GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN II - PHẦN III CÁC VẤN ĐỀ LÍ LUẬN CHUNG CỦA MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU - CHƯƠNG 2

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:19

Thêm vào BST

Báo xấu

182
lượt xem 48
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

CHƯƠNG II: DÂY QUẤN PHẦN ỨNG MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU § 2.1 ĐẠI CƯƠNG Dây quấn máy điện xoay chiều có nhiệm vụ cảm ứng được sức điện động (s.đ.đ) nhất định đồng thời cũng tham gia vào việc tạo nên từ trường cần thiết cho sự biến đổi năng lượng điện từ trong máy. Kết cấu của dây quấn phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau: + Tiết kiệm dây quấn (phần đầu nối). + Bền về cơ, nhiệt, điện. + Chế tạo đơn giản, lắp ráp, sửa chữa dễ dàng. Phân loại dây quấn: ...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN II - PHẦN III CÁC VẤN ĐỀ LÍ LUẬN CHUNG CỦA MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU - CHƯƠNG 2

CHÖÔNG II: DAÂY QUAÁN PHAÀN ÖÙNG MAÙY ÑIEÄN XOAY CHIEÀU § 2.1 ÑAÏI CÖÔNG Daây quaán maùy ñieän xoay chieàu coù nhieäm vuï caûm öùng ñöôïc söùc ñieän ñoäng (s.ñ.ñ) nhaát ñònh ñoàng thôøi cuõng tham gia vaøo vieäc taïo neân töø tröôøng caàn thieát cho söï bieán ñoåi naêng löôïng ñieän töø trong maùy. Keát caáu cuûa daây quaán phaûi ñaûm baûo caùc yeâu caàu kyõ thuaät sau: + Tieát kieäm daây quaán (phaàn ñaàu noái). + Beàn veà cô, nhieät, ñieän. + Cheá taïo ñôn giaûn, laép raùp, söûa chöõa deã daøng. Phaân loaïi daây quaán: + Theo soá pha: m = 1, 2, 3. + Theo soá raõnh cuûa moät pha döôùi moãi böôùc cöïc q. + Theo lôùp: 1 lôùp, 2 lôùp. + Theo hình daïng phaàn ñaàu noái: daây quaán ñoàng khuoân, ñoàng taâm, xeáp, soùng .v.v.v... Thöôøng thì soá raõnh cuûa 1 pha döôùi moät cöïc q laø soá nguyeân nhöng trong moät soá tröôøng hôïp caàn thieát q coù theå laø phaân soá. Daây quaán maùy ñieän xoay chieàu coù theå ñaët trong raõnh thaønh 1 lôùp hoaëc 2 lôùp vaø töông öùng laø daây quaán 1 lôùp vaø 2 lôùp. Trong thöïc teá raát nhieàu loaïi daây quaán, trong phaàn naøy ta ñeà caäp ñeán 1, 2 loaïi phoå bieán thöôøng gaëp vaø moãi loaïi chæ neâu phöông phaùp phaân tích vaø sô ñoà noái daây. § 2.2. DAÂY QUAÁN 3 PHA COÙ Q LAØ SOÁ NGUYEÂN 1. Daây quaán 1 lôùp: Thöôøng ñöôïc duøng cho caùc ñoäng cô ñieän coù coâng suaát < 7kW. Trong moãi raõnh chæ ñaët 1 caïnh taùc duïng neân soá boái daây S = Z/2. Thí duï: Veõ sô ñoà khai trieån daây quaán kieåu ñoàng khuoân taäp trung 1 lôùp, Z = 24, 2p = 4. • Trình töï xaây döïng sô ñoà daây quaán 1 lôùp vôùi q laø soá nguyeân: - Xaùc ñònh goùc ñoä ñieän giöõa 2 raõnh lieân tieáp: p.360 0 2.360 0 αñ = = = 30 0 Z 24 Neân caïnh taùc duïng töø 1 ñeán 12 döôùi ñoâi cöïc thöù nhaát laøm thaønh hình sao s.ñ.ñ coù 12 tia nhö hình 2 -1a. Do vò trí caùc caïnh 13 ñeán 24 döôùi ñoâi cöïc thöù 2 hoaøn toaøn gioáng vò trí cuûa caùc caïnh 1 ñeán 12 döôùi ñoâi cöïc thöù nhaát neân s.ñ.ñ cuûa chuùng ñöôïc bieåu thò baèng hình sao s.ñ.ñ truøng vôùi hình sao s.ñ.ñ thöù nhaát. - Soá raõnh cuûa 1 pha döôùi 1 cöïc: Z 24 q= = =2 2mp 2.3.2 11
- Soá phaàn töû daây quaán: Z 24 S= = = 12 2 2 S 12 - Soá phaàn töû daây quaán trong moät pha: S fa = = =4 m3 S 12 - Soá nhoùm boái daây trong moät pha: n= = =2 mq 3.2 Hình 2.1 Hình sao söùc ñieän ñoäng 12 tia So saùnh vôùi soá ñoâi cöïc 2p ta suy ra daây quaán ñaáu cöïc giaû. - Pha A caùch pha B laø 1200 ñieän töông ñöông vôùi: 120 0 120 0 = 4 raõnh. = αñ 30 0 - Böôùc daây quaán y = τ = 6. - Giaûn ñoà khai trieån daây quaán: 12
