Thực hành xây dựng sơ đồ dây quấn động cơ điện xoay chiều 3 pha

TS Bùi Văn Hồng THỰC HÀNH XÂY DỰNG SƠ ĐỒ DÂY QUẤN ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA I MỤC TIÊU, YÊU CẦU CHUẨN ĐẦU RA Học xong sinh viên đạt được: - Tính tốn thông số sơ đồ trải dây quấn động điện xoay chiều ba pha - Xây dựng loại sơ đồ dây quấn stator động điện xoay chiều ba pha thông dụng - Lựa chọn sử dụng kiểu sơ đồ dây quấn stator thực tế sửa chữa động điện xoay chiều ba pha II PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC CẦN THIẾT Phương tiện dạy học tối thiểu cho nhóm (2 – sinh viên) Chủng loại – quy cách kỹ thuật Đơn vị Động KĐB ba pha rotor lồng sóc 1Hp, Z = 24, 2p = Chiếc 01 Động KĐB ba pha rotor lồng sóc 1Hp, Z = 30, 2p = Chiếc 01 Động KĐB ba pha rotor lồng sóc 1Hp, Z = 37, 2p = Chiếc 01 Động KĐB ba pha rotor lồng sóc 1Hp, Z = 36, 2p = Chiếc 01 Động KĐB ba pha rotor lồng sóc 1Hp, Z = 36, 2p1 = 2, 2p2 = Chiếc 01 Dụng cụ tháo lắp động điện Bộ 01 STT Số Ghi lượng III KIẾN THỨC LÝ THUYẾT CỦA BÀI THỰC HÀNH Yêu cầu dây quấn động điện xoay chiều ba pha (1) Dây quấn pha sơ đồ trải phải đặt lệch 120 không gian (2) Dây quấn ba pha phải đối xứng Sức điện động pha phải độ lớn lệch pha 1200 điện Đường cong sức điện động sức từ động ba pha phải có dạng giống (3) Cách đấu dây số vòng dây quấn pha phải giống (4) Số nhóm bối pha mạch nhánh song song pha phải Thông số sơ đồ trải dây quấn stator (1) Thông số lõi thép stator: - 2p: số cực từ - Z: số rãnh stator - Bước cực từ  :   Z [rãnh] 2p (5.1) (2) Thông số dây quấn: - m: số pha dây quấn (động ba pha có m  ) - a: số mạch nhánh song song - Số rãnh q pha bước cực từ  : q  Z  [rãnh] m pm (5.2) - Góc lệch sức điện động  đ hai rãnh liên tiếp: 1800 p đ   360  Z (5.3) - Khoảng cách pha A – B – C:  ( A B C )  120 [rãnh] đ (5.4) TS Bùi Văn Hồng IV QUY TRÌNH THỰC HÀNH Xây dựng sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng khn 1.1 Quy trình xây dựng sơ đồ dây quấn Vẽ sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng khuôn tập trung cho động điện xoay chiều ba pha, có: Z = 24, 2p = 4, m = a = Bước Xác định số rãnh stator (hình 5.1) Hình 5.1 Stator có tổng số rãnh Z = 24 Bước Tính bước cực phân bố rãnh bước cực (hình 5.2)  1 Z 24   [rãnh] 2p 2 (5.5) 4 3 Hình 5.2 Bước cực từ   stator có Z = 24, 2p = Bước Tính số rãnh q pha bước cực từ  (hình 5.3) q 1 qA : 1,2 qB : 5,6 qC : 3,4    [rãnh] m 2 (5.6) 4 3 q A : 19,20 qA : 7,8 qB : 11,12 q A : 13,14 qB : 17,18 qB : 23,24 qC : 9,10 qC :15,16 qC : 21, 22 Hình 5.3 Số rãnh q = stator có Z = 24, 2p = Bước Vẽ trước pha A, nối dây theo cách đấu cực giả (hình 5.4) Bước Tính góc lệch sức điện động hai rãnh liên tiếp: đ  1 1800 