Giáo trình Máy điện 2 (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô

Chia sẻ: Hayato Gokudera | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:64

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Máy điện 2 (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) nhằm cung cấp cho người học những kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, cũng như các phương trình cân bằng điện từ, máy điện đồng bộ, máy điện một chiều. Từ đó sẽ tạo điều kiện tiền đề vững chắc cho mô đun truyền động điện, trang bị điện... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Máy điện 2 (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô

1 BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƢỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TĐH GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: MÁY ĐIỆN 2 NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo quyết định số: QĐ....ngày....tháng.....năm 20... ) Năm 2019
2 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lêch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. LỜI GIỚI THIỆU Để phục vụ cho việc giảng dạy theo chương trình khung đã ban hành năm 2018, quyển giáo trình này sẽ cung cấp những kiến thức cơ bản về máy điện. Sau một thời gian khảo sát và nghiên cứu tài liệu cũng như trong thực tiễn về lĩnh vực điện công nghiệp chúng tôi viết giáo trình này nhằm phục vụ cho công tác dạy nghề. Giáo trình này được biên soạn để giảng dạy cho người học ở trình độ cao đẳng hoặc làm tài liệu tham khảo cho các khoá đào tạo ngắn hạn cho các công nhân kỹ thuật chuyên ngành điện. Mặc dù nhóm tác giả đã có nhiều cố gắng, song thiếu sót là khó tránh. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn! Ninh Bình, ngày…..tháng…. năm 201 Tham gia biên soạn Trần Đức Thiện – Chủ biên Đặng Thị Thu Thủy
3 MỤC LỤC BÀI 1: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU ....................................................................... 7 1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy điện một chiều ................................... 7 1.1. Cấu tạo của máy điện một chiều .................................................................... 7 1.1.1. Phần cảm (Phần tĩnh hay Stator). ................................................... 7 1.1.2. Phần ứng (Phần quay hay Rotor). ................................................... 9 1.1.3. Bộ phận đổi chiều.......................................................................... 10 1.2. Nguyên lí làm việc của máy điện một chiều ................................................ 10 1.2.1. Chế độ máy phát điện .................................................................... 11 1.2.2. Chế độ động cơ điện...................................................................... 11 2. Phân loại và các trị số định mức của máy điện một chiều .............................. 12 2.1. Phân loại. ...................................................................................................... 12 2.2. Các đại lượng định mức: .............................................................................. 13 3. Dây quấn máy điện một chiều ......................................................................... 13 3.1. Đại cương về dây quấn máy điện 1 chiều. ................................................... 13 3.2. Dây quấn xếp ................................................................................................ 15 3.2.1. Dây quấn xếp đơn ......................................................................... 15 3.2.2. Dây quấn xếp phức tạp. ................................................................. 18 3.3. Dây quấn sóng .............................................................................................. 22 3.3.1. Dây quấn sóng đơn ........................................................................ 22 3.3.2. dây quấn sóng phức tạp ................................................................. 24 3.4 Quấn dây máy điện 1 chiều kiểu xếp đơn ..................................................... 25 3.4.1. Trình tự thực hiện .......................................................................... 