Máy điện mạch từ và dây quấn máy điện xoay chiều

Phần lớn từ thông d ới mỗi cực từ đi qua khe h vào phần ứng, có một phần rất nhỏ từ thông không qua phần ứng mà trực tiếp qua các cực từ bên cạnh, gông từ, nắp máy ..... CH ƠNG 5: M CH T

Trang 2

CH ƠNG 5: M CH T VÀ DỂY QU N MÁY ĐI N

qua khe h và vào phần

ứng rồi tr về hai cực nam

σ nằm kề bên

Phần lớn từ thông d ới mỗi cực từ đi qua khe h vào phần ứng,

có một phần rất nhỏ từ thông không qua phần ứng mà trực tiếp qua các cực từ bên cạnh, gông từ, nắp máy

Trang 3

Phần từ thông đi vào phần ứng gọi là từ thông chính hay từ thông khe h Φ0, cảm ứng sđđ trong dây quấn khi phần ứng quay và tác dụng với dòng điện trong dây quấn để sinh ra mômen Đây là phần chủ yếu của từ thông cực từ ΦC

Phần từ thông không đi qua phần ứng gọi là từ thông tản Fs σó

không cảm ứng sđđ và sinh ra mômen trong phần ứng song nó vẫn tồn tại làm cho độ bảo hòa từ của cực từ và gông từ tăng lên

Từ thông của cực từ bằng:

Với: – hệ số tản từ của cực từ chính (Ń = 1,15 ÷ 1,28)

0 0

Trang 4

1.2 Stđ c n thi t đ sinh ra t thông

Cần phải có stđ F0 để sinh ra từ thông chính Φ0 Stđ này do số ampe vòng trên đôi cực từ của máy điện sinh ra Theo định luật toàn dòng điện:

Đối với một đôi cực:

trong đó, các chữ nhỏ δ, r, , c, g chỉ khe h , răng, phần ứng, cực từ

và gông từ; h - chỉ chiều cao và l - chỉ chiều dài



 H dl  N i

L

g c

u r

0

g g c

c u

u r

r 0

0

F F

l H l

H 2 l

H h

H 2 H

2 F

l H i

N F

Trang 5

Tong lõi thép thì µ không phải là hằng số, vì vậy tìm trực tiếp H theo

đ ng cong từ hóa của vật liệu B = f(H)

Trang 6

1.3 Tính stđ khe hở F δ

Stđ khe h :

Trong đó: µo = 4π.10-7H/m hệ số từ thẩm của không khí;

Bδ từ cảm khe h không khí ứng với từ thông chính Φ0 :

với: αδ – hệ số tính toán của cụm cực từ; αδ = bc/ń = 0,62 - 0,72

Trang 7

lδ là chiều dài tính toán của phần ứng

lδ = 0,5 (lt – l)

Với lt - chiều dài cực từ theo trục, l - chiều dài lõi sắt phần ứng không tính rãnh thông gió

l = l1 - ng.bg

Còn l1 chiều dài thực lõi sắt; ng,bg số rưnh và bề rộng rưnh thông gió

kδ hệ số khe h liên quan đến răng rưnh, tính theo công thức:

với t1 và br1 là b ớc răng và bề rộng của đỉnh răng

10

t k

1 r 1

Trang 8

1.4 Tính stđ răng F Z

Từ cảm tính toán của răng Brx độ cao x

của răng có thể tính nh sau:

1 rx

t rx

k l b

t l B S

Trang 9

Trong thực tế tính toán stđ răng, chỉ cần tính H ba điểm trên chiều cao của răng tiết diện trên, giữa và d ới của nó là Hr1, Hr.tb, Hr2 Trị số tính toán của c ng độ từ tr ng trung bình:

Stđ răng đối với một đôi cực từ bằng:

Th ng để đơn giản hơn, ta chỉ xác định từ cảm B và c ng độ từ

tr ng H tiết diện cách chân răng là hz/γ làm trị số trung bình để tính toán:

) H H

4 H

( 6

1

Hr  r1  r.tb  r2

r r

r 3

1 z

Trang 10

0 u

u u

k l h 2 S

u u

Trang 11

1.6 Tính stđ trên c c t và gông t

Từ thông d ới cực từ:

Từ thông trong gông từ:

