THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU


Chương 1: Phần mở đầu.
1.1. Giới thiệu chung về động cơ điện DC kích từ song song.
1.2. Giới thiệu chung về thiết kế động cơ điện DC kích từ song song.
1.3. Quy trình, các tiêu chuẩn thiết kế động cơ điện DC kích từ song song.
1.4. Nhận xét, kết luận chương 1.
Chương 2: Tính tốn, thiết kế động cơ điện một chiều 27 kW, 115 V.
2.1. Giới thiệu mục tiêu thiết kế.
2.2. Xác định kích thước chủ yếu.
2.3. Tính tốn dây quấn và kích thước rãnh phần ứng.
2.4. Khe hở khơng khí, cực từ và gơng từ.
2.5. Tính tốn mạch từ.
2.6. Tính tốn dây quấn kích thích song song.
2.8. Tính tốn cổ góp, chổi than và tham số đối chiếu.
2.9. Tính tốn tổn hao và hiệu suất.
2.10. Xác định đặc tính làm việc.
2.11. Tính tốn nhiệt.
2.12. Tính tốn thơng gió.
2.13. Nhận xét, kết luận chương 2.
Chương 3: Kết luận, kiến nghị và hướng phát triển của đề tài.
3.1. Kết luận.
✔ Thuật tốn thiết kế động cơ điện DC kích từ song song.
✔ Bảng thông số cơ bản được thiết kế cho động cơ điện DC kích từ
song song.
✔ Sử dụng phần mềm Ansys Maxwell để mơ phỏng q trình thiết
kế, xuất kết quả và phân tích đặc tính: dịng điện, tốc độ, hiệu suất,
sức phản điện động, mô men động cơ điện kích từ song song tương
ứng với thơng số thiết kế bằng giải tích.
3.2. Kiến nghị.

3.3. Hướng phát triển của đề tài.


CHƯƠNG 1.

Phần mở đầu.

Giới thiệu chung về động cơ điện DC kích từ song song.
1.1.1. Khái niệm
Động cơ điện một chiều là loại máy điện biến điện năng dòng điện một chiều
thành cơ năng.
Ở động cơ một chiều từ trường là từ trường không đổi. Để tạo ra từ trường
không đổi người ta dùng nam chân vĩnh cửu hoặc nam chân điện được cung cấp dịng
điện một chiều.
Cơng suất lớn nhất của máy điện một chiều khoảng 5 – 10 MW. Hiện tượng tia
lửa ở cổ góp đã hạn chế tăng công suất của máy điện một chiều. Cấp điện áp của máy
điện một chiều thường là 120V, 240V, 400V, 500V và lớn nhất là 1000V. Không thể
tăng điện áp lên nữa vì điện áp giới hạn của các phiến góp là 35V.

Hình 1.1. Động cơ điện 1 chiều


1.1.2. Ưu nhược điểm và ứng dụng của động cơ một chiều
1.1.2.1. Ưu điểm của động cơ một chiều.
Có thể dùng làm động cơ điện hay làm máy phát điện trong những điều kiện làm
việc khác nhau.
Ưu điểm lớn nhất của động cơ điện một chiều là điều chỉnh tốc độ và khả năng
quá tải.
1.1.2.2. Nhược điểm của động cơ điện một chiều
Bộ phận cổ góp có cấu tạo phức tạp, đắt tiền nhưng hay hư hỏng trong quá trình

vận hành nên cần bảo dưỡng, sửa chữa cẩn thận, thường xuyên.
Tia lửa điện phát sinh trên cổ góp và chổi than cot hể sẽ gây nguy hiểm, nhất là
trong điều kiện môi trường dễ cháy.
Giá thành đắt mà công suất không cao.
1.1.3. Cấu tạo động cơ điện một chiều
Cấu tạo của động cơ điện một chiều gồm hai phần chính:
 Phần tĩnh (stato)
 Phần động (roto).
1.1.3.1. Phần tĩnh (stato)
Hay còn được gọi là phần kích từ động cơ, là bộ phận sinh ra từ trường. Gồm có
mạch từ và dây cuốn kích thích lồng ngồi mạch từ ( nếu động cơ được kích từ bằng
nam châm điện), mạch từ được làm bằng sắt từ, dây quấn kích thích hay cịn gọi là
dây quấn kích từ được là bằng dây điện từ. Các cuộn dây từ này được nối tiếp với
nhau.