25 3.4.2. Thực hiện trình tự .......................................................................... 28 3.4.3. Thực hành ...................................................................................... 31 4. Tính thuận nghịch của máy điện một chiều ................................................... 35 4.1. Mô tả mô hình máy điện một chiều (xem tài liệu của mô hình) .................. 35 4.2. Tính thuận nghịch của máy điện một chiều (xem tài liệu của mô hình) ...... 38 4.2.1. Vận hành máy điện một chiều ở chế độ máy phát điện (xem tài liệu của mô hình) ..................................................................................... 38 4.2.2. Vận hành máy điện một chiều ở chế độ động cơ điện (xem tài liệu của mô hình) ............................................................................................ 40 5. Đặc tính của máy điện một chiều .................................................................... 41 Các đặc tính cơ bản của MFĐDC ....................................................................... 43 5.1. Đặc tính không tải ........................................................................................ 43 5.2. Đặc tính ngắn mạch. ..................................................................................... 44 5.3. Đặc tính ngoài. ............................................................................................. 45 5.4. Đặc tính điều chỉnh ...................................................................................... 46 BÀI 2: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BA PHA .......................................................... 47 1. Cấu tạo của máy phát điện đồng bộ ................................................................ 47 1.1. Khái niệm ..................................................................................................... 47 1.2. Cấu tạo.......................................................................................................... 48
4 2. Nguyên lý làm việc của máy phát điện đồng bộ ............................................. 51 3. Phản ứng phần ứng .......................................................................................... 51 3.1. Khái niệm phản ứng phần ứng ..................................................................... 51 3.2. Tác dụng của phản ứng phần ứng ................................................................ 52 4. Các đặc tính của máy phát điện đồng bộ ........................................................ 53 4.1. Khái niện ...................................................................................................... 53 4.2. Dạng đặc tính ............................................................................................... 53 4.2.1. Đặc tính ngoài ............................................................................... 53 4.2.2.Đặc tính điều chỉnh ........................................................................ 54 5. Các đại lượng định mức và sự phân bổ năng lượng trong máy phát điện đồng bộ ......................................................................................................................... 55 5.1. Các đại lượng định mức ............................................................................... 55 5.2 Cân bằng năng lượng trong máy phát điện đồng bộ. .................................... 55 6. Sự làm việc song song của các máy phát điện đồng bộ .................................. 57 6.1 Điều kiện để các máy phát làm việc song song ............................................ 57 6.2 Các phương pháp hoà đồng bộ. ..................................................................... 57 6.3.Thực hành hòa đồng bộ 2 máy phát đồng bộ 3 pha ...................................... 60
5 1. Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian: Thời gian (giờ) Thực hành, Kiểm Số Tổng Lý thí nghiệm, tra Tên các bài trong mô đun thuy TT số thảo luận, ết bài tập Bài 1: Máy điện một chiều 40 10 24 6 1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc 2 2 của MĐMC. 2. Phân loại và các đại lượng định 2 2 mức 1 3. Dây quấn máy điện 1 chiều 32 2 24 6 4. Tính thuận nghịch của máy 2 2 điện 1chiều 5. Đặc tính của máy điện 1 chiều 2 2 Bài 2: Máy phát điện đồng bộ 3 20 10 8 2 pha 1. Khái niệm- Cấu tạo của máy 1 1 điện phát đồng bộ 3 pha 2. Nguyên lý làm việc. 1 1 3. Phản ứng phần ứng . 1 1 4. Các đặc tính của máy phát điện 2 2 2 đồng bộ 5. Các trị số định mức và phân bố 7 3 4 năng lượng trong máy phát đồng bộ 6. Sự làm việc song song của các 8 2 4 2 máy phát điện đồng bộ Cộng 60 20 32 8
