xác định kích thước răng rãnh Rôto

Đồ án tốt nghiệp



Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động



4.2. Chiều rộng miệng rãnh

Chiều rộng miệng rãnh hở lấy b4R = (1ữ1,5)mm, chọn b4R = 1,5 (mm)



4.3. Làm rãnh nghiêng

Để giảm tiếng ồn và mômen ký sinh, stato hoặc rôto động cơ điện rôto

lồng sóc thờng làm rãnh nghiêng. Với động cơ công suất nhỏ thờng làm rãnh

nghiêng ở rôto, bớc nghiêng khoảng một bớc rãnh stato. Khi rãnh nghiêng ở

stato thì bớc nghiêng bằng khoảng một bớc rãnh rôto. Hệ số rãnh nghiêng xét

đến sự giảm sức điện động cảm ứng trong một dây quấn do từ thông chính của

dây quấn sinh ra, vì vậy có thể tính gần giống nh hệ số dây quấn rôto:

k n = k dqR =



n

15,12

2Sin

2 =

2 = 0,997

n

0,2638



2Sin



trong đó:

- n =



2 p.

2.1.

. n =

.0,7982 = 0,2638 (radian): góc ở tâm rãnh

19

zR



Với n =



bn 9,427

= 0,7982 : độ nghiêng rãnh biểu thị bằng phân

=

tR

11,81



số của bớc răng rôto

- bn: độ nghiêng rãnh tính theo cung tròn của rôto.

4.4. Dòng điện tác dụng trong thanh dẫn rôto

I td =

=



k I .I dm .2.m.wSA .k dqA

z R .k dqR

0,675.1,684.2.1.448.0,718

= 38,69 (A)

19.0,997



trong đó:

- m = 1: số pha

- wSA = 448 (vòng): số vòng của cuộn dây chính, đợc xác định

ở 2.19

- kdqA = 0.718: hệ số dây quấn stato, đợc xác định ở 2.15

Trần Minh Trình



35



Lớp: ĐKT-K27, Khoa: KT&CN



Đồ án tốt nghiệp



Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động



- kdqR = 0.997: hệ số dây quấn rôto, đợc xác định ở 4.3

- kI = 0.675: hệ số phụ thuộc chủ yếu vào cos của máy và đợc xác

định theo hình 10-5 của tài liệu [2].

- Iđm = 1,684(A): dòng điện định mức, đợc xác định ở 2.21.

4.5. Mật độ từ thông trong gông và trong răng rôto sơ bộ

Mật độ từ thông ở gông rôto: BgR = (0,9 ữ1,5), chọn BgR = 1,36 (T)

Mật độ từ thông ở răng rôto: BZR = (1 ữ1,8), chọn BZR = 1,17 (T)

4.6. Chiều rộng răng rôto sơ bộ

bZR =



B .l R .t R 0,5.65.11,81

= 5,2 (mm)

=

BZR .l R .k C 1,17.65.0,97



trong đó:

- B = 0,5 (T): mật độ từ thông khe hở không khí, đợc xác định

ở 2.4

- tR = 11,81(mm) : bớc răng rôto, đợc xác định ở 2.24

- kC = 0,,97: hệ số ép chặt các lá thép

- lR = 65(mm): chiều dài lõi sắt rôto, lR = lS

4.7. Chiều cao gông rôto



.10 4

hgR =

2.B gr .l R .k c

0,002421.10 4

=

= 14,2 (mm)

2.1,36.65.0,97.10 2

trong đó:

- = 24,21.10-4(Wb): từ thông khe hở không khí, đợc xác định

ở 2.18

- lR = 65(mm): chiều dài lõi sắt rôto, xác định ở 2.7

4.8. Đờng kính phía trên rãnh rôto

d 1R =

=

Trần Minh Trình



( D 2 2.h4 R ) bzR .z R

zR +

3,14(72,05 2.0,3 2.0,3) 5,2.19

= 5,6 (mm)

19 + 3,14

36



Lớp: ĐKT-K27, Khoa: KT&CN



Đồ án tốt nghiệp



Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động



trong đó:

