LỜI NÓI ĐẦU

Động cơ công suất nhỏ ngày nay được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như trong công,nông nghiệp,trong tự động hoá và máy tính,trong hàng không,trong sinh hoạt gia dình...Phần lớn những động cơ điện công suất nhỏ thuộc loại một pha và thường là động cơ điện không đồng bộ.Cách tính toán những động cơ điện này có khác với những động cơ điện có công suất trung bình,nhất là khi tính đặc tính của máy.Hiện nay có nhiều phương pháp tính toán động cơ công suất nhỏ ,mỗi phương pháp đều có ưu điểm riêng của nó,độ chính xác và thời gian cần thiết để tính toán của các phương pháp cũng khác nhau.Trong phần thiết kế của em dùng phương pháp tính toán theo giáo trình ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA VÀ MỘT PHA CÔNG SUẤT NHỎ của thầy TRẦN KHÁNH HÀ bản in lần thứ hai có sửa chữa và bổ sung xuất bản năm 2002.

Nhiệm vụ của em trong quyển đồ án này là thiết kế động cơ không đồng bộ một pha điện dung dùng cho quạt. Với yêu cầu của bản thiết kế: Tính toán điện từ và dây quấn, tính các đường đặc tính,cùng với chuyên đề :Nghiên cứu phương pháp điều khiển vận tốc động cơ dùng cho quạt . Với thế mạnh về tính năng đồ hoạ của phần mềm Matlab em đưa thêm vào cách tính và vẽ các đường đặc tính làm việc và đặc tính khởi động nó đem lại kết quả chính xác hơn. Ngoài ra với tầm cỡ của đồ án tốt nghiệp em đã cố gắng sưu tập và nghiên cứu tài liệu trong và ngoài nước để cố gắng trình bày những hiểu biết của mình về loại động cơ này.

Để hoàn thành bản đồ án này trước tiên em xin chân thành cảm ơn cô giáo T.S. Nguyễn Hồng Thanh đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo giúp em có được kết quả tốt nhất có thể. Đồng thời cảm ơn nhà máy Điện Cơ Thống Nhất Hà Nội,đặc biệt là phòng kĩ thuật đã giúp đỡ tận tình,cùng bạn bè, sự động viên khích lệ của cha mẹ và gia đình. Với kinh nghiệm thực tế chưa nhiều, thời gian và trình độ thiết kế có hạn tất nhiên không thể tránh khỏi những sai sót.Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô trong khoa Điện và bạn bè để bản thiết kế hoàn thiện và hiểu sâu hơn về máy điện nói chung và động cơ điện dung nói riêng. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn đã đào tạo dìu dắt trong xuất thời gian học tập tại trường.

Hà Nội 5/2004

MỤC LỤC

PHẦN I 8

TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG 8

1.1. Giới thiệu chung và phân loại động cơ điện công suất nhỏ 8

1.2. Mô hình toán học của động cơ không đồng bộ điện dung ở chế độ xác lập dùng cho bài toán thiết kế. 10

1.2.2. PHƯƠNG PHÁP TRỰC TIẾP 13

PHẦN II 15

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA ĐIỆN DUNG DÙNG CHO QUẠT 15