Hình 1.2. Phần tĩnh (stator)
a. Cực từ chính
Cực từ chính là phần sinh ra từ trường, gồm có lõi sắt và cuộn dây:
Lõi sắt được làm từ các lá thép kỹ thuật hoặc thép cacbon dày 0,5-1 mm được ép
lại với nhau và tán chặt thành một khối các cực từ, được gắn vào vỏ máy bằng các
bulơng.
Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều
được bóc cách điện kỹ thành một khối tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực
từ. Các cuộn dây kích từ được đặt trên các cực từ này được nối tiếp với nhau.
b. Cực từ phụ
Cực từ phụ được đặt trên các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều. Lõi
thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây
quấn mà cấu rạo giống như dây quấn cực từ chính. Cực từ phụ được gắn vào vỏ máy
nhờ những bulông.

c. Gông từ
Gông từ dùng làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy. Trong
động cơ điện nhỏ và vừa thường dùng thép dày uốn và hàn lại. Trong máy điện lớn
thường dùng thép đúc. Có khi trong động cơ điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy.


d. Các bộ phận khác
Nắp máy : Để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn
và an toàn cho người khỏi chạm vào điện. Trong máy điện nhỏ và vừa nắp máy cịn
có tác dụng làm giá đỡ ổ bi. Trong trường hợp này nắp máy thường làm bằng gang.
Cơ cấu chổi than: để đưa dịng điện từ phần quay ra ngồi. Cơ cấu chổi than bao
gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than nhờ một lị xo tì chặy lên cổ góp. Hộp chổi
than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá. Giá chổi than có thể quay
được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ. Sau khi điều chỉnh xong thì dùng
vít cố định lại.

Hình 1.3. Chổi than
1.1.3.2. Phần quay (rotor)
Là phần sinh ra suất điện động. Gồm có mạch từ được làm bằng vật liệu sắt từ
(lá thép kĩ thuật ) xếp lại với nhau. Trên mạch từ có các rãnh để lồng dây quấn phần
ứng (làm bằng dây điện từ ).
Cuộn dây phần ứng gồm nhiều bôi dây nối vơi nhau theo một qui luật nhất định.
Mỗi bối dây gồm nhiều vòng dây các đầu dây của bối dây được nối với các phiến
đồng gọi là phiến góp.
Các phiến góp đó được ghép cách điện với nhau và cách điện với trục gọi là cổ
góp hay vành góp. Tuỳ trên cổ góp là cặp trổi than làm bằng than graphit và được
ghép sát vào thành cổ góp nhờ lị xo.


Hình 1.4. Phần quay (Rotor)

a. Lõi thép rotor
Dùng để dẫn từ. Thường dùng những tấm thép kỹ thuật điện dày 0,5mm phủ
cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dịng điện xốy gây nên.
Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì dặt dây quấn vào. Trong
những động cơ trung bình trở lên người ta cịn dập những lỗ thơng gió để khi ép lại
thành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thơng gió dọc trục.
Trong những động cơ điện lớn hơn thì lõi sắt thường chia thành những đoạn
nhỏ, giữa những đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe hở thơng gió. Khi máy làm việc
gió thổi qua các khe hở làm nguội dây quấn và lõi sắt.
b. Dây quấn phần ứng
Dây quấn phần ứng là phần phát sinh ra suất điện động và có dịng điện chạy
qua. Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện. Trong máy
điện nhỏ có cơng suất dưới vài kw thường dùng dây có tiết diện tròn. Trong máy điện
vừa và lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật. Dây quấn được cách điện cẩn thận với
rãnh của lõi thép. Để tránh khi quay bị văng ra do lực li tâm, ở miệng rãnh có dùng
nêm để đè chặt hoặc đai chặt dây quấn. Nêm có làm bằng tre, gỗ hay bakelit.
c. Cổ góp
Dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều. Gồm nhiều phiến
đồng ghép cách điện với nhau, bề mặt cổ góp được gia cơng với độ bóng thích hợp để
đảm bảo tiếp xúc tốt giữ chổi than và cổ góp khí quay.


Hình 1.5. Cổ góp
1.1.4. Ngun lý làm việc của động cơ điện một chiều
Động cơ điện phải có hai nguồn năng lượng.
Nguồn kích từ cấp vào cuộn kích từ để sinh ra từ thơng kích từ
Nguồn phần ứng được đưa vào chổi than để đưa vào hai cổ góp của phần ứng
Khi cho điện áp một chiều vào hai chổi điện trong dây quấn phần ứng có điện.
Các thanh dẫn có dịng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực tác dụng làm roto quay.
Chiều của lực được xác định bằng quy tắc bàn tay trái.

