Thực hành quấn dây động cơ điện xoay chiều ba pha - TS. Bùi Văn Hồng

Tài liệu Thực hành quấn dây động cơ điện xoay chiều ba pha giới thiệu đến các bạn cách tiến hành bài thí nghiệm quấn dây động cơ điện xoay chiều ba pha. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung tài liệu để nắm bắt nội dung chi tiết.

TS Bùi Văn Hồng THỰ HÀNH QUẤN DÂY ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA I MỤC TIÊU, YÊU CẦU CHUẨN ĐẦU RA Học xong sinh viên đạt được: - Xây dựng phân biệt loại sơ đồ trải dây quấn stator động - Quấn dây lồng dây vào rãnh stator động quy trình - Kiểm tra vận hành động nguyên lý 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 Hp, Z = 24, 2p = Chiếc 01 Động KĐB ba pha rotor lồng sóc Hp, Z = 30, 2p = Chiếc 01 Động KĐB ba pha rotor lồng sóc Hp, Z = 36, 2p = Chiếc 01 Dây điện từ đường kính 0,4mm kg 0,5 Phim cách điện dày 0,2mm m2 0,5 Giấy cách điện dày 0,1mm m2 0,5 Ống gen cách điện 1mm Sợi 03 Ống gen cách điện 5mm Sợi 01 Chỉ đai m 10 10 Dây điện mềm m 11 VOM Chiếc 01 12 Dụng cụ tháo lắp động Bộ 01 STT Số Ghi lượng III KIẾN THỨC LÝ THUYẾT CỦA BÀI THỰC HÀNH Kết cấu dây quấn stator 1.1 Động xoay chiều ba pha cấp tốc độ Dây quấn stator động điện xoay chiều ba pha cấp tốc độ bao gồm ba cuộn dây làm dây điện từ, có thơng số giống đặt pha lệch 1200 lõi sắt từ stator, đầu dây ba cuộn ký hiệu A – X; B – Y; C – Z Động lựa chọn vận hành chế độ Sao (Y) Tam giác () tùy thuộc vào quan hệ điện áp định mức động với điện áp định mức lưới điện, minh họa hình 7.1 hình 7.2 Trong đó: + Ud0: điện áp dây nguồn + Ufđc: điện áp định mức cuộn dây stator + Điều kiện động vận hành chế độ Y: Ud0 = Ufđc + Điều kiện động vận hành chế độ : Ud0 = Ufđc Hình 7.1 Sơ đồ nguyên lý động vận hành chế độ Y Tùy thuộc vào công suất động cơ, kết cấu dây quấn stator lựa chọn chế tạo từ kiểu sơ đồ trải sau: - Dây quấn kiểu đồng tâm ba mặt phẳng - Dây quấn kiểu đồng tâm hai mặt phẳng - Dây quấn kiểu đồng tâm xếp đơn - Dây quấn kiểu đồng khuôn tập trung - Dây quấn kiểu đồng khuôn phân tán đơn giản (bổ đôi) TS Bùi Văn Hồng - Dây quấn kiểu đồng khn phân tán móc xích - Dây quấn kiểu đồng khn xếp kép (dây quấn hai lớp) Hình 7.2 Sơ đồ nguyên lý động vận hành chế độ  1.2 Động xoay chiều ba pha hai cấp tốc độ Dây quấn stator động điện xoay chiều ba pha hai cấp tốc độ bao gồm sáu cuộn dây làm dây điện từ, có thơng số giống Trong đó, pha có hai cuộn ký hiệu A1 – X1, A2 – X2; B1 – Y1, B2 – Y2; C1 – Z1, C2 – Z2, minh họa hình 7.3 Pha A Pha B Pha C Hình 7.3 Ký hiệu cuộn dây stator động hai cấp tốc độ Các cuộn dây ba pha lệch 1200 lõi sắt từ stator Tùy thuộc vào cách đấu dây sơ đồ trải dây quấn, động lựa chọn vận hành chế độ Tam giác nối tiếp tốc độ thấp/Sao song song tốc độ cao (/YY), Tam giác nối tiếp tốc độ cao/Sao song song tốc độ thấp, minh họa hình 7.4 hình 7.5 Hình 7.4 Đấu dây  tốc độ thấp/YY tốc độ cao Hình 7.5 Đấu dây  tốc độ cao/YY tốc độ thấp IV QUY TRÌNH THỰC HÀNH Lấy mẫu dây quấn Bước Lấy