Chương 1 15

xác định kích thước chủ yếu và thông số pha chính 15

1. Tốc độ đồng bộ của động cơ 15

2. Đường kính ngoài stato 15

3. Đường kính trong stato 15

4. Bước cực stato 16

5. Chiều dài tính toán của stato 16

6. CHIỀU DÀI KHE HỞ KHÔNG KHÍ 16

7. Đường kính ngoài lõi sắt rôto 16

8. Đường kính trục rôto 16

10. Trong động cơ điện dung, thường số rãnh của hai pha dưới mỗi cực bằng nhau. 17

11. Chọn dây quấn 17

12. Hệ số dây quấn stato 18

13. Từ thông khe hở không khí 18

14. Số vòng dây sơ bộ của cuộn chính 18

15. Số thanh dẫn trong rãnh 18

16. Dòng điện định mức 19

17. Tiết diện dây quấn chính sơ bộ 19

18. Bước răng stato. 19

19. Bước răng rôto 19

Chương 2 20

xác định kích thước răng rãnh stato 20

1. Chọn loại thép 20

2. Xác định dạng rãnh stato 20

3. Với căn cứ như vậy ta chọn rãnh hình nửa quả lê 20

4. Chiều cao miệng rãnh 21

5. Chiều rộng miệng rãnh 21

6. Kết cấu cách điện rãnh 21

7. Chiều rộng răng stato ( Sơ bộ) 21

8. Chiều cao gông stato. 21

9. Đường kính phía trên stato 21

10. Chiều rộng rãnh dưới stato 22

11. Chiều cao rãnh stato. 22

12. Chiều cao phần thẳng của rãnh. 22

13. Sau khi chọn kích thước rãnh thì kích thước thực của gông stato là: 22

14. Bình quân bề rộng răng stato: 23

15. Diện tích rãnh stato 23

16. Kiểm tra hệ số lấp đầy 23

Chương 3 24

Xác định kích thước răng rãnh rôto 24

1. Rãnh rôto dạng tròn, quả lê..........................................................26

2. Chọn rãnh hình quả lê 24

3. Chiều cao miệng rãnh. 24

4. Chiều rộng miệng rãnh 24

5. Làm rãnh nghiêng ở rôto và chọn thanh dẫn bằng nhôm . 25

6. Hệ số dây quấn rôto 25

7. Dòng điện tác dụng trong thanh dẫn rôto 25

8. Bề rộng răng rôto 26

9. Đường kính phía trên rôto 26

10. Đường kính phía dưới rôto 26

11. Chiều cao phần thẳng rãnh rôto 26

12. Chiều cao rãnh rôto 26

13.Chiều cao tính toán của răng rôto . 27

14. Chiều cao gông rôto. 27

15. Diện tích rãnh rôto. 27

16. Dòng điện trong vòng ngắn mạch 27

17. Mật độ dòng điện trong vòng ngắn mạch 27

18. Tiết diện vành ngắn mạch 27

19. Chiều cao vành ngắn mạch 27

20. Tiết diện vành ngắn mạch sau khi đã làm tròn 28

21. Mật độ dòng điện lúc này 28

22. Đường kính vành ngắn mạch 28

Chương 4 29

xác định trở kháng stato và rôto 29

I. Xác định thành phần trở kháng stato 29

1. Chiều dài phần đầu nối của dây quấn stato 29

2. Chiều dài trung bình nửa vòng dây quấn stato 29

3. Tổng chiều dài dây quấn stato 29

4. Điện trở tác dụng của dây quấn stato 29

5. Điện trở stato tính theo đơn vị tương đối 29

6. Hệ số từ dẫn của từ tản rãnh rs 30

7. Hệ số từ dẫn của từ tản tạp t 30

8. Hệ số từ tản phần đầu nối của dây quấn stato 31

9. Tổng hệ số từ dẫn stato 31

10. Điện kháng tản dây quấn chính stato 31

11. Điện kháng tản của dây quấn chính stato tính theo đơn vị tương đối 31

12. Điện trở tác dụng của rôto lồng sóc 31

13. Điện trở của phần trở rôto lồng sóc 32

14. Điện trở rôto tính theo đơn vị tương đối 32

15. Hệ số từ dẫn tản rãnh rôto 32

16. Hệ số từ tản tạp rôto 33

17. Hệ số từ dẫn phần đầu nối 33

18. Tổng hệ số từ tản rôto 33

19. Điện kháng rôto quy đổi sang stato 34

20. Điện kháng rôto tính theo đơn vị tương đối 34

Chương 5 35

Tính toán mạch từ 35

1. Tính toán mạch từ bao gồm tính dòng điện từ hoá I 35

2. Sức từ động khe hở không khí 35

3. Sức từ động ở răng stato 35

4. Sức từ động ở gông stato 35

5. Tổng sức từ động trên stato 35

6. Sức từ động ở răng rôto. 36