Khi phần ứng quay được nử vịng, vị trí các thanh dẫn đổi chỗ cho nhau. Do có
phiếu góp nhiều dịng điện giữ ngun làm cho chiều lực từ tác dụng không thay đổi.
Khi quay các thanh dẫn cắt từ trường sẽ cảm ứng với suất điện động Eư chiều
của suất điện động được xác định theo quy tắc bàn tay phải, ở động cơ chiếu suất
điện động Eư ngược chiều dòng điện I ư nên Eư được gọi là sức phản điện động.
Phương trình cân bằng điện áp:
di
U=E +I .R +I .
u u u u dt

(1.1)


Hình 1.6. Nguyên lý làm việc động cơ điện 1 chiều
1.1.5. Phân loại động cơ điện một chiều
Khi xem xét động cơ điện một chiều cũng như máy phát điện một chiều người ta
phân loại theo cách kích thích từ các động cơ. Theo đó ứng với mỗi cách ta có các
loại động cơ điện loại:
Có 4 loại động cơ điện một chiều thường sử dụng:
1.1.5.1. Động cơ điện một chiều kích từ độc lập
Khi nguồn một chiều có cơng suất khơng đủ lớn, mạch điện phần ứng và mạch
kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập nhau nên:
I = IƯ

(1.2)


1.1.5.2. Động cơ điện một chiều kích từ song song
Khi nguồn một chiều có cơng suất vơ cùng lớn và điện áp khơng đổi, mạch kích
từ được mắc song song với mạch phần ứng nên:

I=Ikt+Iư

(1.3)

Hình 1.7. Động cơ điện một chiều kích từ song song
1.1.5.3. Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp
Cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng cuộn kích từ có tiết diện lớn,
điện trở nhỏ, chế tạo dễ dàng nên ta có
I=Ikt+Iư

(1.4)

Hình 1.8. Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp
1.1.5.4. Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp
I=Ikt+Iư

(1.5)


Hình 1.9. Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp
1.2. Giới thiệu chung về thiết kế động cơ điện DC kích từ song song.
Nhiệm vụ thiết kế được xác định từ hai yêu cầu sau:
 Yêu cầu từ phía nhà nước, bao gồm các tiêu chuẩn nhà nước, các yêu cầu
kỹ thuật do nhà nước quy định.
 Yêu cầu từ phía nhà máy và người tiêu dùng thơng qua các hợp đồng ký
kết.
Nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật 1 máy điện 1 chiều gồm có:
1. Loại máy điện: máy phát điện hay động cơ điện.
2. Công suất định mức Pđm (kW). Đối với máy phát điện đó là cơng suất điện
đưa ra, đối với động cơ điện, đó là công suất cơ đầu trục.

3. Điện áp định mức Uđm (V). Theo tiêu chuẩn điện áp định mức của máy điện 1
chiều có các cấp sau:
- Với máy phát: 115, 230, 460 V.
- Với động cơ: 110, 220, 440 V.
4. Tốc độ quay định mức nđm. Giới hạn của tốc độ quay định mức có quan hệ với
cơng suất định mức. Với từng phạm vi cơng suất có 1 giới hạn mà tốc độ quay tối ưu
mà với tốc độ đó có thể sử dụng vật liệu tác dụng và kết cấu hợp lý nhất. Với máy
điện cỡ nhỏ và trung bình, cơng suất đến 45 – 50 m/s và chỉ trong những máy làm


việc với chế độ đặc biệt như máy kích từ của máy phát tuabin hơi, tốc độ đường mới
đạt đến 80 – 90 m/s.
5. Cách kích từ: độc lập, song song, nối tiếp hay hỗn hợp.
6. Kiểu kết cấu: nằm, đứng, bảo vệ (IP22) hay kín (IP44).
7. Chế độ làm việc: liên tục, ngắn hạn, ngắn hạn lặp lại.
8. Các yêu cầu đặc biệt: về điều chỉnh điện áp, điều chỉnh tốc độ.
1.3. Quy trình, các tiêu chuẩn thiết kế động cơ điện DC kích từ song song.
1.3.1. Quy trình thiết kế động cơ DC kích từ song song.
1. Xác định kích thước chủ yếu.
2. Tính tốn dây quấn và kích thước rãnh phần ứng.
3. Khe hở khơng khí, cực từ và gơng từ.
4. Tính tốn mạch từ.
5. Tính tốn dây quấn kích thích song song.
6. Tính tốn cổ góp, chổi than và tham số đối chiếu.
7. Tính tốn tổn hao và hiệu suất.
8. Xác định đặc tính làm việc.
9. Tính tốn nhiệt.
10.Tính tốn thơng gió.
1.3.2. Các tiêu chuẩn thiết kế
1.3.2.1. TVCN 8:2015: Quy định về bản vẽ kỹ thuật

