Luận Văn thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha bằng phần mềm Matlab trên giao diện GUIDE

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 . 117