Hình 2.2 Sô ñoà khai trieån daây quaán 3 pha 1 lôùp ñoàng khuoân taäp trung vôùi Z = 24; 2p = 4; q = 2. 2. Daây quaán 2 lôùp: Laø loaïi daây quaán maø trong moãi raõnh ñaët 2 caïnh taùc duïng, neân soá phaàn töû baèng soá raõnh cuûa loõi theùp ⇒ S = Z. so vôùi daây quaán 1 lôùp daây quaán 2 lôùp coù nhöõng öu ñieåm sau: - Loaïi naøy coù theå thöïc hieän ñöôïc böôùc ngaén laøm giaûm söùc ñieän ñoäng Hình 2.3 Hình tia söùc ñieän ñoäng baäc cao, caûi thieän ñöôïc daïng soùng söùc ñieän ñoäng, ñaëc tính laøm vieäc cuûa maùy toát hôn. - Ñaàu noái cuûa caùc boái daây chaéc chaén, goïn, ít choaùn choã, traùnh ñöôïc phaàn ñaàu noái chaïm vaøo naép maùy. Tuy nhieân vieäc loàng daây cuõng nhö söûa chöõa gaëp nhieàu khoù khaên hôn trong daây quaán 1 lôùp. Coù 2 kieåu daây quaán: Quaán xeáp vaø quaán soùng, ña soá duøng daây quaán xeáp. Daây quaán soùng chæ duøng vôùi rotor daây quaán cuûa ñoäng cô ñieän khoâng ñoàng boä. a) Daây quaán xeáp: Thí duï: Veõ sô ñoà khai trieån daây quaán xeáp 3 pha, 2 lôùp vôùi Z = 24, 2p = 4. • Trình töï xaây döïng sô ñoà daây quaán xeáp 3 pha 2 lôùp vôùi q laø soá nguyeân: 1. Veõ hình tia söùc ñieän ñoäng. 13
p.360 0 2.360 0 αñ = = = 30 0 Z 24 Z : böôùc cöïc τ= 2p y β = : heä soá ruùt ngaén böôùc daây τ y: böôùc daây - Soá raõnh cuûa 1 pha döôùi 1 böôùc cöïc: Z 24 q= = =2 2mp 2.3.2 - Soá phaàn töû daây quaán: S = Z = 24 S 24 - Soá phaàn töû trong 1 pha: S pha = = =8 m3 - Soá nhoùm boái daây trong 1 pha: S 24 n= = =4 m.q 3.2 n = 2p ⇒ ñaáu cöïc thaät (c – c, ñ - ñ) y 5.6 2. Böôùc daây quaán: Quaán böôùc ngaén y = β.τ = 5 ⇒ τ = = =6 β 5 AA ZZ BB XX CC yy AA ZZ BB XX CC yy A ZZ BB XX CC yy AA ZZ BB XX CC yy A Hình 2.4 Daây quaán xeáp 2 lôùp vôùi Z = 24, 2p = 2, q = 5, β =5/6. Caùch veõ: Ñaàu tieân ta phaân boá cuoän daây theo vuøng pha vôùi q = 2 cho moãi vuøng. Neáu raõnh 1 vaø 2 thuoäc vuøng pha A thì vuøng pha B phaûi ñaët ôû raõnh 5, 6 vì pha B caàn phaûi dòch chuyeån so vôùi pha A laø 1200 töùc 4 raõnh (1 + 4 = 5, 2 + 4 = 6). 14
Pha C cuõng dòch chuyeån töông ñoái vôùi pha B vaø chieám caùc raõnh (5 + 4 = 9, 6 + 4 = 10). Coøn khoaûng raõnh töø 13…24 cuõng ñöôïc phaân boá xen keõ caùc pha A, B, C vôùi cuøng 1 quy luaät nhö vaäy (pha A: 13, 14, pha B: 17, 18, pha C: 21, 22). Nhö vaäy moät nöûa vuøng pha vaø lôùp treân ñaõ ñöôïc phaân boá, coøn caùc vuøng pha khaùc cuõng ñöôïc phaân boá theo caùc pha A, B, C vaø ñöôïc kí hieäu töông öùng X, Y, Z. Luùc naøy vuøng X thuoäc pha A dòch chuyeån so vôùi vuøng A laø t = 6 töùc laø ôû caùc raõnh (1 + 6 = 7, 2 + 6 = 8, 13 + 6 = 19, 14 + 6 = 20). Töông töï vuøng Y thuoäc pha B ôû caùc raõnh (5 + 6 = 11, 6 + 6 = 12, 17 + 6 = 23, 18 + 6 = 24). Coøn vuøng Z thuoäc pha C ôû caùc raõnh (9 – 6 = 3, 10 – 6 = 4, 21 – 6 = 15, 22 – 6 = 16). Söï khaùc nhau ôû caùc vuøng pha A, B, C vaø X, Y, Z laø söùc ñieän ñoäng ôû caùc caïnh töông öùng cuûa noù. b) Daây quaán soùng: Trình töï xaây döïng sô ñoà daây quaán soùng hai lôùp: Böôùc 1: Laáy soá lieäu Z, 2p. Suy ra τ vaø kieåm tra laïi caùc ñieàu kieän Z vaø τ . Böôùc 2: Choïn böôùc quaán daây toång hôïp y ( Z ± b) y= p Khi Z = np (n laø soá nguyeân) choïn b = 0. Tröôøng hôïp naøy töông öùng vôùi Z laø boäi soá cuûa p. Khi soá caïnh taùc duïng trong raõnh laø 2 hay laø boäi soá cuûa 2 (4, 6, 8,…) ta thöôøng choïn b = 1. Khi trong moät raõnh chæ coù moät caïnh taùc duïng, ta choïn b = 2. Böôùc 3: Goïi N laø toång soá caïnh taùc duïng cuûa boä daây quaán. Neáu (N/6) laø soá chaün thì moät nhaùnh trong moät pha coù (N/6) caïnh taùc duïng. N Neáu (N/6) laø soá leû thì moät nhaùnh trong moät pha coù ( − 1 ) caïnh taùc duïng, 6 N nhaùnh coøn laïi coù ( + 1 ) caïnh taùc duïng. 