Từ cảm cực từ và gông từ:

trong đó: Sc, Sg là tiết diện cực từ và gông từ

Từ đ ng cong từ hóa của vật liệu chế tạo cực từ và gông từ,

ta tìm đ ợc c ng độ từ tr ng cực từ Hc và gông từ Hg

t 0

c   



t 0 c

g

2

1 2

c

c c

S 2

B

; S

Trang 12

Stđ trên cực từ và gông từ:

Trong đó: hc chiều cao cực từ ; lg chiều dài trung bình của gông từ

g g g

c c

Trang 13

1.7 Đ ng cong t hóa

Muốn có từ thông Φ0 cần có stđ

kích từ F0 Quan hệ Φ0 = f(F0) là

quan hệ của đ ng cong từ hóa

của máy điện

Khi từ thông tăng lên lõi sắt bưo

hòa, nên đ ng cong từ hóa

nghiêng về bên phải Kéo dài

phần thẳng của đ ng cong từ

hóa ta đ ợc quan hệ F0 = f(Fδ)

Khi Φ0 = Φ0 định mức thì stđ khe h bằng đoạn ab còn đoạn

bc là s.t.đ rơi trên các phần sắt của mạch từ

Trang 14

F





Trang 15

2 DỂY QU N MÁY ĐI N XOAY CHI U

2.1 Khái ni m chung

Dây quấn của máy điện quay đ ợc bố trí hai bên khe h trên lõi thép của phần tĩnh hoặc của phần quay σó là bộ phận chính để thực hiện sự biến đổi năng l ợng cơ điện trong máy Một cách tổng quát

có thể chia dây quấn máy điện quay ra làm hai loại : dây quấn phần cảm (dây quấn kích từ ); dây quấn phần ứng

Dây quấn phần cảm có nhiệm vụ sinh ra từ tr ng khe h lúc

không tải Từ tr ng này trong các máy điện quay th ng có cực tính thay đổi, nghĩa là bố trí cực σ và S xen kẽ nhau

Trang 16

Dây quấn phần ứng có nhiệm vụ cảm ứng đ ợc một sđđ nhất định khi có chuyển động t ơng đối trong từ tr ng khe h và tạo ra stđ cần thiết cho sự biến đổi năng l ợng cơ điện Rõ ràng rằng nếu từ

tr ng khe h có cực tính thay đổi thì sđđ cảm ứng là sđđ xoay chiều

Trang 17

σếu các cực từ σ và S xen kẽ nhau quanh khe h , dây quấn phần ứng đ ợc hình thành từ tổ hợp các bối dây (phần tử) với nhau

Trang 18

Mỗi bối dây của dây quấn xếp hoặc dây quấn sóng gồm có σ vòng dây Các phần ab, cd đ ợc đặt trong rưnh của lõi thép gọi là các cạnh tác dụng, còn ad, bc nằm ngoài rưnh gọi là phần đầu nối

Trang 19

Yêu cầu của dây quấn:

• Đối với dây kích từ thì tạo ra từ tr ng hình sin khe h , còn dây quấn phần ứng đảm bảo có sđđ và dòng điện t ơng ứng với công suất điện từ của máy

• Kết cấu dây quấn phải đơn giản

• Ít tốn nguyên vật liệu

• Bề về cơ, điện, nhiệt, hóa

• Lắp ráp và sửa chữa dễ dàng

Trang 20

2.2 Các đ i l ợng dặc tr ng của dây qu n máy đi n xoay chi u

a Bước cực:

Khoảng cách giữa hai cực từ liên tiếp nhau

Trong đó: Z – số rưnh, βp – số cực từ

b Bước dây quấn y 1 :

Khoảng cách giữa hai cạnh tác dụng của một phần tử

p 2

y1

Trang 21

Vậy y1 phải là số nguyên Có các tr ng hợp:

Trang 22

c Bước tương đối β :

B ớc t ơng đối là tỉ số giữa y và τ

Trong đó: = 1 dây quấn b ớc đủ

> 1 dây quấn b ớc dài

< 1 dây quấn b ớc ngắn





 y

Trang 23

d Số rãnh của một pha dưới một cực từ :

e Góc độ điện giữa hai rãnh cạnh nhau :

f Vùng pha của dây quấn:

p 2 m

Z

q 

Z

360

p p

Trang 24

2.3 Phân lo i dây qu n máy đi n xoay chi u:

a Phân theo số lớp trong

S 

Trang 25

Dây quấn hai lớp: Một rưnh

Trang 26

b Phân theo số pha

• Dây quấn một pha

• Dây quấn hai pha

• Dây quấn ba pha

c Phân theo bước dây quấn

Trang 27

e Phân theo hình dạng phần tử dây quấn

• Dây quấn đồng khuôn

• Dây quấn đồng tâm

• Dây quấn phân tán

Để hiểu rõ cách nối các phần tử dây quấn ta dùng sơ đồ khai triển

Sơ đồ khai triển là sơ đồ nhận đ ợc bằng cách cắt phần ứng bằng một đ ng thẳng song song với trục máy rồi trải nó ra trên một mặt phẳng

