Thuyết minh đồ án Máy Điện
K43TĐH4

Nguyễn văn Phú

Lời nói đầu
Trong quá trình khai thác và sử dụng tài nguyên thiên nhiên phục vụ
cho nền kinh tế quốc dân, không thể không nói đến sự biến đổi năng lợng từ
dạng này sang dạng khác. Các máy thực hiện chức năng này gọi là các máy
điện. Các máy biến đổi từ điện năng thành cơ năng gọi là động cơ điện. Động
cơ điện rất đa dạng về kích thớc, hình dáng và chức năng hoạt động và lợi ích
kinh tế.
Động cơ điện không đồng bộ, do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn,
hiệu suất cao, giá thành rẻ, dễ sử dụng bảo dỡng và sửa chữa nên nó là loại
máy sử dụng rộng rãi nhất trong nền kinh tế quốc dân. trong công nghiệp thờng dùng máy này làm động lực cho các máy cán thép loại vừa và nhỏ... trong
đời sống hàng ngày Máy điện không đồng bộ đợc ứng dụng rộng rãi và chiếm
vị trí quan trọng: quạt gió, máy quay đĩa.
Tuy nhiên, Máy điện không đồng bộ có cos không cao và đặc tính
điều chỉnh tốc độ không đợc tốt mặc dù có thể lấy nhiều loại tốc độ; hơn nữa
Máy điện không đồng bộ có đặc tính mở máy xấu, mô men mở máy nhỏ và
dòng điện khoảng (6 ữ 7) lần dòng định mức nên khi dòng điện mở máy
không lớn lắm việc mở máy sẽ gặp nhiều khó khăn. Nhng những nhợc điểm
đó giờ đây nó không còn quan trọng nữa, ta có thể khắc phục các nhợc điểm
đó một cách dễ dàng bằng cách tạo roto lồng sóc rãnh sâu,
Đối với nớc ta hiện nay, trên con đờng công nghiệp hoá hiện đại hoá
đất nớc việc phát triển là tất yếu; và Máy điện có đóng góp rất lớn tới sự phát
triển đó. Đặc biệt trong ngành công nghiệp thì Máy điện không đồng bộ có
vai trò to lớn trong việc truyền động điện, tự động hoá.... Do đó cần phải
đẩy mạnh sự sáng tạo trong quá trình thiết kế máy mới và sửa chữa các máy
cũ nhằm hạn chế đến mức tối đa các nhợc điểm của Máy điện không đồng bộ
để có một máy hoàn thiện hơn, hợp với sự phát triển của nền kinh tế quốc dân,

góp phần tích cực vào công cuộc xây dựng và phát triển đất nớc.

Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
-1-


Thuyết minh đồ án Máy Điện
K43TĐH4

Nguyễn văn Phú

các số liệu:
1. Công suất định mức : Pđm = 13 KW
2. Điện áp định mức

: 220/380. Đấu Y/

3. Tần số

: f = 50 Hz

4. Tốc độ đồng bộ

: n1 = 750 v/ph

5. Hiệu suất

: đm = 89%

6. Hệ số công suất


: cos = 0,84

7. Chế độ làm việc

: Liên tục

Cấp cách điện

: E

8. Kiểu máy

: Kín.

Kích thớc chủ yếu
9. Số đôi cực:
p=

60f 60 ì 50
=
=1
n1
3000

10. Dòng điện định mức:
U1: điện áp pha định mức. U1=220(V)
Pdm ì 103
100.103
I dm =

=
= 177,08( )
3 ì U 1 ì cos ì dm 3 ì 220 ì 0,92 ì 0,93
Pdm
11. Công suất điện từ:
Pdt = K E
dm ì cos dm
Trong đó KE : hệ số chỉ mối quan hệ giữa điện áp đặt vào & sức điện
động sinh ra trong máy. K E = E1/U1 Thờng KE = 0,94 ữ 0,98. Căn cứ vào mối
liên hệ giữa kE & số đôi cực p =2 ta có kE = 0,97 (h2.2 trang 16 - TL1)
Vậy:
P' = K E

Pdm
100
= 0,97
= 113,37( kVA )
dm ì cos dm
0,93 ì 0,92

Để Máy điện thiết kế ra có tính kinh tế & phù hợp với chức năng của
nó, ta cần phải xác định đợc kích thớc chủ yếu của nó là: Đờng kính ngoài, đ-

Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
-2-


Thuyết minh đồ án Máy Điện
K43TĐH4


Nguyễn văn Phú

ờng kính trong lõi sắt Stato D & chiều dài lõi sắt l . Các kích thớc này phụ
thuộc vào công suất, tốc độ quay, tải điện & từ của máy.
12. Đờng kính Stato
Để xác định đờng kính trong của lõi sắt D ta căn cứ vào đặc tuyến
D=f(P) theo P (h2.1trang 16 - TL1).
Thật vậy: Từ h2.1 ta tìm đợc D = 31 (cm).
- Xác định đờng kính ngoài lõi sắt Dn.
Đối với những Máy điện không đồng bộ thông dụng công suất từ 1 đến
400kW có thể dùng những công thức gần đúng để xác định Dn.
Với máy này ta có: 2p =4 Dn= (1,61 ữ 1,56) D8
Dn= (1,61 ữ 1,56) ì 31= (49,91 ữ 48,36) cm.
D=

Dn
= 27,9 29,4 ( cm )
1,61 ữ 1,56

Quy về trị số đờng kính tiêu chuẩn PHụ lục I trang 192 TL1 ta chọn máy
cỡ 9, Dn= 45,8 (cm)
Chọn : D = 29(cm), Dn = 45,8 (cm).
13. Xác định bớc cực của máy
=

.D ì 15,6
=
= 24,492( cm )
2p
2 ì1


14. Xác định chiều dài tính toán của lõi sắt Stato
l =

6,1 ì P ' ì 1011
ì k S ì k dq1 ì A ì B ì D 2 ì n1

+ A : tải đờng.
+ kS : hệ số sóng của đờng cong từ hoá.
+ kdq1: hệ số dây quấn của dây quấn stato.
+ : hệ số bớc cực.
+ B : mật độ từ thông khe hở không khí.
+ D : đờng kính trong lõi sắt stato.

Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
-3-


Thuyết minh đồ án Máy Điện
K43TĐH4

Nguyễn văn Phú

+ P : công suất điện từ.
Trong những Máy điện hiện nay thờng chọn = 0,715 & kS= 1,09. Trị
số của & kS phụ thuộc vào độ bão hoà của mạch từ răng. Ta có thể tìm
quan hệ giữa & kS với hệ số bão hoà răng của mạch từ k z trong h2.3 trang
18- TL1.

Ta có : kz =1,325 .


Hệ số dây quấn kdq1 khi dây quấn bớc ngắn chọn kdq1 = 0,92.
Việc chọn A & B ảnh hởng nhiều đến kích thớc chủ yếu D & l. Đứng về
mặt tiết kiệm vật liệu nên chọn A & B lớn. Nhng nếu A & B quá lớn thì máy
sẽ có tình trạng quá nóng ảnh hởng đến tuổi thọ sử dụng. Ngoài ra tỉ số giữa A
& B cũng ảnh hởng đến đặc tính làm việc & mở máy của động cơ điện.
Căn cứ vào bớc cực theo H 2-4 trang 20 - TL1 sẽ chọn đợc trị số của A
& B ta chọn : A= 285

(A/cm)

B= 6250(Gauxơ)
Vậy chiều dài tính toán lõi sắt stato là:
l =

6,1 ì 21,168 ì 1011
= 13,85( cm )
2
0,715 ì 1,09 ì 0,92 ì 285 ì 6250 ì (15,6) 3000

Chọn l= 14(cm)
Vì máy đang xét có công suất P= 17 kW, lõi sắt ngắn, sự tản nhiệt dễ
dàng nên giữa lõi sắt không cần có rãnh thông gió.
Vậy chiều dài thực của lõi sắt stato là:
l1 = l = 14(cm)
15. Phơng án so sánh:
Quan hệ giữa D & l đối với cùng một loại máy có liên quan đến tính
năng & chỉ tiêu kinh tế & đợc biểu thị bằng quan hệ = l/. nằm trong vùng
gạch chéo của h 2.5 trang 22 - TL1 thì máy có tính năng tốt.
Ta có : = l/ = 14/24,492 = 0,571 thuộc vùng kinh tế.


Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
-4-


Thuyết minh đồ án Máy Điện
K43TĐH4

Nguyễn văn Phú

Thành lập bảng phơng án với cùng một đờng kính Dn & D, 2p=2 đối với
hai công suất động cơ điện
Phơng

Dn

D



A

B

l

l1

l/


l/

án
1
2
3

cm
29,1
34,3
39,3

cm
18,4
21,4
24,6

cm
14,45
16,8
19,32

A/cm
260
280
320

Gauxơ
6500
6600

6750

cm
15,67
14,5
12,26

cm
15,67
14,5
12,26

17kW
1,08
0,87
0.63

13kW
0,8
0,75
0,49

Phơng án 2 là tốt nhất vì với phơng án này trị số = l/ của cả hai máy
đều nằm trong phạm vi kinh tế nhất.
Dây quấn & lõi sắt stato.
16. Chọn số rãnh của một pha dới một cực q1
Chọn q nhiều hay ít có ảnh hởng đến số rãnh stato Z1. Số rãnh Z1 này
không nên quá nhiều vì nh vậy tổng diện tích cách điện các rãnh sẽ nhiều hơn
so với số rãnh; do đó hệ số lợi dụng rãnh sẽ kém. ở đây ta chọn q1 = 5.
17. Số rãnh của stato:


Z1 = 2mpq1

Với : p= 2, q1= 4, m= 3 Z1 = 30 rãnh.
18. Bớc răng stato

ì D ì 15,6
=
= 1,6328( cm )
Z1
30
19. Số thanh dẫn tác dụng trong mỗi rãnh:
t1 =

ur =

A ì t 1 ì a1 285 ì 1,6328 ì 2
=
= 28,292
I1dm
32,896

Với a1 : Số mạch nhánh song song của dây quấn. Chọn a1= 2.
A : Phụ tải đờng. A= 285 A/cm.
Ta chọn ur = 28 (thanh)
20. Số vòng dây nối tiếp của một pha:
W = p ì q1

u r1
28

= 1ì 5 ì
= 70
a1
2

21. Tiết diện & đờng kính dây dẫn:
I1
32,896
'
= 1,054( mm 2 )
Trờng ĐH SKỹ
1 =Thuật Công= Nghiệp Thái Nguyên
a1 ì n1 ì J1 2 ì 3 ì 5,1874
-5-


Thuyết minh đồ án Máy Điện
K43TĐH4

Nguyễn văn Phú

Chọn mật độ dòng điện J1 = 5,187 A/mm2
Tiết diện dây dẫn sơ bộ là:
Với n1 : Số sợi ghép song song của dây quấn. Chọn n1= 3
Căn cứ vào S1 chọn tiết diện quy chuẩn S1 của dây dẫn (Phụ lục IV
TL1), từ đó tìm đợc đờng kính tiêu chuẩn của dây d.
Với S1 = 1,054 ta chọn S1 = 1,057 (mm2); d = 1,16mm
Với cấp cách điện E ta dùng dây đồng tráng men chịu nhiệt có độ bền
cao , độ dày cách điện 0,11mm
d/dcđ = 1,16/1,27 (mm).

23. Kiểu dây quấn:
y = 0,8 = 0,8

Z1
30
= 0,8 = 12
2p
2

Ta chọn kiểu dây quấn hai lớp bớc ngắn. Với bớc dây quấn:
Chọn y = 12.
=y/ = 12/15 = 0,8.