- D = 72,05(mm): đờng kính trong lõi sắt stato, đợc xác định

ở 2.5

- h4R = 0,3(mm): chiều cao miệng rãnh rôto, đợc xác định ở 4.1

- ZR = 19 (rãnh) : số rãnh rôto, đợc xác định ở 2.11

- bZR =5,2 (mm) : chiều rộng răng rôto, đợc xác định ở 4.6

- = 0,3(mm) : chiều dài khe hở không khí, đợc xác định ở 2.8

4.9. Đờng kính phía dới rãnh rôto

Điều kiện công nghệ d2R 2,5 (mm)

d2R =

=



(dt + 2.hgR ) bzR .z R

zR

3,14(21,6 + 2.14,2) 5,2.19

= 3,6 (mm)

19 3,14



trong đó:

- dt = 21,6(mm) : đờng kính trong trục rôto, đợc xác định ở 2.10.

- hgR=14,2(mm): chiều cao gông rôto, đợc xác định ở 4.7

4.10. Chiều cao phần thẳng rãnh rôto

Z (b + d 2R )



h12R = 0,5. D ' d 1R 2.h 4 R R zR









19(5,2 + 3,6)



= 0,5.71,45 5,6 2.0,3

= 6 (mm)

3,14





trong đó:

- D = 71,45(mm): đờng kính ngoài lõi sắt stato, đợc xác định

ở 2.9.

- h4R = 0,3(mm): chiều cao miệng rãnh rôto, đợc xác định ở 4.1

4.11. Chiều cao rãnh rôto

hrR = h12R + 0,5.(d1R+d2R) + h4R

= 6 + 0,5.(5,6 + 3,6) +0,3 = 10,9 (mm)

4.12. Chiều cao rãnh rôto không kể chiều cao miệng rãnh:

Đợc xác định:

hzR = hrR - 0,1.d2R =10,9 - 0,1.3,6 = 10,54 (mm)

Trần Minh Trình



37



Lớp: ĐKT-K27, Khoa: KT&CN



Đồ án tốt nghiệp



Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động



4.13. Tiết diện rãnh rôto

SrR =





2

2

(d 1R + d 2 R ) + 0,5.h12 R ( d12 R + d 2 R )

8

3,14

(5,6 2 + 3,6 2 ) + 0,5.6(5,6 + 3,6) = 45 (mm2)

8



=



4.14. Tính lại bề rộng răng rôto

b1zR



( D / 2h4 R d1R ) d1R .Zs

=

ZR

3,14(71,45 2.0,3 5,6) 5,6.24

=

= 4,41 (mm)

19



( D / 2h4 R d1R 2h12 R ) d 2 R .Z R

b2 zR =

ZR

3,14(71,45 2.0,3 5,6 2.6) 3,6.19

=

= 6 (mm)

19

b1 zR + b2 zR 4,41 + 6

=

= 5,2(mm)

2

2

4.15. Tính lại mật độ từ thông trong răng và trong gông rôto

bzR =



Mật độ từ thông gông rôto:



.10 4

24,21

= 1,36 (T)

BgR=

=

2.hgR .l.kc 2.14,2.65.0,97.10 2

Mật độ từ thông răng rôto:

BzR=



B .l.t R

bZR .l.kc



=



0,5.64,845.11,81

= 1,1707 (T)

5,2.64,845.0,97



4.16. Dòng điện trong vành ngắn mạch

I td

38,69

=

= 117,53

.p

Iv =

(A)

1.

