CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU

1.1 Giới thiệu chung

Ngày nay, động cơ điện được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời

sống xã hội, đặc biệt là trong các ngành công nghiệp sản xuất hiện đại, và trong

nhiều lĩnh vực của đời sống thì không thể thiếu các động cơ điện. Vì vậy, các loại

động cơ điện được chế tạo ngày càng hoàn thiện hơn. Trong đó, động cơ điện không

đồng bộ 3 pha chiếm tỉ lệ lớn trong các ngành công nghiệp, do nó có nhiều ưu điểm

nổi bật như: giá thành thấp, dễ sử dụng, bảo quản đơn giản, chi phí vận hành và bảo

trì thấp

Vì vậy, yêu cầu khi thiết kế động cơ điện phải đảm bảo chất lượng, độ tin

cậy cao và giá thành phải phù hợp. Đi đôi với sử dụng thì việc bảo trì, sửa chữa

động cơ điện cũng là một vấn đề cần thiết.

Tuy nhiên việc thiết kế động cơ nói riêng và động cơ không đồng bộ nói

chung còn qua nhiều bước tính toán bằng tay do đó mất nhiều thời gian hơn. Vì vậy

chúng ta cần có một phương pháp tính toán nhanh, chính xác hơn. Trong đề tài tốt

nghiệp này tôi sẽ trình bày cách thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha bằng phần

mềm Matlab. Trên giao diện thiết kế, ta chỉ việc nhập thông số đầu vào và việc tính

toán các thông số đầu ra, GUIDE/Matlab sẽ tính toán cho chúng ta.

1.2 Tính cấp thiết của đề tài

Việc thiết kế động cơ điện phải qua nhiều bước tính toán, cụ thể như để thiết

kế được một động cơ không đồng bộ ba pha thì ta phải tính toán dây quấn, rãnh

stator, khe hở không khí, gông rôto, tính toán mạch từ và các tham số định

mức như thế đối với một động cơ mà ta đi tính toán lại thì sẽ mất nhiều thời gian

và độ chính xác không cao do quá trình tính toán ta thường làm tròn số. Trường hợp

này hay xảy ra đối với những động cơ bị mất lý lịch hay những động cơ đã bị cháy

dây quấn. Vì vậy đề tài Thiết kế động cơ không đồng bộ bằng phần mềm Matlab là

cần thiết. Trên giao diện GUIDE/Matlab, ta chỉ cần nhập các thông số đầu vào và

nhấn nút tính toán, phần mềm sẽ tự động tính toán và cho ta kết quả nhanh và chính

xác ở đầu ra. Giúp chúng ta tiết kiệm thời gian mà làm việc lại hiệu quả.

2

1.3 Nhiệm vụ, phạm vi của đề tài

Nhiệm vụ của đề tài là thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha bằng phần

mềm Matlab trên giao diện GUIDE trong phạm vi là tính toán thiết kế động cơ

không đồng bộ ba pha bằng phần mềm Matlab.

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ ba

pha. Thiết kế động cơ với phương pháp thông thường, xác định thông số đầu vào,

đầu ra cho động cơ và áp dụng vào cho chương trình của Matlab. Tạo giao diện sử

dụng trên GUIDE/Matlab với giao diện là thiết kế động cơ không đồng bộ, viết

chương trình cho GUIDE/Matlab thực hiện việc thiết kế.

1.5 Ứng dụng, nhu cầu thực tế của đề tài

Sau khi đề tài hoàn thành, nó sẽ được ứng dụng trong các nhà máy chế tạo,

các xưởng sửa chữa động cơ. Với tính ưu việt của nó, nhà sản xuất sẽ tiết kiệm thời

gian và chi phí cho việc thiết kế động cơ (tính toán dây quấn) mà đảm bảo sự chính

xác.

