- 1 -
Khoa Điện
Bộ môn Kỷ thuật điện
ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN.
Họ và tên sinh viên: …………………………………Lớp: ………………………
Tên đề tài:
Thiết kế động cơ điện không đồng bộ xoay chiều 3 pha roto lồng sóc.
a/ Số liệu cho trước:
Công suất định mức : P2 = 15kW; vận tốc đồng bộ n1 = 1500v/ph; Điện áp định
mức 220/380V. Động cơ thuộc loại thông dụng kết cấu kín (IM1001) chịu nhiệt độ
loại Y3.
b/ Nội dung thực hiện đồ án:
1/ Tính toán các kích thước cơ bản và dây quấn của động cơ
2/ Tính toán kích thước vùng rãnh dây stator của động cơ.
3/ Tính toán khe hở không khí
4/ Tính toán roto
5/ Tính toán mạch từ
6/ Tính toán các tham số động cơ ở chế độ định mức
7/ Tính toán tổn thất trong động cơ
8/ Tính toán đặc tính làm việc
9/ Tính toán quá trình tỏa nhiệt cho động cơ.
c/ Yêu câu: - Thuyết minh đồ án đánh máy kiểu chữ Times New Roman 13, giãn
dòng 1,5. Các bản vẽ kết cấu động cơ, đặc tính làm việc của động cơ thực hiện trên
khổ giấy A0 theo tiêu chuẩn bản vẽ kỹ thuât.
Thời gian nhận đồ án: 25/02/2015
Thời gian hoàn thành 30/3/2015
d/ Tài liệu tham khảo:
Trần khánh Hà, Thiết kế máy điện. NXBKHKT, Hà Nội 2002
Duyệt bộ môn Giáo viên hướng dẫn
- 2 -
1. TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC CƠ BẢN VÀ DÂY QUẤN CỦA ĐỘNG CƠ
1.1. Số cực:
p =
dm
n
f60 = 2
1500
50.60
Dựa vào mối quan hệ chiều cao tâm trục h theo công suất va số đôi cực
Bảng 10.1 (Tr.602 TKMĐ) ta chọn chiều cao tâm trục h = 160 mm = 16 cm.
1.2. Đường kính ngoài stator
Theo bảng 10.3 (T230 TKMĐ) ta có đường kính ngoài stator.
Dn = 27,2 cm
1.3. Đường kính trong stator
Tra theo bảng 10.2 (trang 230 TKMĐ) trị số của kD, phụ thuộc vào số đôi cực, ta
chọn:
kD = 0,64
0,68
D = kD .Dn = (0,64
0,68).27,2= 17,408
18,496(cm)
chọn D = 18
Trong đó: kD là tỷ số giữa đường kính trong và đường kính ngoài của stator
1.4. Công suất tính toán:
P’ =
cos.
.PkE =
88,0.89,0
15.975,0 = 18.67 (kw)
Trong đó, kE = 0,975. Hình 10-2 (trang 231 TKMĐ), là tỷ số sức điện động sinh ra
trong máy và điện áp đặt vào.
1.5. Chiều dài tính toán của lõi sắt stator:
Theo hình 10-3b (trang 233 TKMĐ), chọn A = 310A/cm; Bδ = 0,77 T
lδ=
1
2
'7
******
*10*1,6
,
nDBAkk
P
ds
= 02,15
1500*18*77,0*310*92,0*11,1*64,0
10*67,18*1,6
2
7
Lấy lδ = 15
Trong đó:
- 3 -
=
2 = 0,64 : hệ số tính toán cung cực từ.
ks=22
=1,11 : hệ số sóng
kd=0,92 : hệ số dây quấn
A: tải đường
n1=1500 v/ph : tốc độ đồng bộ.
Bδ: cảm ứng từ trong khe hở không khí.
Do lõi sắt ngắn nên làm thành một khối. Chiều dài lõi sắt stator, rotor là:
l1 = l2 = lδ = 15cm
1.6.Bước cực:
τ = p
D
*2
*
=
2
*
2
18*
= 14,14 cm
1.7. Lập phương án so sánh:
Hệ số hình dáng λ:
06,1
14,14
15
l
Trong dãy động cơ không đồng bộ 3K công suất P =15 kW, 2p = 4 có cùng
đường kính ngoài (nghĩa là cùng chiều cao tâm trục h). Theo hình 10-3b (trang 235-
TKMĐ) ta thấy hệ số
nằm trong phạm vi kinh tế do đó việc lựa chọn phương án
trên là hợp lý.