24. Hệ số dây quấn: Với =0,8; q =5 (tra phụ lục IV- TL1) ta đợc:
ky1 = 0,951; kdq1= 0,9.
25. Từ thông khe hở không khí:
=

k E ì U1 ì 108
0,975 ì 220 ì 108
=
4 ì k S ì f1 ì W1 ì k dq1 4 ì1,09 ì 50 ì 70 ì 0,91
= 1544654,559macxoen

26. Mật độ từ thông khe hở không khí:
Với
B =

= 0,715; = 24,492cm


1544654,559
=
= 6300,6( Gauxo )
ì ì l 0,715 ì 24,492 ì 14

Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
-6-


Thuyết minh đồ án Máy Điện
K43TĐH4

B % =

Nguyễn văn Phú

6300,6 - 6250
= 0,7%
6300,6

Ta lấy B = 6300,6 Gauxơ làm chuẩn để tính các bớc sau:
27. Sơ bộ định chiều rộng răng:
Lõi sắt stato đợc chế tạo bằng các lá tôn Silic ghép lại thành một khối để
giảm tổn hao do dòng điện xoáy & từ trễ gây nên. Tôn Silic là một loại thép
hợp kim & phân loại theo hàm lợng Silic trong hợp kim. Lợng Silic càng nhiều
thì điện trở của hợp kim càng lớn, suất tổn hao càng bé, tôn Silíc càng giòn,
tính năng gia công càng kém, tính dẫn từ cũng thấp.
ở đây, ta dùng loại tôn Silic hàm lợng Silic thấp lý hiệu là 11, có chiều
dày 0,5 mm.
Lõi sắt làm bằng nhiều lá tôn Silic ép lại nên không thể ép chặt nh một

khối thép đợc, giữa các lá còn có khe hở; vì vậy ngời ta dùng hệ số ép chặt k c
để chỉ độ ép chặt đó. Kc là tỉ số giữa chiều dài thực của sắt với chiều dài hình
học của sắt.
ở Máy điện đang xét có P = 17 kW, nên để giảm tổn hao sắt giữa các lá
tôn phải phủ lớp cách điện. Ta có hệ số ép chặt: kc = 0,95.
Răng phải thiết kế sao cho đủ độ cứng & phù hợp với quá trình điện từ
trong máy.
Sơ bộ định chiều rộng của răng:
b 'Z1 =

B ì l ì t1
6300,6 ì 14 ì 1,6328
=
= 0,833( cm ) = 8,33( mm )
B Z1 ì l 1 ì k c
13000 ì 14 ì 0,95

Trong đó BZ1 : Mật độ từ thông răng stato. Sơ bộ chọn BZ1 = 13000 Gauxơ
28. Sơ bộ tính chiều cao gông:

1,544 ì 10 6
h =
=
= 4,467( cm ) = 44,67( mm )
2B g1 ì l1 ì k c 2 ì 13700 ì 14 ì 0,95
'
g1

29.Thiết kế rãnh stato.


Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
-7-


Thuyết minh đồ án Máy Điện
K43TĐH4
a.

Nguyễn văn Phú

Kích thớc rãnh.

Số rãnh & dạng rãnh trên lõi sắt stato phụ thuộc vào thiết kế điện từ của
máy. Rãnh phải đợc thiết
kế để có thể đặt đợc số dây
dẫn quy định cho một rãnh
kể cả cách điện & nêm,
đồng thời mật độ từ thông
phải hợp lý. Dựa vào các
tính toán sơ bộ trên ta tiến
hành tính toán rãnh stato.
Chọn rãnh hình quả lê có
cạnh song song. (hình vẽ).
Khi thiết kế rãnh, diện tích rãnh phải đảm bảo chứa tất cả các dây dẫn mà
không chặt quá hoặc lỏng quá. Thờng dùng hệ số lấp đầy kđ để xác định độ
lấp đầy đó.

Trong đó:

ur : Số thanh

dẫn
n1 ì
u r trong
ì d 2cd một rãnh.
kd =
'
dcđ : Đờng kính Sdây
dẫn kể cả cách điện.
r
Sr = Sr- Scđ : diện tích có ích của rãnh.
Sr : Diện tích thực của rãnh (trừ nêm).
Scđ : Tiết diện cách điện.

Với hệ số kđ = 0,7 ữ 0,75. Sơ bộ chọn kđ = 0,74.
Nh vậy diện tích có ích của rãnh bằng:
n1 ì u r ì d 2cd 3 ì 28 ì 1,27 2
S =
=
= 183,085( mm 2 )
kd
0,74
'
r

Với: + Dây đồng d/dcđ= 1,16/1,27 (mm).
+ Màng mỏng dán trên bìa cách điện :0,27 (mm)
+ Bìa cách điện : 0,27 (mm).

Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
-8-



Thuyết minh đồ án Máy Điện
K43TĐH4

Nguyễn văn Phú

+ Nêm hn : 3 (mm).
* Tính kích thớc của rãnh:
Các giá trị tính toán sơ bộ : bz1= 8,33mm; h4 = 0,8mm; hn= 3mm;
hg1= 44,67mm; b41= dcd+ 1,5 = 2,77mm; dn= 291mm; D= 156mm;
h41= 0,8mm.
Hình vẽ 1 biểu diễn thứ tự sắp xếp cách điện rãnh, cách điện lớp, dây
dẫn, nêm.
Tính kích thớc b2: Bằng P2 hình học
Xét cung tròn tâm o1 bán kính 01M
O1 M =

D
+ h 4 + h n = 81,8 mm
2

Tính chiều dài cung MF:
2 ì O1 M ì 81,8
MF =
=
= 8,561
2Z1
30
Coi MF thẳng MF = 8,561mm.