6 MÔ ĐUN: MÁY ĐIỆN 2 Mã mô đun: MĐ17 Vị trí, ý nghĩa, vai trò môn học/mô đun: - Vị trí: Mô đun này học sau các môn học: An toàn lao động, mạch điện, mô đun đo lường. - Ý nghĩa: Mô đun này là mô đun đào tạo chuyên ngành. - Vai trò: Nó cung cấp cho người học những kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, cũng như các phương trình cân bằng điện từ ... máy điện đồng bộ, máy điện một chiều. Từ đó sẽ tạo điều kiện tiền đề vững chắc cho mô đun truyền động điện, trang bị điện... Mục tiêu của môn học.mô đun Sau khi học xong mô đun này, người học nghề có khả năng: * Về kiến thức: - Phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các loại máy điện thông dụng như: máy điện đồng bộ và máy điện một chiều. * Về kỹ năng: - Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn máy điện không đồng bộ,máy điện đồng bộ, máy điện một chiều .. - Kết nối mạch, vận hành máy điện. - Tính toán các thông số kỹ thuật trong máy điện. * Về thái độ: - Có ý thức trong sử dụng trang thiết bị và vận hành hệ thống động cơ máy phát có hiệu quả, tuổi thọ cao
7 BÀI 1: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU M bài: MĐ 17.01 Giới thiệu: Máy điện một chiều là một thiết bị điện từ quay, làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ để biến đổi cơ năng thành điện năng một chiều (máy phát điện) hoặc ngược lại để biến đổi điện năng một chiều thành cơ năng trên trục (động cơ điện). Mục tiêu: - Mô tả đươc cấu tạo, phân tích được nguyên lý làm việc của máy điện một chiều - Tháo, lắp, vận hành được các máy điện một chiều - Tính toán được các thông số cơ bản của sơ đồ dây quấn máy điện một chiều. - Quấn lại được các cuộn dây của máy điện một chiều. - Bảo dưỡng và sửa chữa máy điện một chiều theo yêu cầu - Rèn luyện tính cẩn thận tỷ mỉ, chính xác tư duy khoa học và sang tạo Nội dung: 1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy điện một chiều 1.1. Cấu tạo của máy điện một chiều Kết cấu của máy điện một chiều có thể phân làm hai thành phần chính là phần tĩnh và phần quay. 1.1.1. Phần cảm (Phần tĩnh hay Stator). Cực từ chính N Cực từ phụ Hình 1-1 Thân máy S
8 Đây là phần có nhiệm vụ tạo ra từ trường chính trong máy.Nó được mô tả trên hình 1-1 và gồm các phần chính sau: a. Cực từ chính (hình 1-2) Là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ. Lõi sắt cực từ (1) làm bằng thép lá kỹ thuật điện hay thép các bon dầy 0,5 đến 1mm ghép lại bằng đinh tán. Lõi mặt cực từ (2) được kéo dài ra (lõm vào) để tăng thêm đường đi của từ trường. Vành cung của cực từ thường bằng 2/3τ (τ: Bước cực, là khoảng cách giữa hai cực từ liên tiếp nhau). Trên lõi cực có cuộn dây kích từ (3), trong đó có dòng một chiều chạy qua, các dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng mỗi cuộn đều được cách điện kỹ thành một khối, được đặt trên các cực từ và mắc nối tiếp với nhau. Cuộn dây được quấn vào khung dây (4), thường làm bằng nhựa hóa học hay giấy bakêlit cách điện. Các cực từ được gắn chặt vào thân máy (5) nhờ những bu lông (6). Hình 1-2: Cực từ chính b. Cực từ phụ Được đặt giữa cực từ chính dùng để cải thiện đổi chiều, triệt tia lửa trên chổi than. Lõi thép của cực từ phụ cũng có thể làm bằng thép khối, trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn, có cấu tạo giống như dây quấn của cực từ chính, dây quấn của cực từ phụ được đấu nối tiếp với mạch phần ứng. Để mạch từ của cực từ phụ không bị bão hòa thì khe hở của nó với rotor lớn hơn khe hở của cực từ chính với rotor. c. Vỏ máy (Thân máy) Làm nhiệm vụ kết cấu đồng thời dùng làm mạch từ nối liền các cực từ. Trong máy điện nhỏ và vừa thường dùng thép tấm để uốn và hàn lại. Máy có công suất lớn dùng thép đúc có từ 0,2-2% chất than. d. Các bộ phận khác - Nắp máy: để bảo vệ máy bị những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn. Trong máy điện nhỏ và vừa nắp máy có tác dụng làm giá đỡ ổ bi.
