1 Âải Hc  Nàơng - Trỉåìng Âải hc Bạch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giaùo trỗnh Bión soaỷn: MAẽY IN Buỡi Tỏỳn Lồỹi Chỉång DÁY QÚN MẠY ÂIÃÛN XOAY CHIÃƯU 9.1 KHẠI NIÃÛM CHUNG Dáy qún ca mạy âiãûn quay âỉåüc bäú trê åí hai bãn khe håí trãn li thẹp ca pháưn ténh hồûc ca pháưn quay Nọ l bäü pháûn chênh âãø thæûc hiãûn sæû biãún âäøi nàng læåüng cå âiãûn mạy Mäüt cạch täøng quạt cọ thãø chia dáy qún mạy âiãûn quay lm hai loải : dáy qún pháưn cm (dáy qún kêch tỉì ); dáy qún pháưn ỉïng Dáy qún pháưn cm cọ nhiãûm vủ sinh tỉì trỉåìng åí khe håí lục khäng ti Tỉì trỉåìng ny cạc mạy âiãûn quay thỉåìng cọ cỉûc thay âäøi (hinh 9.1 v 9.2), nghéa l bäú trê cỉûc N v S xen k Stator N S Rotor S N S N S N Hỗnh 9.1 Dáy qún kêch tỉì qún táûp trung ca mạy âiãûn âäưng bäü Dáy qún pháưn ỉïng cọ nhiãûm vủ cm ỉïng âỉåüc mäüt sââ nháút âënh cọ chuøn âäüng tỉång âäúi tỉì trỉåìng khe håí v tảo stâ cáưn thiãút cho sỉû biãún âäøi nàng lỉåüng cå âiãûn R rng ràịng nãúu tỉì trỉåìng khe håí coù cổỷc tờnh thay õọứi thỗ sõõ caớm ổùng laỡ sââ xoay chiãöu 2 Stator N Rotor N S S Hỗnh 9.2 Dỏy quỏỳn kờch tổỡ quỏỳn raợi cuớa maùy âiãûn âäưng bäü Nãúu cạc cỉûc tỉì N v S xen k quanh khe håí, dáy qún pháưn ỉïng õổồỹc hỗnh thaỡnh tổỡ tọứ hồỹp caùc bọỳi dỏy (phỏửn tỉí) våïi Mäùi bäúi dáy ca b c c b dỏy quỏỳn xóỳp (hỗnh y y 9.3a) hoỷc dỏy quỏỳn soùng (hỗnh 9.3b) gọửm coù N voỡng dỏy Caùc a d a d pháưn ab, cd âỉåüc âàût rnh ca li thẹp gi l cạc cảnh tạc (a) (b) dủng, cn ad, bc nàịm ngoi rnh gi l phỏửn Hỗnh 9.3 Bọỳi dỏy a) Dỏy quỏỳn xóỳp; b) Dáy qún sọng âáưu näúi u cáưu ca dáy qún: ã ọỳi vồùi dỏy kờch tổỡ thỗ taỷo tổỡ trổồỡng hỗnh sin ồớ khe hồớ, coỡn dỏy quỏỳn phỏửn ỉïng âm bo cọ sââ v dng âiãûn tỉång ỉïng våïi cäng sút âiãûn tỉì ca mạy • Kãút cáúu dáy qún phi âån gin • Êt täún ngun váût liãûu • Bãư vãư cå, âiãûn, nhiãût, họa • Làõp rạp v sỉía chỉỵa dãù dng 3 9.1.1 Cạc âải lỉåüng dàûc trỉng ca dáy qún mạy âiãûn xoay chiãưu Bỉåïc cỉûc: Bỉåïc cỉûc l khong cạch giỉỵa hai cỉûc tỉì liãn tiãút τ= Z /säú rnh/ 2p Trong âọ, Z l säú rnh, 2p säú cỉûc tỉì Bæåïc dáy quáún y : Bæåïc dáy quáún y1 l khong cạch giỉỵa hai cảnh tạc dủng ca mäüt pháưn tỉí Z y= ± ε /säú rnh/ 2p Váûy y1 phi l säú ngun Cọ cạc trỉåìng håüp: • ε = → y = τ dáy quáún bæåïc