Phạm vi áp dụng: Tiêu chuẩn này quy định các quy tắc chung cho thực hiện các
bản vẽ kỹ thuật, quy định sự biểu diễn đồ họa các đối tượng trên các bản vẽ kỹ thuật
để dễ dàng cho trao đổi thông tin về bản vẽ trên phạm vi quốc tế và bảo đảm tính
đồng nhất trong một hệ thống tồn diện liên quan đến nhiều chức năng kỹ thuật. Tiêu
chuẩn này áp dụng cho tất cả các loại bản vẽ kỹ thuật, ví dụ như các bản vẽ sử dụng
trong ngành chế tạo máy và xây dựng kiến trúc, xây dựng dân dụng, đóng tàu.Tiêu
chuẩn này áp dụng cho cả bản vẽ được vẽ bằng tay và bản vẽ được vẽ trên máy tính.
Tiêu chuẩn này khơng áp dụng cho các mơ hình CAD ba chiều.


- Các bản vẽ kỹ thuật là một loại giao tiếp riêng, các bản vẽ kỹ thuật phải tuân
theo các nguyên tắc sau:
- Không được hiểu theo nhiều nghĩa và phải rõ ràng. Đối với bất cứ một yếu tố
nào của một bản vẽ chỉ được phép có một cách giải thích.
- Phải đầy đủ. Một bản vẽ kỹ thuật cần chỉ ra trạng thái cuối cùng của đối tượng
được biểu diễn đối với một chức năng xác định. Nội dung phải đầy đủ để phục
vụ chức năng này.
- Các đường nét bên ngoài và các chi tiết của một hình biểu diễn nên có tỷ lệ với
chi tiết được biểu diễn. Các giá trị cho các kích thước của một đối tượng không
được xác định hoặc được lấy theo tỷ lệ trực tiếp từ bản vẽ.
- Thích hợp cho nhân bản và sao lại. Để cung cấp một sản phẩm có chất lượng
cao khi vẽ đồ thị, sao lại hoặc in bằng micro phim và sao chép, các công việc
này phải được thực hiện phù hợp với ISO 6428.
- Phù hợp với các tiêu chuẩn. Tiêu chuẩn áp dụng phải được quy định trên bản
vẽ phù hợp với tiêu chuẩn này. Các tài liệu bổ sung cần phải được quy định.
- Không phụ thuộc vào ngôn ngữ. Các bản vẽ không nên phụ thuộc vào ngôn
ngữ, chỉ sử dụng các từ trong phạm vi khối tựa đề (khung tên) hoặc ở nơi
không thể biểu thị được thông tin bằng hình vẽ.
- Các bản vẽ lắp phải có một bản liệt kê các chi tiết gắn liền phù hợp với ISO
7573, bản kê này có thể được bao gồm trên bản thân bản vẽ hoặc được giới

thiệu như một tài liệu riêng biệt. Các thủ tục phát hành đối với một bản vẽ và
các thay đổi trên các bản vẽ được phát hành phải được lập thành tài liệu rõ
ràng.
1.3.2.2. TCVN 8086 : 2009 IEC 60085 : 2007 Cách điện – Đánh giá về nhiệt và ký
hiệu cấp chịu nhiệt
Tiêu chuẩn này được áp dụng trong trường hợp hệ số nhiệt chi phối hệ số lão
hoá, phân biệt giữa các cấp chịu nhiệt dùng cho hệ thống cách điện và vật liệu cách
điện. Thiết lập các tiêu chí để đánh giá độ bền nhiệt của vật liệu cách điện (EIM)
hoặc hệ thống cách điện (EIS).