6 Böôùc 4: Laäp baûng soá xaùc ñònh caùch quaán daây, baûng soá thieát laäp nhö sau: • Chia baûng daây quaán thaønh 2p coät. • Laàn löôït ghi lôùp treân, lôùp döôùi, lôùp treân, lôùp döôùi, … vaøo ñaàu moãi coät bieåu thò cho caïnh taùc duïng treân vaø döôùi cuûa moãi boái daây. Sau ñoù, ghi soá thöù töï raõnh vaøo moãi oâ. Goïi y1 laø böôùc boái daây vaø böôùc y2 tính nhö sau: y2 = y – y1. Ta ghi soá sau caùch soá tröôùc moät böôùc y1, roài y2. • Moãi khi ghi heát moät doøng, tröôùc khi vieát oâ ñaàu cuûa doøng tieáp theo, ta xem maïch coù bò kheùp kín sôùm hay khoâng. Neáu coù söï kheùp kín maïch sôùm thì phaûi taêng hay giaûm böôùc y2 moät ñôn vò. • Neáu sô ñoà quaán duøng cho stator thì phaûi tieán haønh bieän phaùp vöøa neâu bình thöôøng ôû treân, ngöôïc laïi neáu daây quaán duøng cho rotor ta phaûi chuù yù caùch ⎛ Z⎞ ⎛ 2Z ⎞ ñaët ñaàu daây vaøo moãi pha ôû caùc soá raõnh 1; ⎜1 + ⎟ ; vaø ⎟ vaøo vò trí oâ ⎜1 + ⎝ 3⎠ ⎝ 3⎠ thích hôïp ñöùng ñaàu moãi nhaùnh (tröø tröôøng hôïp 2p laø boäi soá cuûa 3). 15
• Laäp baûng soá qui ñònh ñaàu daây, suy ra soá thanh noái chuyeån höôùng trong moãi pha. Böôùc 5: Thöïc hieän sô ñoà khai trieån daây quaán. Neân veõ caùc thanh chuyeån höôùng vaø caùc ñaàu vaøo ra cuûa moãi nhoùm boái tröôùc tieân. Hình daïng cuûa baûng soá xaùc ñònh caùc nhoùm cuûa caùc pha ñöôïc moâ taû trong hình veõ sau. Baûng xaùc ñònh caùch ñaáu caùc pha: Lôùp treân Lôùp döôùi Lôùp treân Lôùp döôùi … Lôùp treân Lôùp döôùi 2p coät Ñaàu Nhoùm boái daây Pha Vaøo Ra CH A C CH: Chuyeån höôùng B A Z .U r Toång soá haøng cuûa baûng xaùc ñònh caùch ñaáu cho boái daây goàm haøng, vôùi 2p Ur: laø soá caïnh taùc duïng trong moät raõnh. Chuù yù: Cuõng nhö daây quaán xeáp, daây quaán soùng böôùc ngaén cuõng laøm cho ñaëc tính ñieän cuûa maùy toát hôn. Thí duï: Daây quaán soùng 3 pha, 2 lôùp coù Z = 24, 2p = 4. Böôùc toång hôïp: Z 24 y= = = 12 p 2 Choïn böôùc boái daây y1 laø böôùc ngaén, vôùi y1 = 5 Böôùc daây y2 = 12 – 5 = 7. Soá raõnh cuûa 1 pha döôùi 1 cöïc: Z 24 q= = =2 2mp 3.4 Soá phaàn töû S = Z =24. Baûng xaùc ñònh caùch ñaáu caùc pha: 24.2 Baûng coù 4 coät töông öùng vôùi 4 cöïc. Soá haøng = = 12 (haøng) 4 +(y2 + 1) 16
Lôùp treân Lôùp döôùi Lôùp treân Lôùp döôùi 1 +y1 6’ +y2 13 +y1 18’ } Nhoùm 1 2 7’ 14 19’ Pha A. } Nhoùm 2. 3 8’ 15 2’ Pha C. 4 9’ 16 21’ } 5 10’ 17 22’ Nhoùm 3 6 11’ 18 23’ Pha B } 7 12’ 19 24’ Nhoùm 4 8 13’ 20 1’ Pha A } 9 14’ 21 2’ Nhoùm 5 10 15’ 22 3’ Pha C } 11 16’ 23 4’ Nhoùm 6 12 17’ 24 5’ Pha B Hình 2.5 Daây quaán soùng 2 lôùp vôùi Z = 24, 2p = 4, q = 2, β = 5 / 6 17