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN I

MỤC LỤC . II

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Giới thiệu chung 1

1.2 Tính cấp thiết của đề tài .1

1.3 Nhiệm vụ, phạm vi của đề tài .2

1.4 Phương pháp nghiên cứu 2

1.5 Ứng dụng, nhu cầu thực tế của đề tài .2

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ 3

KHÔNG ĐỒNG BỘ 3

2.1 Nguyên lý làm việc và kết cấu máy điện không đồng bộ 3

2.1.1 Đại cương về máy điện không đồng bộ .3

2.1.2 Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ .3

2.1.3 Cấu tạo của động cơ không đồng bộ 6

2.1.4 Công dụng 10

2.1.5 Kết cấu của máy điện 10

2.1 Những vấn đề chung khi thiết kế động cơ không đồng bộ 14

2.2.1 Ưu điểm . 14

2.2.2 Khuyết điểm .14

2.2.3 Biện pháp khắc phục 15

2.2.4 Nhận xét . 15

2.2.5 Tiêu chuẩn sản xuất động cơ 15

2.2.6 Phương pháp thiết kế 15

2.2.7 Nội dung thiết kế 16

2.2.8 Các tiêu chuẩn đối với động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc 16

CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MATLAB 18

3.1 Sơ lược về Matlab 18

3.1.1 Matlab là gì 18

3.1.2 Cài đặt phần mềm Matlab 18

3.1.3 Khởi động và thoát khỏi Matlab .25

3.2 Các phép toán trong Matlab .30

3.2.1 Các toán tử và ký hiệu đặc biệt 30

3.2.2 Nhóm lệnh lập trình trong Mathlab 36

3.2.3 Các hàm toán học cơ bản 41

3.2.4 Các phép tính đại số 47

iii

3.3 Tạo giao diện trong GUIDE/Matlab . 59

3.3.1 Tạo GUIDE bằng công cụ đồ họa 59

3.3.2 Một ví dụ về tạo GUIDE .59

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN DÂY QUẤN STATOR ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG

BỘ BA PHA 64

4.1 Trình tự tính toán .64

4.1.1 Xác định các tham số cần thiết cho việc tính toán .64

4.1.2 Phỏng định số cực 2p thích ứng kết cấu lõi thép động cơ 70

4.1.3 Lập biểu thức quan hệ giữa từ thông qua một cực từ () và mật độ từ

thông qua khe hở không khí (  B ) .72

4.1.4 Xác định quan hệ giữa mật độ từ thông qua gông lõi thép stator (Bg) và

mật độ từ thông qua khe hở không khí (  B ) .72

4.1.5 Xác định quan hệ giữa mật độ từ thông qua răng stator (Br) và mật độ từ

thông qua khe hở không khí ( B ) 74

4.1.6 Lập bảng quan hệ giữa mật độ từ thông qua khe hở không khí, mật độ từ

thông qua gông lõi thép stator và mật độ từ thông qua răng stator 75

4.1.7 Chọn kết cấu cho dây cuốn và tính hệ số dây quấn kdq 76

4.1.8 Xác định tổng số vòng cho mỗi pha dây cuốn .82

4.1.9 Xác định tiết diện rãnh stator, chọn hệ số lấp đầy kld cho rãnh, suy ra

đường kính dây quấn (d) không lớp men 83

4.1.10 Chọn mật độ dòng điện J và suy ra dòng điện định mức (Iđmpha) qua mỗi

pha dây cuốn 84

4.1.11 Dựa theo hiệu suất động cơ (η) và hệ số công suất (cosφ) để xác định

công suất định mức (Pđm) cho động cơ . 85

4.1.12 Xác định chu vi khuôn (CV) và khối lượng dây cuốn (Wdây) 91

4.2.Thí dụ tính toán mẫu 92

CHƯƠNG 5 ỨNG DỤNG MATLAB TRONG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG

CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ . 100

5.1 Giao diện chính và chương trình cho giao diện chính . 100

5.1.1 Giao diện chính . 100

5.1.2 Viết chương trình cho giao diện chính . 101

5.2 Tạo giao diện tính toán và viết chương trình cho giao diện tính toán 102

5.2.1 Tạo giao diện tính toán 102

5.2.2 Viết chương trình cho giao diện tính toán 103

5.3 Kết quả tính toán bằng phần mềm GUIDE/Matlab . 114

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ . 116

6.1 Kết luận . 116

iv

6.2. Kiến nghị 116

TÀI LIỆU THAM KHẢO . 11