1800   300  2 (5.7) 4 3 Hình 5.4 Pha A dây quấn đồng khuôn tập trung Bước Tính khoảng cách pha A – B – C:  ( A B C )  120 120   [rãnh] đ 30 (5.8) Bước Vẽ tiếp pha B cách pha A rãnh (hình 5.5): 1 A 2 B 4 3 X 24 Y Hình 5.5 Pha A pha B dây quấn đồng khuôn tập trung Bước Vẽ tiếp pha C cách pha B rãnh, hoàn chỉnh sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng khn tập trung (hình 5.6) TS Bùi Văn Hồng 1 2 A Z B 4 3 C 24 X Y Hình 5.6 Sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng khuôn tập trung Z = 24, 2p = 4, m = 3, a = 1.2 Ví dụ minh họa Ví dụ Vẽ sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng khuôn bổ đôi cho động điện xoay chiều ba pha, có: Z = 36, 2p = 4, m = a = - Tính bước cực từ  :  Z 36   [rãnh] 2p (5.9) - Tính số rãnh pha bước cực: q    [rãnh] m (5.10) - Vẽ trước pha A, nối dây theo cách đấu cực thật (hình 5.7): 2 1 3 4 36 29 A X Hình 5.7 Pha A sơ đồ trải dây quấn đồng bổ đôi - Tính góc lệch sức điện động hai rãnh liền nhau: đ  1800 180   20  (5.11) - Tính khoảng cách pha A – B – C:  ( A B C )  120 120   [rãnh] đ 20 (5.12) - Vẽ tiếp pha B cách pha A rãnh, pha C cách pha B rãnh, hoàn chỉnh sơ đồ dây quấn kiểu đồng khn bổ đơi (hình 5.8) 1 2 3 4 Hình 5.8 Sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng khuôn bổ đôi Z = 36, 2p = 4, m = 3, a = Ví dụ Vẽ sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng khn móc xích cho động điện xoay chiều ba pha, có: Z = 36, 2p = 4, m = a = - Vẽ trước pha A, nối dây theo cách đấu cực thật (hình 5.9): 1 2 3 4 Hình 5.9 Pha A sơ đồ trải dây quấn đồng móc xích TS Bùi Văn Hồng - Vẽ tiếp pha B cách pha A rãnh, pha C cách pha B rãnh, hoàn chỉnh sơ đồ dây quấn kiểu đồng khn móc xích (hình 5.10): 1 3 2 9 4 36 30 36 A Z B C X Y Hình 5.10 Sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng khn móc xích Z = 36, 2p = 4, m = 3, a = Xây dựng sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng tâm 2.1 Quy trình xây dựng sơ đồ dây quấn Vẽ sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng tâm xếp đơn cho động điện xoay chiều ba pha, có: Z = 24, 2p = 4, m = a = Bước Xác định thông số ban đầu: Z = 24, 2p = 4, m = a = Bước Tính bước cực từ phân bố rãnh bước cực Z 24   [rãnh] 2p Bước Tính số rãnh q pha bước cực từ   q    [rãnh] m 3.3 (5.13) (5.14) Bước Vẽ trước pha A, nối dây theo cách đấu cực giả (hình 5.11) Bước Tính góc lệch sức điện động hai rãnh liên tiếp đ  1800 1800   300  (5.15) Bước Tính khoảng cách pha A – B – C  ( A B C ) 120 120    [rãnh] đ 30 (5.16) 1 2 3 4 Hình 5.11 Pha A sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng tâm xếp đơn Bước Vẽ tiếp pha B cách pha A rãnh, pha C cách pha B rãnh, hoàn chỉnh sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng tâm xếp đơn (hình 5.12) 1 2 3 4 Hình 5.12 Sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng tâm xếp đơn Z = 24, 2p = 4, m = 3, a = 2.2 Ví dụ minh họa Ví dụ Vẽ sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng tâm hai mặt phẳng cho động điện xoay chiều ba pha, có: Z = 36, 2p = 4, m = a = - Tính bước cực từ  :  Z 36   [rãnh] 2p (5.17) - Tính số rãnh pha bước cực: q    [rãnh] m (5.18) - Vẽ trước pha A, nối dây theo cách đấu cực giả (hình 5.13): TS Bùi Văn Hồng 1 2 3 4 Hình 5.13 Pha A sơ đồ trải dây quấn đồng tâm hai mặt phẳng - Tính góc lệch sức điện động hai rãnh liền nhau: đ  1800 180   20  (5.19) - Tính khoảng cách pha A – B – C:  ( A B C ) 120 120    [rãnh] đ 20 (5.20) - Vẽ tiếp pha B cách pha A rãnh, pha C cách pha B rãnh, hoàn chỉnh sơ đồ dây quấn kiểu đồng tâm hai mặt phẳng (hình 5.14): 1 2 3 4 Hình 5.14 Sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng tâm hai mặt phẳng Z = 36, 2p = 4, m = 3, a = Ví dụ Vẽ sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng tâm ba mặt phẳng cho động điện xoay chiều ba pha, có: Z = 36, 2p = 4, m = a = - Bước cực từ:   [rãnh] - Số rãnh pha bước cực: q  [rãnh] - Vẽ trước pha A, nối dây theo cách đấu cực thật (hình 5.15) 1 3 2 4 Hình 5.15 Pha A sơ đồ trải dây quấn đồng tâm ba mặt phẳng - Góc lệch sức điện động hai rãnh liền nhau:  đ  20 - Khoảng cách pha A – B – C:  ( A B C )  [rãnh] - Vẽ tiếp pha B cách pha A rãnh, pha C cách pha B rãnh, hoàn chỉnh sơ đồ dây quấn kiểu đồng khn móc xích (hình 5.16) 2 1 3 4 36 28 34 A Z B C X Y Hình 5.16 Sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng tâm ba mặt phẳng Z = 36, 2p = 4, m = 3, a = Xây dựng sơ đồ trải dây quấn kiểu xếp kép Vẽ sơ đồ trải dây quấn kiểu xếp kép cho động điện xoay chiều ba pha, có: Z = 36, 2p = 4, m = a = 10 TS Bùi Văn Hồng Bước Xác định thông số ban đầu: Z = 36, 2p = 4, m = a = Bước Tính bước cực từ:   [rãnh] Bước Tính số rãnh pha bước cực: q  [rãnh] Bước Tính bước quấn dây: y     0,8.9  [rãnh] (5.21) Bước Vẽ trước pha A với bước quấn y  , nối dây theo cách đấu cực thật (hình 5.17) 1 2 3 4 Hình 5.17 Pha A sơ đồ trải dây quấn kiểu xếp kép Bước Tính góc lệch sức điện động hai rãnh liền đ  1800 180   20  (5.22) Bước Tính khoảng cách pha A – B – C  ( A B C )  120 120   [rãnh] đ 20 (5.23) Bước Vẽ tiếp pha B cách pha A rãnh, nối dây cách đấu cực thật (hình 5.18) 11 1 2 3 4 Hình 5.18 Pha A pha B dây quấn kiểu xếp kép Bước Vẽ tiếp pha C cách pha B rãnh, nối dây cách đấu cực thật, hoàn chỉnh sơ đồ trải dây quấn kiểu xếp kép (hình 5.19) 2 1 3 4 Hình 5.19 Sơ đồ trải dây quấn kiểu xếp kép Z = 36, 2p = 4, m = 3, a = Xây dựng sơ đồ trải dây