9 - Cơ cấu chổi than: Để đưa điện từ phần quay ra ngoài hoặc ngược lại. Máy có bao nhiêu cực có bấy nhiêu chổi than. Các chổi than dương được nối chung với nhau để có một cực dương duy nhất. Tương tự đối với các chổi than âm cũng vậy. 1.1.2. Phần ứng (Phần quay hay Rotor). a) Lõi thép phần ứng Để dẫn từ thường dùng thép lá kỹ thuật điện (hình 1-2) dầy 0,5mm có sơn cách điện hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên. Trên các lá thép có dập các rãnh để đặt dây quấn. Rãnh có thể hình thang, hỉnh quả lê hoặc hình chữ nhật,… Hình1- 2: Lá thép phần ứng Khi ghép nhiều lá thép đã dập sẵn lại sẽ tạo thành lõi thép phần ứng hình trụ, mặt ngoài có rãnh để đặt dây quấn, mặt trong có lỗ và được bắt chặt với trục máy. Lõi thép phần ứng được đặt phía trong stato (hình 1-3) Cực từ chính N Cực từ phụ Thân máy Rô to S
10 b).Dây quấn phần ứng Là phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy qua. Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện. Trong máy điện nhỏ thường dùng dây có tiết diện tròn, trong máy điện vừa và lớn có thể dùng dây tiết diện hình chữ nhật. Dây quấn được cách điện cẩn thận với rãnh và lõi thép. Để tránh cho khi quay bị văng ra ngoài do sức ly tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt và phải đai chặt các phần đầu nối dây quấn. Nêm có thể dùng tre gỗ hoặc ba kê lit.Dây quấn phần ứng gồm nhiều phần tử dây quấn(hay bối dây) được nối với nhau theo những qui luật nhất định. 1.1.3. Bộ phận đổi chiều Dây quấn phần ứng được nối ra cổ góp. Cổ góp thường được làm bởi nhiều phiến đồng mỏng được cách điện với nhau bằng những tấm mi ca có chiều dày từ 0,4 đến 1,2mm và hợp thành một hình trụ tròn. Hai đầu trụ tròn dùng hai vành ép hình chữ nhật V ép chặt lại, giữa vành ép và cổ góp có cách điện bằng mi ca hình V. Đuôi cổ góp cao hơn một ít để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn vào các phiến góp được dễ dàng (hình 1-4) Hình1- 4: Cổ góp Các bộ phận khác - Cánh quạt dùng để quạt gió làm nguội máy. - Trục máy, trên đó có đặt lõi thép phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi. Trục máy thường được làm bằng thép các bon tốt. 1.2. Nguyên lí làm việc của máy điện một chiều Người ta có thể định nghĩa máy điện một chiều như sau: Là một thiết bị điện từ quay, làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ để biến đổi cơ năng thành
11 điện năng một chiều (máy phát điện) hoặc ngược lại để biến đổi điện năng một chiều thành cơ năng trên trục (động cơ điện). 1.2.1. Chế độ máy phát điện Hình1- 5: Qui tắc bàn tay phải Máy gồm một khung dây abcd hai đầu nối với hai phiến góp, khung dây và phiến góp được quay quanh trục của nó với một vận tốc không đổi trong từ trường của hai cực nam châm. Các chổi than A và B đặt cố định và luôn luôn tì sát vào phiến góp. Khi cho khung quay theo định luật cảm ứng điền từ trong thanh dẫn sẽ cảm ứng nên sức điện động theo định luật Faraday ta có: e = B.l.v (V) Trong đó: B: Từ cảm nơi thanh dẫn quét qua và có đơn vị đo là Tesla (T) L: Chiều dài của thanh dẫn nằm trong từ trường và có đơn vị đo là mét (m) V: Tốc độ dài của thanh dẫn và có đơn vị đo là mét trên giây( m/s) Chiều của sức điện động được xác định theo qui tắc bàn tay phải (hình1- 5), như vậy theo hình vẽ sức điện động của thanh dẫn cd nằm dưới cực S có chiều đi từ d đến c, còn thanh ab nằm dưới cực N có chiều đi từ b đến a. Nếu mạch ngoài khép kín qua tải thì sức điện động trong khung dây sẽ sinh ra ở mạch ngoài một dòng điện chạy từ A đến B. Nếu từ cảm B phân bố hình sin thì e biến đổi hình sin . Trong quá trình làm việc chổi than đứng yên, còn các phiến góp và thanh dẫn luôn đổi vị trí .Nhưng do chổi than A luôn nối với thanh dẫn nằm dưới cực N và chổi than B luôn nối với thanh dẫn nằm dưới cực S, nên dòng điện mạch ngoài chỉ chạy theo chiều từ A đến B. Nói cách khác sức điện động xoay chiều cảm ứng trong thanh dẫn và dòng điện tương ứng đã được chỉnh lưu thành sức điện động và dòng điện một chiều nhờ hệ thống vành góp và chổi than, dạng sóng sức điện động một chiều ở hai chổi than như hình Đó là nguyên lý làm việc của máy phát điện một chiều. 1.2.2. Chế độ động cơ điện Nếu ta đưa dòng điện một chiều đi vào chổi than A và ra ở B thì do dòng điện chỉ đi vào thanh dẫn dưới cực N và đi ra ở các thanh dẫn nằm dưới cực S, nên