Khi hệ thống cách điện phải làm việc vượt quá cấp chịu nhiệt ấn định của có thể
làm giảm tuổi thọ dự kiến của máy.
Đánh giá nhiệt của vật liệu cách điện:
 Vật liệu cách điện và các phối hợp đơn giản của vật liệu cách điện phải theo
các chỉ dẫn qui định trong IEC 60216-1 và được đánh giá theo IEC 60216-5
và tham khảo các điều kiện vận hành có thể xảy ra.
Đánh giá nhiệt của hệ thống cách điện:
 Thực nghiệm đã chứng tỏ, trong các điều kiện làm việc bình thường, tuổi thọ
kinh tế thỏa đáng đạt được đối với nhiều thiết bị kỹ thuật điện như máy điện
quay, máy biến áp, v.v... được thiết kế và chế tạo theo các tiêu chuẩn dựa trên
đánh giá nhiệt của hệ thống cách điện.
Cấp chịu nhiệt:
 Vì nhiệt độ trong thiết bị kỹ thuật điện thường là yếu tố gây lão hóa chủ yếu
làm ảnh hưởng đến vật liệu cách điện trong hệ thống cách điện nên một số
cấp chịu nhiệt cơ bản có thể được sử dụng và được thừa nhận trên toàn cầu.
 Trong trường hợp qui định cấp chịu nhiệt cho một hệ thống cách điện thì
điều này có nghĩa là nhiệt độ sử dụng liên tục lớn nhất khuyến cáo tính bằng
℃ là thích hợp với phối hợp vật liệu cách điện. là thích hợp với phối hợp vật liệu cách điện.
Ký hiệu đối với các cấp chịu nhiệt như sau:

Bảng 1.1. Ấn định cấp chịu nhiệt
Chỉ số độ bền nhiệt được đánh giá
hoặc chỉ số bền nhiệt tương đối °C
≥ 90
≥ 105
≥ 120
≥ 130
≥ 155
≥ 180
≥ 200
≥ 220

<105
<120
<130
<155
<180
<200
<220
<250

Cấp chịu nhiệt°C Ký hiệu bằng chữa
90
105
120
130
155
180
200
220


Y
A
E
B
F
H
N
R


≥ 250b

<275

250

Chú thích:


a

Nếu cần, có thể đưa ký hiệu chữ cái vào trong dấu ngoặc đơn, ví dụ cấp

180 (H). Trong trường hợp thiếu không gian, như trên tấm nhãn, có thể
chọn chỉ sử dụng ký hiệu chữ cái.


b


Ký hiệu các cấp chịu nhiệt lớn hơn 250 sẽ tăng theo nấc 25 và được ký

hiệu tương ứng.
1.4. Nhận xét, kết luận chương 1
Những nội dung đã được trình bày ở chương 1 bao gồm:
- Giới thiệu chung về máy điện DC
- Giới thiệu chung về thiết kế máy điện DC
- Quy trình, các tiêu chuẩn thiết kế máy điện DC
Qua nội dung đã tìm hiểu ở chương 1 giúp ta:
- Hiểu biết rõ về khái niệm, cấu tạo và các thông số cơ bản của máy điện DC.
- Giúp chúng ta nắm bắt được sơ bộ các thông tin về một máy biến áp cơ bản.
- Giúp ta hiểu được sơ bộ về công việc thiết kế máy điện DC, mục tiêu thiết kế
phải đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật và chỉ tiêu kinh tế: Nhiệm vụ thiết kế,
tính tốn điện từ, quy trình thiết kế thi cơng…
- Củng cố thêm kiến thức về các tiêu chuẩn việt nam: TVCN 8:2015, TCVN
6306-1:2015, TCVN 6306-2:2006 liên quan đến máy điện DC, bản vẽ kỹ thuật
để phục vụ tốt nhất trong q trình thực hiện tính tốn
Qua chương 1 ta đã có cái nhìn tổng qt nhất về máy điện DC. Hiểu được các
khái niệm cơ bản, phân loại, cấu tạo, nguyên lý làm việc của động cơ điện DC nói
chung và động cơ DC kích từ song song nói riêng. Bên cạnh đó, chương đầu tiên này
cũng giới thiệu chung về quy trình để thiết kế một động cơ khơng đồng bộ rơto lồng
sóc từ đó phục vụ cho nội dung chương 2 được dễ dàng hơn.