2.Sin

2 sin

ZR

19

trong đó:

- Itđ = 38,69 (A): dòng điện thanh dẫn rôto, đợc xác định ở 4.4

- p = 1: số đôi cực

Trần Minh Trình



38



Lớp: ĐKT-K27, Khoa: KT&CN



Đồ án tốt nghiệp



Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động



4.17. Tiết diện vành ngắn mạch

I V 117,53

=

= 58,765 (mm2)

JV

2



Sv =



trong đó chọn mật độ dòng điện vành ngắn mạch JV = 2( A/mm2)

4.18. Kích thớc vành ngắn mạch

Chiều cao vành ngắn mạch:

bV 2.h12R 2.6 12 (mm), chọn bv=12 (mm)

Bề rộng vòng ngắn mạch:

av =



S v 58,765

=

= 4,9 (mm), chọn av=5 (mm)

bv

12



4.19. Tính lại tiết diện vành ngắn mạch

Sv = av.bv =5.12= 60 (mm2)

4.20. Đờng kính vành ngắn mạch

Dv = D - bv - 2. =71,45 - 12 - 2.0,3=58,85 (mm)

4.21. Kết quả kích thớc răng rãnh rôto:

d1R = 5,6 mm

hrR = 10,9 mm hzR =10,54 mm b4R=1,5 mm

d2R = 3,6 mm

hgR = 14,2 mm BzR = 1,17 T

SrR= 45 mm2

h12R = 6 mm

bzR = 5,2 mm

BgR = 1,36 T

Itd=38,69 A

4.22. Hình dạng rãnh rôto



h4R



b4R



b1zR

d1R



d2R



Trần Minh Trình



b1zR

39



Lớp: ĐKT-K27, Khoa: KT&CN



Đồ án tốt nghiệp



Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động



Chơng 5

xác định trở kháng dây quấn Stato và rôto

Độ chính xác của tính toán động cơ điện dung phụ thuộc vào độ chính

xác của tính toán tham số. Vì vậy, việc đợc xác định điện trở và điện kháng

dây quấn stato, rôto là rất quan trọng.

5.1. Chiều dài phần đầu nối của dây quấn stato

lđ = k1.Y+ 2.B

= 1,2.9,279 +2.1 = 13,135 (cm)

trong đó:

- Hệ số kinh nghiệm: k1 = 1,2

- Hệ số kinh nghiệm: B = (0,5ữ1,5), chọn B =1

- y=

=



( D + 2.hrs )

.

2p

(7,205 + 2.0,83) 2

. = 9,279 (cm)

2.1

3



Với: + = 2/3: là hệ số bớc ngắn.

+ hrs = 0,83 (cm) chiều cao rãnh stato, đợc xác định

Trần Minh Trình



40



Lớp: ĐKT-K27, Khoa: KT&CN



Đồ án tốt nghiệp



Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động



ở 3.12.

5.2. Chiều dài trung bình 1/2 vòng dây quấn stato

ltb = lđ + l

=13,135 + 6,5 = 19,64 (cm)

trong đó l = 65(mm): là chiều dài lõi sắt stato, xác định ở 2.7

5.3. Tổng chiều dài dây dẫn của dây quấn stato

LSA = 2.ltb .WSA.10-2

= 2.19,64.448.10-2 =176,2 (m)

trong đó: WSA = 448(vòng) là số vòng của cuộn dây chính, đợc xác định ở

2.19

5.4. Điện trở tác dụng của dây quấn stato

LSA

o

RSA = 75 S a

SA

= 2,13.10 2



176,2

= 13,26 ()

0,283.1



trong đó:

-



75 o = 2,13.10-2 (. mm2/m): điện trở suất của đồng,



- a: số mạch nhánh song song.

5.5. Điện trở stato tính theo đơn vị tơng đối

*

RSA

=



trong đó: Rđm =



RSA 13,26

=

= 0,1015 ()

Rdm 130,64



U dm

220

= 130,64 (): điện trở định mức

=

I dm 1,684



5.6. Hệ số từ dẫn của từ tản rãnh: rs

Nó phụ thuộc vào kích thớc và hình dạng rãnh. Khi ta tính toán chỉ xét

đến từ tản ở thành rãnh và miệng rãnh, không xét đến từ tản ở ngoài rãnh.

