92 PHẦN III. LÝ LUẬN CHUNG CỦA MÁY ĐIỆN QUAY Chương 1. DÂY QUẤN PHẦN ỨNG CỦA MÁY ĐIỆN QUAY Mục tiêu: Sau khi học xong chương này SV phải : Phân biệt được các khái niệm liên quan tới kết cấu dây quấn: bước cực , bước quấn dây y, số cực 2p, góc lệch pha giữa 2 rãnh liên tiếp , vùng pha , số rãnh của một pha dưới một cực q và số lớp dây quấn. Tính toán được các số liệu dây quấn : ; y ; q ; ; Phân tích và xây dựng được sơ đồ hình tia sđđ. Xây dựng được sơ đồ trải và biểu diễn ; ; q ; y lên sơ đồ. Giải thích được cơ sở việc tạo các kiểu dây quấn khác nhau. Vẽ được các kiểu sơ đồ dây quấn khác nhau. Đánh giá được ưu, nhược điểm của các kiểu dây quấn 1 lớp, 2 lớp, đồng tâm, đồng khuôn, q phân số. Lựa chọn được kiểu dây quấn đáp ứng đúng yêu cầu. Nội dung: I. ĐẠI CƯƠNG 1.KHÁI NIỆM CHUNG Máy điện xoay chiều cấu tạo gồm hai phần chính : phần tónh (stato) và phần động (rotor) Về phương diện điện từ, được chia thành hai phần: Phần cảm: là nơi tạo ra từ thông kích từ. Gồm cuộn dây mang dòng điện đặt trên lõi thép. Có thể là dây quấn tập trung đặt trên các cực hoặc dây quấn rải đặt trong các rãnh của lõi thép. Phần ứng: là phần sinh sđđ. Thường là dây quấn rải trong cách rãnh của lõi thép. 2.KHÁI NIỆM VỀ DÂY QUẤN PHẦN ỨNG Dây quấn phần ứng có nhiệm vụ cảm ứng sđđ nhưng đồng thời cũng tham gia vào việc tạo nên từ trường cần thiết cho sự biến đổi năng lượng cơ điện trong máy. Dây quấn có thể chế tạo với m = 1, 2, 3 pha, với nhiều kiểu quấn khác nhau. W S =2 Dây quấn xếp Dây quấn sóng y Hình 1.1 Dây quấn xếp và dây quấn sóng Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM 93 -Một số ký hiệu về máy điện quay: Số rãnh: Z ; Số cực: 2p ; số đôi cực: p ; bước cực: ; số pha: m -Bối dây (phần tử) S : là một khung dây có nhiều vòng dây (W S vòng dây) Phần bối dây nằm trong từ trường gọi là cạnh tác dụng. Phần còn lại gọi là đầu nối, phần này không tham gia vào quá trình biến đổi năng lượng điện từ mà chỉ làm nhiệm vụ dẫn điện. Có hai loại bối dây: quấn xếp và quấn sóng. -Bước bối dây (y) : Là khoảng cách giữa hai cạnh tác dụng của một phần tử. Khoảng cách này đo bằng số rãnh. Gọi khoảng cách giữa hai cực là bước cực , ta có các bước bối dây sau: Với p2 Z y gọi là bước đủ. Khi đó sđđ cảm ứng trong phần tử là lớn nhất Khi y < : bước ngắn Khi y > : bước dài (ít dùng) Bước cực có thể tính theo đơn vò dài: p.2 D . với D: dường kính phần ứng -Số lớp dây quấn: Nếu trong một rãnh chỉ đặt một cạnh tác dụng của phần tử gọi là dây quấn một lớp. Nếu đặt hai cạnh tác dụng của hai phần tử khác nhau gọi là dây quấn hai lớp. Vậy với số rãnh Z thì dây quấn một lớp có số phần tử là S = Z / 2 và dây quấn hai lớp có số phần tử là S = Z. -Góc lệch điện giữa hai rãnh liên tiếp ( ): Máy 2 cực (một đôi cực) có góc lệch điện giữa các rãnh là: Z 360.1 0 Máy 4 cực( hai đôi cực) có góc lệch điện giữa các rãnh là: Z 360.2 0 Tổng quát với máy có P đôi cực thì: Z 360.P 0 -Số rãnh của một pha dưới một cực: m.P2 Z q q có thể là số nguyên hay phân số -Số mạch nhánh song song: a: số đôi mạch nhánh song song 2a: số mạch nhánh song song E - E E tổng E - E E tổng Bước đủ Bước ngắn Hình 1.2 . S.đ.