Đồ án tốt nghiệp
1
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DÂY QUẤN
MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀUMÁY
ĐIỆN XOAY CHIỀU
I. ĐẠI CƯƠNG
Dây quấn phần ứng có nhiệm vụ cảm ứng được một sức điện động nhất
định .Khi có chuyển động tương đối với từ trường khe hở. Dây quấn phần
ứng của máy điện xoay chiều bao gồm dây quán Stato và dây quấn Roto.
Cũng giống như dây quấn của máy điện một chiều, dây quấn phần ứng
của máy điện xoay chiều gồm nhiều phần tử nối với nhau theo một quy
luật nào đó. Phần tử ở đây cũng chính là bối dây và được đặt vào trong
các rãnh phần ứng. Bối dây có thể chỉ là một vòng dây (gọi là dây quấn
kiểu thanh dẫn, bối dây thường chế tạo dạng 1/2 phần tử và tiết diện
thường lớn), cũng có thể nhiều vòng dây (tiết diện dây nhỏ và gọi là dây
quấn kiểu ống dây). Số vòng dây của mỗi bối, số bối dây của mỗi pha và
cách nối phụ thuộc vào công suất, điện áp, tốc độ, điều kiện làm việc của
máy và quá trình tính toán điện từ.
Yêu cầu chính đối với dây quấn động cơ không đồng bộ Roto lồng sóc
như sau :
1) Điện áp của ba pha bằng nhau. Trong dây quấn ba pha, điện áp ba pha
lệch nhau 120° góc độ điện.
2) Điện trở và điện kháng của các mạch song song và của ba pha bằng
nhau.
3) Có thể đấu thành các mạch song song một cách dễ dàng khi cần thiết.
4) Dùng vật liệu dây dẫn điện ít nhất, phần đầu nối càng ngắn càng tốt để
thu gắn chiều dài của máy và đỡ tốn vật liệu.
5) Dễ chế tạo và sửa chữa.
6) Cách điện gữa các vòng dây, các pha và với đất ít tốn kém và chắc
chắn .
Đồ án tốt nghiệp
2
7) Kết cấu chắc chắn, có thể chịu được ứng lực cơ khi máy bị ngắn mạch
đột ngột hay khi khởi động.
Dây quấn phần ứng của máy điện xoay chiều được đặc trưng bằng những
số liệu sau :
1) Số rãnh Z
2) Số cực từ 2p
3) Số mạch nhánh song song a
4) Số pha m
5) Số vòng của một pha W
6) Cách nối dây ( ∆ hay Y )
7) Số rãnh của một pha dưới một bước cực : pm
Z
q2
=
8) Bước dây y……
Trong thực tế có nhiều kiểu dây quấn cho máy điện không đồng bộ Roto
lồng sóc, tuy nhiên theo phương pháp bố trí của các cạnh của dây quấn
trong rãnh thì dây quấn phân làm hai loại : một lớp và hai lớp.
Trong khuôn khổ của cuốn đồ án này ta chỉ đề cập tới một số kiểu dây
quấn hay dùng chủ yếu nhất.
II .DÂY QUẤN MỘT LỚP
Dây quấn một lớp thường được dùng trong các động cơ điện công suất
dưới 10kw và trong các máy phát điện tuabin nước.Trong dây quấn một
lớp, số rãnh của một pha dưới một bước cực q thường là số nguyên, cạnh
của bối dây chiếm cả rãnh nên số cạnh của bối dây của một pha dưới một
bước cực đúng bằng q và dưới mỗi đôi cực mỗi pha có một tổ bối dây
gồm q bối dây.Trước khi đi vào cụ thể từng kiểu, ta nghiên cứu sự sắp
xếp các đầu nối của bối dây trong một pha để phân loại các kiểu dây quấn
một lớp
Đồ án tốt nghiệp
3
a) a’)
b) b’)
c) c’)
Hình 1.1 Cách sắp xếp đầu nối của dây quấn 1 lớp
Hình 1.1 chỉ q là số lẻ (q=3) và số chẵn (q=4). Dây quấn sắp xếp theo
hình 1.1a và 1.1a’ có khó khăn vì các bối dây kích thước khác nhau mà
lại đè chồng lên nhau. Vì vậy trên thực tế người ta sắp xếp dây quấn theo
hai kiểu chính
Kiểu thứ nhất có đặc điểm là kích thước các bối dây không giống nhau và
xếp đồng tâm với nhau nên không đè chồng lên nhau( hình 1.1b và
1.1b’).Kiểu thứ hai có đặc điểm là kích thước các bối dây giống nhau
(hình 1.1c và 1.1c’) nhưng phần đầu nối đè chồng lên nhau nên gọi là dây
quấn đối xứng hay đồng khuôn. Mỗi kiểu dây quấn lại chia làm nhiều
loại. Sau đây sẽ phân tích từng loại một.