§ 2.3. DAÂY QUAÁN 3 PHA COÙ Q LAØ PHAÂN SOÁ Ta coù 2 phöông phaùp boá trí daây quaán (khi q laø phaân soá) ñoù laø phöông phaùp boá trí theo Clement vaø phöông phaùp boá trí theo Py δ o. Ñoái vôùi phöông phaùp Clement, ta coù theå boá trí daây quaán theo daïng 1 lôùp hay 2 lôùp. Tuy nhieân daïng 2 lôùp chæ laø bieán daïng suy ra töø keát caáu 1 lôùp. Vaø phöông phaùp Clement seõ khoâng söû duïng ñöôïc stator hay rotor coù soá raõnh leû, vì luùc ñoù daây quaán 1 lôùp khoâng boá trí ñöôïc neân cuõng khoâng tìm ra ñöôïc daïng daây quaán 2 lôùp. Phöông phaùp boá trí theo Py δ o chæ thích hôïp cho daây quaán 2 lôùp vôùi Z chaún hay leû ñeàu ñöôïc. Trình töï xaây döïng sô ñoà daây quaán 1 lôùp, q phaân soá theo Clement: Böôùc 1: Xaùc ñònh Z. 2p, sau ñoù tính ra: τ, q, α ñ . Vieát q döôùi daïng sau: c q = b+ d Trong ñoù b, c, d laø soá nguyeân (c < d vaø c/d laø phaân soá toái giaûn khoâng ruùt goïn ñöôïc). Böôùc 2: Laäp baûng soá xaùc ñònh phaân boá raõnh cho 3 pha. • Baûng soá thaønh laäp goàm 3 coät (töông öùng 3 pha A, B, C) soá haøng cuûa baûng luoân luoân baèng 2p. • Sau khi keû xong baûng, ta ñieàn caùc giaù trò vaøo caùc oâ chöùa trong baûng (toång soá oâ trong baûng laø 6p oâ). Giaù trò cuûa moãi oâ xaùc ñònh nhö sau: ⎛c⎞ Neáu ⎜ ⎟ < 0,5 : ta ghi giaù trò b cho moãi oâ trong baûng. ⎝d⎠ ⎛c⎞ Neáu ⎜ ⎟ > 0,5 : ta ghi giaù trò (b + 1) cho moãi oâ trong baûng. ⎝d⎠ ⎛c⎞ Neáu ⎜ ⎟ = 0,5 : ta ghi giaù trò b hay (b + 1) cho moãi oâ trong baûng. ⎝d⎠ Böôùc 3: Baûng soá thaønh laäp trong böôùc 2 laø baûng phaân boá raõnh cho moãi pha treân moãi khoaûng böôùc cöïc. Neáu coäng toång soá caùc giaù trò ghi cho caùc oâ trong baûng, giaù trò naøy coù theå: Nhoû hôn toång soá raõnh thöïc Z cuûa ñoäng cô, neáu moãi oâ ghi giaù trò b. Lôùn hôn toång soá raõnh Z cuûa ñoäng cô, neáu moãi oâ ghi giaù trò (b + 1). Nhö vaäy trong böôùc 3 ta ñieàu chænh caùc giaù trò ghi theo baûng 2 ñeå coù phaân boá raõnh ñuùng theo toång soá raõnh thöïc Z ñang coù treân stator. Phöông phaùp taêng hay giaûm soá raõnh phaân boá trong baûng phaân boá raõnh ôû böôùc 2 ñöôïc thöïc hieän nhö sau: 18
Töø oâ ñaàu tieân ta ñaùnh daáu *, sau ñoù baét ñaàu ñeám töø traùi sang phaûi, töø treân xuoáng döôùi moät khoaûng caùch baèng ñuùng soá cöïc 2p, döøng laïi taïi oâ naøo ñaùnh taïi oâ ñoù; tieáp tuïc thöïc hieän pheùp ñaùnh daáu baèng phöông phaùp naøy cho ñeán khi veà ñuùng oâ môû ñaàu. Treân cuøng moät coät ngay haøng beân döôùi cuûa caùc oâ vöøa ñöôïc ñaùnh daáu, ta ñaùnh daáu tieáp. Thoâng thöôøng, vôùi phöông phaùp treân moãi laàn ñaùnh daáu treân baûng ta coù 6 hay boäi soá cuûa 6 oâ ñöôïc ñaùnh daáu. Taïi caùc oâ ñaõ ñaùnh daáu ta ñieàu chænh giaù trò ghi trong moãi oâ theo qui taéc sau: o Neáu trò soá ghi trong oâ laø b ta chænh thaønh (b + 1). o Neáu trò soá ghi trong oâ laø (b + 1) ta chænh thaønh b. Böôùc 4: Caên cöù theo giaù trò trong baûng phaân boá theo Clement vöøa hieäu chænh ta xaùc ñònh phaân boá raõnh cho moãi pha treân moãi böôùc cöïc. Sau ñoù, tuyø theo daïng sô ñoà daây quaán 1 lôùp muoán thöïc hieän ta veõ sô ñoà (phöông phaùp veõ sô ñoà luùc naøy thöïc hieän töông töï nhö ñaõ thöïc hieän ôû daây quaán 1 lôùp q nguyeân). Thí duï: Veõ sô ñoà khai trieån daây quaán cho ñoäng cô 3 pha coù Z = 30, 2p = 4. Z 30 Ta coù: τ = = 7,5 = 2p 4 Z 30 5 1 q= = = = 2+ 2pm 4.3 2 2 Vaäy b = 2, c = 1, d = 1. Laäp baûng phaân boá: A C B 2* 2 2 2* 2* 2 2* 2* 2 2* 2 2 A C B 3 2 2 3 3 2 2 3 3 2 2 3 19