â • ε > → y > τ dáy qún bỉåïc di • ε < → y < τ dáy qún bỉåïc ngàõn Mún cọ sââ cm ỉïng phỏửn tổớ dỏy quỏỳn lồùn nhỏỳt ept.max thỗ y = τ Bæåïc tæång âäúi β : Bæåïc tæång âäúi β l tè säú giỉỵa y v τ y β= τ Trong âoï, β = dáy quáún bỉåïc â β > dáy qún bỉåïc di β < dáy qún bỉåïc ngàõn Säú rnh ca mäüt pha dỉåïi mäüt cỉûc tỉì : q= Z /säú rnh/ m 2p Trong âọ, m l säú pha; cn q cọ thãø l säú ngun, cng cọ thãø l phán säú Gọc âäü âiãûn giỉỵa hai rnh cảnh : α= 360 p.360 /âäü âiãûn/ = Z/ p Z Vng pha ca dáy qún: γ = qα /âäü âiãûn/ 4 9.1.2 Phán loải dáy qún mạy âiãûn xoay chiãưu: Phán theo säú låïp rnh: + Dỏy quỏỳn mọỹt lồùp : Hỗnh 9.4 laỡ dỏy quỏỳn mäüt låïp, mäüt rnh chè âàût mäüt cảnh tạc dủng Nhỉ váy säú pháưn tỉí ca dáy qún : Z S= âọ S l säú pháưn tỉí; Z laỡ sọỳ raợnh Hỗnh 9.4 Dỏy quỏỳn mọỹt lồùp + Dỏy quỏỳn hai lồùp: Hỗnh 9.5 laỡ dỏy quỏỳn hai låïp, mäüt rnh âàût hai cảnh tạc dủng ca hai pháưn tỉí khạc Nhỉ váy säú pháưn tỉí : S=Z Phán theo säú pha • Dáy quáún mäüt pha • Dáy quáún hai pha • Dáy quáún ba pha Hỗnh 9.5 Dỏy quỏỳn hai lồùp Phỏn theo bỉåïc dáy qún • Dáy qún bỉåïc â • Dáy qún bỉåïc di • Dáy qún bỉåïc ngàõn Phán theo cạch näúi cạc pháưn tỉí • Dáy qún xóỳp ã Dỏy quỏỳn soùng Phỏn theo hỗnh daỷng pháưn tỉí dáy qún • Dáy qún âäưng khn • Dáy qún âäưng tám • Dáy qún phán tạn Âãø hiãøu r cạch näúi cạc pháưn tỉí dáy qún ta dng så âäư khai triãøn Så âäư khai triãøn l så âäư nháûn âỉåüc bàịng cạch càõt pháưn ỉïng bàịng mäüt âỉåìng thàóng song song våïi trủc mạy räưi tri trãn mäüt màût phàóng 9.2 DÁY QÚN BA PHA CỌ q L SÄÚ NGUN 9.2.1 Dáy qún mäüt låïp: Xẹt så âäư khai triãøn dáy qún mäüt låïp ca mạy âiãûn xoay chiãưu cọ säú liãûu sau: Z = 24; 2p = 4; m =3 • Veợ hỗnh sõõ cuớa caùc raợnh vaỡ phỏửn tổớ: + Tênh cạc âải lỉåüng âàûc trỉng ca dáy qún: p360 2.360 α= = = 30 (âäü âiãûn) Z 24 Z 24 q= = =2 2mp 2.3.2 Z 24 τ= = =6 2p y=τ=6 γ = α.q = 30 0.2 = 60 (âäü âiãûn) (a) (b) Hỗnh 9.6 Hỗnh sõõ raợnh (a) vaỡ phỏửn tỉí (b) + Ta tháúy: Cảnh tạc dủng thỉï 1÷12 hỗnh thaỡnh hỗnh sõõ, caùc tia lóỷch pha 300, ồớ õọi cổỷc tổỡ thổù nhỏỳt (hỗnh 9.6a) Caỷnh taùc duỷng thổù 13ữ24 hỗnh thaỡnh hỗnh sõõ, ồớ âäi cỉûc tỉì thỉï hai, cọ vë trê giäúng tổỡ trổồỡng, nón hoaỡn toaỡn truỡng vồùi hỗnh ca âäi cỉûc tỉì thỉï nháút 6 Âàûc mäüt cung γ = 