12 dưới tác dụng của từ trường sẽ sinh ra một mô men có chiều không đổi làm cho phần ứng quay. Chiều của lực điện từ được xác định theo quy tắc bàn tay trái (hình 1-9-b). Các lực điện từ tạo với trục một mô men và nhờ có mô men đó mà phần ứng quay. Đó là nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều. a) b) Hình 1-9 : a) Các dạng sóng sức điện động và dòng điện đã được chỉnh lưu. b) Quy tắc bàn tay trái 2. Phân loại và các trị số định mức của máy điện một chiều 2.1. Phân loại. Máy điện một chiều nếu phân loại theo phương pháp kích từ thì được chia thành các loại sau: a) Máy điện một chiều kích thích độc lập: loại này có mạch kích từ không liên quan đến mạch điện phần ứng.( Hình1-10-b) b) Máy điện một chiều tự kích: : loại này có mạch kích từ liên quan đến mạch điện phần ứng và gồm các loại sau: - Máy điện một chiều kích thích nối tiếp. .( Hình1-10-a) - Máy điện một chiều kích thích song song. .( Hình1-10-c) - Máy điện một chiều kích thích hỗn hợp. .( Hình1108-d) U U U U I I I I It - + - + - + - + I- I- I- I- Ut It It It a) b) c) d) Hình1-10: Sơ đồ nguyên lý MĐ DC c. Máy phát điện một chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu.
13 2.2. Các đại lƣợng định mức: Chế độ làm việc định mức của máy điện là chế độ làm việc trong những điều kiện mà xưởng chế tạo đã qui định. Chế độ này được đặc trưng bằng những đại lượng ghi trên nhãn máy và gọi là những đại lượng định mức. Trên nhãn của máy điện một chiếu thường ghi các đại lượng sau: *Công suất định mức: Pđm (w hay Kw) * Điện áp định mức: Uđm (v) * Dòng điện định mức: Iđm (A) * Tốc độ định mức: nđm ( vòng/phút) * Ngoài ra trên máy còn ghi kiểu máy, phương pháp kích từ, dòng điện kích từ, hiệu suât… Dựa vào các đại lượng định mức của máy giúp chúng ta biết cách sử dụng sao cho đảm bảo kỹ thuật và kinh tế. Đặc biệt công suất định mức ghi trên nhãn máy đó chính là công suất lấy ra từ máy điện, nghĩa là với máy phát điện thì đó là công suất điện đưa ra trên đầu cực của máy phát, còn đối với động cơ điện thì đó là công suất cơ đưa ra trên đầu trục động cơ. 3. Dây quấn máy điện một chiều 3.1. Đại cƣơng về dây quấn máy điện 1 chiều. Khái niệm về dây quấn máy điện 1 chiều. Dây quấn phần ứng gồm nhiều phần tử dây quấn (bối dây) đặt trong rãnh lõi thép phần ứng và chúng được nối với nhau theo một qui luật nhất định. Phần tử dây quấn thường gồm nhiều vòng dây nối tiếp nhau, hai đầu của nó được nối với hai phiến góp. Mỗi bối dây có hai cạnh tác dụng đó là phần đặt trong rãnh lõi thép rotor, phần dây nối giữa hai cạnh tác dụng của bối dây nằm ngoài rãnh lõi thép gọi là phần đầu nối. Các phần tử được nối với nhau thông qua các phiến góp làm thành mạch vòng kín. Mồi phần tử dây quấn có một cạnh tác dụng đặt ở lớp trên của một rãnh còn cạnh tác dụng kia được đặt ở lớp dưới của một rãnh khác. Các phần tử khác nhau cũng sắp xếp tương tự như vậy vào các rãnh kề bên. Nếu trong một rãnh lõi thép phần ứng chỉ đặt hai cạnh tác dụng của 2 phần tử khác nhau, một cạnh ở lớp trên và một cạnh ở lớp dưới thì rãnh đó gọi là rãnh nguyên tố. Nếu trong một rãnh thực có đặt 2U cạnh tác dụng ( trong đó U =1;2;3...) thì ta có thể chia rãnh thực đó thành U rãnh nguyên tố (hình 1-11). .....