1.DÂY QUẤN KIỂU ĐỒNG TÂM :
Trong dây quấn một lớp, vì dưới mỗi đôi cực, một pha có một tổ bối dây
quấn có 3p tổ bối dây.Nếu p là số chẵn thì dây quấn có số tổ bối dây là số
Đồ án tốt nghiệp
4
chẵn. Trong trường hợp đó có thể chia 1/2 số tổ bối dây đặt trong một
mặt phẳng còn lại đặt lên một mặt phẳng khác (hình 1-2) và được gọi là
dây quấn đồng tâm hai mặt phẳng.
Nếu p là số lẻ thì số tổ bối dây chia chẵn cho ba do đó có thể đặt các bối
dây lên ba mặt phẳng khác nhau (hình 1.2) và gọi là dây quấn đồng tâm
ba mặt phẳng. Nếu muốn đặt vào hai mặt phẳng thì một bối dây phải uốn
lại (như hình 1-3).
Khi q là số chẵn thì có thể chia tổ bối dây ra làm hai nửa tổ và đầu dây
của các nửa tổ này bẻ ngoặt về hai phía khác nhau. Như vậy trong một
pha số nửa tổ bối dây bằng số cực nên phần đầu nối của dây quấn một
pha sẽ chiếm tất cả chu vi bề mặt phần đầu nối của Stato, do đó phần đầu
H×nh 1.2 d©y quÊn ®ång t©m 3 mÆt ph¼ng
víi p lμ sè ch½n
p= 2
q= 2
q= 4
p= 1
H×nh 1.5 d©y quÊn ®ång t©m ph©n t¸n
p
= 1
Đồ án tốt nghiệp
5
nói của dây quấn mỗi pha phân bố trên một mặt phẳng và ta có loại dây
quấn ba pha đồng tâm ba mặt phẳng (hinh 1-5), loại này còn gọi là dây
quấn đồng tâm phân tán.
Đặc điểm của dây quấn đồng tâm là các bối dây có hình dáng và chiều dài
khác nhau. Khi có mạch nhánh song song thì đặc điểm này có ảnh hưởng
rất lớn. Để cho điện trở và điện kháng trong các mạch nhánh của dây
quấn hai mặt phẳng bằng nhau thì trong mỗi mạch nhánh số bối dây trong
hai mặt phẳng phải như nhau. Gọi a là số mạch nhánh song song trong
một pha thì số bối dây trong mỗi mạch nhánh của một mặt phẳng phải là
(p/2a).Vì chỉ trong trường hợp (p/2a) là số nguyên chúng ta mới có thể
thực hiện được dây quấn có trở kháng đối xứng. Khi a = 2 chỉ có p = 4, 8,
12….mới thực hiện được điều đó.
Đối với dây quấn ba mặt phẳng, vì dây quấn mỗi pha đặt trong một mặt
phẳng nên tổng trở của các mạch song song của một pha có thể bằng nhau
nhưng tổng trở của các pha lại không thể bằng nhau được.Để tránh được
điều đó, trong thực tế người ta cứ quấn các tổ bối dây hoàn toàn như nhau
và lúc đặt dây vào các mặt phẳng thì cố ép dây sao cho vừa vào các chỗ
trống.
Tóm lại dây quấn đồng tâm hai mặt phẳng và ba mặt phẳng thực chất là
dây quấn không đối xứng.
2. DÂY QUẤN ĐỒNG KHUÔN :
Ngược lại với dây quấn đồng tâm, dây quấn đồng khuôn là loại dây
quấn đối xứng vì nó do những bối dây giống nhau hợp lại. Dây quấn đồng
khuôn có thể chia làm ba loại : đơn giản, phân tán và móc xích.
Sơ đồ của một pha dây quấn đồng khuôn đơn giản như ỏ hình1-1,của loại
đồng khuôn phân tán như hình 2-1. So với loại dây quấn đồng tâm phân
tán chỉ khác nhau ở hình dáng của đầu dây nối.