Trình töï xaây döïng sô ñoà daây quaán theo Py δ o. Böôùc 1: Xaùc ñònh Z, 2p, sau ñoù tính ra: τ, q, α ñ . Vieát q döôùi daïng sau: c q = b+ d Hình 2.6 Daây quaán 1 lôùp ñoàng khuoân taäp trung, ñaàu vaøo 2 pha lieân tieáp leäch 120 0 (Z = 30; 2p = 4; Phaân boá theo Clement). Trong ñoù b, c, d laø soá nguyeân (c < d vaø c/d laø phaân soá toái giaûn). Böôùc 2: Caên cöù caùc giaù trò b, c, d ta laäp nhoùm soá thöù töï theo qui taéc sau: Vieát con soá coù giaù trò baèng (b + 1) thaønh c laàn. Vieát con soá coù giaù trò baèng b thaønh (d - c) laàn. Sau ñoù, tính toång caùc soá haïng cuûa nhoùm soá thöù töï vöøa laäp, moät caùch toång quaùt ta xaùc ñònh nhö sau: ⎛ Toång caùc soá haïng ⎞ ⎜ cuûa nhoùm soá thöù töï ⎟ = (b + 1)c + b(d − c) = bc + c + bd − bc ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ Xaùc ñònh tæ soá M ñöôïc ñònh nghóa laø: Z M= c + bd c bd + c Vì q = b + = d d Hay qd = bd + c 3.2p Z Z 3Z Vaäy M = = = = ⎛τ⎞ ⎛Z⎞ d qd d⎜ ⎟ d⎜ ⎟ ⎜ 2p ⎟ ⎝3⎠ ⎝⎠ 20
Theo Py δ o, M chính laø soá laàn vieát laäp laïi nhoùm soá thöù töï vaø chuoãi soá tuaàn hoaøn tìm ñöôïc baèng caùch vieát M laàn nhoùm soá thöù töï xaùc ñònh xaùc ñònh phaân boá raõnh cho moãi pha daây quaán treân stator. Böôùc 3: Choïn y vaø theo phaân boá raõnh ñònh ôû böôùc 2 ta veõ sô ñoà daây quaán 2 lôùp. Thí duï: Daây quaán 3 pha vôùi q laø phaân soá, Z = 15, 2p = 4. 1 Z 15 q= = = 1+ 4 2mp 12 Töùc laø b = 1, c = 1 vaø d = 4 vaø q = bd + c = 4 + 1 = 5 laø soá raõnh ñöông löôïng (ñaúng trò) cuûa 1 pha döôùi 1 cöïc. Böôùc cöïc 1: Raõnh 1 2 3 4 Pha A A C B Böôùc cöïc 2: Raõnh 5 6 7 8 Pha A C C B Hình 2.7 Daây quaán 3 pha 2 lôùp Böôùc cöïc 3: 1 vôùi Z = 15, 2p = 4, q = 1 + , 4 Raõnh 9 10 11 12 phaân boá theo py δ o Pha A C B B Böôùc cöïc 4: Raõnh 13 14 15 Pha A C B 3 1 - Böôùc cöïc: τ = m.q = 3.(1 + ) = (3 + ) (tính baèng soá raõnh) 4 4 Chuùng ta coù theå laáy böôùc raõnh y = 3. y 3 4 Khi ñoù: β = = 0,8 = = τ 3 5 3+ 4 Trong tröôøng hôïp naøy ta coù d = 4 nhoùm boái daây phaân boá treân 4 cöïc, phaûi coù d - c = 4 - 1 = 3 nhoùm coù b = 1 boái daây, phaûi coù c = 1 nhoùm coù b + 1 = 1 + 1 = 2 boái daây. p.360 2.360 αñ = = = 48 0 Z 15 21
§ 2.4. DAÂY QUAÁN NGAÉN MAÏCH KIEÅU LOÀNG SOÙC Daây quaán ngaén maïch kieåu loàng soùc ñöôïc taïo bôûi caùc thanh daãn baèng ñoàng ñaët trong raõnh, 2 ñaàu haøn vôùi 2 ñaàu ngaén maïch cuõng baèng ñoàng. Caùc thanh daãn vaø voøng ngaén maïch noùi treân cuõng coù theå ñöôïc ñuùc baèng nhoâm. 2.π.p Söùc ñieän ñoäng cuûa caùc thanh daãn keá tieáp leäch pha 1 goùc pha α ñ = vaø z coù theå bieåu thò thaønh hình sao söùc ñieän ñoäng coù z/t vector, trong ñoù t laø öôùc soá chung lôùn nhaát cuûa z vaø p. ÔÛ tröôøng hôïp daây quaán loàng soùc moãi vector söùc ñieän Z ñoäng öùng vôùi 1 pha vaø nhö vaäy soá pha m = vaø neáu coù t hình sao söùc ñieän ñoäng t truøng nhau thì moãi pha coù t thanh daãn gheùp song song. Treân thöïc teá, luùc tính ñeå ñôn giaûn thöôøng xem nhö moãi thanh daãn öùng vôùi 1 pha vaø nhö vaäy m = z, soá voøng daây cuûa 1 pha w = 1/2 vaø caùc heä soá böôùc ngaén, heä soá quaán raûi ñoái vôùi taát caû caùc soùng ñieàu hoaø knv = krv = 1. Sô ñoà maïch ñieän cuûa daây quaán loàng soùc nhö hình 2-8a. Trong ñoù: + rt laø ñieän trôû thanh daãn. + rv laø ñieän trôû töøng ñoaïn giöõa 2 thanh daãn cuûa vaønh ngaén maïch. Ñeå xem daây quaán m pha ñaáu hình sao vaø bò noái ngaén maïch, ta thay theá maïch ñieän thöïc noùi treân baèng maïch ñieän töông ñöông (hình 2-8b) döïa treân cô sôû toån hao Hình 2.8 Sô ñoà maïch ñieän thöïc (a) vaø treân ñieän trôû cuûa 2 maïch ñieän ñoù töông ñöông (b). phaûi baèng nhau. Ñoái vôùi 1 nuùt baát kyø, thí duï nuùt 2 ta coù: it2 = iv23 – iv12 Do doøng ñieän trong caùc ñoaïn chia cuûa vaønh ngaén maïch cuõng leäch pha nhau goùc α nhö treân hình (2-9) neân: α pπ l t = 2l v sin = 2l v sin z 2 lt vaø lv = Hình 2.9 Quan heä doøng ñieän trong pπ 2 sin thanh daãn vaø doøng ñieän trong voøng z é Vì toån hao treân ñieän trôû cuûa maïch ñieän thöïc vaø maïch ñieän thay theá cuûa cuoän daây phaûi baèng nhau, nghóa laø: Zl 2 rt + 2 Zl 2 rv = Zl 2 r t v t 22