14 U=1 U=2 U=3 Hình 1-11: Rãnh thực có đặt 2U cạnh tác dụng. Nếu gọi: z là số rãnh thực của rôto; Znt: Số rãnh phần tử (rãnh nguyên tố) của rôto. G: Tổng số phiến gúp. U: Số đôi cạnh tác dụng trong một rãnh. S : Số phần tử dây quấn ( hay số bối dây). Thì ở máy điện một chiều ta luôn có: Znt = Z. U và Znt = G = S Khái niệm về bước dây quấn. + Bƣớc dây quấn thứ nhất của bối dây (ký hiệu là y1). y1 là khoảng cách giữa 2 cạnh tác dụng của cùng một bối dây và được đo bằng số rãnh nguyen tố (hinhf1-12) z0 Ta có: y1 =  b (rãnh nguyên tố) => y1 phải là một số nguyên. 2p Do vậy’’b’’ là hệ số điều chỉnh để y1 là một số nguyên và khi đó ta có dây quấn bước đủ , bước dài hay bước ngắn . y 1 y y 2 y G Hình 1-12: Biểu diễn bước dây quấn và bước cổ góp. + Bƣớc dây quấn thứ hai của bối dây (ký hiệu là y2). y2 là khoảng cách giữa cạnh tác dụng thứ hai của bối trước với cạnh tác dụng thứ nhất của bối sau kế tiếp và được đo bằng số rãnh nguyên tố. + Bƣớc dây quấn tổng hợp của bối dây (ký hiệu là y). y là khoảng cách giữa hai cạnh tác dụng cùng loại của hai bối dây liên tiếp nhau và được đo bằng số rãnh nguyen tố. Bước dây quấn y1 ; y2 và y được thể hiện trên hình1-12 . + Bƣớc cổ góp (ký hiệu yG): là khoảng cách giữa 2
15 phiến góp nối với 2 đầu của cùng một phần tử dây quấn (hình 1-12 hoặc hình 1-13) yt1 YG Hình1- 13: Biểu diễn bước dây quấn y1 và bước cổ góp 3.2. Dây quấn xếp 3.2.1. Dây quấn xếp đơn Dây quấn xếp đơn có đặc điểm là đầu và cuối phần tử nối với hai phiến góp nằm cạnh nhau và đầu mỗi phần tử kế tiếp nối với cuối phần tử trước. Cuối của phần tử sau cùng nối với đầu của phần tử thứ nhất tạo thành một mạch vòng khép kín. Do vậy đối với dây quấn xếp đơn thì yG =±1 và y = ±1. Nếu chọn yG dương ta có sơ đồ quấn xếp tiến (hay gọi là dây quấn phải), nếu chọn yG âm ta có sơ đồ dây quấn xếp lùi (hay gọi là dây quấn trái). Mặt khác ta có y =y1 – y2 => Khi y=-1 ta có dây quấn xếp bắt chéo trái . Ở trường hợp này chiều di chuyển từ cạnh này sang cạnh kia của cuộn dây theo sơ đồ dây quấn ngược với chiều di chuyển trên vành góp (Do đó dây quấn xếp như vậy còn được gọi là dây quấn ngược. Khi bước tổng hợp y =1 ta có dây quấn xếp không bắt chéo hay quấn xuôi (phải). Dây quấn không bắt chéo được sử dụng nhiều vì đơn giản, chế tạo dùng ít đồng nghĩa là tiết kiệm dây quấn hơn.. + Số mạch nhánh song song của bộ dây quấn xếp đơn: Gọi a là số đôi mạch nhánh song song của bộ dây quấn rôto, ta có công thức xác định a như sau: 2 a = 2p + Ở dây quấn xếp đơn số cọc chổi trên giá chổi luôn bằng số cực và bề rộng chổi than bằng bề rộng một phiến góp. Để hiểu rõ cách đấu nối các phần tử của dây quấn xếp đơn ta có thể lấy ví dụ mịnh họa sau: Lập giản đồ khai triển dây quấn xếp đơn của máy điện một chiều có thông số sau: .Znt=S=G=16, 2p=4.