quấn hai cấp tốc độ Vẽ sơ đồ trải dây quấn hai cấp tốc độ cho động điện xoay chiều ba pha, có: Z = 36, 2p1 = 2p2 = 4, m = a = Bước Tính bước cực từ cho tốc độ cao c  Z 36   18 [rãnh] p1 Bước Tính số rãnh pha bước cực 12 (5.24) TS Bùi Văn Hồng  18 q  c   [rãnh] m (5.25) Bước Chọn kiểu dây quấn: chọn dây quấn kiểu xếp kép Bước Tính bước cực từ cho tốc độ thấp Z 36   [rãnh] p2 (5.26) y    th  0,8.9  [rãnh] (5.27)  th  Bước Tính bước quấn dây Chọn bước quấn dây y  Bước Vẽ trước pha A với bước quấn y  (hình 5.20) 1 2 Hình 5.20 Pha A sơ đồ trải dây quấn hai cấp tốc độ Bước Tính góc lệch sức điện động hai rãnh liền đ  1800 1800   10 c 18 (5.28) Bước Tính khoảng cách pha A – B – C  ( A B C )  120  12 [rãnh] 10 (5.29) Bước Vẽ tiếp pha B cách pha A 12 rãnh, pha C cách pha B 12 rãnh, hoàn chỉnh sơ đồ dây quấn hai cấp tốc độ (hình 5.21) 13 2 1 Hình 5.21 Sơ đồ trải dây quấn hai cấp tốc độ Z = 36, 2p = 4, m = 3, a = Xây dựng sơ đồ trải dây quấn có q phân số 5.1 Xây dựng sơ đồ dây quấn theo phương pháp Clement 5.1.1 Quy trình xây dựng Phương pháp Clement áp dụng để xây dựng sơ đồ trải dây quấn loại lớp hai lớp (xếp kép) cho động điện xoay chiều ba pha có tổng số rãnh stator số chẵn (Z = 28, Z = 30) Phương pháp có trình tự thực sau: Bước Xác định thông số ban đầu: Z, 2p, m, a Bước Tính tốn thơng số dây quấn:  , q ,  đ giống sơ đồ dây quấn có q nguyên Bước Viết q dạng tổng hai số hạng sau q  b c d (5.30) Trong đó: + b , c , d : số nguyên + c : phân số tố giản d Bước Lập bảng xác định thứ tự phân bố rãnh stator cho ba pha A, B, C (bảng 5.1) Trong đó: 14 TS Bùi Văn Hồng - Số hàng bảng số cực từ 2p, nên tổng số ô bảng 6p (với p số cặp cực từ) - Điền giá trị vào ô bảng sau: c  : giá trị ô b d c + Nếu  : giá trị ô b +1 d + Nếu + Nếu c  : giá trị ô b b + d Bảng 5.1 Bảng Clement A C B 1 2 3 4 Bước Điều chỉnh giá trị ghi bảng 5.1 cho tổng giá trị ô với tổng số rãnh Z stator Phương pháp điều chỉnh sau: - Đánh dấu * ô đầu tiên, sau đó, đếm từ trái sang phải, từ xuống khoảng cách 2p, dừng lại đánh dấu * vào Tiếp tục đếm đánh dấu quay lại ô bắt đầu - Đánh dấu * ô cột hàng kề ô vừa đánh đấu * Tổng số ô đánh dấu bảng bội số - Điều chỉnh giá trị ô đánh dấu * sau: + Nếu giá trị b, chỉnh thành b + + Nếu giá trị ô b + 1, chỉnh thành b Bước Xác định số rãnh bước cực pha theo phân bố bảng Clement sau điều chỉnh vẽ sơ đồ trải dây quấn 5.1.2 Ví dụ minh họa Ví dụ Vẽ sơ đồ trải dây quấn cho động điện xoay chiều ba pha, có: Z = 30, 2p = 4, m = a = 15 - Tính bước cực từ:   Z 30   7,5 [rãnh] 2p (5.31) - Tính số rãnh pha bước cực:  7,5   2,5 [rãnh] m q  2,5   0,5   b = 2, c = 1, d = (5.32) q Hay: Vậy: (5.33) - Lập bảng Clement (bảng 5.2): Bảng 5.1 