Trang 28

3 DỂY QU N BA PHA CÓ q LÀ SỐ NGUYểN

o

60 30

2

q

6 y

6 6

24 p

2 Z

2 2

2 3

24 p

2 m

Z q

30 24

360

2 Z

360

Trang 29

Cạnh tác dụng thứ 1÷12 hình thành

hình sao sđđ, các tia lệch pha nhau

300, đôi cực từ thứ nhất

Cạnh tác dụng thứ 1γ÷24 hình thành

hình sao sđđ, đôi cực từ thứ hai, do

có vị trí giống nhau trong từ tr ng,

nên hoàn toàn trùng với hình sao của

đôi cực từ thứ nhất

Trang 30

Trang 31

Đặc một cung = 600 xác định đ ợc vùng pha, từ đó ta biết đ ợc cạnh tác dụng của từng pha

+ Cách nối dây quấn: y = 6, và nối

nh sau:

Pha A: (1-7), (2-8); (13-19), (14-20) Pha B: (5-11), (6-12); (17-23), (18-24) Pha C: (9-15), (10-16); (21-3), (22-4)

Trang 32

Sơ đồ khai triển dây quấn Pha A: (1-7), (2-8); (13-19), (14-20)

Pha B: (5-11), (6-12); (17-23), (18-24) Pha C: (9-15), (10-16); (21-3), (22-4)

Trang 33

Từ sơ đồ khai triển ta thấy:

+ Mỗi pha có hai nhóm phần tử dây quấn

+ Mỗi nhóm có q phần tử dây quấn

+ Các phần tử của một nhóm phải mắc nối tiếp nhau

+ Các nhóm có thể mắc nối tiếp hoặc mắc song song phụ thuộc vào điện áp

+ Dây quấn gồm các phần tử có kích th ớc giống nhau gọi là dây quấn đồng khuôn

Trang 34

(2-σh vậy ta có thể nối các cạnh tác dụng của các phần tử các pha theo thứ tự sau:

Pha A: (1-8), (2-7); (13-20), (14-19)

Pha B: (5-12), (6-11); (17-24), (18-23)

Pha C: (9-16), (10-15); (21-4), (22-3)

Trang 35

Sơ đồ khai triển dây quấn

đồng tâm

Pha A: (1-8), (2-7); (13-20), (14-19) Pha B: (5-12), (6-11); (17-24), (18-23) Pha C: (9-16), (10-15); (21-4), (22-3)

Trang 36

Đặc điểm dây quấn đồng tam

• Các bối dây giống nh những vòng tròn đồng tâm gọi là dây quấn đồng tâm

• Đây là dây quấn dễ tự động hóa trong quá trình đặt dây quấn vào rãnh

• Khi thực hiện dây quấn đồng tâm phải bẻ phần đầu nối mỗi nhóm lên để chúng không chồng chéo nhau

Các kiểu dây quấn đồng tâm, đồng khuôn gọi là dây quấn tập trung

vì các nhóm phần tử tập trung d ới các cực từ nhất định

Trang 37

Có thể nối các cạnh tác dụng của các phần tử theo thứ tự khác là 7), (8-13) và (14-19), (20-1) σh vậy ta có thể nối các cạnh tác dụng của các phần tử các pha theo thứ tự sau:

Trang 38

Pha A: (2-7), (8-13); (14-19), (20-1) Pha B: (6-11), (12-17); (18-23), (24-5) Pha C: (10-15), (16-21); (22-3), (4-9)

Sơ đồ khai triển dây quấn

Phân tán

Trang 39

3.2 Dây qu n hai l p

Có hai loại : dây quấn xếp và dây quấn sóng

u điểm : Làm b ớc ngắn để cải thiện dạng sóng sđđ

σh ợc điểm: Lồng dây và sửa chữa khó khăn

a Dây quấn xếp:

Xét dây quấn xếp hai lớp có: Z = 24; 2p = 4; m = 3

+ Tính các đại l ợng đặc tr ng của dây quấn:

Trang 40

o o

o

60 30

2

q

6

5 y

5

y

6 6

24 p

2

Z

2 2

2 3

24 p

2 m

Z q

30 24

360

2 Z

360

Trang 41

Trang 42

Trang 43

Trang 44

Dây quấn sóng

với Z = 18, βp = 4, m = γ

Trang 45

4 DỂY QU N CÓ q LÀ PHỂN SỐ

Số phần tử của một pha d ới một cực từ

+ Số phần tử của một pha d ới các cực từ không đều nhau + σhóm có nhiều phần tử gọi là nhóm lớn: (b+1) phần tử

+ σhóm có ít phần tử gọi là nhóm nhỏ: b phần tử

+ D ới d cực từ có c nhóm lớn và (d-c) nhóm nhỏ

d

c b

d

a p

2 m Z

Trang 46

Ví dụ : Vẽ giản đồ khai triển dây quấn có Z = 18; βp = 4 ; m = γ + Tính các đại l ợng đặc tr ng của dây quấn:

Vậy: a = γ; d = β; b = c = 1

σhóm lớn có b+1 = β phần tử ; σhóm nhỏ có b = 1 phần tử

o o

o

60 40

5 , 1

q

4 y

; 5 ,

4 4

18 p

2 Z

2

1 1

2

3 2

2 3

18 p

2 m

Z q

40 18

360

2 Z

360

Trang 47

Phân vùng pha:

Pha a: 1,2,6, 10,11,15; Pha b: 4,5,9, 13,14,18; Pha c: 7,8,3, 16,17,12

Sơ đồ nối dây các pha: y = 4

Trang 48

S ơ đồ khai triển dây quấn:

Pha a: 1,2,6, 10,11,15; Pha b: 4,5,9, 13,14,18; Pha c: 7,8,3, 16,17,12

Trang 49

5 DỂY QU N NGẮN M CH KI U LỒNG SÓC

Đây quấn ngắn mạch kiểu lồng sóc đ ợc tạo thành b i các thanh dẫn bằng đồng đặt trong các rưnh của rôto, hai đầu của chúng hàn với hai vành ngắn mạch cũng bằng đồng

Các thanh dẫn và vành ngắn mạch nói trên cũng có thể đúc bằng nhôm

Sđđ của các thanh dẫn lệch pha nhau một góc: α = 2π.p/Z

Tính toán thực tế th ng xem mỗi thanh dẫn là một pha:

Số pha rô to: m2 = Z2

Số vòng dây của một pha: σ = 1/β

Các hệ số knv = krv = 1

Trang 50

Sơ đồ mạch điện của dây quấn lồng sóc:

trong đó: rt - điện tr thanh dẫn; rv - điện tr của từng đoạn giữa hai thanh dẫn của vành ngắn mạch;

Ta thay thế mạch điện thực nói trên bằng mạch điện t ơng đ ơng (r) dựa trên cơ s tổn hao của hai mạch điện đó bằng nhau

Trang 51

Đối với một nút bất kỳ (nút β):

Do dòng điện trong các đoạn của vòng ngắn mạch

cũng lệch pha nhau một góc α:

12 v 23

v 2

.

2 2

sin I

2

Z

p

sin 2

I Z 2 r

I

Z

.

p sin 2

r r

Trang 52

5 CÁCH TH C HI N DỂY QU N MÁY ĐI N XOAY CHI U

Dây quấn máy điện xoay chiều đ ợc đặt trong các rưnh trên stato hay roto

Các rưnh nầy có các dạng:

Trang 53

Rãnh nửa kín dùng cho dây quấn stato máy điện công suất P< 100

kW, điện áp U<1000V Loại rưnh nầy chỉ dùng dây dẫn tiết diện tròn

d ng kính < β,5mm

Rãnh nửa h dùng cho dây quấn stato của các máy điện có công

suất lớn P = γ00-400 kW, điện áp U<1000V

Rưnh h dùng cho dây quấn stato máy điện công suất lớn, điện áp cao Dây quấn loại nầy th ng dùng tiết diện chữ nhật, làm thành những bối dây tr ớc rồi sau đó đặt vào rưnh

những máy điện công suất lớn, để tránh lực điện từ rất mạnh lúc xảy ra ngắn mạch tác dụng lên phần đầu nối, làm hỏng phần đầu nối dây quấn stato, bộ phận nầy buộc chặt vào các vòng thép có boulông bắt vào thân máy

Định dạng
Số trang	53
Dung lượng	675,33 KB