), từ hai kết quả này cho thấy hiệu suất ở tiêu chuẩn mới cao hơn so với hiệu suất ở tiêu chuẩn cũ là 5.8% Đứng trước vấn đề này đã đặt ra cho lĩnh vực thiết kế và chế tạo máy điện cần nghiên cứu, tính toán thiết kế để tạo ra các sản phẩm đạt được những tiêu chuẩn về kinh tế và kỹ thuật nhằm đáp ứng yêu cầu của xã hội Nó sẽ mang lại lợi ích rất lớn không chỉ về mặt tiết kiệm năng lượng và kinh tế mà còn bảo vệ tài nguyên môi trường, giảm đáng kể hiệu ứng nhà kính

CHƯƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU SUẤT ĐỘNG

CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA RÔTO LỒNG SÓC

2.1 Các thành phần tổn hao của động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc

Tổn hao trong động cơ có thể được diễn tả như hình 2.1[2], [3], [6], [7]

Hình 2-1: Giản đồ năng lượng của động cơ không đồng bộ 3pha rôto lồng sóc

Các mũi tên chỉ ra những thành phần tổn hao cần phải tính toán trong quá trình thiết

kế hoặc kiểm tra Có thể nhóm các tổn hao động cơ thành 4 dạng như sau:

- Một phần năng lượng sẽ tản đi trong máy dưới dạng tổn hao năng lượng do ma sát gọi là tổn hao cơ (pcơ )

- Tổn hao khi từ thông biến đổi chu kỳ trong các mạch từ gọi là tổn hao từ (tổn hao sắt pfe)

- Tổn hao năng lượng khi dòng điện chảy dọc trong các thanh dẫn gọi là tổn hao điện (tổn hao đồng): pcu1, pcu2

- Một phần tổn hao khác là tổn hao do từ trường sóng bậc cao còn gọi là tổn hao phụ Pf

Các thành phần tổn hao của động cơ không đồng bộ 3 pha thông thường có tỷ

Bảng 2.1: tỷ lệ các thành phần tổn hao của động cơ không đồng bộ 3pha

Các tổn hao sắt (pfe), đồng (pcu1, pcu2) ở bảng 2.1 chỉ do thành phần sóng cơ bản gây ra

- Thành phần công suất của stato (P1) sau khi trừ đi tổn hao lõi thép stato pfe1

và tổn hao dây quấn pcu1

P đt = P 1 -P Cu1 - P Fe1 (W)

2.1.1 Tổn hao cơ

Tổn hao cơ gồm có: các tổn hao do ma sát ổ bi, tổn hao do ma sát khi rôto quay quanh môi trường bao quanh nó (môi trường không khí) và các tổn hao làm mát đều thuộc tổn hao này

- Tổn hao trên các ổ trục: phụ thuộc vào cấu tạo của chúng và dạng bôi trơn Trong các máy không lớn có thể dùng ổ bi tròn hoặc đĩa với mỡ sệt Trong các máy công suất lớn người ta dùng các ổ trượt và dầu lỏng bôi trơn để giảm bớt ma sát Trong các điều kiện khác nhau, tổn hao trên các ổ trục tăng khi tăng tốc độ quay, trọng lượng rôto và đường kính ngang trục ở vùng đặt ổ trục

- Tổn hao do ma sát khi rôto quay trong môi trường xung quanh: Tổn hao này chính là công suất phải tiêu hao để làm quay các cánh quạt gió Công suất này tỷ lệ với lượng tiêu hao chất tải nhiệt cần thiết Q, nghĩa là khối lượng đi qua hệ thống làm mát trong một đơn vị thời gian và áp suất H do quạt tạo ra Công suất đó càng lớn nếu hiệu suất càng thấp

Việc tính toán chính xác tổn hao cơ là rất khó, vì thế khi tính toán phần tổn hao này thường hay dùng công thức thực nghiệm, để làm giảm tổn hao này thì chủ yếu phụ thuộc vào mặt công nghệ chế tạo là chính

2.1.2 Tổn hao trong thép

2.1.2.1 Tổn hao chính trong thép

Tổn hao chính trong thép vì từ trễ và dòng điện xoáy xuất hiện đồng thời Nguyên nhân là do hiện tượng từ hóa xoay chiều xảy ra trong thép khi từ trường biến đổi

Tổn hao chính trong thép phụ thuộc vào loại thép và được đặc trưng bởi suất tổn hao thép pfe (W/kg) Suất tổn hao này được tính theo suất tổn hao tiêu chuẩn p1/50theo công thức gần đúng sau:

pfe = p1/50.B2(f/50).β (2.1) Trong đó:

p1/50- Suất tổn hao thép: là tổn hao trong 1kg thép do dòng xoáy và từ trễ do luồng từ thông biến thiên với tần số từ hóa f=50Hz và mật độ từ thông 1Tesla