mẫu thông số định mức động - Công số định mức: Pđm [kW] - Điện áp dòng điện định mức: U đmY / U đm [V] I đmY / I đm [A] - Số cực từ, tần số tốc độ định mức: p , f đm [Hz] nđm [v/p] - Hệ số công suất hiệu suất định mức: Cos đm ,  đm Bước Lấy mẫu thông số dây quấn stator TS Bùi Văn Hồng - Kiểu dây quấn cách thức đấu dây pha - Hình thức cách điện đai đầu bối dây - Số sợi chập số mạch nhánh song song - Đường kính dây số vòng dây bối Xây dựng sơ đồ trải dây quấn 2.1 Sơ đồ trải dây quấn đồng tâm Quy trình xây dựng sơ đồ dây quấn stator kiểu đồng tâm hai mặt phẳng, có: Z = 24, 2p = 4, m = 3, a = Bước Xác định thông số lõi sắt từ stator động cơ: Z = 24, 2p = 4, a =1 Z 24   [rãnh] 2p Bước 13 Tính số rãnh pha bước cực: q 1 (7.1)  Bước Tính bước cực từ:    [rãnh] 3 2 3 (7.2) 4 Hình 7.6 Sơ đồ trải dây quấn stator kiểu đồng tâm hai mặt phẳng Z = 24, 2p = 4, a = Bước Tính góc lệch pha sức điện động hai rãnh liên tiếp đ  1800 1800   300  (7.3) Bước Tính khoảng cách pha 120 120   [rãnh] đ 30 Bước Vẽ sơ đồ trải dây quấn minh họa hình 7.6  ( A B C )  (7.4) Bước Xác định quy trình lồng dây Thứ tự lồng bối dây vào rãnh lõi sắt từ stator (quy trình lồng dây) thực sau: 1,2 → 7,8 → 9,10 → 15,16 → 17,18 → 23, 24 → 5,6 → 11,12 → 13,14 → 19,20 → 21,22 → 3,4 2.2 Sơ đồ trải dây quấn đồng khuôn Quy trình xây dựng sơ đồ dây quấn stator kiểu đồng khn tập trung, có: Z = 36, 2p = 4, m = 3, a = Bước Xác định thông số lõi sắt từ stator động cơ: Z = 36, 2p = 4, a =1  Bước Tính bước cực từ: 1 2 Z 36   [rãnh] 2p 3 (7.5) 4 Hình 7.7 Sơ đồ trải dây quấn stator kiểu đồng khuôn tập trung Z = 36, 2p = 4, a = Bước Tính số rãnh pha bước cực    [rãnh] 3 Bước Tính góc lệch pha sức điện động hai rãnh liên tiếp q (7.6) TS Bùi Văn Hồng 1800 180 đ    20  Bước Tính khoảng cách pha (7.7) 120 120  ( A B C )    [rãnh] đ 20 Bước Vẽ sơ đồ trải dây quấn minh họa hình 7.7 (7.8) Bước Xác định quy trình lồng dây Thứ tự lồng bối dây vào rãnh lõi sắt từ stator (quy trình lồng dây) thực sau: + Chờ: 1,2,3 + Lồng: 10,11,12 → 7,8,9 → 16,17,18 → 13,14,15 → 22,23, 24 → 19,29,21 → 28,29,30 → 25,26,27 → 34,35,36 → 31,32,33 → 1,2,3 2.3 Sơ đồ trải dây quấn xếp kép Quy trình xây dựng sơ đồ dây quấn stator kiểu xếp kép, có: Z = 24, 2p = 4, m = 3, a = 1 2  4 Hình 7.8 Sơ đồ trải dây quấn stator kiểu xếp kép Z = 24, 2p = 4, a = Bước Xác định thông số lõi sắt từ stator động cơ: Z = 24, 2p = 4, a =1 Bước Tính bước cực từ:   [rãnh] Bước Tính số rãnh pha bước cực: q  [rãnh] Bước Tính góc lệch pha sức điện động hai rãnh liên tiếp:  đ  300 Bước Tính khoảng cách pha: A  B  C  [rãnh] Bước Vẽ sơ đồ trải dây quấn minh họa hình 7.8: Bước Xác định quy trình lồng dây: Thứ tự lồng bối dây vào rãnh lõi sắt từ stator (quy trình lồng dây) thực sau: + Chờ: 1+,2+,3+,4+,5+ + Vô: 6-,7-,8-,9-,10-, → 6+,11- → 7+,12- → 8+,13- → 9+,14- → 10+, 15 → 11+,16- → 12+,17- → 13+,18- → 14+,19- → 15+,20- → 16+,21- → 17+,22- → 18+,23- → 19+,24- → 20+,1- → 21+,2- → 22+,3- → 23+,4- → 24+,5- → 1+,2+,3+,4+,5+ - 2.4 Sơ đồ trải dây quấn q phân số Quy trình xây dựng sơ đồ dây quấn stator có q phân số kiểu xếp kép, có: Z = 30, 2p = 4, m = 3, a = Bước Tính bước cực từ:   7,5 [rãnh] Bước Tính số rãnh pha bước cực: q  2,5 [rãnh] Hay q   , Vậy b = 2, c = 1, d = 2 Bảng 7.1 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 Bước Tính bước quấn dây: y  0,8.  0,8.7,5  [rãnh] B 2 3 (7.9) Bước Tính góc lệch pha sức điện động hai rãnh liền nhau:  đ  24 Bước Tính khoảng cách pha A – B – C:  ( A B C )  [rãnh] Bước Vẽ sơ đồ trải dây quấn minh họa hình 7.9 TS Bùi Văn Hồng 1 2 3 4 Hình 7.9 Sơ đồ dây quấn kiểu xếp kép Z = 30, 2p = 4, m = 3, a = Bước Xác định quy trình lồng dây Thứ tự lồng bối dây vào rãnh lõi sắt từ stator (quy trình lồng dây) thực sau: + Chờ: 1+,2+,3+,4+,5+,6+ + Vô: ,7-,8-,9-,10-,11-,12-→ 7+,113- → 8+,14- → 9+,15- → 10+,16→ 11+,17- → 12+,18- → 13+,19- → 14+,20- → 15+,21- → 16+,22- → 17+,23- → 18+,24- → 19+,25- → 20+,26- → 21+,27- → 22+,28- → 23+,29→ 24+,30- → 25+,1- → 26+,2- → 27+,3- → 28+,4- → 29+,5- → 30+,6- → 1+,2+,3+,4+,5+,6+ 2.5 Sơ đồ trải dây quấn hai cấp tốc độ Quy trình xây dựng sơ đồ trải dây quấn hai cấp tốc độ kiểu xếp kép cho động điện xoay chiều ba pha, có: Z = 24, 2p1 = 2p2 = 4, m = a = Bước Tính bước cực từ cho tốc độ cao:  c  12 [rãnh] Bước Tính số rãnh pha bước cực: q  [rãnh] Bước Tính bước cực từ cho tốc độ thấp:  th  [rãnh] Bước Tính bước quấn dây: y  [rãnh] Bước Tính góc lệch pha sức điện động hai rãnh liền nhau:  đ  150 Bước Tính khoảng cách pha A – B – C: A  B  C  [rãnh] Bước Vẽ sơ đồ trải dây quấn minh họa hình 7.10 1 2 Hình 7.10 Sơ đồ trải dây quấn hai cấp tốc độ Z = 24, 2p = 4, m = 3, a = Bước Xác định quy trình lồng dây Thứ tự lồng bối dây vào rãnh lõi sắt từ stator (quy trình lồng dây) thực sau: + Chờ: 1+,2+,3+,4+,5+ + Vô: 6-,7-,8-,9-,10-, → 6+,11- → 7+,12- → 8+,13- → 9+,14- → 10+, 15→ 11 ,16- → 12+,17- → 13+,18- → 14+,19- → 15+,20- → 16+,21- → 17+,22→ 18+,23- → 19+,24- → 20+,1- → 21+,2- → 22+,3- → 23+,4- → 24+,5- → 1+,2+,3+,4+,5+ + Gia công dây quấn stator 3.1 Làm khn Bước Tính chu vi khuôn quấn dây theo biểu thức (7.10) sau: CV  2.( K L y  L' ) [mm] (7.10) Trong đó: + KL: hệ số tính theo biểu thức (7.11) + y: bước quấn xác định dựa vào kiểu dây quấn [rãnh] + L: chiều dài cạnh tác dụng bối dây, biểu thức (7.12) 10 TS Bùi Văn Hồng  ( Dt  hr ) KL  Z + Dt: đường kính rotor [mm] (7.11) + Z: tổng số rãnh stator [rãnh] +  : hệ số xác định theo số cực từ (bảng 7.2) + hr: chiều cao rãnh stator [mm] L'  L  (6  10) [mm] + L: chiều dài lõi sắt từ stator [mm] (7.12) K L Hình 7.11 Thơng số làm chu vi khn Bảng 7.2 hệ số  2p  1,27 ÷ 1,3 1,33 ÷ 1,35 1,5 1,7 Hình 7.12 Kiểu dáng khuôn vạn Bước Gia công khuôn quấn dây vạn dựa theo kích thước chu vi khn tính, minh họa hình 7.12 11 3.2 Lót cách điện Cách điện cho dây, bao gồm: cách điện thân rãnh, cách điện miệng rãnh (bìa úp) nêm chèn cách điện (hình 7.13), cách điện đầu bối dây (lót vai) (hình 7.18) d2 h d1 hr h hr d1 d2 Hình 7.13 Hình dạng rãnh stator vị trí đặt cách điện Trong đó: - Cách điện rãnh cách điện miệng rãnh thường làm giấy cách điện có độ dày khoảng 0,2mm (tùy thuộc vào công suất máy điện), có kích thước phù hợp với kích thước rãnh stator minh họa hình 7.14 - Nêm chèn cách điện thường làm tre gỗ phíp, có tác dụng tăng cường cách điện độ bền cho bối dây 2.d - Cách điện đầu bối dây thường làm giấy cách điện có độ dày khoảng 0,1mm (tùy thuộc vào cơng suất máy điện) Kích thước, hình dáng cách thức lót cách điện đầu bối dây phụ thuộc vào kiểu dây quấn Hình 7.14 Hình dạng cách điện rãnh miệng rãnh 3.3 Quấn dây lên khuôn Bước Quấn thử bối dây, tiến hành lồng bối dây vào rãnh stator động điều chỉnh cho phù hợp (kích thước khn vừa) 12 TS Bùi Văn Hồng Bước Tiến hành quấn bối dây lại - Quấn vòng dây xếp song song nhau, khơng chồng chéo lên - Trong q trình quấn dây, phải nối dây, mối nối bắt buộc phải đặt vị trí đầu bối dây, nhằm thuận tiện cho việc kiểm tra sửa chữa (nếu bị cố) Mối nối phải hàn chì cố định cách điện ống gen 3.4 Lồng dây vào rãnh - Sử dụng dụng cụ lồng dây, như: dưỡng (cữ) để sửa cách điện rãnh, dao gạt dây rãnh (hình 7.15), dụng cụ chèn bối dây rãnh sau cách điện miệng rãnh để đặt nêm chèn Hình 7.15 Dao chải dây tre - Trước lồng dây phải quan sát vỏ động để đưa đầu dây phía có chừa lỗ dây để đấu vào hộp đấu dây động - Đặt cạnh bối dây vào rãnh theo thứ tự quy trình lồng dây Lần lượt gạt sợi dây qua khe rãnh vào gọn lớp giấy cách điện rãnh (hình 7.16) Hình 7.16 Thao tác lồng dây vào rãnh Chú ý: hai đầu dây nhóm bối luồng ống gen cách điện đặt nằm rãnh khoảng 2cm 13 - Giữ cạnh tác dụng cho thẳng dùng dao vào dây chải dọc theo khe rãnh (hình hình 7.17) để đẩy từ từ sợi dây vào rãnh stator Chú ý: không làm cong gấp khúc đoạn dây nằm rãnh stator Hình 7.17 Chải thẳng sợi dây rãnh - Dùng tay đẩy cách điện miệng rãnh vào miệng rãnh Chú ý khơng để vòng dây nằm ngồi giấy cách điện rãnh cách điện miệng rãnh - Nắn hai đầu bối dây để tạo khoảng không gian rộng cho việc lồng bối dây 3.5 Lót giấy cách điện nhóm bối dây - Cắt lót giấy cách điện nhóm bối giây phía ngồi rãnh để phân lớp nhóm bối dây pha với (hình 7.18) Chú ý: Giấy cách điện nhóm bối vừa đủ cách điện hai nhóm bối dây, mà khơng nên cắt thừa gây trở ngại cho việc đai dây thoát nhiệt độ đồng lớp sơn tẩm sơn cách điện cho bối dây quấn động 3.5 Đấu dây - Đấu liên kết nhóm bối dây theo sơ đồ trải dây quấn Tại chỗ nối liên kết nhóm bối dây phải lồng ống gen cách điện - Đưa đầu dây ngoài: dùng giây điện mềm nhiều sợi có màu khác để nối đầu dây (đầu đầu A, B, C màu, đầu cuối X, Y, Z màu) 14 TS Bùi Văn Hồng Chú ý: đưa đầu A, B, C hộp cực theo phía, đầu X, Y, Z theo phía lại (mục đích để dễ phân biệt) - Lắp đầu dây hộp cực theo sơ đồ điện hộp cực (sau cố định phần đầu bối) 3.6 Đai dây - Dùng dây nắn lại đầu bối dây cho gọn thẩm mỹ Hai đầu dây stator nắn tròn đủ rộng để đưa rotor vào dễ dàng, không chạm