Bảng Clement sơ cho b = A 2 2 C 2 2 B 2 2 - Theo bảng 5.2, tổng số rãnh phân bố 24 [rãnh] - Lập bảng để bổ sung thêm 30 – 24 = [rãnh] (bảng 5.3) Bảng 5.2 Bảng Clement điều chỉnh A 2* 2 C 2* 2 B 2 2* A 2* 2* 2 C 2* 2* B 2 2* 2* A 3 2 C 3 B 2 3 - Phân bố rãnh pha bước cực (hình 5.22) 1 q A : 1,2,3 qC : 4,5 qB : 6,7 2 q A : 8,9,10 qC : 11,12,13 q B : 14,15 4 3 q A : 16,17 qC :18,19,20 q B : 21,22,23 q A : 24,25 qC : 26,27 q B : 28,29,30 Hình 5.22 Số rãnh phân pha, Z = 30 2p = 16 TS Bùi Văn Hồng - Chọn dây quấn lớp kiểu đồng khuôn tập trung, vẽ trước pha A với cách đấu dây cực giả (hình 5.23) 1 2 3 4 Hình 5.23 Pha A dây quấn đồng khn tập trung có q phân số - Tính góc lệch sức điện động hai rãnh liền nhau: 1800 180 đ    24  7,5 (5.34) - Tính khoảng cách pha A – B – C:  ( A B C )  120 120   [rãnh] đ 24 (5.35) - Vẽ tiếp pha B cách pha A rãnh, pha C cách pha B rãnh, hồn chỉnh sơ đồ dây quấn kiểu đồng khn tập trung có q phân số (hình 5.24) 5.2 Xây dựng sơ đồ dây quấn theo phương pháp Pyo 5.2.1 Quy trình xây dựng Phương pháp Pyo áp dụng để xây dựng sơ đồ trải dây quấn loại hai lớp (xếp kép) cho động điện xoay chiều ba pha với tổng số rãnh stator số lẻ (Z = 27, Z = 33) Trình tự xây dựng sơ đồ dây quấn theo phương pháp sau: Bước Xác định thông số ban đầu: Z, 2p, m, a 17 Bước Tính tốn thơng số dây quấn:  , q ,  đ giống sơ đồ dây quấn có q nguyên Bước Viết q dạng tổng hai số hạng sau: q  b c d (5.36) Trong đó: + b , c , d : số nguyên + c : phân số tối giản d 1 2 A B Z 4 3 X C 30 Y Hình 5.24 Sơ đồ dây quấn kiểu đồng khuôn tập trung Z = 30, 2p = 4, m = 3, a = Bước Lập nhóm số thứ tự theo quy tắc sau: - Viết số có giá trị b + thành c lần - Viết số có giá trị b thành d – c lần - Tính tổng số hạng nhóm số vừa lập, biểu thức (5.37): Tổng số hạng nhóm số thứ tự = (b +1)c +b(d – c) (5.37) - Xác định tỷ số M theo biểu thức (5.38): M 18 Z c  bd (5.38) Vì: TS Bùi Văn Hồng c bd  c q  b  d d (5.40) Hay: qd  bd  c Vậy: M  (5.39) Z Z Z 3Z 6p     Z bd  c qd  d d d 2p (5.41) Theo phương pháp Pyo , M số lần viết lập lại nhóm số thứ tự Chuỗi số tuần hồn tìm cách viết M lần số thứ tự xác định phân bố rãnh cho pha dây quấn stator Bước Phân bố rãnh, chọn bước quấn y, vẽ sơ đồ dây quấn xếp kép 5.2.2 Ví dụ minh họa Ví dụ Vẽ sơ đồ trải dây quấn kiểu xếp kép cho động điện xoay chiều ba pha, có: Z = 27, 2p = 4, m = a = - Tính bước cực từ:   Z 27  [rãnh] 2p (5.42) - Tính số rãnh pha bước cực: 27  q   [rãnh] m (5.43) 1   2 4 (5.44) Hay: q  Vậy: b = 2, c = 1, d = - Lập nhóm thứ tự b, c, d, sau: + Nhóm số thứ tự: 2 + Số lần lặp lại nhóm thứ tự: M  p 6.2   [lần] d (5.45) + Chuỗi số tuần hoàn xác định phân bố rãnh cho ba pha (bảng 5.3): Bảng 5.3 