đ trong dây quấn 1 lớp 2 lớp Hình 1.3 .dây quấn 1 lớp, 2 lớp trong rãnh Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM 94 II. DÂY QUẤN BA PHA CÓ q LÀ SỐ NGUYÊN 1.DÂY QUẤN MỘT LỚP Đặc điểm: trong mỗi rãnh đặt một cạnh tác dụng. Do vậy số bối dây bằng ½ số rãnh S = Z/2. Thường là dây quấn bước đủ y = . Ví dụ: Xét dây quấn có số rãnh z = 24; số cực 2p = 4; m = 3 Khi phần ứng quay trong từ trường phần cảm, trong các cạnh tác dụng của phần tử phần ứng cảm ứng ra sđđ. Vì các cạnh tác dụng nằm dưới các rãnh lệch nhau góc 0 00 30 24 360.2 Z 360.p nên sđđ sinh ra trong các cạnh tác dụng được biểu diễn bằng các vectơ lệch nhau một góc trong không gian và tạo nên hình sao sđđ. Từ hình vẽ ta thấy: các cạnh tác dụng từ 1 đến 12 tạo thành một hình sao sđđ và cạnh tác dụng từ 13 đến 24 tạo thành hình sao sđđ thứ hai. Hai hình sao sđđ trùng lên nhau. Trường hợp bối dây bước đủ, hai cạnh tác dụng nằm cách nhau một bước cực nên vectơ sđđ của chúng lệch nhau góc 180 0 . Ví dụ vectơ 1 và 7 là sđđ của một bối dây. Sđđ tổng của bối dây là tổng của hai vectơ đó Chia hình sao sđđ thành 2m vùng pha, mỗi pha gồm các vectơ thuộc hai vùng pha đối xứng qua tâm. Từ đó ta có bối dây thuộc các pha như sau: Pha A gồm bối: 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 Như vậy dưới mỗi cực, mỗi pha có hai cạnh tác dụng hay 2 3.4 24 m.P2 Z q Nối các bối dây cùng pha lại với nhau ta được dây quấn ba pha. 12 - 2 - 3 - 4 - 16 5 - 6 - 7 - 8 - 9 - 10 - 11 - 1 - 30 0 A B C Y X Z Hình 1.4.Hình sao s.đ. đ A Z B C X Y C A C A C A C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 1 2 3 Hình 1.5. Sơ đồ trải dây quấn (sđtdq) Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM 95 -Dây quấn đồng khuôn : Nếu nối các cạnh tác dụng theo thứ tự, ví dụ đối với pha A là: 1 –7; 2 –8; … như trên để tạo thành bối dây, thì tất cả các bối dây có kích thước hoàn toàn giống nhau nên gọi là dây quấn đồng khuôn (hình 1.5). -Dây quấn đồng tâm: Nếu nối các cạnh tác dụng theo thứ tự, ví dụ đối với pha A nối: 1 –8; 2 –7; … các bối dây có kích thước không giống nhau, gọi là dây quấn đồng tâm. 2. DÂY QUẤN HAI LỚP Đặc điểm: trong mỗi rãnh đặt hai cạnh tác dụng. Do vậy số bối dây bằng số rãnh S = Z Ví dụ: Xét dây quấn có số rãnh z = 24; số cực 2p = 4; m = 3 Ta có: 6 4 24 p2 Z 0 00 30 24 360.2 Z 360.p 2 3.4 24 m.P2 Z q Có thể quấn với vùng pha 0 60 hoặc 0 120 , tương ứng có hệ số quấn rải: 0 60 968,0 2 30 sin.2 2 30 .2sin K 0 0 r và 0 120 81 ,0 2 30 sin.4 2 30 .4sin K 0 0 r Ta thấy hệ số quấn rải ứng với vùng pha 60 0 lớn hơn hệ số quấn rải ứng vùng pha 120 0 . Nghóa là: sđđ khi quấn với vùng pha 60 0 lớn hơn sđđ khi quấn với vùng pha 120 0 nên thực tế thường quấn với vùng pha 60 0 . -Dây quấn xếp: Từ hình sao sđđ vẽ sơ đồ dây quấn với bước đủ y = Thực tế thường rút ngắn bước quấn với y 3 2 A Z B C X Y 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 1 2 3 24 Hình 1.6. Dây quấn đồng tâm Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM 96 Ví dụ: ĐC z=24; 2p=4; m=3. Ta có 6 4 24 p2 Z 8 , 4 6 . 