600 xạc âënh âỉåüc vng pha, tỉì âọ ta biãút âỉåüc cảnh tạc dủng ca tỉìng pha + Cạch näúi dáy qún: y = 6, v näúi nhæ sau: Pha A: (1-7), (2-8); (13-19), (14-20) Pha B: (5-11), (6-12); (17-23), (18-24) Pha C: (9-15), (10-16); (21-3), (22-4) • Så âäö khai triãøn dáy quáún: τ τ τ 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 τ A1 X1 B1 C1 A2 X2 Hỗnh 9.7 Dỏy quỏỳn õọửng khuọn Tổỡ sồ õọử khai triãøn ta tháúy: + Mäùi pha coï hai nhoïm pháưn tỉí dáy qún + Mäùi nhọm cọ q pháưn tỉí dáy qún + Cạc pháưn tỉí ca mäüt nhọm phi màõc näúi tiãúp nhau.(Khäng song song ?) + Cạc nhọm cọ thãø màõc näúi tiãúp hồûc màõc song song phủ thüc vo âiãûn ạp + Dáy qún gäưm cạc pháưn tỉí cọ kêch thỉåïc giäúng gi l dáy quỏỳn õọửng khuọn (hỗnh 8.6) ã Xaùc õởnh sõõ cuớa mäüt pha: Cäüng cạc vectå thüc pha âọ lải Ta nháûn tháúy ràịng trë säú sââ ca mäüt pha khäng phủ thüc thỉï tỉû näúi cạc cảnh tạc dủng thüc pha âọ Vê dủ pha A cọ thãø näúi cạc cảnh tạc dủng theo thỉï tỉû (1-8), (2-7) åí dỉåïi âäi cỉûc tỉì thỉï nháút v (13-20), (14-19) åí dỉåïi âäi cỉûc tỉì thỉï hai Nhỉ váûy ta cọ thãø näúi cạc cảnh tạc dủng ca cạc pháưn tỉí åí cạc pha theo thỉï tỉû sau: Pha A: (1-8), (2-7); (13-20), (14-19) Pha B: (5-12), (6-11); (17-24), (18-23) Pha C: (9-16), (10-15); (21-4), (22-3) 7 Våïi caïch näúi dáy quáún trãn, ta cọ så âäư khai triãùn dáy qún hỗnh 9.8 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 τ A1 B1 C1 X1 X2 A2 Hỗnh 9.8 Dỏy quỏỳn õọửng tỏm Tổỡ hỗnh 9.8, ta thỏỳy: ã Caùc bọỳi dáy giäúng nhỉỵng vng trn âäưng tám gi l dáy qún âäưng tám • Âáy l dáy qún dãù tổỷ õọỹng hoùa quaù trỗnh õỷt dỏy quỏỳn vaỡo raợnh ã Khi thổỷc hióỷn dỏy quỏỳn õọửng tỏm phaới b pháưn âáưu näúi mäùi nhọm lãn âãø chụng khäng chäưng chẹo Cạc kiãøu dáy qún âäưng tám, âäưng khuọn goỹi laỡ dỏy quỏỳn tỏỷp trung vỗ caùc nhoùm pháưn tỉí táûp trung dỉåïi cạc cỉûc tỉì nháút âënh τ τ τ 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 τ A B X Hỗnh 9.9 Dỏy quỏỳn phỏn taùn Coù thóứ nọỳi cạc cảnh tạc dủng ca cạc pháưn tỉí theo thỉï tỉû khạc l (2-7), (8-13) v (14-19), (20-1) Nhỉ váûy ta cọ thãø näúi cạc cảnh tạc dủng ca cạc pháưn tỉí åí cạc pha theo thỉï tỉû sau : Pha A: (2-7), (8-13); (14-19), (20-1) Pha B: (6-11), (12-17); (18-23), (24-5) Pha C: (10-15), (16-21); (22-3), (4-9) Våïi