Tóm Lại, những nội dung đã được trình bày ở chương này rất quan trọng, nó là
tiền đề cơ sở lý thuyết để phục vụ cho việc tính tốn thiết kế động cơ KĐB 3 pha
rotor lồng sóc ở chương sau :
 Xác định kích thước chủ yếu.
 Tính tốn dây quấn và các kích thước rãnh phần ứng.
 Tính tốn khe hở khơng khí, cực từ, gơng.

 Tính tốn mạch từ.
 Cổ góp, chổi than, các tham số đối chiếu.
 Tổn hao và hiệu suất.
 Xác định đặc tính làm việc.
 Tính tốn nhiệt.
 Tính tốn thơng gió.

CHƯƠNG 2. Tính tốn, thiết kế động cơ điện một chiều 27 kW, 115
V.
2.1. Giới thiệu mục tiêu thiết kế.
Thiết kế động cơ điện một chiều có các thơng số sau:
- Cơng suất định mức: Pđm= 27 kW.
- Điện áp lưới định mức: Uđm= 115 V.
- Chiều cao tâm trục h=180 mm.
- Máy kiểu kín IP 55. Cách điện cấp: F.
- Hiệu suất η=0,895.

- Tốc độ quay nđm=1150 v/p.
- Kích từ song song.
- Có dây quấn ổn định tốc độ.
- Chế độ làm việc liên tục.

2.2. Xác định kích thước chủ yếu.
2.2.1. Lý thuyết
Những kích thước chủ yếu của máy điện một chiều là đường kính ngồi phần
ứng D và chiều dài lõi sắt phần ứng l.
Các kích thước chủ yếu này được xác định theo công thức:


D 2 .l.n

6,1.107

k s .k d . g .A.Bg
P'
Ở máy điện một chiều k s .k d 1.

(2.1)

Cơng suất tính tốn P’ trong máy điện một chiều được tính như sau:
- Với động cơ điện:

P
(2.2)

Hệ số KĐ được xác định theo bảng 12.1, hiệu suất ƞ đm tra trong hình
P ' K D .

12.1[ CITATION Trầ06 \l 1033 ].
Trị số của hệ số cung cực từ có thể chọn như sau:
- Ở máy có cực từ phụ αg = 0,55-0,72.
- Ở máy khơng có cực từ phụ αg = 0,6 -0,85.
Khi 2p ≥ 4 và có cực từ phụ thì có thể xác định α δ theo hình 12.2[ CITATION
Trầ06 \l 1033 ].
Tải điện từ A và Bδ chọn theo hình 12.3[ CITATION Trầ06 \l 1033 ].
Đường kính phần ứng được chọn xấp xỉ bằng chiều cao tâm trục máy. Có thể
tham khảo đường kính ngồi cực đại của của phần ứng Dmax theo chiều cao tâm trục h
trong bảng 12.2[ CITATION Trầ06 \l 1033 ].
Nếu không biết trước chiều cao tâm trục h thì đường kính phần ứng D có thể xác
định với sai số ±10% theo hình 12.4[ CITATION Trầ06 \l 1033 ].
Chiều dài tính tốn của phần ứng có thể xác định sơ bộ theo cơng thức:

6,1.P' .107
l
 g .A.Bg .D 2 .n

(2.3)

Tính tối ưu của mỗi cấp công suất khi D 2l đã xác định được khảo sát bằng quan
hệ λ = l/D. Khi tính dãy máy, các cấp cơng suất có cùng đường kính phần ứng và chỉ
khác chiều dài thì λ của chúng phải nằm trong phạm vi gạch chéo của hình
12.5[ CITATION Trầ06 \l 1033 ].


Trong các máy điện một chiều thơng gió hướng kính cả hướng kính lẫn hướng
trục, thường lõi sắt phần ứng được chia làm nhiều đoạn, mỗi đoạn dài khoảng 5,57,5cm.
Toàn bộ chiều dài lõi sắt phần ứng bằng:
l2  n g  1 .l'  n g bg





(2.4)

Trong đó:
- ng: số rãnh thơng gió.
- bg: chiều rộng mỗi rãnh thơng gió.
- l’: chiều dài mỗi đoạn lõi sắt phần ứng.
Chiều dài phần sắt bằng:
lFe  n g  1 l' l2 .n g .bg






(2.5)

Ban đầu, khi sơ bộ xác định chiều dài tồn bộ của lõi sắt, có thể dùng công thức
kinh nghiệm sau để lấy l2:
(2.6)
l2   1,05  1,1 l
Sau khi sắp xếp các đoạn lõi sắt để có l2 chính xác thì chiều dài tính tốn được
xác định theo công thức:

l l2  0,5.n g bg lFe  0,5.n g bg
(2.7)
Khi chiều dài phần ứng không lớn hơn 35cm và h ≤ 355mm, lõi sắt phần ứng có
thể làm thành một khối khơng cần rãnh thơng gió hướng kính, lúc đó:
l lFe l 2

(2.8)

2.2.2. Tính tốn
- Chọn hiệu suất với Pđm  27 kW.
Tra hình 12.1 [ CITATION Trầ06 \l 1033 ]: lấy  0,895
- Xác định dòng điện của động cơ điện.

P.103
27.103
I


273 (A)
.U 0,895.115
- Dòng điện phần ứng.

(2.9)

Tra bảng 12.1[ CITATION Trầ06 \l 1033 ] lấy k t 0,05.
I 2 (1  k t ).I (1  0,05).273 0,95.273 259,35 (A)

(2.10)


- Công suất điện từ.
Theo bảng 12.1 chọn k D  0,925

P
27
P' K D . 0,925.
29,04(kW)

0,895
- Đường kính ngồi phần ứng.

(2.11)

Chiều cao tâm trục h= 180mm. Theo bảng 12.2 lấy D = 18,1 cm
- Hệ số cung cực từ.
Theo hình 12.2 lấy    0,62 , theo hình 12-2 [ CITATION Trầ06 \l 1033 ].
- Tải điện từ A và B
Theo hình 12.3[ CITATION Trầ06 \l 1033 ] lấy A = 200A/cm, B 0,65T.

- Chiều dài tính tốn của phần ứng:
l ' 

6,1.P '.107
6,1.29,04.107

58,34
  .A.B .D2 .n 0,62.200.0,65.18,12.1150

(2.12)

- Hệ số λ:

l' 58,34
  
3.22
(2.13)
D 18,1
.
Theo hình 12.5[ CITATION Trầ06 \l 1033 ] trị số này nằm trong vùng cho phép.
- Sơ bộ xác định chiều dài toàn bộ của lõi sắt, dùng công thức kinh nghiệm sau
để lấy l2:
l2   1,05  1,1 l' 1,05.58,34 61,26(cm)
- Số rãnh ngang trục của lõi sắt: (với chiều rộng bg 1cm )
ng 

l2  l ' 61, 26  (4 5)

13, 05 11, 04
l '  bg

(4 5)  1

- Lấy số rãnh thơng gió ng=12
- Chiều dài mỗi đoạn lõi sắt phần ứng:
l' 

l2  ng .bg
ng  1

- Chiều dài phần sắt bằng:



61, 26  12.1
3, 78(cm)
12  1


lFe  n g  1 l' (12  1).3,78 49,26(cm)





- Toàn bộ chiều dài lõi sắt phần ứng bằng:
l2  n g  1 .l'  n g bg lFe  n g b g 49,26  12.1 61,36(cm)






- Chiều dài tính tốn của lõi sắt là:

l l2  0,5.n g bg 61,36  0,5.12.1 55,36(cm)
- Số cực từ: Theo hình 12.2 [ CITATION Trầ06 \l 1033 ]chọn 2p = 4.
- Bước cực từ.

.D .18,1

14,22
2p
4
cm
- Chiều dài tính tốn của mặt cực từ:
 

bg   g .  0,62.14,22  9,1 cm.
- Chiều dài mặt cực từ (khe hở khơng khí khơng đều):
b m  b  9,1 cm.

(2.14)

(2.15)
(2.16)

2.3. Tính tốn dây quấn và kích thước rãnh phần ứng.
2.3.1. Kiểu và số liệu dây quấn.
Trong máy điện một chiều thường dùng các loại dây quấn xếp, sóng và hỗn hợp.
Có thể chọn dây quấn phần ứng theo bảng 12.3[ CITATION Trầ06 \l 1033 ].
Số thanh dẫn tác dụng được xác định theo cơng thức:

60.a.E dm
p.n dm 
trong đó ϕ tính theo Wb.
N

(2.17)

Số rãnh của phần ứng Z được xác định theo bước răng t2
Z

D
t2

(2.18)

Bước răng t2 được xác định theo chiều cao tâm trục h.
Số vòng dây của một phần tử được xác định từ điều kiện bước phiến góp nhỏ
nhất tGmin.