16 Từ các công thức tính các bước dây quấn ta có: y1 = 4(rãnh) => Thực hiện dây quấn bước đủ y = yG = 1 y2 = y1 – y = 4-1 =3(rãnh) Căn cứ vào các bước dây quấn ta có thể bố trí cách đấu nối các phần tử dây quấn của loại dây quấn này như sau: -Đánh số thứ tự các rãnh nguyên tố từ 1 đến 16. -Giả sử phần tử thứ nhất có cạnh tác thứ nhất nằm ở lớp trên của rãnh nguyên tố thứ nhất thì cạnh tác dụng thứ 2 của nó phải nằm ở lớp dưới của rãnh nguyên tố thứ 5 ( vì y1 = 4 = 5-1). Hai đầu của phần tử này được nối vào hai phiến góp 1 và 2. -Phần tử thứ 2 có cạnh tác dụng thứ nhất đặt ở lớp trên của rãnh nguyên tố thứ 2 ( vì y=1=2-1), cạnh này dược nối với cạnh tác dụng thứ 2 của phần tử thứ nhất thông qua phiến góp 2 ( vì y2=3 = 5-2). Còn cạnh tác dụng thứ 2 của phần tử này được đặt ở lớp dưới của rãnh nguyên tố thứ 6 và nối với phiến góp 3… Cứ tiếp tục như vậy cho đến khi khép kín mạch, cạnh cuối của phần tử cuối cùng được nối với cạnh đầu của phần tử đầu tiên thông qua phiến góp 1. Ta có thể lập được bảng trình tự nối dây như sau: Lớp trên 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 Kín mạch Lớp dưới 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 Trên cơ sở bảng trình tự nối dây trên ta vẽ được giản đồ khai triển dây quấn xếp đơn như trên hình1-14. Qui ƣớc cách vẽ: Các cạnh nằm ở lớp trên được vẽ bằng nét liền còn các cạnh nằm ở lớp dưới được vẽ bằng nét đứt. Vị trí cực từ trên hình vẽ phải bố trí sao cho khoảng cách giữa chúng phải đều nhau và chiều rộng của các cực từ bằng nhau, thường bề rộng mỗi cực từ được lấy bằng khoảng 0,7 bước cực từ. Vị trí chổi than trên vành góp cũng phải bố trí đối xứng, nghĩa là khoảng cách giữa chúng cũng phải đều nhau. Bề rộng của mỗi chổi than được lấy bằng bề rộng của một phiến góp và số chổi bằng số cực từ.