cạch näúi trãn ta âỉåüc så âäư khai triãùn hinh 9.9 gi l dáy qún phán tạn 9.2.2 Dáy qún hai låïp Cọ hai loải : dáy qún xãúp v dáy qún sọng Ỉu âiãøm : Lm bỉåïc ngàõn âãø ci thiãûn dảng sọng sââ Nhỉåüc âiãøm: Läưng dáy v sỉía chỉỵa khọ khàn a/ Dáy qún xãúp: Xẹt dq xãúp hai låïp cọ: Z=24; 2p=4; m=3 + Tênh cạc âải lỉåüng âàûc trỉng ca dáy qún: p360 2.360 α= = = 30 âiãûn Z 24 Z 24 q= = =2 2mp 2.3.2 Z 24 τ= = =6 2p y y1 = 5; β = = τ γ = α.q = 30 0.2 = 60 õióỷn + Veợ hỗnh sõõ caùc phỏửn tổớ Hỗnh 9.10 Hỗnh sõõ raợnh Tổỡ hỗnh sââ, ta tháúy: Cạc pháưn tỉí lãûch pha mọỹt goùc 300 Tổỡ hỗnh 9.10, ta thỏỳy : + Pha a cọ cạc pháưn tỉí: 1,2,7,8; 13,14,19,20 + Pha a cọ cạc pháưn tỉí: 5,6,11,12; 17,18,23,24 + Pha a cọ cạc pháưn tỉí: 9,10,15,16; 21,22,3,4 Cạch näúi cạc pha: y1 = Pha A: låïp trãn: 13 14 19 20 Låïp dæåïi: 12 13 18 19 24 Pha B: låïp trãn: 11 12 17 18 23 24 Låïp dæåïi: 10 11 15 17 22 23 Pha C: låïp trãn: 10 15 16 21 22 Låïp dỉåïi: 14 15 20 21 V så âäư khai triãùn: V cho pha a cn pha b v c v tỉång tỉû Ta tháúy: + Do q = nãn mäùi cỉûc tỉì cọ hai pháưn tỉí 9 + Cạc pháưn tỉí mäùi nhọm phi màõc näúi tiãúp + Cạc nhọm cọ thãø màõc song song hồûc näúi tiãúp phủ thüc âiãûn ạp + Säú nhạnh song song nhiãưu nháút bàịng säú cỉûc tỉì (n ≤ 2p) τ τ τ 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 A C B X Hỗnh 9.11 Dỏy quỏỳn xãúp hai låïp bỉåïc ngàõn b/ Dáy qún sọng : våïi Z = 18, 2p = 4, m = Hỗnh 9.12 19 20 21 22 23 24 10 11 12 13 14 15 16 17 18 τ X1 A1 A2 X2 Hỗnh 9.12 Dỏy quỏỳn soùng hai låïp bỉåïc ngàõn 9.3 DÁY QÚN CỌ q L PHÁN SÄÚ Säú pháưn tỉí ca mäüt pha dỉåïi mäüt cỉûc tỉì: Z a c q= = = b+ 2mp d d Ta tháúy: + Säú pháưn tỉí ca mäüt pha dỉåïi cạc cỉûc tỉì khäng âãưu + Nhọm cọ nhiãưu pháưn tỉí gi l nhọm låïn: (b+1) pháưn tỉí 10 + Nhọm cọ êt pháưn tỉí gi l nhọm nh: b pháưn tỉí + Dỉåïi d cỉûc tỉì cọ c nhọm låïn v (d-c) nhọm nh Xẹt vê dủ : V gin âäư khai triãøn dáy qún cọ Z = 18; 2p = ; m = + Tênh cạc âải lỉåüng âàûc trỉng ca dáy qún: p360 2.360 α= = = 40 âiãûn Z 18 q= Z 18 = = = 1+ mp 2.3.2 2 γ = α.q = 40 = 60 âiãûn Z 18 τ= = = 4.5 ; y = 2p Váûy a = 3; d = 2; b = c = Nhọm låïn cọ b+1 = pháưn tỉí Nhọm nh cọ b = pháưn tỉí Phán vuìng pha: Pha a: 1,2,6, 10,11,15; Pha b: 4,5,9, 13,14,18; Pha c: 7,8,3, 16,17,12 Så âäư näúi dáy cạc pha: y = Pha a: låïp trãn:1 Låïp dæåïi: 10 Pha b: låïp trãn: Låïp dæåïi: 13 Pha c: låïp trãn: Låïp dæåïi: 11 12 10 14 13 17 16 11 15 14 18 17 15 18 12 16 V så âäư khai trióứn dỏy quỏỳn: (hỗnh 9.13) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 A B C X Hỗnh 9.13 Dỏy quỏỳn xóỳp hai lồùp våïi q laì phán säú 11 9.4 DÁY QUÁÚN NGÀÕN MẢCH KIÃØU LÄƯNG SỌC: Âáy qún ngàõn mảch kiãøu läưng sọc âỉåüc tảo thnh båíi cạc dáùn bàịng âäưng âàût cạc rnh ca räto, hai âáưu ca chụng hn våïi hai vnh ngàõn mảch cng bàịng âäưng Cạc dáùn v vnh ngàõn mảch nọi trãn cng cọ thãø âục bàịng nhäm Sââ ca cạc dáùn lãûch pha mäüt gọc: α = 2πp/Z Trong toạn thỉûc tãú, thỉåìng xem mäùi dáùn l mäüt pha: m2 = Z2, v säú vng dáy ca mäüt pha: N = 1/2, caïc hãû säú knν = krν = Så âäư mảch âiãûn ca dáy qún läưng sọc: & v 21 I & v12 & v 23 I I & v 34 I & v 21 I & v12 & v 23 I I & v 34 I rv rt & v 21 I & t1 I &t2 I & t3 I r & t1 I &t2 I & t3 I & v12 I & v 23 I & v 34 I & v 21 I & v12 I & v 23 I & v 34 I (a) (b) Hỗnh 9.15 Sồ âäư mảch âiãûn thỉûc (a) v tỉång âỉång (b) ca dáy qún kiãøu läưng sọc Så âäư mảch âiãûn ca dỏy quỏỳn lọửng soùc nhổ trón hỗnh 8.14a, õoù: rt - âiãûn tråí dáùn; rv - âiãûn tråí ca tỉìng âoản giỉỵa hai dáùn ca vnh ngàõn mảch; Ta thay thãú mảch âiãûn thỉûc nọi trãn bàịng mảch âiãûn tỉång âỉång dỉûa trãn cå såí täøn hao cuớa hai maỷch õióỷn õoù bũng (hỗnh 8.14b) ọỳi våïi mäüt nụt báút k, thê dủ nụt hai ta cọ: & It2 it2 = iv23 - iv12 Do dng âiãûn cạc âoản ca vng & I v 23 ngàõn mảch cng lãûch pha mäüt gọc α , ta coï: & I v12 α πp α I t = 2I v sin = 2I v sin Z It Iv = vaỡ p sin Z Hỗnh 9.15 Quan hóỷ giổợa Vỗ tọứn hao trón õióỷn trồớ cuớa mảch âiãûn thỉûc dng âiãûn dáùn v mảch âiãûn thay thãú phi bàịng nhau, nghéa l: v dng vnh ngàõn 2 mảch ZI t rt + 2ZI v rv = ZI t r 12 Kãút hồỹp vồùi phổồng trỗnh trón, ta tỗm õổồỹc õióỷn trồớ pha ca dáy qún kiãøu läưng sọc: r = rt + rv sin pπ Z 9.5 CẠCH THỈÛC HIÃÛN DÁY QÚN MẠY ÂIÃÛN XOAY CHIÃƯU: Dáy qún mạy âiãûn xoay chiãưu âỉåüc âàût cạc rnh trãn stato hay roto Cạc rnh náưy cọ cạc dảng sau: a) Rnh kên b) Rnh nỉỵa kên c) Rnh nỉỵa hồớ d) Raợnh hồớ Hỗnh 9.16 Caùc daỷng raợnh cuớa dáy qún mạy âiãûn Rnh nỉỵa kên dng cho dáy quáún stato maïy âiãûn cäng suáút P< 100 kW, âiãûn ạp U