Chương 13. Dây quấn phần ứng máy điện xoay chiều

PHẦN THỨ BA

LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU

CHƯƠNG 13

DÂY QUẤN PHẦN ỨNG MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU

01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

13-1 DÂY QUẤN CÓ Q LÀ SỐ NGUYÊN

13.1.1 Dây quấn một lớp

Dây quấn một lớp: trong mỗi rãnh chỉ đặt một cạnh tác dụng của một phần tử.

Ứng dụng: thường dùng trong các động cơ điện có công suất dưới 7 kW, trong các máy phát tuabin nước Dây quấn một lớp có sô phần tử S bằng một nửa số một hình sao s.đ.đ có 12 tia như ở hình 13-1a

Do vị trí của các cạnh từ 13 ÷ 24 dưới đôi cực thứ hai hoàn toàn giống vị trí các cạnh từ 1 ÷ 12 dưới đôi

Số rónh của một pha dưới một cực là: q = Z/2mp = 2 (vựng pha γ = qα = 2 ì 300 = 600).

Bước dõy quấn y = τ = mq = 6 rónh.

Pha A gồm cỏc phần tử tạo bởi cỏc cạnh (1-7), (2-8) dưới đụi cực thứ nhất và (13-19), (14-20) dưới đụi cực thứ hai.

Do cỏc pha lệch nhau 1200 nờn pha B gồm cỏc phần tử (5-11), (6-12), (17-23) và (18-24) Pha C gồm cỏc phần tử (9-15), (10-16), (21-3) và (22-4).

Hỡnh sao sức điện động của cỏc phần tử như ở hỡnh 13-1b Cộng tất cả cỏc vộc tơ sức điện động của cỏc phần tử thuộc cựng một pha ta được cỏc sức điện động EA, EB và EC.

Nối cỏc phần tử thuộc cựng một pha với nhau ta được bộ dõy quấn ba pha (hỡnh 13-2)

Hình 13 - 2

Sơ đồ khai triển của dây quấn ba pha đồng khuôn với

Z = 24 ; 2p = 4 ; q = 2

01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Hình 13-2, các phần tử dây quấn có kích thước hoàn toàn giống nhau - gọi là dây quấn đồng khuôn.

Vì mỗi pha có hai nhóm phần tử có vị trí hoàn toàn giống nhau dưới hai đôi cực nên: - Có thể tạo thành một mạch nhánh nếu nối cuối của nhóm phần tử trước với đầu của

nhóm phần tử sau.

- Có thể tạo thành hai mạchu nhánh ghép song song nếu đầu của hai nhóm phần tử nối với nhau, cuối của chúng nối với nhau

Để tiện lợi cho việc đấu nối mạch nhánh song song, đầu của nhóm phần từ có kí hiệu thêm dấu “*”

Nối như hình 13-2 mỗi pha chỉ có một mạch nhánh.

Khi chuyển từ một mạch nhánh sang hai mạch nhánh, s.đ.đ của mỗi pha sẽ giảm đi một nửa, dòng điện mỗi pha tăng gấp đôi.

Tổng quát, nếu máy có p đôi cực thì số mạch nhánh song song của mỗi pha sẽ là k với điều kiện k chia hết cho p.

Theo hình 13-1b ta thấy, trị số s.đ.đ của mỗi pha không phụ thuộc vào thứ tự nối các cạnh tác dụng Thí dụ, với pha A có thể nối các cạnh theo thứ tự 1 - 8 - 2 - 7 ở dưới đôi cực thứ nhất và 13 - 20 - 14 - 19 ở dưới đôi cực thứ hai

Nối như vậy ta được hai nhóm bối dây có hai phần tử kích thước không giống nhau (hình 13-3) Loại dây quấn như vậy gọi là dây quấn đồng tâm

•Khi thực hiện dây quấn đồng tâm, để cho các đầu nối không chồng chéo lên nhau cần bố trí chúng trên các mặt khác nhau Như vậy, dây quấn đồng tâm khó thực hiện được các mạch nhánh song song hoàn toàn giống nhau vì chiều dài của các nhóm phần tử trong từng pha không bằng nhau.

13.1.2 Dây quấn hai lớp

• Dây quấn hai lớp là loại dây quấn mà trong mỗi rãnh có đặt hai cạnh tác dụng của phần tử Như vậy S = Z.