1.8. Dòng điện pha định mức:
I1 =
cos...3
10.
1
3
U
P = 88,0.89,0.220.3
10.15 3
= 29 A
Trong đó: 1
U=220V : điện áp đặt vào stator
P =15 kW: công suất định mức
= 0,89 : hiệu suất ; cos
=0,88 : hệ số công suất
- 4 -
2. TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC VÙNG RÃNH DÂY STATOR CỦA ĐỘNG
CƠ
Chọn dạng rãnh stator.
Stator máy điện nhỏ có thể dùng các rãnh có dạng hình quả lê, nửa quả lê hoặc
hình thang, với các dạng rãnh này chiều rộng răng sẽ đều suốt cả chiều cao rãnh.
Rãnh hình quả lê có khuôn dập đơn giản nhất, từ trở ở đáy rãnh so với hai dạng rãnh
kia nhỏ hơn vì vậy giảm được sức từ động cần thiết trên răng.
Rãnh hình nửa quả lê có diện tích rãnh lớn hơn dạng rãnh hình quả lê.
Diện tích rãnh hình thang lớn nhất nhưng công nghệ kém hơn dạng rãnh nửa quả
lê.
Nếu không đặt vấn đề giảm giá thành khuông dập, có thể căn cứ vào diện tích
rãnh và trị số sức từ động để tính toán, so sánh giữa 3 dạng rãnh sau đó chọn
phương án tốt nhất. Đối với đề tài này chọn dạng rãnh hình quả lê.
2.1. Số rãnh stator Z1
Với máy công suất nhỏ thường lấy q1=2. Máy tốc độ cao, công suất lớn có thể
chọn q1=6. Thường lấy q1=3
4
Khi q1 tăng thì Z1 tăng dẫn đến diện tích rãnh tăng làm cho hệ số lợi dụng rãnh
giảm, răng sẽ yếu vì mãnh, quá trình làm lõi stator tốn hơn.
Khi q1 giảm thì Z1 giảm, dây quấn phân bố không đếu trên bề mặt lõi thép nên
sức từ động có nhiều sóng bậc cao.
Trị số q1 nguyên có thể cải thiện được đặt tính làm việc và giảm tiếng ồn của
máy.
Lấy q1 = 3 .Khi đó:
Z1 = 2.m.p.q1 = 2.3.2.3= 36 rãnh
Trong đó: m =3 là số pha.
2.2. Bước rãnh stator.
t1 =
.D
=
36
18.
= 1,57cm
2.3. Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh ur1
Chọn số mạch nhánh song song : a1= 2
- 5 -
ur1 =
1
11..
I
atA =
29
2.57,1.310 =33,56 thanh
Chọn: ur1 = 33 thanh dẫn.
2.4. Số vòng dây nối tiếp của một pha
w1 = p.q1.
1
1
a
ur = 2.3.
2
33 = 99 vòng
Kiểm tra lại phụ tải đường A
A =
D
Iwm
.
...2 11
= 18.14,3
29.99.3.2 =304,6 2
.
mm
cm
A
Sơ bộ chọn phụ tải đường là A=310 2
.
mm
cm
A.Vậy sai số thực tế và tính chọn là:
310
3106,304 .100%=1,74%
Ta thấy : Tải đường A không lớn hay nhỏ hơn 10% so với giá trị đã chọn ban đầu
nên có thể sử dụng số liệu này để tính toán.
2.5. Tiết diện và đường kính dây dẫn
- Tiết diện dây:
1
s = '
111
1
jna
I
Theo hình 10-4b (trang 237 TKMĐ) chọn tích số:
A.J = 1850 2
2
.
mm
cm
A
Mật độ dòng điện:
J1’ =
A
JA. =
310
1850 = 6 2
mm
A
Tiết diện dây (tính sơ bộ):
S’1 =
111
1
'.. Jna
I =
6
.
1
.
2
29 = 2,41mm2
Trong đó : 1
n= 1 là số sợi chập song song
1
I = 29 A
1
a = 2 là số mạch nhánh song song