Chuỗi số tuần hoàn xác định phân bố rãnh Lần Lần Lần 3 2 2 2 A C B A C B A C B A C B 19 - Lập Clement theo chuỗi số tuần hoàn bảng 5.3 (bảng 5.4): Bảng 5.4 Bảng Clement theo chuỗi số tuần hoàn A 2 C 2 B 2 - Phân bố rãnh pha bước cực (hình 5.25): 2 1 q A : 1, 2,3 qC : 4,5 qB : 6,7 3 4 q A : 8,9 q A : 15,16 q A : 22, 23 qC : 10,11,12 q B : 13,14 qC : 17,18 qC : 24,25 q B : 19,20,21 qB : 26, 27 Hình 5.25 Số rãnh phân pha, Z = 27 2p = - Tính chọn bước quấn cho dây quấn xếp kép: y  0,8.  0,8 27  5,5 [rãnh] (5.46) Có thể chọn hai giá trị bước quấn: y = 5, y = - Chọn y = vẽ pha A cho dây quấn xếp kép (hình 5.26) - Tính góc lệch sức điện động hai rãnh liền nhau: 1800 180 80 đ    27  (5.47) - Tính khoảng cách pha A – B – C:  ( A B C )  20 120 120   4,5 [rãnh] đ 80 (5.48) TS Bùi Văn Hồng 2 1 3 4 Hình 5.26 Pha A dây quấn xếp kép có q phân số - Vẽ tiếp pha B cách pha A rãnh, pha C cách pha B rãnh, hoàn chỉnh sơ đồ dây quấn kiểu xếp kép có q phân số (hình 5.27): 1 2 3 4 9 27 21 26 A Z B C X Y Hình 5.27 Sơ đồ dây quấn kiểu xếp kép Z = 27, 2p = 4, m = 3, a = V NHIỆM VỤ THỰC HÀNH Xây dựng sơ đồ trải dây quấn cấp tốc độ có q số nguyên 21 Xây dựng sơ đồ trải dây quấn hai cấp tốc độ Xây dựng sơ đồ trải dây quấn q phân số theo phương pháp Clement Xây dựng sơ đồ trải dây quấn q phân số theo phương pháp Pyo VI BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HÀNH PHIẾU BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HÀNH TÊN BÀI THỰC HÀNH Xây dựng sơ đồ dây quấn động điện xoay chiều ba pha Họ tên sinh viên: … … … … … … … … … … … MSSV: … … … … … Lớp: … … … Nhóm: … … … NỘI DUNG BÁO CÁO CỦA SINH VIÊN Đánh giá SV GV Thông số sơ đồ dây quấn có q số nguyên Z= , 2p = , = ,q= ,y= , đ = Thông số dây quấn cho động hai cấp tốc độ Z= , 2p1 = , 2p2 = , c = ,  th = , q= ,y= , đ = ,A–B–C= ,A–B–C= Thời gian thực thực hành Kết thực hành 22 , đ = Thơng số dây quấn cho động có q phân số -Z= , 2p = , = ,q= - Bảng Clement hiệu chỉnh -y= ,A–B–C= ... Hình 5.10 Sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng khn móc xích Z = 36 , 2p = 4, m = 3, a = Xây dựng sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng tâm 2.1 Quy trình xây dựng sơ đồ dây quấn Vẽ sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng tâm... Sơ đồ dây quấn kiểu xếp kép Z = 27, 2p = 4, m = 3, a = V NHIỆM VỤ THỰC HÀNH Xây dựng sơ đồ trải dây quấn cấp tốc độ có q số nguyên 21 Xây dựng sơ đồ trải dây quấn hai cấp tốc độ Xây dựng sơ đồ. .. 5.16 Sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng tâm ba mặt phẳng Z = 36 , 2p = 4, m = 3, a = Xây dựng sơ đồ trải dây quấn kiểu xếp kép Vẽ sơ đồ trải dây quấn kiểu xếp kép cho động điện xoay chiều ba pha, có: