a.Một số khái niệm cơ bản.
-Trục cực từ stato: là đường thẳng đi qua hai mặt cực stato.
- Trục trung tính hình học có thể định nghĩa là đường thẳng đi qua tâm rôto và thẳng góc trục cực từ stato.
-Tùy theo vị trí đặt chổi than, ta sẽ đưa đầu dây lên phiến góp bằngnhiều ( rãnh nguyên tố ) chỉ đề cập đến nếu dây quấn bố trí theo dạng 2lớp.
- Trong một rãnh thực có thể có rảnh thực chứa nhiều rãnh phần tử tùy theo quan hệ giữa số rãnh Z của rôto với số phiến góp K của cổ góp. Nếu K = m.Z ( m = 1, 2, 3 ….) thì trong một rãnh thực chứa m rãnh phầntử.
Rãnh thực chứa một rãnh phần tử Rãnh thực chứa 2 hay 3 rãnh phần tử
- Bước phiến góp: là khoảng cách giữa hai phiến góp mang đầu đầu và đầu cuối của bối dâyquấn.
b.Phân loại dây quấn rô to đông cơ vạnnăng:
Ta có nhiều tiêu chuẩn phân loại cho dây quấn rôto đông cơ vạn năng:
- Nếu dựa vào vị trí của 2 bối dây bố trí liên tiếp nhau, về đầu dây ra, ta có dây quấn theo dạng xếp hay sóng.
- Nếu theo cách xếp các đầu ra dây cho các bối dây kế tiếp nhau trong mỗi loại, ta có dây quấn xếp tiến hay lùi hoặc dây quấn sóng tiến hay lùi. Trong dây quấn sóng hay xếp nếu rãnh thực chỉ chứa một rãnh phần tử, dây quấn là dạng đơn giản ( K = Z ). Ngược lại, nếu rãnh thực chứa nhiều hơn rãnh phần tử, dây quấn thuộc dạng phức tạp ( K = m.Z, m = 2, 3, 4 …).
- Nếu căn cứ theo cách đưa đầu dây lên phiến góp, dây quấn có thể thuộc một trong các dạng sau:
+ Đầu dây đấu thẳng lên phiến góp. + Đầu dây đá lệch trái.
Giáo trình động cơ điện vạn năng
35
+ Đầu dây đá lệch vào giữa bối dây( trường hợp đặc biệt của đá lệch phải). c. Vẽ sơ đồ trải dây quấn rô to theo phương pháp quấn xếp đơngiản.
- y1 : là khoảng cách giữa hai cạnh tác dụng bối dây.
- y2: là khoảng cách giữa cạnh chứa đầu ra của bối trước đến cạnh chứa đầu vào của bối kếtiếp.
- y: là khoảng cách giữa hai cạnh tác dụng (cùng chứađầu vào, hoặc cùng chứa đầu ra ) của 2 bối dây kếtiếp.
- yc : bước phiến góp.
- Ze: tổng số rãnh phần tử trên rôto.
- b: hệ số điều chỉnh để y1 có giá trị nguyên.
Khi tính y1, đơn vị của y1 tính theo rãnh phần tử. Chỉ khi mZ = K và m = 1, ta có đơn vị y1 bằng rãnh thực. Ta có: y Ze b 1 2 p là số nguyên y yc y2 y y1 yc n Với n = 1, 2, 3… và yc max m K Z
Trong đó, ta dùng dấu ( + ) thì đạt được dây quấn xếp tiến, dùng dấu ( - ) thì đạt được dây quấn xếp lùi.
- Số mạch nhánh song song trong rôto: a = 2p. | yc | * Trình tự vẽ sơ đồ trải dây quấn rô to động cơ vạn năng.
Bước 1: Xác định các số liệu cần thiết: Số rãnh Z của rôto và số cực 2p, kiểu quấn dây. Số phiến góp K.
Bước 2:Vị trí lắp đặt chổi than so với trục cực từ hay trung tính hình học. Tính m =
K
và suy ra Ze.
Z
Bước 3: Xác định các bước y, y1, y2, yc cho dây quấn. Suy ra số nhánh song song a.
Bước 4:: Lập bảng xác định cách bố trí các bối dây trên rôto. - Phương pháp xác định như sau:
- Đánh số thứ tự cho các rãnh kể cả rãnh phầntử.
- Căn cứ theo các giá trị y1 và y2 (đơn vị tính theo rãnh phần tử ) để lập bảng bố trí theo hình thức sauđây.
Số thứ tự rãnh chứa cạnh tác dụng trên : [ ] [ ]
y1+
Số thứ tự rãnh chứa cạch tác dụng dưới : [ y1 + 1]’ [ ]’
Trong quá trình lập bảng, số thứ tự rãnh tìm được là 0, số âm hay số dương có giá trị lớn hơn Ze, ta phải tìm và quy đổi tương đương bằng qui tắc sau:
Giáo trình động cơ điện vạn năng
36 Ví Dụ 2:
* Nếu số thứ tự là 0 hay số âm:
Số thứ tự tương đương = số hiện có + Ze . * Nếu số thứ tự là dương và lớn hơn Ze: Số thứ tự tương đương = số hiện có - Ze . Thực hiện vẽ sơ đồ khai triển.
Ví Dụ1:
Xác định cách bố trí các bối dây rôto, khi rôto có 2p = 2, Z = K = 12. GIẢI
Bước 1:Xác định số liệu cần thiết ban đầu Z=12 rãnh, K=12 phiến góp, 2p= 2
m K
Z
12 1 và Ze = Z = K, một rãnh thực chỉ chứa một rãnh phần tử. 12
Bước 2: Xác định bước dây quấn: y Ze
1
2 p
b 12 b
2 = 6 b.
Nếu chọn dấu ( + ), tính y1 là bước dài, ít gặp trong thực tế vì hao tốn vật liệu và khó thi công trong quấn dây.
Nếu chọn b = 0, y1 là bước đủ.
Nếu chọn dấu ( - ), tính y1 là bước ngắn ( thườngsử dụng ). Thông thường chọn chọn sao cho y1 có bước ngắn và ngắn hơn bước cực từ một rãnh thực.
Cụ thể, trường hợp này ta chọn y1 = 6 – b và b = 1, y1 = 5 rãnh thực. Ta có m = 1, nên yc = 1 là tối đa, bố trí dây quấn xếp tiến thì yc = 1.
Ta được bước tổng hợp y = yc = 1, bước thứ hai của dây quấn có giá trị như sau: y2 = y - y1 = 1 –5 = 4 rãnh thực.
Số nhánh song song trong rôto là a = 2p. | yc | = 2.1 = 2 nhánh.
Bước 3 :Lập bảng số xác định bảng bố trí các bối dây trong rôto:
Lập bảng bố trí các bối dây cho rôto đã thực hiện tại ví dụ 1 với kiểu xếp tiến. Dùng dây quấn xếp lùi, ta có y1 = 5 rãnh thực, y = yc – 1, nên y2 = y – y1 = -6 rãnh thực.
10 11 12
Giáo trình động cơ điện vạn năng
37 Ví Dụ 3:
1 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2
6’ 5’ 4’ 3’ 2’ 1’ 12’ 11’ 10’ 9’ 8’ 7’
Bảng bố trí cho các bối dây lập được như sau:
Ví Dụ 2: Xác định cách bố trí các bối dây rôto, khi rôto có 2p = 2, Z = 12, K = 24. Dạng quấn là xếp tiến.
GIẢI : Ta có: m K
Z
12 2 và Ze = K = 24 rãnh phần tử. 12
Xác định bước dây quấn: y Z e
1
2 p
b 24 b = 12 b. 2
Trong trường hợp dây quấn xếp phức tạp, giá trị y1 tính theo rãnh phần tử, khi rút ngắn bước cho y1 , xảy ra hai trường hợp sau:
+ Với y1 đã rút ngắn, giá trị y1 này khi quy thành rãnh thực nếu y1 nguyên dây quấn dạng xếp thông thường.
+ Với y1 rút ngắn, khi tính y1 theo đơn vị rãnh thực mà y1 không nguyên dây qâ1n dạng xếp bước chia.
Trong ví dụ này, khi chọn y1 = 12 –b với:
+ y1 = 12 – b ( b = 2 ), y1 =10 rãnh phần tử hay tương ứng khi quy đổi y1 =5 rãnh thực. Dây quấn làdạng thôngthường.
+ y1 = 12 – b ( b = 1 ), y1 =11 rãnh phần tử hay tương ứng khi quy đổi y1 =5,5 rãnh thực. Trường hợp này dây quấn dạng bước chia.
Tạm thời ta chọn y1 = 10 hoặc y1 = 11 để xét tiếp.
Khi m = 2, có thể chọn yc tối đa bằng m, do đó trong trường hợp này đối với yc ta có 4 khả năng :
Nếu | yc | = 1 số mạch nhánh a = 2 nhánh. Khi yc = +1 (xếp tiến ) và y1 = -1 ( xếp lùi ). Nếu |yc | = 2, rôto có a = 4 nhánh.
Khi yc = +2 (xếp tiến ) và y1 = -2 ( xếp lùi ). Bảng tóm tắt các khả năng có thể xảy ra sau:
Trường hợp y1 y a Ghi chú
1 11 +1 2 nhánh Dạng xép tiến, bước chia.
2 rãnh -1 Dạng xếp lùi, bước chia.
phần tử
3 +2 4 nhánh Dạng xép tiến, bước chia.
4 -2 Dạng xếp lùi, bước chia.
5 11 +1 2 nhánh Dạng xép tiến thông thường.
6 rãnh -1 Dạng xếp lùi thông thường.
phần tử
7 +2 4 nhánh Dạng xép tiến thông thường.
Giáo trình động cơ điện vạn năng
38
dưới chứa cạnh tác dụng lẻ. Vậy mỗi bảng số xem như tương ứng hai mạch nhánh trong rôto: ( a = 4 nhánh tương ứng 2 bảng ).10 12 14 16 18 20 22 24
13’ 15’ 17’ 19’ 21’ 23’ 1’ 3’ 5’ 7’ 9’ 11’
Tùy theo trường hợp chọn lựa để bố trí dây quấn trong 8 trường hợp trên, tính y2 và lập bảngsố.
Chọn trường hợp 3, ứng với giá trị: y1 = 11 rãnh phần tử, y = yc = +2, a = 4 nhánh, lúc đó y2 = y - y1 = 2 – 11 = -9 rãnh phần tử.
Bảng bố trí dây quấn có dạng sau:
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
12’ 14’ 16’ 18’ 20’ 22’ 24’ 2’ 4’ 6’ 8’ 12’
Trong bảng này, khi khép kín cạnh trên chỉ có giá trị lẻ, cạch dưới chỉ có giá trị chẵn, do đó lập thêm bảng bố trí khác với cạnh trên chứa cạnh tác dụng chẵn và cạnh
+ Vẽ các rãnh phần tử và rãnh thực bằng các đoạn song song bằng và cách đều nhau, đánh số thứ tự cho các rãnh phần tử và rãnh thực.
+ Vẽ cạnh tác dụng trên và dưới trong rãnh bắng các nét vẽ liên tục hay gián đoạn.
+ Vẽ các phiến góp trên cổ góp, chú ý vị trí tương đối giữa đường kéo dài rãnh và vị trí phiến góp.
+ Dựa vào bảng bố trí dựng sơ đồ khai triển dây quấn.
+ Đặt chổithan vào cổ góp, cho dòng điện vào một chổi than và đi ra ở chổi than còn lại để kiểm tra cực tính dây rôto.
Giáo trình động cơ điện vạn năng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 12 11 10 9 8 7 6 5 1 2 3 4
Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn rôto có bảng bố trí thành lập trong ví dụ 1
Hình 7.1: Dây quấn xếp tiến, hai lớp đơn giản, hai mạch nhánh (K = Z = 12, 2p=2)
11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Giáo trình động cơ điện vạn năng
40
Hình 7.3:Dây quấn xếp với đầu ra đá lệch phải hai phiến góp ( K = Z = 12, 2p = 2 )
Hình 7.5: Dây quấn xếp lùi (K = Z = 12, 2p = 2 ) d.Vẽ sơ đồ trải dây quấn rô to theo kiểu quấn sóng:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 12 11 39
Giáo trình động cơ điện vạn năng
Trình tự bố trí, xây dựng sơ đồ khai triển cho dây quấn sóng tương tự như đã thực hiện trong dây quấn xếp lớp. tuy nhiên các công thức dùng xác định bước dây quấn sóng như sau:
y Ze b là số nguyên y y y y yc K m p 1 2 p 2 1 K m Z
- Số mạch nhánh song song để tạo nên a = 2m. Đối với động cơ có 2p = 2 dây quấn sóng và xếp không khác nhau. Khi 2p > 2 sẽ thấy rõ sự khác biệt giữa dây quấn sóng và dây quấnxếp.
Ví Dụ 3:Vẽ sơ đồ dây quấn sóng cho rôto động cơ vạn năng có Z = K = 12, 2p = 2. Chọn cách đưa đầu dây lên phiến góp đá lệch trái là 2.
GIẢI.
Bước 1: Xác định Z = K = 12, m = 1, Ze = K = 12. Bước 2: Xác định các bước dây quấn:
y Ze b
1
2 p = 6 b: y yc K m 12 1
p
Chọn y1 = 6 – b và b = 1, nên y1 = 5 rãnh thực.Nếu chọn yc = y = 13, ta có dây quấn sóng dạng tiến. Nếu chọn yc = y = 12, ta có dây quấn sóng dạng lùi.
Chọn yc = y = 13, suy ra y2 = y – y1 = 13 – 5 = 8. Bước 3: Số nhánh song song a = 2m = 2.1 = 2.
Bước 4: Bảng xác định bối dây được thành lập như sau:
Giáo trình động cơ điện vạn năng
Hình 7.6: Dây quấn sóng ( K = Z = 12, 2p = 2 )
Trong công nghệ quấn dây cho rôto động cơ vạn năng, ta thể hiện dây quấn xếp hay sóng theo một trong các phương pháp sau:
Quấn xếp như trongsơ đồ khai triển đã xây dựng. Quấn từng cặp bối dây đan hình V.
Quấn từng cặp bối dây song song.
Ngoại trừ trường hợp quấn xếp, các phương pháp còn lại được sử dụng với các yêu cầu.Tạo điều kiện về tính đối xứng cho các mạch nhánh song song trong rôto khi động cơ đang quay.Tạo điều kiện cân bằng động tốt cho rôto sau quá trình quấn lại dây quấn trên rôto.