8 , 0 . y chọn y = 5 Vẽ sơ đồ dây quấn xếp bước ngắn: -Dây quấn sóng: có các bước quấn mq2 p z y ; p.2 z y 1 ; 12 y y y Như vậy: các sóng của cuộn dây sau khi đi một vòng liên tục dưới các cực từ cùng tên sẽ trở về phía trái hoặc phải của thanh dẫn đầu tiên để đi tiếp vòng mới. Số vòng lặp lại là q lần. Sau đó làm tương tự với các cực khác tên. III. DÂY QUẤN BA PHA CÓ q LÀ PHÂN SỐ Mục đích: Để cải thiện dạng sđđ cho một số máy không thể thực hiện quấn rải được (máy có số cực lớn hoặc kích thước nhỏ). Dây quấn q phân số có thễ quấn 1 lớp hoặc 2 lớp,kiểu xếp hay kiểu sóng. VD: Máy có Z=15, 2p=4, m=3. Ta có 4 1 1 3.4 15 m.p2 z q ; 0 0 48 Z 360.p Vẽ hình sao sđđ với 0 60 . Mỗi pha có 5 phần tử: A Z B C X Y 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 1 2 3 24 Hình 1.7. Dây quấn xếp hai lớp, bước ngắn 1 9 2 10 3 11 4 12 5 1 6 1 7 15 8 A B Z X C Y Hình 1.8.Hình sao s.đ.đ dây quấn với q phân số Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM 97 Pha A: 1, 2, 5, 9, 13 B: 4,8,11,12,15 C: 6,7, 10, 14, 3 Vẽ sơ đồ dây quấn sóng với 3 4 15 .8,0.8,0y Dây quấn có dạng như hình 1.9 ***** A 1 A 2 X 1 X 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 15 Hình 1.9. S.đ.t.d.q sóng Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM 98 CHỦ ĐỀ GI Ý THẢO LUẬN 1. Máy điện có z = 24 ; 2p = 4 ; m = 3. Tính ; ; ; q ; y. 1. Chỉ trên hình vẽ sơ đồ trải phạm vi ; ; q ; y. 2. So sánh sđđ cảm ứng trong dây quấn khi dùng dây quấn bước ngắn, bước đủ và bước dài. 3. Các bước tiến hành vẽ hình sao sđđ vàcách xác đònh sđđ của các pha. 4. p dụng vẽ hình sao sức điện động. 5. Nhận xét hình đã vẽ về các điểm : Vùng pha , số lượng hình sao sức điện động, số phần tử thuộc từng pha và trục của pha, vò trí các đầu dây A , B , C và X, Y , Z 6. Chỉ ra trên hình vẽ bước cực, đầu dây B ; C 7. Xác đònh các đầy dây Y ; Z 8. Đặc điểm bối dây đồng tâm 9. Đặc điểm bối dây đồng khuôn 10. Cơ sở để có các kiểu nhóm bối khác nhau (đồng tâm hoạc đồng khuôn) 11. Vẽ hoàn chỉnh sơ đồ trải với dây quấn đồng tâm và đồng khuôn 12. Xác đònh số mạch nhánh song song tối đa cho từng pha 13. Mục đích đấu tạo nhiều mạch nhánh song song 14. Rút ra công thức tổng quát về số mạch nhánh song song tối đa 15. Khi ghép song song các nhánh của một pha phải đảm bảo những điều kiện nào 16. So sánh dây quấn đồng tâm và đồng khuôn về hình dáng , từ trường …… 17. So sánh dây quấn đồng tâm và đồng khuôn. 18. Phạm vi cho phép rút ngắn bước quấn. 19. Khi rút ngắn bước quấn sẽ làm thay đổi đại lượng nào, có thể khắc phục bằng cách nào. 20. Ưu nhược điểm của dây quấn 2 lớp 21. Dây quấn 2 lớp thường quấn với vùng pha bao nhiêu, vì sao? 22. Phạm vi sử dụng dây quấn 2 lớp. 23. Phạm vi sử dụng dây quấn q phân số, dây quấn sóng. 24. Dây quấn rô to ngắn mạch lồng sóc. 25. Đặc điểm dây quấn 1 pha. 26. Sưu tầm sơ đồ dây quấn trong thực tế. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM . 12 - 2 - 3 - 4 - 16 5 - 6 - 7 - 8 - 9 - 10 - 11 - 1 - 30 0 A B C Y X Z Hình 1. 4.Hình sao s.đ. đ A Z B C X Y C A C A C A C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3. bối: 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 Như vậy dưới mỗi cực, mỗi pha có hai cạnh tác dụng hay 2 3. 4 24 m.P2 Z q. 92 PHẦN III. LÝ LUẬN CHUNG CỦA MÁY ĐIỆN QUAY Chương 1. DÂY QUẤN PHẦN ỨNG CỦA MÁY ĐIỆN QUAY Mục tiêu: Sau khi học xong chương này SV phải : Phân biệt được