B- Mật độ từ thông

β- Hệ số phụ thuộc vào loại lá thép

Tổn hao thép trong máy điện thực tế còn phụ thuộc nhiều vào những thiếu sót trong quá trình gia công lõi thép như bavia, dũa thành rãnh khi đã ghép lõi sắt, mài

bề mặt stato và rôto, đóng gông sắt….Do đó khi tính tổn hao trên các phần của lõi sắt phải thêm các hệ số xét đến ảnh hưởng của gia công

Tổn hao thép trong răng và gông phần ứng được tính theo công thức sau:

pfez = kgcz.p1/50.Bz2(f/50) β.Gz.10-3 (2.2)

pfeg = kgcg.p1/50.Bg2(f/50) β.Gg.10-3 (2.3) Trong đó:

Gz,Gg- trọng lượng răng và gông phần ứng;

Kgc- hệ số gia công

Đối với máy điện Không đồng bộ kgcz=1,8, kgcg=1,6

2.1.2.2 Tổn hao phụ trong thép khi không tải

Tổn hao phụ trong thép sinh ra bởi các dòng điện xoáy và hiện tượng từ trễ trong thép ở phần răng và trên bề mặt stato và rôto tạo nên bởi các sóng điều hòa bậc cao

và sóng điều hòa răng của từ trường stato và rôto

a) Tổn hao bề mặt

Khi máy điện quay răng rôto của máy không đồng bộ lần lượt khi thì răng khi thì miệng rãnh của phần ứng, do đó gây ra ở lớp trên bề mặt của răng rôto một sự dao động của mật độ từ thông B Biên độ dao động của B càng lớn khi khe hở không khí càng nhỏ và miệng rãnh càng to

Tần số dao động phụ thuộc vào số răng Z và tốc độ quay n

fz = Z.n/60 (2.4)

Vì tần số dao động cao nên các dòng điện xoáy cảm ứng trong thép đều tập trung lên lớp mỏng trên bề mặt lõi thép, vì vậy tổn hao gây nên bởi các dòng điện xoáy này gọi là tổn hao bề mặt

Ở máy điện không đồng bộ, tổn hao bề mặt lớn vì khe hở không khí nhỏ Tổn hao tập trung chủ yếu trên bề mặt rôto còn trên bề mặt stato ít hơn do miệng rãnh rôto bé

Suất tổn hao bề mặt trung bình trên một đơn vị bề mặt stao hay rôto được xác định theo công thức:

pbm1(2) = 0,5.k0(Z2(1).n/10000)1,5(10.B0.t2(1))2 (2.5) Trong đó:

Z2(1)- số răng rôto (stato);

n- tốc độ quay của rôto ;

k0- hệ số kinh nghiệm;

B0- Biên độ dao động của mật độ từ thông tại khe hở không khí:

B0 = β0.kδ.Bδ;

kδ - hệ số khe hở không khí;

b) Tổn hao đập mạch trên răng

Ngoài tổn hao bề mặt còn có tổn hao đập mạch do hiện tượng đập mạch đáng kể của mật độ từ thông B trong răng Các nguyên nhân của sự đập mạch này do sự dao động của từ trường trong vùng liên thông răng rãnh stato và rôto theo vị trí tương đối của rãnh stato và rôto Tần số dao động trong răng stato bằng Z2.n/60

Biên độ dao động của mật độ từ thông trong răng bằng:

Bđm1(2)≈ 2(1)

1(2) 2(1)

2.t B ztb

 

(2.6)

Tổn hao đập mạch tỷ lệ với chiều rộng miệng rãnh b42(1) và tỷ lệ với bước răng

Ở động cơ Không đồng bộ chọn t1< t2 (Z1<Z2) cũng có tác dụng giảm tổn hao đập mạch này

Tổng tổn hao thép lúc không tải:

pFe = pFez1 + pFeg1 + pbm1 + pđm1 + pbm2 + pđm2 (2.9) 2.1.2.3 Các biện pháp giảm tổn hao trong sắt

a Vật liệu chế tạo

Trong thiết kế động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc, vấn đề chọn vật liệu để chế tạo có vai trò rất quan trọng ảnh hưởng đến giá thành và tuổi thọ làm việc của động

cơ Ngoài ra vật liệu chế tạo phù hợp cũng giảm được tổn hao của động cơ

Để chế tạo các thành phần của hệ thống mạch từ của động cơ người ta dùng những vật liệu sắt từ khác nhau như các loại thép lá kỹ thuật điện, thép đúc, thép rèn, thép lá và hợp kim thép Hàm lượng silic trong thép lá kỹ thuật điện có ảnh hưởng đến tính năng của nó Cho silic vào thép làm cho điện trở suất tăng cao, do