neân keát hôïp vôùi lv suy ra ñöôïc ñieän trôû moãi pha cuûa daây quaán: rv r = rt + pπ 2 sin 2 z Hình 2.10 Raõnh nöûa kín (a), raõnh nöûa hôû (b) vaø raõnh hôû cuûa maùy ñieän xoay chieàu. § 2.5. CAÙCH THÖÏC HIEÄN DAÂY QUAÁN MAÙY ÑIEÄN XOAY CHIEÀU Daây quaán maùy ñieän xoay chieàu ñöôïc ñaët treân caùc raõnh treân stator hoaëc rotor. Caùc raõnh naøy coù theå coù mieäng raõnh nöûa kín, nöûa hôû vaø hôû nhö treân hình 2.9. Raõnh nöûa kín thöôøng ñöôïc duøng cho daây quaán stator cuûa maùy coâng suaát tôùi 100kW vaø ñieän aùp ñeán 650V. Caùch ñieän raõnh thöôøng daøy khoaûng (0,35 ÷ 0,65)mm vaø goàm nhöõng phaàn töû nhieàu voøng tieát dieän troøn vôùi ñöôøng kính (2,2 ÷ 2,5)mm. Khi loàng daây phaûi cho töøng moät hoaëc hai voøng daây qua mieäng raõnh. Raõnh nöûa hôû thöôøng ñöôïc duøng cho caùc maùy coù coâng suaát lôùn töø (300 ÷ 400)kW ôû toác ñoä 1500vg/ph vaø ñeán 650V. ÔÛ tröôøng hôïp naøy, boái daây (hay phaàn töû) ñöôïc chia laøm 2 nöûa boái theo chieàu roäng cuûa raõnh, caùc nöûa boái ñoù goàm nhieàu voøng daây tieát dieän chöõ nhaät quaán theo khuoân ñònh hình. Caùc nöûa boái daây ñöôïc boïc vaûi vaø khi loàng daây cho caû nöûa boái qua mieäng raõnh. Raõnh hôû thöôøng duøng vôùi caùc Hình 2.11 Coá ñònh phaàn ñaàu loaïi maùy coù coâng suaát lôùn, ñieän aùp cao. Trong noái cuûa daây quaán rotor. tröôøng hôïp naøy daây quaán ñöôïc cheá taïo töø daây 1. Voøng theùp daãn coù tieát dieän hình chöõ nhaät vaø caùc boái ñöôïc 2. Vaønh eùp theùp. caùch ñieän tröôùc khi ñaët vaøo raõnh. 3. Bulong Sau khi loàng daây vaøo raõnh, mieäng raõnh ñöôïc neâm kín baèng caùc thanh neâm baèng vaät lieäu caùch ñieän nhö tre, goã ñaõ ñöôïc xöû lyù 23
geâtinaéc, textoâlit,… vaø nhö vaäy taùc duïng cuûa boái daây ñöôïc eùp chaët trong raõnh. Neáu daây quaán ñöôïc ñaët ôû rotor thì phaàn ñaàu noái cuûa noù ñöôïc ñai chaët baèng daây theùp ñeå traùnh bò tung ra do löïc li taâm khi rotor quay. ÔÛ caùc maùy ñieän coâng suaát lôùn, ñeå traùnh caùc löïc ñieän töø raát maïnh luùc xaûy ra ngaén maïch laøm hoûng phaàn ñaàu noái daây quaán Stator, boä phaän naøy ñöôïc buoäc chaët vaøo caùc voøng theùp coù buloâng baét vaøo thaân maùy nhö hình (2-11). § 2.6. DAÂY QUAÁN 1 PHA. 1. Khaùi nieäm Trong phaàn öùng stator ñoäng cô 1 hay 2 pha, ta thöôøng boá trí hai daây quaán leäch pha khoâng gian 900, vaø taïo doøng ñieän qua 2 boä daây naøy leäch pha thôøi gian 900 (hay gaàn 900) ñeå taïo ra moät töø tröôøng quay troøn khôûi ñoäng cho ñoäng cô. Neáu pha phuï ñöôïc caét khoûi nguoàn ñieän khi toác ñoä quay rotor ñaït ñöôïc khoaûng 75% toác ñoä ñoàng boä, ñoäng cô ôû daïng 1 pha. Töông töï nhö daây quaán stator ñoäng cô 3 pha, daây quaán stator ñoäng cô 1 pha cuõng ñöôïc phaân loaïi thaønh caùc daïng: o Daây quaán 1 lôùp ñoàng khuoân hay ñoàng taâm. o Daây quaán 2 lôùp. o Daây quaán sin; hình daïng nhoùm boái daây quaán sin gioáng nhö nhoùm boái daây ñoàng taâm, nhöng soá voøng cuûa moãi boái trong nhoùm boái daây quaán sin khoâng baèng nhau (cheânh leäch soá voøng giöõa moãi boái daây quaán sin trong 1 nhoùm tuaân theo 1 tæ leä ñònh tröôùc). Ñaëc ñieåm cuûa daây quaán ñoäng cô 1 pha thöôøng khoâng coù daïng q phaân soá nhö trong daây quaán ñoäng cô 3 pha. Do ñoù, toång soá raõnh