17 Chiều quay phần ứng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 N S N S 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 A1 + B1 - A2 + B2 - + - Hinh1-14: Sơ đồ khai triển dây quấn xếp đơn của MĐ1C có Znt=S=G=16;2p=4 Vị trí tương đối giữa chổi than và cực từ có mối quan hệ nhất định. Chổi than phải đặt ở vị trí sao cho s.đ.đ lấy ra trên 2 chổi than có giá trị lớn nhất, mặt khác dòng điện trong phần tử bị chổi than nối ngắn mạch có giá trị nhỏ nhất, nghĩa là khi 2 cạnh tác dụng của phần tử đó nằm ở vị trí trùng với đường trung tính hình học của phần ứng . như vậy trên hinh... vị trí của chổi than đặt trên vành góp phải trùng với trục cực từ tương ứng. Khi phần ứng quay, vị trí của các phần tử dây quấn luôn thay đổi nhưng nhìn từ ngoài vào dây quấn phần ứng kiểu xếp đơn có thể biểu thị bằng sơ đồ sau:
18 + A1 B1 B2 - A2 Hình 1-15: Số mạch nhánh song song 2a =4 Nếu giả thiết tại một thời điểm nào đấy dây quấn quay đến vị trí như trên hình1-15, ta thấy s.đ.đ của các phần tử giữa 2 chổi than cùng chiều. Các chổi A1,A2 cùng cực tính ( cực dương), còn các chổi B1,B2 cùng cực tính ( cực âm). Vì vậy ta có thể nối A1 với A2; B1 với B2. Như vậy với máy có 4 cực từ thì có 4 mạch nhánh song song . Do vậy đặc điểm của dây quấn xếp đơn là số mạch nhánh song song bằng số cực từ. 3.2.2. Dây quấn xếp phức tạp. Dây quấn xếp phức tạp bao gồm m dây quấn xếp đơn tạo thành ( với m=2;3;4...) do vậy dây quấn xếp phức tạp có một số đặc điểm sau: -Hai đầu của cùng một phần tử dây quấn được nối với 2 phiến góp nằm cách nhau là m phiến góp. Vì vậy yG = m. -Phần tử thứ nhất được nối với phần tử nằm cách nó là m phần tử. Vì vậy y = m. Cứ tiếp tục nối như vậy cho đến khi khép kìn mạch. Như vậy dây quấn xếp phức tạp ta có: y = yG = m Dây quấn xếp phức tạp được dùng để tăng số nhánh song song của dây quấn phần ứng và được đặc trưng bởi bội số m xác định số dây quấn xếp đơn tạo thành nó. Phổ biến nhất là các dây quấn xếp phức tạp có bội số bằng hai và hiếm hơn bằng ba. Khi số phiến góp chẵn và yG = m = 2 ta được dây quấn hai mạch kín, còn nếu số phiến góp là một số lẻ và yG = m= 2 thì ta có một mạch kín nhưng vẫn quấn quanh phần ứng 2 vòng. Trong các máy với dây quấn xếp phức tạp chổi điện phải phủ lên không ít hơn m phiến góp, nghĩa là có bao nhiêu dây quấn đơn thì phải phủ bấy nhiêu phiến góp. Ở trường hợp đó các dây quấn xếp đơn được nối song song.
19 * Sơ đồ khai triển dây quấn xếp phức tạp. Ví dụ: Thành lập giản đồ khai triển dây quấn xếp phức tạp cho máy điện một chiều có các số liệu sau: Znt = S = G = 16; 2p = 4; m = 2. - Tính các thông số cơ bản; -Bước dây quấn thứ nhất: y1 =4(rãnh) => thực hiện dây quấn bước đủ. -Bước dây quấn tổng và bước cổ góp: y = yG = m = 2 - Bước dây quấn thứ 2: y2 = y1 – y = 4-2 = 2 ( rãnh nguyên tố) -Lập bảng trình tự nối dây: +Mạch vòng 1: Lớp trên: 1 3 5 7 9 11 13 15 1 Kín mạch Lớp dưới: 5 7 9 11 13 15 1 4 +Mạch vòng 2: Lớp trên: 2 4 6 8 10 12 14 16 2 Kín mạch Lớp dưới: 6 8 10 12 14 16 2 4 -Giản đồ khai triển dây quấn xếp phức tạp (hình 1-16) Cách bố trí chổi than và cực từ trên sơ đồ khai triển tương tự như ở dây quấn xếp đơn chỉ khác là bề rộng của chổi than lấy bằng bề rộng của 2 phiến góp đế có thể lấy điện đồng thời ở cả 2 dây quấn xếp đơn.
20 Chiều quay phần ứng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 N S N S 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 A1 + B1 - A2 + B2 - + - Hình 1-14: Sơ đồ khai triển dây quấn xếp phức tạp của MĐ1C có Znt=S=G=16; 2p=4; m=2. Số mạch nhánh song song của dây quấn xếp phức tạp nhìn từ phía ngoài chổi than vào sẽ gấp m lần số mạch nhánh song song của dây quấn xếp đơn. Do vây ta có: a = m.p. Chẳng hạn m =2, p =2 , ta có a = 4 và 2 a= 8 (hinh1-17) A1 + + B2 B1 _ _ _ A2 +