EF = bz1/2 ; ME= MF- EF = MF - bz1/2 =4,396mm
b2 = 2ME = 8,792mm
Tính r1 và h1:
Có
D
+ h1
2
D
2R
O1 M1 = n h 'g1 1
2
3
D
D
2R
+ h1 = n h 'g1 1
2
2
3
D D
2R
291 156
2R
2R
h1 = n
h 'g1 1 =
44,67 1 = 22,83 1
2
3
2

3
3
2R
h1 = 22,83 1 (1)
3
O1 M1 =

Mặt khác : R1 xác định nh sau :

Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
-9-


Thuyết minh đồ án Máy Điện
K43TĐH4

Nguyễn văn Phú

Xét cung M1F1:

M 1 F1 =

2 ì O1 M1
=
2 Z1

ì (

D
+ h1 )

ì (78 + h1 )
h
2
=
= 8,168 + 1
30
30
30
h1 b z1
h

= 3,999 1
30
2
30

mà M 1 E 1 = M 1 F1 E 1 F1 = 8,168 +
h1
(2)
30
Từ (1)&(2) ta có : R1= 5,968mm
h1 = 18,88mm
R1 = 4

* Tính diện tích rãnh thực:
Từ công thức:
S 'r =

[


2r1 + b 2
( h1 h n ) + R12 C( 2h1 + R1 ) + ( 2R1 + b 2 ) C1
2
2

]

Với C: Tổng chiều dày cách điện = 0,54 mm, C1 : chiều dày cách điện
giữa hai lớp = 0,27 mm
- Diện tích rãnh:
2r1 + b 2
( h 1 h n ) + R1 2
2
2
2.5,968 + 8,792
(18,88 3) + 5,9682 = 220,499( mm 2 )
Sr =
2
2
Sr =

- Diện tích cách điện:

S cd = C ( 2h1 + R1 ) + ( 2R1 + b 2 ) C 1

S cd = 0,54( 2.18,88 + 5,968) + ( 2.5,968 + 8,792) 0,27 = 36,106( mm 2 )
Vậy Sr = Sr - Scđ = 220,499 36,106 =184,392 (mm2)
Hệ số lấp đầy rãnh:
n1 ì u r ì d 2cd 3 ì 28 ì 1,16 2
kd =

=
= 0,737
S 'r
184,392
Vậy kđ nằm trong khoảng cho phép (0,7 ữ 0,75) nên chấp nhận đợc.
30. Tính lại chiều cao gông:
Dn
D Công2R
1
1
Trờngh gĐH
Kỹ
Thuật
Nguyên
=
h r1 Nghiệp
= 67,5Thái
(18
,88 + 5,968) 5,968 = 44,64m
1
2
3
3
- 10 -


Thuyết minh đồ án Máy Điện
K43TĐH4

Nguyễn văn Phú


31. Chiều rộng rãnh stato:
D
+ h1 = 78 + 18,88 = 96,88( mm )
2
OM1 = OE1 = OF1 = 96,88( mm )
OM1 =

M1

E1



F1



2 ì OM1
Đ oạ n M1F1 =
= 10,14
2Z1
360 0
=
= 60
2 ì 30
= ;

M1OE1 vu ô ng t ạ i M1 = arctg
E1OF1 vu ô ng t ạ i F1 tg =


r1
OM1

O

b z1
2OF1

5,968

b z1 = 2.OF1 .tg( ) = 2.96,88.tg 6 arctg
= 8,374mm
96
,
88


b z1 = 8,374mm
IV. Khe hở không khí và lõi sắt roto
32. Khe hở không khí
Máy đợc chế tạo với roto lồng sóc đúc nhôm.
Việc thiết kế khe hở không khí là rất quan trọng vì nó ảnh hởng lớn tới
dòng điện lúc không tải & hệ số cos. Vì vậy ta mong muốn chọn khe hở
không khí càng nhỏ càng tốt vì khi đó dòng điện không tải nhỏ, cos cao. Nhng khe hở không khí nhỏ làm cho việc chế tạo & máy làm việc thêm khó
khăn; stato rất dễ chạm vào roto, làm tăng thêm tổn hao phụ, điện kháng tản
tạp cũng tăng lên.

Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
- 11 -



Thuyết minh đồ án Máy Điện
K43TĐH4

Nguyễn văn Phú

Theo kinh nghiệm chế tạo, ngời ta tìm ra đợc khe hở không khí tơng đối
phù hợp với từng loại máy. Với máy này có công suất 17 kW, 2p=2, thì =
0,7 (mm).
33. Số rãnh roto: Khi thiết kế Máy điện không đồng bộ, việc chọn số rãnh roto
là một vấn đề rất quan trọng vì khe hở của máy rất nhỏ, khi mở máy mômen
phụ do từ trờng sóng bậc cao gây nên ảnh hởng rất lớn đến quá trình mở máy
và ảnh hởng đến cả đặc tính làm việc. Vì vậy, để có tính năng tốt, khi chọn Z 2
phải tuân theo một sự hạn chế nhất định để giảm mômen phụ. Bằng kinh
nghiệm thực tế, ngời ta đã tìm ra mối quan hệ giữa Z1 & Z2 phù hợp với từng
loại máy. Đối với máy này có q1 =5, Z1 =30 thì ta chọn Z2 = 23
Ta thiết kế rãnh roto là rãnh nghiêng để trong quá trình làm việc khử đợc
các sóng bậc cao, hiệu quả của phơng pháp này rất rõ rệt. Song do ảnh hởng
của rãnh nghiêng nên sẽ xuất hiện điện kháng tản trong lõi sắt roto.
34. Đờng kính ngoài roto:
D2 = D - 2 = 15,6 2.0,07 = 15,46(cm).
35. Bớc răng roto:
t2 =

ì D 2 ì 15,46
=
= 2,11( cm )
Z2
23


36. Sơ bộ định chiều rộng răng roto:
b 'Z 2 min =

B ì l ì t 2
6300,7 ì 2,11
=
= 0,875(cm) = 8,75
B Z 2 max ì l 2 ì k c 16000 ì 0,95

( mm )

Với: + kc : hệ số ép chặt các lá tôn của lõi roto kc = 0,95.
+ l2 : chiều dài lõi sắt roto l2 = l = l1 = 14 (cm).
+ B : mật độ từ thông khe hở không khí B = 6300,7 Gauxơ.
+ BZ2max: mật độ từ thông răng roto, chọn BZ2 = 16000 Gauxơ.
37. Sơ bộ chọn chiều cao gông roto:

1,5446 ì 10 6
h =
=
= 3,62( cm ) = 36,2( mm )
2 ì B g 2 ì l 2 ì k c 2 ì 16000 ì 14 ì 0,95
Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
- 12 '
g2


Thuyết minh đồ án Máy Điện
K43TĐH4


Nguyễn văn Phú

Với: Bg2 : mật độ từ thông trên gông roto, chọn Bg2 = 16000 Gauxơ.
38. Đờng kính trục:
Theo kinh nghiệm: dt = 0,3.D2 = 0,3. 15,46 =4,638(cm).
Chọn dt = 4,7 (cm).
39. Dòng điện trong thanh dẫn:
KI : Tra h 4-3 trang 43 _ TL1
I td = I 2 = k I I1dm

6 ì W1 ì k dq1
Z2

= 0,93 ì 32,896

6 ì 70 ì 0,91
= 508,38( A )
23

40. Dòng điện trong vành ngắn mạch:
I td
508,38
=
= 1861,903( A )
ìp
2 ì 180
2. sin
2. sin
23

23
Mật độ dòng điện trong thanh dẫn:
I vn =

Đối với máy roto lồng sóc, do tiết diện rãnh roto đồng thời là tiết diện
thanh dẫn nên tiết diện roto phải thiết kế sao cho mật độ dòng điện trong roto
nằm trong phạm vi thích hợp. Mật độ dòng điện trong thanh dẫn J td khi thanh
dẫn bằng nhôm Jtd = 2,2 ữ 4,5 A/mm2
Để có mômen mở máy nhất định không nên chọn Jtd quá lớn.
Sơ bộ chọn Jtd = 4 A/mm2.
Do đó tiết diện thanh dẫn bằng:
S 'td =

I td 508,38
=
= 127,095
J td
4

( mm )
2

42. Mật độ dòng điện trong vành ngắn mạch sơ bộ chọn thấp hơn 20ữ35% mật
độ dòng điện trong thanh dẫn. Ta chọn Jvn = 3,1 (A/mm2).
Diện tích vành ngắn mạch sơ bộ:
S 'vn =

I vn 1861,903
=
= 600,3( mm 2 )

J vn
3,1

43. Kích thớc roto:
Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
- 13 -


Thuyết minh đồ án Máy Điện
K43TĐH4

Nguyễn văn Phú

Căn cứ vào các kích thớc đã chọn sơ bộ ở trên nh: chiều cao gông, chiều
rộng răng, diện tích rãnh... Ta tiến hành thiết kế rãnh roto cho phù hợp và
chính xác. Vì dạng rãnh và kích thớc của rãnh roto có ảnh hởng lớn tới điện
trở r2, điện kháng x2 và các tính năng của máy nh hiệu suất, dòng điện mở
máy, mômen cực đại, mômen cực tiểu, chủ yếu do tham số roto quyết định.
Từ thực tế nh vậy ta chọn rãnh có cạnh song
song.
Chọn: + h42 = 0,5 ; b42 = 1,5 ;
bZ2 = 8,75 ; hg2 = 36,2mm

* Tính d1:
Ta có: = 2./2.Z2 = 2. /2.30 = 60 nhỏ
nên có thể coi cung MN xấp xỉ bằng đoạn
thẳng MN.
Từ hình vẽ ta đợc:
MN =


2b
2b
2.( OM ) d t
'
=
+ h g 2 + 3 = 23,5 + 36,2 + 3
2.Z 2
Z2 2
3 23
3

= 8,15 + 0,091b 3
Mặt khá c
b z 2 min b 42

= 8,15 + 0,091b 3 5,125
2
2
b 3 = 3,22mm
b 3 = MN

d = 2b 3 + 1,5 = 8,155mm
* Tính h2:
Ta có:
h2 =

2 h 154,6 47
D2 dt
2 ì 3,32
h 'g 2 3 =

36,2
= 15,386( mm )
2
3
2
3

Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
- 14 -


Thuyết minh đồ án Máy Điện
K43TĐH4

Nguyễn văn Phú

Vậy hr2 = h2+ b3 = 15,386 + 3,32=18,706 (mm).
44. Diện tích rãnh roto và vành ngắn mạch:
- Rãnh roto:
S r = h r 2 ì b 42 + 2h1 ì b 3 + 2h 3 ì b 3 = 18,706 ì 1,5 + 2 ì 11,566 + 2 ì 3,32 2
= 126,902mm 2
+ Jtd: mật độ dòng điện trong thanh dẫn roto:
I
508,38
J td = td =
= 4( A / mm 2 )
S r 126,902
Kết quả này so với chọn sơ bộ không lệch nhau nhiều nên có thể chấp
nhận đợc.
- Chọn vành ngắn mạch có : a=30mm

b=20mm
- Diện tích vành ngắn mạch:Svn = a x b = 20 x 30 = 600mm2
45. Chiều cao gông roto:

hg2 =

D2 dt
d 154,67 47
8,155
hr2 + =
18,706 +
= 36,4
2
6
2
6

46. Chiều rộng răng roto:
bz2 =

[D 2 2 h 4 4 / 3( h 2 + d)]
d=
Z2

bz2 =

[154,6 2.0,5 4 / 3(15,386 + 8,155]
8,155 = 8,529mm
23


47. Làm rãnh nghiêng ở roto:
Độ nghiêng tốt nhất của rãnh roto thờng bằng rãnh stato:
Độ nghiêng rãnh brn = 18,9 (mm). Nh vậy nghiêng 1/n = 1/48 vòng tròn.
b rn =

ì D ì 15,6
=
= 1,633( mm )
Z1
30
V. tính toán mạch từ.

48. Hệ số khe hở không khí:

Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
- 15 -


Thuyết minh đồ án Máy Điện
K43TĐH4

Nguyễn văn Phú

Ta có:
b 41 2,77
=
= 0,1697
t 1 16,32

b 41 2,77

=
= 2,957

0,7
có k 1 = 1,081

b 42 1,5
=
= 0,071;
t 2 21,1

b 42 1,5
=
= 2,145
0,7
có k 2 = 1,02

k = k 1 ì k 2 = 1,1026.
Trong đó: k1, k2 : là hệ số khe hở do răng, rãnh của stato và roto gây nên.
49. Sức từ động 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. 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 dùng một khe hở không khí tính toán: = k. = 1,026 x 0,7 =0,771
Do trên khe hở không khí cờng độ từ trờng H = à0.B = 0,8.B nên sức từ
động khe hở không khí là: F = 1,6 xB x k x
= 1,6x 6300,7x1,026x 0,07 =778,23 (A).
50. Mật độ từ thông trên răng stato:
Nói chung mật độ từ thông trung bình trong răng thiết kế nhỏ hơn 18000
Gauxơ do đó có thể coi nh toàn bộ từ thông đều đi qua răng và mật độ từ

thông trên răng stato bằng:
B Z1 =

B ì l ì t 1 6300,6 ì 1,6328
=
= 12937,96( Gauxo )
k c ì l1 ì b z1
0,837 ì 0,95

Trong đó: + kc : hệ số ép chặt lõi sắt;
+ l1 : chiều dài lõi sắt không tính đến thông gió;
+ bz1 : chiều rộng của răng stato.

Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
- 16 -


Thuyết minh đồ án Máy Điện
K43TĐH4

Nguyễn văn Phú

Theo PL II- TL1/Tr193 ta tra đợc cờng độ từ trờng trung bình trong răng
stato HZ1. Ta đợc: HZ1 = 11 (A/cm)
51. Sức từ động trên răng stato:
FZ1 = 2.hz1.HZ1 = 2 . 2,007. 11 = 44,154 (A)
Trong đó: hz1: chiều cao tính toán của răng.
hz1 = h1- h4+ R1/3 = 20,463 - 0,8+ 5,968/3 = 20,07 (mm)
52. Mật độ từ thông ở răng roto:
* Mật độ từ thông trung bình ở răng roto là:

B .l .t 2 6300.2,11
B Z 2 TB =
= 16407,508
b z 2 TB .l 2 .k c 0,8529.0,95

( Gauxo)

Theo PL II TL1 ta có: HZ2tb = 55,3 (A/cm)
53. Sức từ động răng roto:
Gọi hz2 : là chiều cao rãnh roto.
h3
3,32
=18,88 +
=19,986( mm )
3
3
= 2.h z 2 .H Z 2 = 2.2.55,3 = 220,97( A )

h z 2 = h1 +
FZ 2

54. Hệ số bão hoà răng:
kZ =

F + FZ1 + FZ 2 778,23 + 44,154 + 220,97
=
= 1,34
F
778,23


k z =

1,34 1,325
.100% = 1,1%
1,34

Ta thấy giá trị kZ vừa tính đợc sai lệch với trị số giả thiết ban đầu là
không đáng kể, không vợt quá 2% nên có thể chấp nhận đợc. Giả thiết ban
đầu kZ = 1,325
55. Mật độ từ thông gông stato:

Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
- 17 -


Thuyết minh đồ án Máy Điện
K43TĐH4

Nguyễn văn Phú

Từ thông đi trên gông bằng một nửa từ thông đi trong khe hở không khí

1,5445.10 6
B g1 =
=
= 13008,449
2.h g1 .l1 .k c 2.4,464.14.0,95
do đó mật độ từ thông trong gông bằng:

( Gauxo )


Trong đó: + l1: chiều dài lõi sắt stato, l1 = 14 (cm).
+ hg1: chiều cao gông stato, hg1 = 4,464(cm)
+ kc: hệ số ép chặt lõi thép.
* Theo phụ lục II TL1/Tr193 Hg1 = 11,4 (A/cm).
56. Chiều dài mạch từ ở gông stato:
l g1 =

.( D n h g1 )
2p

=

.( 29,1 4,464)
= 38,678( cm )
2

57. Sức từ động ở gông stato:
Fg1 = .lg1.Hg1 = 0,4.38,678.11,4=176,37 (A).
Trong đó :Gọi : hệ số xét đến sự thay đổi của mật độ từ thông gông theo
chiều dài của mạch từ trên gông.
Với Bg1= 13008,449(Gauxơ) =0,4 (h 5-3 trang 52 TL1).
58. Mật độ từ thông trên gông roto:
Tơng tự nh ở stato ta có:
B g2 =


1,5445.10 6
=
= 15953,21( Gauxo )

2.h g 2 .l 2 .k c 2.3,64.14.0,95

59. Chiều dài mạch từ ở gông roto:
lg2 =

( d t + h g 2 ) ( 4,7 + 3,64)
=
= 13,094( cm )
2p
2

Trong đó: + dt: đờng kính trục, dt = 4,7 (cm).
+ hg2: chiều cao gông roto, hg2 = 3,64 (cm).
60. Sức từ động ở gông roto:
Với Bg2 = 15953,21 (Gauxơ) Hg2 = 43,7 (A/cm), =0,31.

Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
- 18 -


Thuyết minh đồ án Máy Điện
K43TĐH4

Nguyễn văn Phú

Fg2 = .lg2.Hg2 = 0,3. 43,7. 13,094 = 177,38 (A).
61. Tổng sức từ động toàn mạch:
F = F + FZ1 + FZ2 + Fg1 + Fg2 = 618,844 + 778,23 = 1397,078 (A).
62. Hệ số bão hoà toàn mạch:
kà =


F 1397,078
=
= 1,795
F
778,23

63. Dòng điện từ hoá:
Ià =

p.F
1.1397,078
=
= 8,123( A )
0,9.m1 .w1 .k dq1 0,9.3.70.0,91

Trong đó: + m1 = 3: là số pha.
+ w1 = 70: số vòng dây nối tiếp của 1 pha.
+ kdq1 = 0,91: hệ số dây quấn stato.
Tỷ lệ phần trăm của dòng điện từ hoá với dòng điện định mức:
VI. Tham số của động cơ điện ở chế độ làm việc bình thờng.
64. Chiều dài phần đầu nối của dây quấn stato:
Ià
8,123
I
=
100
%
=
.100

% =không
25% đồng bộ là điện trở & điện
à
Những tham Isố chủ yếu 32
của,896
Máy
điện
dm
kháng. Muốn biết điện trở của dây quấn ta phải biết chiều dài của dây dẫn
trong một pha, sau đó căn cứ vào chiều dài & tiết diện dây dẫn ta đi tính điện
trở. Thật vậy, ta có công thức tính chiều dài phần đầu nối của dây quấn stato:
lđ1 = kđ.y1 +2.B
Trong đó: + kđ = 1,2; B = 1;Kb1=0,26. Tra bảng 6-1 TL1.
Với: - hr1: chiều cao rãnh stato
y1 =

( D + h r1 ).y (15,6 + 2,485) .10
=
= 22,714( cm )
Z1
30

lđ1 = 1,3.22,714 +2.1 = 29,26 (cm).
65. Chiều dài phần đầu nối dây quấn stato ra khỏi lõi sắt:
lb = kb1.y1 + B = 0,26.22,714 + 1 = 6,9 (cm).

Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
- 19 -



Thuyết minh đồ án Máy Điện
K43TĐH4

Nguyễn văn Phú

Trong đó: kb1 = 0,26 tra bảng 6-1 TL1.
66. Chiều dài trung bình nửa vòng dây của dây quấn stato:
ltb = l1 + lđ1 = 14 + 29,26 = 43,26 (cm).
67. Chiều dài của một pha dây quấn stato:
Ltb = 2.w1.ltb.10-2 = 2.70. 43,26.10-2 = 60,564 (cm).
68. Điện trở tác dụng của một pha dây quấn stato:
r1 =

L tb
1 60,564
=
= 0,208( )
n1 .a 1 .S 1 46 3.2.1,057

Trong đó:
+ n1: số thanh dẫn ghép song song, n1 =3.
+ a1: số mạch nhánh song song, a1 = 2.
+ S1: tiết diện mỗi thanh dẫn, S1 = 1,057 (mm2).
+ : điện trở suất của dây dẫn ở nhiệt độ làm việc tính toán (cấp cách
điện cấp E, nhiệt độ làm việc 75 0, vật liệu dây dẫn: đồng; tra bảng 6-4 trang
59 TL1 ta đợc = 1/46.
* Điện trở tơng đối:

r1 = r1


I dm
32,896
= 0,208
= 0,031
U dm
220

Giá trị này nằm trong khoảng cho phép (0,01 ữ 0,08) nên chấp nhận đợc.
69. Điện trở tác dụng của dây quấn roto:
* Điện trở thanh dẫn (đúc nhôm):
rtd =

l 2 .10 2
1 14.10 2
=
= 0,479.10 4 ( )
S td
23 126,902

Trong đó: + = 1/23, là điện trở suất của nhôm ở nhiệt độ làm việc.
+Std = 126,902mm2 - là diện tích thanh dẫn.
+ l2 =14cm - chiều dài thanh dẫn.
* Điện trở vành ngắn mạch:
.D vn 2 1 .15,5.10 2
rvn =
10 =
= 0,0124.10 4
Z 2 .S vn
23 23.600
Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên

- 20 -

( )


Thuyết minh đồ án Máy Điện
K43TĐH4

Nguyễn văn Phú

Trong đó: + = 1/23: là điện trở suất của nhôm.
+ Dn: Đờng kính trung bình của vành ngắn mạch.
Dvn = D2- a = 15,6- 0,1 = 12,5(cm).
+ Svn: là diện tích vành ngắn mạch.
* Điện trở roto:
r2 = rtd +

2.rvn

.p
2. sin

Z

2

= 0,479.10 +
4

2


2.0,0124.10 6
.1

2. sin

23


2

= 1,047.10 4 ( )

70. Hệ số quy đổi:
=

4.m1 ( w1 .k dq1 )
Z2

2

4.3( 70.0,91)
=
= 2,117.103
23
2

Trong đó: + m1: số pha, m1 = 3.
+ w1: số vòng dây nối tiếp của một pha, w1 = 70 (vòng).
+ kdq1: hệ số dây quấn, kdq1 = 0,91.

71. Điện trở roto đã quy đổi:
r2 = .r2 = 2,117.103.1,047.10-4 = 0,22 ()
I
32,896
Trị số tơng đối:
r2*' = r2' dm = 0,22
= 0,0329
U dm
220
72. Hệ số từ dẫn của từ tản stato:

b
h
h
h '1
k + 0,785 4 + 2 + 4 .k '
3.b 2
2.b 2 b 2 b 4

17,794
2,77
15,386 1,8

r1 =
0,8875 + 0,785
+
+
.0,85 = 2,865
3.8,792
2.8,792 8,792 2,77


r1 =

* Từ tản rãnh:
Trong đó:
+ h4 = 0,8 là chiều cao miệng rãnh.
+b2 = 8,792.
+ b4 = dcđ + 1,5 = 2,77(mm).
+ h2 = 0,9 là khoảng cách từ nêm đến lớp dây trên cùng.

Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
- 21 -


Thuyết minh đồ án Máy Điện
K43TĐH4

Nguyễn văn Phú

+ h1 = h11- 0,27 +R1/2 =17,794(mm)
+ = 0,8 là hệ số bớc ngắn của dây quấn stato.
1 + 3. 1 + 3.0,8
=
= 0,85
4
4
1 3
1 3
+ k = + k ' = + 0,85 = 0,8875.
4 4

4 4
+ k ' =

* Từ tản tạp:
t 1 .( q1 .k dq1 ) . t1 .k t1
2

t1 = 0,9

.k

t1

16,328.( 5.0,91) .0,778.0,7
t1 = 0,9
0,043 = 0,923
1,1026.0,7
2

Trong đó:
+ t1 = 16,328 (mm) là bớc răng stato.
+ q1 = 5 là số rãnh một pha dới một cực.
+ kdq1 = 0,91 là hệ số dây quấn.
+ = 0,7 (mm) khe hở không khí.
+ k = 1,1026 hệ số khe hở.
+t1 = 0,7 (Bảng 6-6 trang 71 TL1).
+t1 = 0,043 (Bảng 6-5a trang 68 TL1).
+ Hệ số kt1 của dây quấn stato phụ thuộc vào quan hệ giữa chiều rộng
miệng rãnh với khe hở không khí và bớc rãnh nghĩa là b41/ và b41/t1.
Với:

b 41 2,77
=
= 3,957;