stator phaûi phaân boá theo tæ leä ñònh tröôùc cho pha chính vaø pha phuï. Thoâng thöôøng, neáu goïi QA: Toång soá raõnh phaân boá cho pha chính. QB: Toång soá raõnh phaân boá cho pha phuï. Ta coù tæ leä phaân boá nhö sau: QA = 3QB QA = 2QB QA = QB Phaân boá tæ leä naøy chæ duøng cho tröôøng hôïp daây quaán ôû daïng 1 lôùp hay 2 lôùp. Caùc coâng thöùc vaø kí hieäu hay duøng cho daây quaán 1 lôùp hay 2 lôùp: Goïi qA : Soá raõnh phaân boá cho pha chính treân moät böôùc cöïc töø. qB : Soá raõnh phaân boá cho pha phuï treân moät böôùc cöïc töø. Vôùi caùc ñònh nghóa treân, ta coù quan heä sau: QA + QB = Z (2-1) QA (2-2) qA = 2p Q (2-3) qB = B 2p 24
(2-4) qA + qB = τ Tuyø theo loaïi ñoäng cô 1 pha hay 2 pha, khi duøng daây quaán 1 hay 2 lôùp ta coù theå choïn phaân boá: QA = 2QB hay QA = QB khi ñoäng cô ôû daïng 2 pha duøng tuï thöôøng tröïc. QA = 3QB hay QA = 2QB khi ñoäng cô ôû daïng 1 pha duøng pha phuï khôûi ñoäng hay duøng tuï khôûi ñoäng. Tuy nhieân, vôùi 1 keát caáu stator, töông öùng vôùi 1 soá raõnh stator Z coù tröôùc vaø vôùi 1 giaù trò 2p yeâu caàu ta khoâng theå choïn moät trong caùc phaân boá treân tuyø yù maø phaûi coù ñieàu kieän ñeå cho qA vaø qB khoâng phaûi ôû daïng phaân soá. Caùc yeâu caàu ñieàu kieän ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: Ñieàu kieän söû duïng phaân boá QA = QB: Z Muoán duøng phaân boá Q A = Q B = cho daây quaán stator, ta caàn coù qA vaø qB laø caùc 2 soá nguyeân. τ Khi q A = q B = nguyeân ⇔ τ laø boäi soá cuûa 2. 2 Toùm laïi: Muoán söû duïng phaân boá QA = QB ta caàn coù ñieàu kieän τ laø boäi soá cuûa 2. Ñieàu kieän söû duïng phaân boá QA = 2QB: 2Z Z Khi Q A = 2Q B ta coù Q A = vaø Q B = 3 3 2τ τ nguyeân vaø q B = nguyeân ⇔ qA = Muoán qA vaø qB laø caùc soá nguyeân 3 3 ⇔ τ laø boäi soá cuûa 3 Toùm laïi: Muoán söû duïng phaân boá QA = 2QB ta caàn coù ñieàu kieän τ laø boäi soá cuûa 3. Töông töï, khi xeùt phaân boá QA = 3QB, ta suy ra ñieàu kieän nhö sau: Muoán söû duïng phaân boá QA = 3QB ta caàn coù ñieàu kieän τ laø boäi soá cuûa 4. 2. Trình töï xaây döïng sô ñoà khai trieån daây quaán 1 lôùp: Töông töï nhö ôû tröôøng hôïp ñoäng cô 3 pha, ta cuõng tieán haønh tuaàn töï theo caùc böôùc sau ñaây: Böôùc 1: Xaùc ñònh Z vaø 2p, sau ñoù tính ra caùc giaù trò τ vaø α ñ , ta coù: 180 0 Z vaø α ñ = τ= τ 2p Tuyø theo τ laø boäi soá cuûa 2, 3 hay 4, choïn phaân boá raõnh cho pha chính vaø pha phuï. Tính qA vaø qB. 25
Böôùc 2: Phaân boá raõnh cho pha chính vaø pha phuï theo τ , qA vaø qB. (phöông phaùp thöïc hieän töông töï nhö trong tröôøng hôïp ñoäng cô 3 pha). Böôùc 3: Tuyø theo daïng daây quaán caàn veõ, ta taïo ñaàu noái cho caùc nhoùm boái daây, veõ cho pha chính roài pha phuï. Moät ñieàu khaùc bieät cho daây quaán cuûa ñoäng cô 3 pha so vôùi 1 pha laø ñaàu vaøo pha phuï so vôùi pha chính khoâng caàn leäch pha 900 ñieän. Vieäc xeùt leäch pha khoâng gian giöõa pha chính vaø pha phuï ñöôïc xeùt theo phöông phaùp khaùc. Thí duï1: Xaây döïng caùc sô ñoà khai trieån daây quaán 1 lôùp cho stator ñoäng cô 1 pha coù Z = 36 vaø 2p = 4. Giaûi: Böôùc 1: Vôùi Z = 36 vaø 2p = 4, ta tính ñöôïc: • Böôùc cöïc τ = 9raõnh/böôùccöïc, vaäy τ coù giaù trò leû vaø laø boäi soá cuûa 3, do ñoù chæ coù theå duøng phaân boá QA = 2QB. 2 Z = 24 raõnh pha chính. QA = 3 Vaäy 1 Q B = Z = 12 raõnh pha phuï. 3 • Soá raõnh phaân boá cho pha chính treân 1 böôùc cöïc qA = 6raõnh/pha chính/böôùc cöïc. Soá raõnh