cách điện phần đầu bối dây nắp máy (hình 7.18) Hình 7.18 Lót cách điện đai đầu bối dây - Dây đoạn băng đai đoạn dây điện từ gấp làm đôi để làm kim đai dây tiến hành đai dây vị trí đai dây vị trí giao hai nhóm bối Chú ý: đai dây, phải giữ cố định giấy lót cách điện, khơng bị xê dịch 3.7 Kiểm tra dây sau gia công - Dùng đồng hồ VOM đo kiểm tra thông mạch dây quấn, sau dùng đồng hồ Megaohm đo điện trở cách điện pha với nhau, pha với vỏ máy Nếu điện trở cách điện không đạt yêu cầu, phải tiến hành tăng cường cách điện chèn lại nêm tre vào rãnh để cố định phần dây quấn rãnh - Điện trở cách điện pha với vỏ máy: Rcđ  (1000  U đm ) [MΩ] 1000 (7.13) Ví dụ: động có điện áp định mức Uđm = 400V, điện trở cách điện là: Rcđ ≥ 1,4 MΩ - Điện trở chiều pha: RAX = RBY = RCZ 15 - Dòng điện khơng tải pha: I0A = I0B = I0C ≤ 0,5Iđm - Tốc độ không tải: n0 ≈ 1500 vòng/phút - Nhiệt độ ổn định vỏ động tải định mức: θvỏ ≤ 750C - Nhiệt độ ổn định dây quấn tải định mức: θdây ≤ 1500C V NHIỆM VỤ THỰC HÀNH Quấn dây stator động xoay chiều ba pha kiểu đồng tâm hai mặt phẳng Quấn dây stator động xoay chiều ba pha kiểu đồng khuôn tập trung Quấn dây stator động xoay chiều ba pha kiểu xếp kép Quấn dây stator động xoay chiều ba pha q phân số Quấn dây stator động xoay chiều ba pha hai cấp tốc độ VI BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HÀNH PHIẾU BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HÀNH TÊN BÀI THỰC HÀNH Quấn dây động điện xoay chiều ba pha Họ tên sinh viên: … … … … … … … … … … … MSSV: … … … … … Lớp: … … … Nhóm: … … … NỘI DUNG BÁO CÁO CỦA SINH VIÊN Đánh giá SV GV Kết lấy mẫu - Thông số định mức: ………………………………………… ………………………………………… - Thông số dây quấn: ………………………………………… ………………………………………… 16 TS Bùi Văn Hồng Thông số dây quấn gia công - Chu vi khuôn: … … … … … … - Kiểu dây quấn: … … … … - Sống vòng bối: … … … - Đường kính dây: … … … Kết đo điện trở - Điện trở cách điện: … … … … … … … - Điện trở chiều pha: … … … Kết kiểm tra khơng tải - Dòng khơng tải: I0A, I0B, I0C ………………………………………… ………………………………………… - Tốc độ không tải: n0 ………………………………………… ………………………………………… Kết kiểm tra tải định mức - Nhiệt độ vỏ động cơ: θvỏ ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… - Nhiệt độ dây quấn: θdây ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… Thời gian thực thực hành Kết thực hành 17 ... phẳng Quấn dây stator động xoay chiều ba pha kiểu đồng khuôn tập trung Quấn dây stator động xoay chiều ba pha kiểu xếp kép Quấn dây stator động xoay chiều ba pha q phân số Quấn dây stator động xoay. .. BÀI THỰC HÀNH Kết cấu dây quấn stator 1.1 Động xoay chiều ba pha cấp tốc độ Dây quấn stator động điện xoay chiều ba pha cấp tốc độ bao gồm ba cuộn dây làm dây điện từ, có thơng số giống đặt pha. .. Vô: 6-, 7-, 8-, 9-, 1 0-, → 6+,1 1- → 7+,1 2- → 8+,1 3- → 9+,1 4- → 10+, 15→ 11 ,1 6- → 12+,1 7- → 13+,1 8- → 14+,1 9- → 15+,2 0- → 16+,2 1- → 17+,22→ 18+,2 3- → 19+,2 4- → 20+, 1- → 21+, 2- → 22+, 3- → 23+, 4- →