0,7

b 41
2,77
=
= 0,169
t 1 16,328

b 241
2,77 2
k t1 = 1 0,033
= 1 0,033
= 0,778
t 1 .
16,3.0,7
* Từ tản đầu nối:
d1 = 0,34

q1
( l d1 0,64.1 .) = 0,34 5 ( 29,26 0,64.0,8.24,492) = 2,03
l
14

* Vậy hệ số từ tản stato:
Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
1 = r1 + t1 + d1 = 2,865 + 0,923 + 2,03 = 5,818

- 22 -


Thuyết minh đồ án Máy Điện
K43TĐH4

Nguyễn văn Phú

73. Điện kháng tản dây quấn stato:
Hệ số tơng đối của điện kháng tản:
2

2

f w l
50 70 14
x1 = 0,158 1 1 = 0,158
5,818 = 0,631( )


100 100 p.q1
100 100 1.5
I
32,896
x1 = x1 1dm = 0,631
= 0,094
U 1dm
220
h3
74. Hệ số từ dẫn của từ tản roto:

Từ tản rãnh:
r2 = (

b

3h 3
h1
h
+
) + 42
3.b b + 2b 4
b 42

11,566
3.3,32
0,5

=
(
+
)
+
r
2
Trong đó: 3.8,792 8,792 + 2.1,5 1,5 = 1,616
h1 = 11,566 (mm); b42 = 1,5 (mm); d = b = 8,792(mm);h42 = 0,5 (mm).
*Từ tản tạp:

t 2 .( q 2 .k dq 2 ) . t 2 .k t 2
2


t 2 = 0,9

.k 2

t 2

21,1.( 3,833.1) .1.1
t 2 = 0,9
0,006 = 2,169
1,026.0,7
2

Trong đó:

b42

t2 = 21,1 (mm); q2 = Z2/2.p.3 = 3,833;
kdq2 =1; kt2 =1; t2 =1 ; t2 =0,3785.10-2
* Từ tản tạp đầu nối:
d2 =

d2 =

2,3.D vn

.p

Z 2 .l . 2. sin
Z


2
2,3.15,5
.1

23.14 2. sin

23


. lg
2

2

. lg

4,7.D vn
( a + 2.b )
4,7.15,5
= 1,511
( 3 + 2.2)

Trong đó:
+ Dvn = 15,5 (cm), là đờng kính trung bình vành ngắn mạch.

Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
- 23 -

h42

h1


Thuyết minh đồ án Máy Điện
K43TĐH4

Nguyễn văn Phú

+ l =14 (cm), là chiều dài lõi sắt roto.
+ a = 3 (cm), b = 2(cm), là chiều cao, bề rộng của vành ngắn mạch.
75. Điện kháng tản roto:
x 2 = 7,9.f1 .l .( r 2 + t 2 + d 2 ) .10 8

x 2 = 7,9.50.14.(1,616 + 2,169 + 1,511) .10 8 = 2,928.10 4 ( )
76. Điện kháng tản roto quy đổi:
x2 = .x2 = 2,117.103.2,928.10-4 =0,62 ()
Trong đó: = 2,117.103 là hệ số quy đổi.
* Trị số tơng đối:
I dm
32,896
= 0,62
= 0,0927
U dm
220

x 2' = x '2

Giá trị x1* x2* (0,08 ữ 0,14) nên chấp nhận đợc.

77. Điện kháng hỗ cảm (không xét đến rãnh nghiêng):

U I .x
E
220 8,123.0,631
x12 = 1 = dm à 1 =
= 26,45( )
Ià
Ià
8,123
Trị số x12 do từ thông chính của sóng cơ bản sinh ra đợc tính:
Trị số tơng đối:
x12 = x12

I dm
32,896
= 26,45
= 3,954
U dm
220

78. ảnh hởng của điện kháng tản khi xét đến rãnh nghiêng:
2

2.p
rn = 1 + 0,41
.
n
Động cơ điện roto lồng sóc thờng làm rãnh nghiêng để giảm tiếng ồn và
mômen kí sinh, nhng do ảnh hởng của rãnh nghiêng mà điện kháng tản roto
và stato tăng lên. Thật vậy, với hệ số:


Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
- 24 -


Thuyết minh đồ án Máy Điện
K43TĐH4

=

Nguyễn văn Phú

U dm
220
=
= 42,92
I à .x1 8,123.0,631
0

0

Góc độ điện của rãnh: = 360 .p = 360 .1 = 12 0
Z1
30
Theo bảng 6-7 TL1 ta có: rn = 1,074


x1n = rn.x1 =1,074.0,631 = 0,6776 ()
x2n = rn.x2 =1,074.0,621 = 0,666()

Tính lại hệ số kE:


I à .x1' n
E1
8,123.0,6776
kE =
=1
=1
= 0,9749
U dm
U dm
220
%k E =

0,9749 0,975
.100% = 0,012%
0,9749

Giá trị này gần đúng bằng giá trị ta đã giả thiết ban đầu là k E = 0,97 nên chấp
nhận đợc.
VII. Tổn hao thép và cơ.
Máy điện không đồng bộ khi làm việc sinh ra tổn hao thép và tổn hao cơ,
tổn hao lớn thì hiệu suất của máy thấp, nếu tổn hao dới dạng nhiệt năng sẽ làm
cho máy nóng lên và tuổi thọ sẽ giảm. Các loại tổn hao trong máy là:
+ Tổn hao sắt trong lõi thép roto và stato bao gồm tổn hao do từ trễ và
dòng điện xoáy của từ trờng chính sinh ra. Ngoài ra do trên stato và roto tồn
tại răng mà sinh ra tổn hao bề mặt và tổn hao đập mạch. Vì roto quay gần
bằng tốc độ đồng bộ nên tổn hao sắt trên roto thờng bỏ qua.
+ Tổn hao cơ.
+ Tổn hao đồng trên dây quấn, trên chỗ tiếp xúc với vành trợt..
+ Tổn hao phụ do từ trờng tản gây nên trong dây quấn phần ứng làm tăng

thêm tổn hao về đồng, tổn hao phụ trong các bộ phận cơ khí.
79. Trọng lợng răng stato:
GZ1 = Fe.Z1.hz1.bz1.l1.kc.10-3

Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
- 25 -