7. Sức từ động ở gông rôto. 36

8. Tổng sức từ động rơi trên rôto 36

9. Tổng sức từ động của mạch từ 36

10. Dòng điện từ hoá 36

11. Dòng điện từ hoá phần trăm 36

12. Điện kháng ứng với từ trường khe hở không khí 36

13. Điện kháng ứng với từ trường khe hở không khí tương đối 36

Chương 6 37

Tính toán chế độ định mức 37

1. Tham số ban đầu của mạch điện thay thế pha chính 37

2. Tính hệ số từ kháng của mạch điện 37

3 Chọn hệ số trượt định mức. 38

4. Điện trở tác dụng thứ tự thuận và thứ tự nghịch của mạch điện 38

5. Điện kháng thứ tự thuận và nghịch của mạch điện thay thế 38

6. Tổng trở thứ tự thuận và nghịch của máy điện thay thế 38

7. Tổng trở mạch điện thay thế thứ tự thuận 38

Chương 7 39

Tính toán pha phụ. 39

1. Tỉ số biến áp 39

2. Dung kháng trong dây quấn phụ 39

3. Điện dung cần thiết của tụ điện 39

4. Tính lại tụ dung kháng 39

5. Để đảm bảo điều kiện từ trường tròn, tỉ số biến áp 40

6. Số thanh dẫn trong 1 rãnh của dây cuốn phụ 40

7. Vòng dây của dây quấn phụ 40

8. Tỉ số giữa vòng dây hai cuộn 40

9. Sơ bộ tính ra tiết diện dây dẫn pha phụ 40

10. Kiểm tra hệ số lấp đầy 40

11. Điện trở tác dụng pha phụ B 40

12. Tổng trở thứ tự thuận pha phụ B 40

13. Tổng trở thứ tự nghịch pha chính 41

14. Tổng trở thứ tự nghịch pha phụ 41

15. Thứ tự thuận nghịch của dây quấn Stato pha chính 41

16. Sức điện động thứ tự thuận 41

17. Kiểm tra hệ số kE 42

Chương 8 43

Tính tổn hao sắt và dòng điện phụ. 43

1. Trọng lượng răng stato 43

2. Trọng lượng răng roto 43

3. Trọng lượng gông stato 43

4. Trọng lượng gông roto 43

5. Tổn hao sắt trên răng stato 43

6. Tổn hao sắt trên răng roto 44

7. Tổn hao sắt trên gông stato 44

8. Tổn hao sắt trên gông roto 44

9. Tổn hao sắt tính toán của stato 44

10. Tổn hao sắt tính toán của roto 44

11. Khi E1 =151,23 (V) thì tổn hao sắt do từ trường thuận gây nên 44

12. Dòng điện phụ thứ tự thuận do tổn hao sắt gây nên 44

13. Sức điện động thứ tự nghịch 44

14. Dòng điện stato có xét đến tổn hao sắt ở cuộn dây chính 45

15. Dòng điện trong cuộn dây phụ 45

16. Mật độ dòng điện của dây quấn chính và phụ 45

17. Dòng điện tổng stato lấy từ lưới 45

18. Công suất điện từ 45

19. Tổn hao cơ 46

20. Tổn hao phụ 46

21. Tổng công suất cơ trên trục 46

22. Tổn công suất cơ tác dụng lên trục 46

23. Mômen tác dụng 46

24. Tổn hao đồng stato 46

25. Tổn hao đồng roto 46

26. Tổng tổn hao 46

27. Công suất tiêu thụ 46

28. Hiệu suất 47

29. Hệ số công suất 47

30 . Điện áp rơI trên dây quấn phụ 47

31. Điện áp trên tụ điện 47

Chương 9 49

Tính toán chế độ khởi động. 49

1.Tính toán tham sô ở chế độ khởi động

2. Dòng điện thứ tự thuận của dây quấn chính 49

3. Dòng điện thứ tự ngịch của dây quấn chính 49

4. Dòng điện tổng của dây quấn chính 50

5. Dòng điện tổng của pha phụ 50

6. Mật độ dòng khởi động dây quấn chính 50

7. Mật độ dòng dây quấn phụ 50

8. Dòng điện khởi động tổng 50

9. Bội số dòng khởi động 50

10. Hệ số công suất tổng lúc khởi động 50

10. Công suất điện từ lúc khởi động 50

11. Mômen khởi động 51

12. Bội số mômen khởi động 51

13. Công suất tiêu thụ lúc khởi động 51

14. Điện áp trên dây quấn phụ lúc khởi động 51

15. Điện áp trên tụ lúc khởi động 51

PHẦN III 53

VẼ ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC VÀ ĐẶC TÍNH CƠ BẰNG MATLAB 53

PHẦN IV 59

CHUYÊN ĐỀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 59

I. Cơ sở điều chỉnh tốc độ của động cơ công suất nhỏ. 59