Hệ số từ dẫn rãnh hình quả lê đợc đợc xác định theo công thức sau

h



b

h

h

rs = 1 k + 0,785 4 s + 2 + 4 s k

2d 1s d 1s b4 s



3d1s

1



Trần Minh Trình



41



Lớp: ĐKT-K27, Khoa: KT&CN



Đồ án tốt nghiệp



Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động



2

0,25 0,6 2

4,63 1

=

. + (0,785



+

). = 0,674

2.6,4 6,4

2 3

3.6,4 3

trong đó:

- k, k 1 : là các hệ số đợc chọn theo kiểu dây quấn, với dây quấn

hai lớp bớc ngắn ta có k = 1/3 và k 1 = 2/3

- h2 = hn + bcd



d 1s

2



= 2 + 0,2 2,45 = 0,25 (mm)

Với: + hn = 2 mm: chiều cao của nêm

+ bcd: chiều dày của giấy cách điện

+ d1s: đờng kính dới của rãnh stato, đợc xác định ở 3.10

d 1s

d

bcd h2 2 s

2

10

= 8,3- 0,6 - 2,45- 0,2+ 0,25- 0,67 = 4,63 (mm)

Với: + d1s: đờng kính trên của rãnh stato, đợc xác định ở 3.11

+ hrs: chiều cao của rãnh stato, đợc xác định ở 3.12.

- h1 = hrs h4 s



5.7. Hệ số từ dẫn của từ tản tạp: t

Xét đến ảnh hởng từ trờng bậc cao (sóng điều hoà răng và sóng điều

hoà dây quấn) gây nên từ thông móc vòng tản trong dây quấn Stato, có khi

còn gọi là từ tản trong khe hở không khí, và từ trờng tơng ứng chủ yếu phụ

thuộc vào sự dẫn từ của các đờng sức từ trong khe hở không khí.

Hệ số t phụ thuộc vào kích thớc máy điện (bớc răng, khe hở không

khí) và các số hiệu dây quấn. Bề rộng miệng rãnh Stato và Rôto cũng có ảnh

hởng nhất định đến từ tản tạp.

ts =



=



ts

11,9.k .



9,427

= 2,17

11,9.1,2152.0,3



trong đó:

- = 0,3 (mm): chiều dài khe hở không khí, đợc xác định ở 2.8.

Trần Minh Trình



42



Lớp: ĐKT-K27, Khoa: KT&CN



Đồ án tốt nghiệp



Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động



- tS = 9,427 (mm): bớc răng stato, đợc xác định ở 2.23

- k = kS .kR = 1,138.1,0678 =1,2152 : Hệ số khe hở không khí

Với:

2

b4 S

5+

0,3



= 1,138

+ kS =

=

b4 s

t S b4 S

2 9,427 2

5+

+(

) 5+

(

)



tS

0,3 9,427

5+



trong đó: b4s là chiều rộng miệng rãnh stato, đợc xác định ở 3.5

1,5

b4 R

5+

0,3



= 1,0678

+ kR =

=

b4 S t R b4 R

1,5 11,81 1,5

5+

(

)

5+

(

)



tR

0,3 11,81

5+



b4R = 1,5 (mm): chiều rộng miệng rãnh rôto, đợc xác định ở 4.2

tR =11,81 (mm): bớc răng rôto, đợc xác định ở 2.24

5.8. Hệ số từ tản phần đầu nối dây cuốn stato

đS = 0,28.(1-0,6.

= 0,28(1- 0,6.



2 p.Q A Q A

). (l d 0,64. . )

ZS

l

2.1.8 8

2

).

(13,135 0,64. .9,279)) = 0,845

24 6,5

3



trong đó:

- QA = 8 (rãnh): số rãnh mỗi cực của pha chính

- ZS = 24 (rãnh): số rãnh stato, đợc xác định ở 2.11.

- l = 65 (mm): chiều dài lõi sắt stao, đợc xác định ở 2.7

- lđ = 13,135(mm): chiều dài phần đầu nối dây quấn stato, đợc xác

định ở 5.1

5.9. Tổng hệ số từ dẫn stato







S



= rs + ts + ds =0,674 +2,17 +0,845 =3,689



5.10. Điện kháng tản cuộn dây chính stato



xSA = 0,158.