phaân boá cho pha phuï treân 1 böôùc cöïc qB = 3raõnh/pha phuï/böôùc cöïc. 180 • Goùc leäch ñieän giöõa 2 raõnh lieân tieáp α ñ = = 20 0 ñieän. τ Böôùc 2: Phaân boá raõnh cho pha chính vaø pha phuï. Caên cöù theo caùc giaù trò τ , qA vaø qB ta phaân boá raõnh cho stator daây quaán 1 lôùp nhö sau (hình 2-12). Böôùc 3: Xaây döïng sô ñoà khai trieån daây quaán 1 lôùp. Aùp duïng pheùp veõ ñaàu noái taïo caùc nhoùm boái daây nhö trong tröôøng hôïp daây quaán stator ñoäng cô 3 pha, ta coù: Hình 2.12 Phaân boá raõnh cho pha chính vaø pha phuï Z = 36, 2p = 4, QA = 2QB 26
Trong hình 2.13, daây quaán 1 lôùp daïng ñoàng khuoân phaân taùn ñôn giaûn. Trong ñoù, ta kí hieäu caùc ñaàu pha chính laø A, X vaø pha phuï laø B, Y. Hình 2.13 Sô ñoà khai trieån daây quaán 1 lôùp, daïng ñoàng khuoân phaân taùn ñôn giaûn QA = 2QB, Z = 36, 2p = 4. 3. Trình töï xaây döïng sô ñoà daây quaán 2 lôùp: Böôùc 1: Xaùc ñònh caùc tham soá Z vaø 2p. Töø ñoù tính caùc tham soá: a. Böôùc cöïc töø τ , caên cöù theo giaù trò chaün hay leû cuûa τ choïn phaân boá raõnh cho pha chính vaø pha phuï. Tính QA, QB suy ra qA vaø qB. b. Choïn böôùc boái daây y, vôùi y min ≤ y ≤ (τ − 1) 2 Trong ñoù y min = τ 3 Tính α ñ : Goùc leäch ñieän giöõa 2 raõnh lieân tieáp. Böôùc 2: Caên cöù theo τ , qA, qB ta xaùc ñònh phaân boá raõnh cho pha chính vaø pha phuï. Phaân boá naøy xaùc ñònh vò trí cho caùc caïnh taùc duïng treân cuûa caùc boái daây trong daây quaán 2 lôùp. Böôùc 3: Tuyø theo giaù trò y ta veõ laàn löôït töøng nhoùm boái daây cho pha chính vaø pha phuï. Veõ hoaøn chænh pha chính roài pha phuï. Kieåm tra cöïc tính taïo bôûi boä daây vaø goùc leäch pha vò trí cho 2 pha chính vaø phuï. Thí duï 2: Veõ sô ñoà daây quaán 2 lôùp cho stator ñoäng cô 1 pha coù Z = 36 vaø 2p = 4. Giaûi: Böôùc 1: Vôùi Z = 36 vaø 2p = 4, ta tính ñöôïc: Böôùc cöïc τ = 9raõnh/böôùccöïc, vaäy τ coù giaù trò leû vaø laø boäi soá cuûa 3, do ñoù chæ coù theå duøng phaân boá QA = 2QB. 27
2 Z = 24 raõnh pha chính. QA = 3 Vaäy 1 Q B = Z = 12 raõnh pha phuï. 3 Soá raõnh phaân boá cho pha chính treân 1 böôùc cöïc qA = 6raõnh/pha chính/böôùc cöïc. Soá raõnh phaân boá cho pha phuï treân 1 böôùc cöïc qB = 3raõnh/pha phuï/böôùc cöïc. 180 Goùc leäch ñieän giöõa 2 raõnh lieân tieáp α ñ = = 20 0 ñieän. τ Böôùc 2: Phaân boá raõnh cho pha chính vaø pha phuï. 2 2 Trong ñoù y min = τ = .9 = 6 raõnh. 3 3 τ - 1 = 9 – 1 = 8 raõnh. Vaäy böôùc boái daây y choïn trong khoaûng 6 ≤ y ≤ 8. Giaû söû ta choïn y = 7 raõnh. Böôùc 3: Ta coù sô ñoà khai trieån daây quaán 2 lôùp theo hình 2.14. Hình 2.14 Sô ñoà daây quaán 2 lôùp, y =7, Z = 36, 2p = 4, QA = 2QB. Caâu hoûi: 1. Nguyeân taéc quaán daây cuûa daây quaán 3 pha 1 lôùp vaø 2 lôùp vôùi q laø soá nguyeân? 2. Nguyeân taéc quaán daây cuûa daây quaán 3 pha 2 lôùp vôùi q laø phaân soá? YÙ nghóa cuûa daây quaán naøy ñoái vôùi vieäc caûi thieän daïng soùng söùc ñieän ñoäng cuûa daây quaán stator? Phaïm vi öùng duïng cuûa noù? 3. Vì sao daây quaán 1 pha chæ ñaët trong 2/3 soá raõnh cuûa caùc cöïc? Baøi taäp: 2.1. Daây quaán 3 pha cuûa maùy ñieän xoay chieàu coù caùc soá lieäu sau: z = 24, 2p = 2, q = 4. Veõ giaûn ñoà khai trieån daây quaán ñoàng khuoân phaân taùn ñôn giaûn. 2.2. Veõ giaûn ñoà khai trieån daây quaán xeáp 3 pha 2 lôùp vôùi caùc soá lieäu sau: z = 36, 28
2p = 4, β = 7/9. 2.3. Veõ giaûn ñoà khai trieån cuûa daây quaán soùng 3 pha 2 lôùp vôùi caùc soá lieäu sau: Z = 36, 2p = 4 29