• Khi quấn dây, cạnh thứ nhất của mỗi phần tử đặt ở lớp trên của rãnh này, cạnh thứ hai đặt ở lớp dưới của rãnh khác

• Ưu điểm của dây quấn hai lớp so với dây quấn một lớp là: thực hiện được bước ngắn, làm yếu được s.đ.đ bậc cao, cải thiện được dạng sóng s.đ.đ.

• Nhược điểm: việc lồng dây quấn vào rãnh cũng như việc sửa chữa khó khăn hơn • Dây quấn hai lớp có thể chế tạo thành kiểu dây quấn xếp hoặc sóng, nhưng chủ

yếu là dùng dây quấn xếp, còn dây quấn sóng chỉ dùng với rôto dây quấn của động cơ điện không đồng bộ và với máy phát tuabin nước công suất lớn.

• Dây quấn ba pha hai lớp có thể quấn với vùng pha γ = 600 hoặc γ = 1200 nhưng thường sử dụng vùng pha 600 (khi vùng pha γ = 600 thì s.đ.đ sẽ lớn hơn khi vùng pha γ = 1200).

Khảo sát dây quấn ba pha hai lớp có số liệu như sau: Z = 24, 2p = 4, m = 3.

Góc lệch pha giữa hai rãnh liên tiếp và cũng là góc lệc pha giữa hai véctơ s.đ.đ của hai phần tử kề nhau là: α = 300.

Hình sao s.đ.đ của các phần tử dây quấn như ở hình 13-4

Sơ đồ khai triển của dây quấn như ở hình 13-5 Ở đây thực hiện dây quấn xếp.

• Dây quấn thực hiện với vùng pha γ = 600, bước ngắn y = βτ = 5 (β = 5/6) • Số phần tử của một pha dưới một cực từ là q = 2.

• Các nhóm phần tử của một pha liên tiếp đặt dưới các cực từ khác nhau nên s.đ.đ của chúng có chiều ngược nhau (đầu đầu của nhóm phần tử được kí hiệu bởi dấu “*”).

• Để mỗi pha hình thành một mạch nhánh ta nối cuối của nhóm phần tử trước với đầu của nhóm

H×nh 13-5 D©y quÊn xÕp ba pha hai líp

Nếu muốn mỗi pha có nhiều mạch nhánh song song thì phải nối đầu của các nhóm phần tử với nhau, cuối của các nhóm phần tử với nhau Tông quát, số mạch nhánh song song của một pha là k với điều kiện k chia hết cho 2p.

Hình 13-6 trình bày dây quấn sóng có số liệu như dây quấn xếp ở trên Ở đây chỉ trình bày cách nối dây một pha - pha A.

Ta thấy, ở dây quấn sóng nếu bắt đầu từ A1 đến X1 thì sau khi đi quanh phần ứng q vòng (ở đây q = 2) ta đặt được các bối dây 2, 14, 1, 13 nằm dưới cực từ bắc N.

Cũng như vậy, nếu bắt đầu từ X2 đến A2 thì sau khi đi quanh phần ứng 2 vòng tađặt được các bối dây 8, 20, 7, 19 nằm dưới các cực từ nam S.

S.đ.đ của các phần tử nằm dưới các cực từ khác tên có chiều ngược nhau, vì vậy nếu muốn mối pha có một mạch nhánh thì phải nối cuối của bối thứ 13 (X1) với đầu của bối thứ 19 (A2).

• Các dây quấn một pha và hai pha cũng có thể quấn thành một lớp và hai lớp.

• Dây quấn một pha thường chế tạo với vùng pha γ = 1200, nghĩa là dây quấn được đặt vào 2/3 số rãnh.

• Khi dây quấn một pha quấn thành hai lớp bước ngắn thì sẽ có một số rãnh chỉ có một cạnh của phần tử, khi đó rãnh được lấp đầy bằng vật liệu không dẫn điện.

• Muốn chuyển dây quấn ba pha có vùng pha γ = 600 (thí dụ dây quấn 3 pha trên hình 13-5) thành dây quấn một pha, ta có thể nối các đầu X và Z với nhau, pha A và C sẽ chuyển thành dây quấn một pha có vùng pha γ = 1200, còn pha B bỏ không dùng.

• Dây quấn hai pha khác với dây quấn ba pha ở chỗ chỉ có hai dây quấn đặt lệch nhau góc 900

• Hình 13-7 là sơ đồ dây quấn hai pha hai lớp có Z = 16, 2p = 4, q = 2, y = 3, β = ¾ Ở đây góc lệc pha giữa hai rãnh cạnh nhau là α = 450.

H×nh 13-7 D©y quÊn hai pha hai líp