Trần Minh Trình



f WS 2 l S

(

) . .2. S

100 100 pq



43



Lớp: ĐKT-K27, Khoa: KT&CN



Đồ án tốt nghiệp



Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động



= 0,158.



50 449 2 6,4845

(

) .

.2.3,689 = 9,525 ()

100 100

1.8



5.11. Điện kháng tản dây quấn chính stato tính theo đơn vị tơng đối

*



x



SA



=



x



SA



.



I

U



dm



= 9,525.



dm



1,684

= 0,073 ()

220



5.12. Điện trở của phần tử rôto lồng sóc

rpt = rt +



rv

p

(2Sin ) 2

ZR



1 65 2.0,705.10 4

. +

= 2,2.10 4

= 23 45

()

.1

(2 sin . ) 2

19

trong đó:

- rt: điện trở của thanh dẫn rôto

rt = 75 .

0



lR

1 65

=

S rR 23 45



Với: + SrR : tiết diện thanh dẫn rôto, đợc xác định ở 4.15

+ lR = ls = l : chiều dài thanh dẫn rôto

1

: điện trở suất của nhôm ở 750C

23

- rv: điện trở vành ngắn mạch

+ 75 =

0



rv = 75 .



.DV

1 3,14.58,85 2

.10 2 = .

.10 = 0,705.10 4 ()

Z R ( av .bv )

23 19.5.12



Với: + av, bv: chiều rộng và chiều cao vành ngắn mạch, đợc xác

định ở 4.19

+ Dv : đờng kính vành ngắn mạch, đợc xác định ở 4.21

+ ZR: số rãnh rôto, đợc xác định ở 2.11

5.13. Điện trở của rôto đã quy đổi sang stato

rR = k12 .rpt = 44,02.103.2,2.10-4 = 9,68 ()

Trần Minh Trình



44



Lớp: ĐKT-K27, Khoa: KT&CN



Đồ án tốt nghiệp



Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động



trong đó: k12: Hệ số quy đổi điện trở rôto sang stato.

k12 =



2

2

8.m.wSA

.k dqA

2

Z R .k dqR



2



8.1.449 2.0,718

=

= 44,02.10 3

2

19.0,997



Với: + m: số pha

+ wSA: số vòng của cuộn dây chính, đợc xác định ở 2.19

+ kdqA: hệ số dây quấn stato, đợc xác định ở 2.15

+kdqR: hệ số dây quấn rôto, đợc xác định ở 4.3

5.14. Điện trở rôto tính theo đơn vị tơng đối

rR* = rR .



I dm

U dm



= 9,68.



1,684

= 0,04

220



5.15. Hệ số từ tản rãnh rôto

h

h1R

.d 12R 2

b

(1

) + 0,66 4 R ]. k à + 4 R

rR = [

b4 R

3.d1R

8.S rR

2.d1R

3,14.5,6 2 2

1,5

0,3

9,24

=

.(1

) + 0,66

.

1

+

= 1,02

8.45

2.5,6

1,5

3.5,6

trong đó:

- kà = 1: Hệ số cản

- b4R: bề rộng miệng rãnh rôto, đợc xác định ở 4.2

- h4R: chiều cao miệng rãnh rôto, đợc xác định ở 4.1

- d1R: đờng kính trên của rãnh rôto, đợc xác định ở 4.8

- SrR : tiết diện thanh dẫn rôto, đợc xác định ở 4.15

- h1R = h12r + 0,9.d2R = 6 + 0,9.3,6 = 9,24 (mm)

Với: + d2R: đờng kính dới của rãnh rôto, đợc xác định ở 4.9

+ h12R: chiều cao phần thẳng rãnh rôto, xác định ở 4.10

5.16. Hệ số từ tản tạp rôto

tR



tR = 11,9. .k



=

R



11,81

= 3,1

11,9.0,3.1,0678



trong đó:

- : chiều dài khe hở không khí, đợc xác định ở 2.8

- tR: bớc răng rôto, đợc xác định ở 2.24

Trần Minh Trình



45



Lớp: ĐKT-K27, Khoa: KT&CN