đó hạn chế được dòng điện xoáy nên tổn hao thép sẽ thấp xuống, tuy nhiên khi có silic thì mật độ từ cảm bão hòa cũng hạ thấp, độ cứng và độ giòn của thép cũng tăng lên, vì vậy lượng silic trong thép nói chung không vượt quá 4,5 %

Trong lõi thép của động cơ có từ trường biến thiên, khi mật độ từ thông và tần

số biến thiên không đổi thì tổn hao vì dòng điện xoáy của đơn vị thể tích của lõi thép tỷ lệ bình phương với chiều dày lá thép, vì vậy đại bộ phận máy điện đều dùng tôn silic dày 0,5mm

Tùy theo công nghệ cán, người ta chia tôn silic ra làm hai loại, tôn cán nóng và tôn cán nguội So với tôn cán nóng, tôn cán nguội có nhiều ưu điểm như suất tổn hao nhỏ, cường độ từ cảm cao, chất lượng bề mặt tốt, độ bằng phẳng tốt nên hệ số

ép chặt lá tôn cao, có thể sản xuất thành cuộn, do đó các nước phát triển đều dùng tôn cán nguội thay tôn cán nóng Tùy theo sự sắp xếp các tinh thể silic trong tôn cán nguội mà phân làm hai loại: đẳng hướng và dị hướng

Ở tôn silic cán nguội dị hướng, theo chiều cán, suất dẫn từ cao (với cường độ từ trường H=25A/cm, mật độ từ thông B25 có thể đạt 1,7 ÷1,85T), suất tổn hao nhỏ, nhưng theo chiều vuông góc với chiều cán thì tính năng kém đi nhiều, có khi không bằng cả tôn cán nóng, vì vậy động cơ không đồng bộ chỉ dùng tôn cán nguội đẳng hướng

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

Một trong những yếu tố cơ bản nhất làm giảm tuổi thọ của vật liệu cách điện là nhiệt độ Nếu nhiệt độ vượt quá nhiệt độ cho phép thì chất điện môi, độ bền cơ của vật liệu bị giảm đi nhiều, dẫn đến sự già hóa nhanh chóng chất cách điện, ảnh hưởng đến điện trở dây quấn và tổn hao nhiệt trong động cơ

Vật liệu cách điện thường do nhiều vật liệu hợp lại như mica phiến, chất phụ gia (giấy hay sợi thủy tinh) và chất kết dính (sơn hay keo dán) Đối với vật liệu cách

điện, không những yêu cầu độ bền cao, chế tao dễ mà còn có yêu cầu về tính năng điện: có độ cách điện cao, dò điện ít Ngoài ra còn có yêu cầu về tính năng nhiệt: chịu nhiệt tốt, dẫn nhiệt tốt và yêu cầu chịu ẩm tốt

Nước ta là một nước ở vùng nhiệt đới, nghĩa là có nhiệt độ và độ ẩm cao Môi trường nhiệt đới có ảnh hưởng đến vật liệu kỹ thuật điện, vì vậy việc chú ý bảo vệ vật liệu còn phải xét đến việc sử dụng những vật liệu cách điện phù hợp với môi trường nhiệt đới

b Công nghệ chế tạo động cơ không đồng bộ

Công nghệ chế tạo máy điện đóng vai trò không nhỏ trong sự tiến bộ khoa học

kỹ thuật, việc nghiên cứu công nghệ đi sâu vào thực tiễn sản xuất, mỗi bước công nghệ ảnh hưởng đến chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của máy Các chỉ tiêu của máy được chia làm 2 nhóm:

+ Các chỉ tiêu kỹ thuật như công suất, độ bội dòng điện mở máy ik, độ bội mômen cực đại mmax, độ bội mômen mở máy mk…

+ Các chỉ tiêu kinh tế như cosφ, hiệu suất ε, trọng lượng vật liệu, giá thành… Khi lập một dây truyền công nghệ cần quan tâm đến tất cả các chỉ tiêu đó

Công nghệ chế tạo mạch từ đóng một vai trò quyết định đến tổn hao và hiệu suất của động cơ không đồng bộ Khi dập lá tôn mạch từ, khuôn dập phải đủ sắc nếu không sẽ tạo lòng mo trên sản phẩm và do đó sẽ làm giảm hệ số ép chặt lõi thép, phạm vi biến tính tôn càng rộng làm chất lượng mạch từ giảm, tổn hao thép tăng lên Ngoài ra khi chế tạo khuôn dập, người ta không thể làm cho khe hở giữa chày

và cối đủ nhỏ và đều để khi dập không có ba via Mặt khác, sau một thời gian với nhát dập nào đó chày, cối sẽ bị sứt mẻ nếu mài khuôn luôn sẽ ảnh hưởng đến năng suất dập và tốn kém trong việc đầu tư Vì vậy người ta chấp nhận dập có ba via và thêm vào quy trình công nghệ một thiết bị mài ba via Đối với những máy quan

trọng, theo quy định sau khi mài ba via chiều cao ba via không được vượt quá 0,01mm Với chiều cao này sau khi sơn cách điện ba via sẽ không làm ngắn mạch đối với lá tôn bên cạnh, không gây ra tổn hao sắt từ

Khi dập lá tôn, do tác động cơ khí mạnh, kết cấu các phần tử thép bị thay đổi, do

đó làm giảm khả năng dẫn từ của thép ở gần các gờ mép Ảnh hưởng này có thể sâu tới 0,5 ÷ 1mm tính từ mép Đối với những lá tôn của động cơ nhỏ hoặc quá nhiều rãnh, kích thước răng còn lại quá bé, hiện tượng này ảnh hưởng khá rõ Để phục hồi lại tính dẫn từ người ta tiến hành ủ lá tôn

Việc sơn cách điện các lá tôn có thể tăng điện trở đối với dòng điện Fucô trong lõi sắt

Khi ghép các lá tôn thành lõi thép yêu cầu công đoạn ghép phải tạo được mạch

từ chắc chắn về mặt cơ khí không bị ngắn mạch đối với dòng Fucô, đạt được hệ số

ép chặt theo thiết kế, tạo độ chéo rãnh cho trước, đảm bảo các kích thước và yêu cầu

+ I1: dòng điện định mức ở stato

+ r1: điện trở dây quấn stato

- Với rôto:

pcu2 = '2 ,

2 2

3I r (2.11)Trong đó:

r : điện trở dây quấn rôto quy đổi

Ứng với mỗi công suất sẽ có dòng stato và rôto tương ứng, từ hai công thức trên ta thấy muốn giảm tổn hao đồng chỉ có thể giảm điện trở dây quấn stato và rôto

2.1.4 Tổn hao phụ

Thành phần tổn hao này được xem như là tổn hao còn lại trong tổng tổn hao của động cơ sau khi đã trừ đi các tổn hao kể trên, có thể được xác định như sau:

pf = P1-(pcu+pFe+pcơ+P2) (2-12) Trong đó: P1 và P2 là công suất tiêu thụ và công suất ra ở trục động cơ

pCu: tổn hao đồng

pFe: tổn hao sắt

pcơ: tổn hao cơ

2.2 Các giải pháp nâng cao hiệu suất của động cơ không đồng bộ ba pha

Để nâng cao hiệu suất của động cơ không đồng bộ ba pha chúng ta phải giảm các thành phần tổn hao nói trên, để làm điều này có thể có các giải pháp sau:

1 Rôto lồng sóc được đúc bằng đồng: Các thanh dẫn của rôto lồng sóc và vòng ngắn mạch được đúc bằng đồng Giải pháp này đã được nghiên cứu và thực hiện ở một số nước, nó có ưu điểm là giảm được tổn hao đồng ở rôto nhưng có nhược điểm lớn là đòi hỏi công nghệ phức tạp hơn và việc thực hiện theo giải pháp này phải đầu

tư vào công nghệ rất lớn mà không tận dụng được công nghệ cũ Nhìn chung giải pháp này cũng chưa được áp dụng rộng rãi

2 Cải thiện dung sai trong sản xuất, chế tạo: kích thước rãnh và các lá thép được dập chính xác hơn , ít bavia hơn [9]

3 Giảm nhỏ khe hở không khí: Làm khoảng cách khe hở giữa stato và rôto bé hơn

4 Tăng trọng lượng vật liệu tác dụng: chế tạo máy to hơn, dài hơn để mật độ từ thông phân bố ở gông và răng nhỏ hơn [4]

5 Dùng thép có chất lượng cao và các lá thép mỏng hơn: Các loại thép được chọn là [9], [13]:

- Loại thép kỹ thuật điện có suất tổn hao thấp như : 5350, 3150…

- Loại thép kỹ thuật điện có độ từ thẩm cao như: 8050H, 5350H…

6 Cải thiện thiết kế về lõi sắt, tối ưu các thông số về kích thước rãnh làm mật độ

từ thông trong lõi sắt phân bố ở răng và ở gông (cả stato và rôto) một cách phù hợp

để cho tổn hao sắt và đồng nhỏ nhất

Trong các giải pháp có thể cải thiện tổn hao của động cơ như đã trình bày, các giải pháp 1, 2 và 3 phụ thuộc chủ yếu vào công nghệ Vì các điều kiện khách quan khác nhau và do chi phí lớn nên việc thay đổi công nghệ của một nhà máy sản xuất khó thực hiện Như vậy với công nghệ sản xuất đang có việc nâng cao hiệu suất có thể thực hiện nhờ:

Tăng trọng lượng vật liệu tác dụng (giải pháp 4) Tuy nhiên có thể không đảm bảo yêu cầu về chiều cao tâm trục của kích thước lắp đặt nếu đường kính quá lớn và yêu cầu về công nghệ chế tạo khi máy quá dài Hơn nữa, việc tăng vật liệu trên mỗi

sản phẩm động cơ sẽ tăng chi phí sản xuất vận chuyển, lắp đặt và tăng nhu cầu sử dụng điện năng để sản xuất ra các vật liệu đó

Như vậy hiệu suất có thể tăng tốt nhất là sử dụng vật liệu tốt hơn (giải pháp 5)

và tăng chất lượng thiết kế máy điện (giải pháp 6)

Với các giải pháp nêu trên, đề tài chọn giải pháp thứ 6 là mục tiêu để nghiên cứu Trong hướng nghiên cứu này đề tài đề cập đến vấn đề chủ yếu là ảnh hưởng của diện tích rãnh stator đến hiệu suất của động cơ không đồng bộ 3pha rôto lồng sóc

- Qua đó thấy được sự ảnh hưởng của các thông số tới hiệu suất của động cơ Trong luận văn này ta chọn giải pháp thứ sáu để nâng cao hiệu suất của động cơ, và cũng chính là nội dung ta sẽ xét đến trong chương 3

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TỐI ƯU DIỆN TÍCH RÃNH STATOR CHO ĐỘNG

CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

Ngày nay hiệu suất động cơ đã dần trở thành một tiêu chí áp dụng trong công nghiệp Đứng trước vấn đề trên đặt ra cho lĩnh vực thiết kế và chế tạo máy điện cần nghiên cứu, tính toán thiết kế để chế tạo ra các động cơ có hiệu suất cao là nhiệm vụ hết sức quan trọng và cấp thiết

Trong luận văn này tác giả tiến hành xây dựng bài toán thiết kế tối ưu diện tích rãnh stator của động cơ không đồng bộ, để có thể làm giảm tổn hao trên stator của động cơ không đồng bộ, nhằm mục đích nâng cao hiệu suất của động cơ

3.1 Xây dựng bài toán thiết kế động cơ

Quá trình tính toán thiết kế một động cơ điện không đồng bộ là lựa chọn và tính toán kích thước của lõi sắt stato, rôto, kích thước của dây quấn (gọi chung là các thông số thiết kế) sao cho máy đạt được tính năng và tiêu chuẩn quy định Việc lựa chọn, xác định giá trị của các thông số thiết kế sẽ có tác động lớn đến tổn hao đồng

và tổn hao sắt, là hai thành phần tổn hao chính của động cơ

Để hiệu suất động cơ được nâng cao, cần có phương pháp tính toán thiết kế hợp

lý giảm nhỏ tổn hao đồng và tổn hao sắt

Để đơn giản trong tính toán và xử lý số liệu thuật toán thiết kế được xây dựng thành môdul thiết kế tổng thể gồm các môdul liên quan với nhau:

1 Môdul xác định kích thước cơ bản và tải điện từ: Đường kính trong D, chiều dài lõi thép l, tải điện từ A và Bδ

2 Môdul thiết kế dây quấn

3 Môdul thiết kế lá thép stato

4 Môdul tính toán khe hở không khí

5 Môdul thiết kế lá thép rôto

6 Môdul thông số dây quấn xác định các thành phần điện trở và điện kháng trên

sơ đồ thay thế

7 Môdul tính các thành phần tổn hao, hệ số cosφ và hiệu suất động cơ

8 Môdul tính toán chế độ làm việc: xác định các thông số định mức và độ bội mômen cực đại mmax

9 Môdul tính toán chế độ khởi động: xác định độ bội mômen khởi động mk và

độ bội dòng điện khởi động ik

10 Môdul tính toán nhiệt, kết cấu và vỏ máy

*) Lưu đồ thuật toán thiết kế tổng thể

Hình 3.1: Lưu đồ thuật toán thiết kế tổng thể

Bắt đầu

Thiết kế lá thép stato

Xác định các kích thước

cơ bản: D n , D, l, Bδ, A

Thiết kế dây quấn stato

Dữ liệu vào: các thông số định mức tiêu chuẩn

Tính toán các thành phần tổn hao và hiệu suất

Tính toán đặc tính làm

việc Chọn khe hở không khí

3.2 Thiết kế động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc 5.5 KW

Ngoài các tham số trên ta cần biết thêm:

*Toàn bộ số liệu tham khảo được tra trong tài liệu:

THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN ( Trần Khánh Hà_Nguyễn Hồng Thanh )

3 Kích thước chủ yếu của máy điện không đồng bộ (MĐKĐB) :

Kích thước chủ yếu của MĐKĐB chính là đường kính trong của lõi sắt stato D

và chiều dài lõi sắt l Mục đích của việc chọn kích thước chủ yếu này là để cho máy điện chế tạo ra có tính kinh tế cao và tính năng phù hợp với các tiêu chuẩn của nhà nước.(Tính kinh tế bao gồm cả mặt sử dụng vật liệu hiệu quả và công nghệ chế tạo)

D và l phụ thuộc vào P, tốc độ quay, tải điện và từ của máy

3.1)Đường kính ngoài của Stato:

Theo bảng IV-1,phụ lục IV với máy có 2p=4,Pđm=5,5 kW thì chiều cao tâm trục là h=132 mm,(Ký hiệu chiều dài là S)

Theo bảng 10.3 (tr.230),với h=13,2 cm thì đường kính ngoài Stato tiêu chuẩn là

Dn=22,5 cm (Dãy 4A,kiểu IP44)

3.2) Đường kính trong của Stato:

Với: kE =E1/U1 là hệ số chỉ quan hệ giữa điện áp đặt vào với sức điện động sinh

ra trong máy.Tra đồ thị (h.10.2,tr.231) với 2p=4 được kE=0,96

m1= 3 là số pha dây quấn Stato

(3.4)

3.5)Chiều dài tính toán của lõi sắt stato:

Theo hình 10.3a tr.233,với Dn= 22,5 cm 2p=4 thì:

Chiều dài thực của lõi sắt stato là : l1 = l = 7,44 (cm)

(Do lõi sắt ngắn,dễ toả nhiệt nên không cần rãnh thông gió ngang trục)

Chiều dài lõi sắt rôto bằng chiều dài lõi sắt stato:l2   l1 7, 44 cm

3.6)Kiểm tra chỉ tiêu kinh tế của động cơ:

Quan hệ giữa đường kính trong của stato với chiều dài lõi sắt stato phải nằm trong phạm vi kinh tế.Quan hệ này được biểu thị qua quan hệ giữa chiều dài lõi sắt stato

Tóm lại,kích thước chủ yếu của động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc là:

Đường kính trong lõi sắt stato là D = 15 (cm)

Chiều dài của stato là l =7,44 (cm)

3.2.2 Tính toán điện từ

3.2.2.1 Dây quấn stato

Dây quấn stato có 2 loại:dây quấn một lớp và dây quấn hai lớp.Dây quấn một lớp lại chia làm hai kiểu : dây quấn đồng tâm và dây quấn đồng khuôn.Với điện áp ≤

660 V, chiều cao tâm trục h< 180mm dùng dây quấn một lớp đặt vào rãnh 1/2 kín

Thiết kế dây quấn stato trước hết phải xác định số rãnh của mỗi pha dưới mỗi cực

từ q1.Nên chọn q1 trong khoảng từ 2 đến 5.Chọn q1 nhiều hay ít có ảnh hưởng đến

số rãnh stato Z1.Số rãnh không nên nhiều quá vì như vậy tổng diện tích cách điện rãnh sẽ nhiều hơn so với số rãnh ít do đó hệ số lợi dụng rãnh sẽ kém Hơn nữa xét

về mặt độ bền cơ thì răng sẽ yếu vì quá mảnh, đồng thời chế tạo lõi và dây quấn tốn công hơn.Trị số q nên chọn nguyên vì cải thiện được đặc tính làm việc và có khả năng làm giảm tiếng kêu của máy.Với máy có công suất 5 kW,2p=4 thì chọn q1 =3

1 Số rãnh của stato

Z1=2.m1.p.q1 =2.3.2.3= 36(rãnh)

Với m1 =3 là số pha dây quấn stato

2 Bước răng stato :

t1= . .15 1,3083

361

D Z

  (cm) (3.7)

Chọn số đôi mạch nhánh song song : a1=1,

Chọn số sợi ghép song song : n1=1 ( a1 và n1 phải chọn sao cho dcđ ≤1,95 mm)

  ( thanh/rãnh) (3.8)

Chọn ur1 = 32 thanh/rãnh

Số vòng dây nối tiếp của một pha :

w 1 = p.q 1 u r1 /a 1 = 2.3.32/1= 186 (vòng) (3.9)

4 Tiết diện và đường kính dây dẫn

Muốn chọn kích thước dây trước hết phải chọn mật độ dòng điện J của dây dẫn.Căn cứ vào dòng điện định mức để tính ra tiết diện cần thiết.Việc chọn mật độ dòng điện ảnh hưởng đến hiệu suất và sự phát nóng của máy mà sự phát nóng này

chủ yếu phụ thuộc vào tích số AJ Tích số này tỷ lệ với suất tải nhiệt củamáy.Theo kinh nghiệm sản xuất căn cứ vào cấp cách điện để xác định AJ

Với n1 = 1 là số sợi ghép song song

Theo phụ lục VI,bảng VI-1 tr.618,chọn dây đồng tráng men PETV,có các thông

n a S   (A/mm 2 ) (3.12)

5 Chọn kiểu dây quấn :

Dây quấn đồng khuôn 1 lớp bước đủ

20sin 3.sin

o

q kr

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 30 1 2 3 4 5 6

a b c

a , b , c ,

6 Từ thông khe hở không khí :

0,90 .l 0,64.11,78.7, 44

3.2.2.2 Lõi sắt stato

Lõi sắt stato của máy điện thường làm bằng những lá tôn silic ghép lại thành một khối để giảm tổn hao do dòng điện xoáy và từ trễ gây ra.Tôn silic là một loại thép hợp kim và phân loại theo hàm lượng silic tổng hợp kim Lượng silic càng

nhiều thì điện trở của hợp kim càng lớn,suất tổn hao càng bé, tôn càng giòn, tính

năng gia công càng kém,tính dẫn từ càng thấp Trong máy điện công suất nhỏ và

vừa thường dùng loại tôn silic có hàm lượng silic thấp Chọn loại tôn cán nguội

của Nga, ký hiệu 2013(Tra bảng 2.1 tr.20) có các thông số kỹ thuật:

-Chiều dày lá tôn 0,5 mm

-Suất tổn hao p1,0/50 = 2,6 (W/kg)

- Mật độ từ cảm ứng với cường độ từ trường H=25 A/cm: B25 = 1,65 (T)

-Hệ số ép chặt : kc=0,95 ( Tra bảng 2.2 trang 23, lá tôn không phủ sơn )

1 Sơ bộ định chiều rộng răng

0,90.7, 44.1,30831

Trong đó B Z1 1,75 1,95  Tesla là mật độ từ cảm của răng stato (Khi răng

có cạnh song song) (Tra bảng 10.5b tr.241, ứng với 2p=4, h<160mm, kiểu máy

Khi thiết kế rãnh phải đảm bảo diện tích rãnh chứa tất cả các dây dẫn mà không

quá chặt hoặc quá lỏng thường dùng hệ số lấp đầy kld để xác định độ lấp đầy đó

Hệ số lấp đầy kld =0,70,75 là hợp lý nhất kld không nên vượt quá 0,8 vì như vậy

khi đặt dây vào rất chặt ảnh hưởng đến thời gian lồng dây và dễ làm cho dây bị xây

xát ; klđ nhỏ quá thì không lợi dụng đƣợc triệt để rãnh và khi máy làm việc ,do lực điện từ, dây bị rung làm hỏng cách điện

Chọn rãnh hình quả lê do máy có công suất 5,5 kW< 10 kW

Miệng rãnh b41 phải chọn sao cho dây dẫn vào đƣợc một cách dễ dàng

1 3,14.(22,5 2.2,165) 0, 65.361

Theo bảng VIII-1 phụ lục VIII kiểu dây quấn 1 lớp, cách điện cấp F cách điện sử dụng là màng mỏng thuỷ tinh : cách điện rãnh dày c = 0,25 mm,cách điện ở miệng rãnh c’ = 0,35 mm

Nhận thấy rằng hệ số lấp đầy nằm trong vùng hợp lý klđ = 0,7 đến 0,75

4 Tính toán lại chính xác chiều dày của răng stato b z1

Chiều dày răng stato là (răng có cạnh song song)

3.2.2.3 Tính toán khe hở không khí

Sự khác nhau giữa các kiểu máy điện không đồng bộ là ở roto Tính năng của

máy tốt hay xấu cũng là ở roto.Để thỏa mãn các yêu cầu khác nhau có thể chế tạo

thành loại roto dây quấn, roto lồng sóc đơn,roto rãnh sâu, roto lồng sóc kép

Động cơ điện KĐB roto lồng sóc, loại thông dụng công suất đến 100 KW đều có

lồng sóc đúc nhôm.Lồng sóc đúc nhôm so với lồng sóc làm bằng các thanh đồng

hàn lại thì có nhiều ƣu điểm hơn nhƣ : chế tạo đơn giản chắc chắn ,đỡ tốn đồng

Xác định khe hở không khí

Khi chọn khe hở không khí cố gắng chọn  nhỏ để cho dòng điện không tải nhỏ

và cos cao Nhƣng khe hở không khí nhỏ làm cho việc chế tạo và hoạt động của

máy khó khăn hơn ,stato dễ chạm vào roto làm tăng tổn hao phụ Tham khảo kinh

nghiệm chế tạo thực tế , với p <20 kW, 2p = 4 tr252, công thức 10-20

3.2.2.4 Tính toán thanh dẫn và lõi sắt rôto

Khi thiết kế máy điện không đồng bộ, việc chọn số rãnh roto là vấn đề quan trọng

vì khe hở của máy rất nhỏ, mô men phụ do từ trường sóng bậc cao gây nên ảnh hưởng rất lớn đến quá trình mở máy và ảnh hưởng cả đến quá trình 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

Trong thiết kế sản xuất chọn theo kinh nghiệm Tra bảng 10-6 tr.246, ứng với 2p=4, Z1= 36 , loại rãnh nghiêng thì chọn Z2= 30 rãnh

Sơ bộ định kích thước tối thiểu của răng và gông

- Đường kính ngoài của roto

D Z



  (cm) (3.37)

- Sơ bộ tính chiều rộng của răng roto

0,90.7, 44.1,56272

Với k c =0,95 là hệ số ép chặt (các lá tôn có phủ sơn cách điện)

l =l 2 = 7,44 cm là chiều dài roto

B z2 =1,75÷1,95 T là mật độ từ thông ở răng roto chỗ hẹp nhất khi rãnh có

cạnh song song ( Tra bảng 10-5c tr.241)

I td p Z

   (A) (3.41)

Mật độ dòng điện trong thanh dẫn roto (thanh dẫn đúc nhôm) trong khoảng 2,5

4A/mm 2 Với máy điện công suất 5,5 kW thì chọn J’ td = 3,5 A/mm 2

Mật độ dòng điện vành ngắn mạch thường chọn nhỏ hơn mật độ dòng điện thanh

dẫn cỡ 2035

Ở đây chọn sơ bộ J’vn = 80Jtd = 0,80.3,5 = 2,8 (A/mm 2 )

- Tiết diện thanh sơ bộ là : S’ td = 104,32

'

365,12 3,5

I td J td

Dựa vào kích thước sơ bộ của bề rộng răng và chiều cao rôto kết hợp với diện tích

rãnh sơ bộ S’ r2 = S’ td để tính toán các kích thước khác của rãnh

Chọn d1 = 0,25 (cm) ( vì d1 theo tính toán quá nhỏ gây khó khăn cho quá trình thi

công nên ta chọn d1 = d1min = 0,25 cm )

- Tính d2:

'

42 2 2 2

hg2

h42

hr2 bz2

Mật độ dòng điện thực tế trong thanh dẫn rôto là :

I

S r

(3.49)Chiều rộng răng rôto:

Mật độ dòng điện thực tế trong vành ngắn mạch là :

2

878,5 320

Từ trường phân bố dưới mỗi đôi cực là giống nhau cho nên chỉ cần tính toán sức

từ động cần thiết để sinh ra từ thông dưới mỗi cực từ là đủ

1 Hệ số khe hở không khí

Do trên mặt phần ứng có rãnh nên từ dẫn trên khe hở của bề mặt phần ứng có rãnh không giống nhau.Trên răng từ trở nhỏ hơn so với trên rãnh, vì vậy sức từ động khe hở không khí của phần ứng có răng và rãnh lớn hơn so với bề mặt phần ứng nhẵn.Do đó khi thiết kế cần khe hở không khí tính toán : ’=k. với k là hệ

số khe hở không khí, k =k1 k2.Trong đó k1 , k2 là hệ số khe hở do răng , rãnh của stato , roto gây nên.Nó được tính bằng cách :