Giáo trình máy điện 2 (nghề điện công nghiệp cao đẳng)

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

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TĐH

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!

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

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

1 Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian:

Số

TT Tên các bài trong mô đun

Thời gian (giờ) Tổng

số

Lý thuy

ết

Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập

Kiểm tra

1

1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc

2 Phân loại và các đại lượng định

4 Tính thuận nghịch của máy

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:

- 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

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

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

- 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)

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

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

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

- 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)

2 2 Các đại lượng 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)

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 cương 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)

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

+ Bước 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

0 (rãnh nguyên tố) => y1phải là một số nguyên

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

Hình 1-12: Biểu diễn bước dây quấn và bước cổ góp

+ Bước 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

+ Bước 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

+ Bước cổ góp (ký hiệu yG): là khoảng cách giữa 2

y G

y

y 1

y 2

phiến góp nối với 2 đầu của cùng một phần tử

dây quấn (hình 1-12 hoặc hình 1-13)

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

YG

yt 1

Hình1- 13: Biểu diễn bước dây quấn y1 và

bước cổ góp

Từ các công thức tính các bước dây quấn ta có:

y1 = 4(rãnh) => Thực hiện dây quấn bước đủ

-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:

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

Lớp trên 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1

Lớp dưới 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 Kín mạch

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:

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 A1với A2; B1với 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

-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

* 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

- 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:

+Mạch vòng 2:

- 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

Hình 1-17: Biểu diễn số mạch nhánh song song của dây quấn xếp phức

Tạp của MĐ1C có 2p-4 và m=2

Trong ví dụ trên ta thấy số rãnh nguyên tố Znt của máy điện một chiều chia hết cho m (m=2) nên dây quấn xếp phức tạp dược phân thành 2 mạch vòng kín Sau đây ta xét ví dụ về dây quấn xếp phức tạp có số rãnh nguyên tố Znt

không chia hết cho m do đó dây quấn này chỉ thực hiện được một mạch vòng khép kín

Giả sử thành lập giản đồ bkhai triển dây quấn xếp phức tạp của máy điện một chiều có các số liệu: Znt = S = G = 17; 2p =4; m=2

* Tính toán các thông số cơ bản:

-Bước dây quấn thứ nhất: y1=4 (rãnh) => Thực hiện dây quấn bước ngắn

-Bước dây quấn tổng và bước cổ góp: y =yG = m =2

-Bước dây quấn thứ hai: y2 = y1 - y = 4-2 =2( rãnh)

* Bảng trình tự nối dây như sau:

*Sơ đồ khai triển dây quấn:

Hình 1-18: Sơ đồ khai triển dây quấn xếp phức tạp của MĐ1C có Znt=S=G=17;

2p=4; m=2

3.3 Dây quấn sóng

3.3.1 Dây quấn sóng đơn

Trong dây quấn sóng các phiến góp nối với hai đầu của một phần tử được đặt cách nhau hai bước cực.Bước cổ góp được chọn sao cho để hai phần tử nối tiếp nhau có s.đ.đ cảm ứng cùng chiều, khi đó s.đ.đ mới có thể cộng số học với nhau Muốn thế thì 2 phần tử đó phải nằm dưới 2 cực từ cùng cực tính, có vị trí tương đối gần giống nhau trong từ trường , nghĩa là 2 phần tử đó nằm cách nhau một khoảng bằng 2 bước cực từ

Mặt khác các phần tử nối tiếp nhau sau khi quấn quanh một vòng bề mặt phần ứng phải trở về bên cạnh phần tử đầu tiên để lại tiếp tục nối với các phần

tử khác quấn tiếp vòng thứ hai Do vậy nếu số đôi cực từ của máy là p thì muốn cho các phần tử nối tiếp nhau đi một vòng bề mặt phần ứng thì phải có p phần

tử, Hai phiến góp nối với 2 đầu của một phần tử cách nhau YG phiến góp

Do vậy muốn cho khi quấn xong vòng thứ nhất đầu cuối của phần tử cuối cùng phải trở về nằm bên cạnh đầu đầu của phần tử đầu tiên thì số phiến góp mà các phần tử phải vượt qua bằng:

Như vậy theo sự phân tích trên thì ở dây quẩn sóng đơn ta luôn có :

- Bước dây quấn tổng hợp bằng bước cổ góp: y = yG

- Bước dây quấn thứ 2: y2 = y – y1

Để hiểu rõ hơn về cách thành lập sơ đồ khai triển dây quấn sóng đơn ta lấy một ví dụ sau:

Ví dụ: Thành lập sơ đồ khai triển dây quắn sóng đơn cho máy điện một chiều có

số liệu sau: Znt =S =G = 17; 2p =4;

 Tính toán các thông số:

- Bước dây quấn thứ nhất: y1= 4 => Dùng dây quấn bước ngắn

- Bước cổ góp và bước dây quấn tổng: y = yG= 8 => ta thực hiện dây quấn trái

- Bước dây quấn thứ hai: y2 = y – y1 = 8-4 =4 ( rãnh)

*Sơ đồ khai triển dây quấn sóng đơn (hình1-19)

Theo thứ tự nối các phần tử ta thấy phần tử 1 nối với phần tử 9 rồi nối với phần tử 17 cho tới khi kín mạch Nhìn vào sơ đồ khai triển ta thấy những cạnh tương ứng của các phần tử 1; 9; 17 đều nằm dưới các cực từ cùng cực tính, đó

là cực S Nhưng khi nối đến phần tử 5 trở đi thì tất cả các cạnh sẽ nằm ở cực N cho tới khi nối thành mạch kín

Như vậy qui luật nối dây của dây quấn này là trước hết nối tất cả các phần

tử ở dưới các cực từ cùng cực tính lại rồi sau đó nối các phần tử ở dưới các cực tính khác cho đến hết Dù máy có bao nhiêu đôi cực từ thì cách đấu nối cũng theo qui luật trên

Cách bố trí chổi than và cực từ trên sơ đồ khai triển tương tự như dây quấn xếp đơn

để đảm bảo tính đối xứng của cả 2 mạch nhánh

3.3.2 dây quấn sóng phức tạp

Giống như dây quấn xếp phức tạp, dây quấn sóng phức tạp được đặc trưng bởi bội số m (m=2;3 ), nghĩa là bằ dây quấn sóng phức tạp bằng m dây quấn sóng đơn hợp thành Mỗi vòng quanh phần ứng dây quấn sóng phức tạp kết thúc ở phiến góp không nằm cạnh phiến xuất phát như ở dây quấn sóng đơn

mà cách m phiến góp

Dây quấn sóng phức tạp thường dùng trong các máy nhiều cực, điện áp nâng cao Cũng như đối với dây quấn xếp phức tạp, ở dây quấn sóng phức tạp chổi điện phải phủ không dưới m phiến góp

*Sơ đồ khai triển dây quấn sóng phức tạp

Ví dụ: Thành lập giản đồ khai triển dây quấn sóng phức tạp cho máy điện một

Việc tính toán các bước dây quấn y1; y2 tương tự như dây quấn sóng đơn chỉ khác ở bước vành góp và bước dây quấn tổng được tính như sau::

p

m G y

y G 





Trong đó: m = 2;3;

Nếu lấy dấu trừ ta có dây quấn trái

Nếu lấy dấu cộng ta có dây quấn phải

Với số liệu của máy điện trên ta có: y1 = 4 (rãnh); y= yG = 8( Thực hiện dây quấn trái) và y2=4( rãnh)

*Bảng trình tự nối dây như sau:

Sơ đồ khai triển dây quấn sóng phức tạp được vẽ tương tự như dây quấn sóng đơn và nó được thể hiện trên hình 1-20

Cách bố trí chổi than và cực từ tương tự như ở dây quấn sóng đơn, nhưng chỉ khác ở chỗ bề rộng chổi than ở dây quấn sóng phức tạp bằng 2 hoặc m lần bề rộng của một phiến góp để lấy điện ở các mạch vòng

Số mạch nhánh song song của dây quấn sóng phức tạp bằng m lần số mạch nhánh song song của dây quấn sóng đơn: a = m

Hình 1-20: Sơ đồ khai triển dây quấn sóng phức tạp của MĐ1C

có Znt=S=G=18; 2p=4; m=2

3.4 Quấn dây máy điện 1 chiều kiểu xếp đơn

Ví dụ: Thực hiện quấn lại dây quấn roto động cơ vạn năng Trình tự thực hiện như sau:

+ Tháo từ ngoài vào trong: vỏ nhựa dưới đáy, chổi than, công tắc nguồn và điều chỉnh tốc độ, vỏ nhựa ở thân máy, rô to, stato, các bánh răng giảm tốc độ

+ Tách rời các bộ phận động cơ giữ lại phần cần quấn dây

+ Dùng mỏ hàn, máy hút thiếc tháo mối hàn đầu bối dây với các phiến góp + Tháo dây quấn hỏng ra khỏi rãnh rôto

+ Quan sát cấu tạo các chi tiết: chổi than, rôto, stato, công tắc, ổ bạc, dây quấn,

cổ góp điện

+ Quan sát động cơ bị cháy hỏng tìm nguyên nhân để khắc phục lần sau

+ Làm vệ sinh các phiến góp lõi thép phải quan sát bên trong rãnh vệ sinh sạch cách điện cũ , các lớp verni khô bị cháy còn sót lại bằng dao cạo hoặc rũa tròn, dùng khí nén thổi sạch

b: Khảo sát và vẽ lại sơ đồ dây quấn

Bước 1: Thu thập các số liệu cần thiết

Muốn dựng sơ đồ khai triển dây quấn, ta cần chú ý đến một số thông số như sau:

- z: 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

- Xác định kiểu quấn dây

Bước 2 Xác định các bước dây quấn y1, y2, y của bối dây; xác định bước phiến góp yG

Bước 3: Lập bảng trình tự nối dây

- Đánh số thứ tự cho các rãnh của rôto (kể cả các rãnh phần tử)

- Trong rãnh có thể có một cặp cạnh tác dụng, số thứ tự của cặp cạnh tác dụng giống số thứ tự của rãnh phần tử mang cặp cạnh tác dụng đó

Vì trong rãnh có hai cạnh tác dụng, số thứ tự cạnh tác dụng trên ghi bình thường, số thứ tự cạnh tác dụng dưới mang thêm dấu phẩy ( hình 1-21 )

Hình 1-21: Phương pháp đánh số thứ tự cho cạnh tác dụng trong rãnh

- Bảng xác định cách quấn dây được thành lập theo hai dòng, biểu diễn cho cạnh tác dụng trên và dưới Bắt đầu từ cạnh tác dụng 1 ta lập bảng, bảng sẽ ngừng lập khi tất cả các cạnh tác dụng xuất hiện đủ trên bảng (bảng lập đúng khi không có cạnh tác dụng nào xuất hiện hai lần trên bảng) và tiến hành của bảng tạo thành một vòng kín

Cạnh tác dụng trên 12

Cạnh tác dụng dưới 12’

Nếu số thứ tự là số âm hay số 0 Thì số thứ tự tương đương = số hiện có +

z (hay lớn hơn ze, nếu trường hợp dây quấn xếp loại phức tạp)

Nghĩa là:: Số thứ tự tương đương = số hiện có – z

Bước 4: Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn rôto

Ví dụ 1: Thành lập qui trình vẽ sơ đồ dây quấn xếp cho rôto của động cơ vạn

năng có số liệu thu nhận được như sau:

- Số cực là 2

- Số phiến góp là 12

- Số rãnh là 12

- Dây quấn xếp đơn hai lớp, loại quấn xếp tiến, bối dây có bước ngắn

Bước 1: Theo giả thiết, ta có: z = 12, G = 12, 2p = 2

Dây quấn sẽ dựng là loại xếp hai lớp đơn giản, loại tiến, bối dây bước ngắn

Bước 2: Tính toán bước dây quấn thứ nhất của bối dây

Vì dây quấn xếp loại đơn giản và tiến, nên yG = 1

Bước dây quấn tổng hợp y = yG = 1

Bước dây quấn thứ hai của bối dây y2 = y1– y = 5-1 = 4

Bước 3: Lập bảng số xác định cách quấn dây

Bước 4: Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn rôto (Hình 1-23)

+ Cách lót giấy cách điện vào rãnh lõi thép như sau :

- Cắt miếng giấy cách điện có kích thước như sau:

- Bề rộng của miếng giấy lót phải đảm bảo bằng chuvi của mặt cắt ngang rãnh lõi thép

- Chiều dài miếng giấy lót: l = l rãnh + l ngoài rãnh

Trong đó: lrãnhlà chiều dài của rãnh lõi thép

l ngoài rãnh = 10  15 mm

-Giấy cách điện được giấp mép hai đầu.Trong quá trình lót cách điện rãnh dùng thanh tre đẩy cách điện ép sát vách rãnh

Bước 2: Quấn dây

+ Ghi lại bối dây theo ký hiệu đầu ra và vào của lối quấn thực tế

(Ký hiệu S: đầu vào, ký hiệu F: đầu ra)

Từ sơ đồ quy đổi này ta thấy rằng để đưa ra phiến góp 2 ta phải đấu đầu

F1với S10 để ra phiến góp 3 ta phải đấu đầu F10với S3

Từ giản đồ quy đổi của giản đồ bằng số dựng vẽ sơ đồ khai triển dây quấn, ta rút

ra cách đấu các đầu cuối bối dây lên phiến góp như sau đây (trường hợp đấu ra phiến góp thẳng trực tiếp)

Phiến gúp 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 2

3

4 5

6 7 8

9 10 11 12 1 2 3 4

Sau đó bắt quấn theo chiều kim đồng hồ, quấn sát vào đáy rãnh, dùng thanh siết

ép cho dây sát đáy rãnh, lót cách điện giữa hai lớp dây trong cùng một rãnh Chú ý: Trong quá trình quấn không để dây chồng chéo lên nhau và luôn giữ cho dây có độ căng vừa phải

+ Sơ đồ quấn dây hoàn công (Hình 1-25)

Bước 3: Hàn nối các bin dây

- Quan sát sự phự hợp các số đánh dấu và đầu dây ra so với sơ đồ trải, sơ đồ đấu dây

- Đặt thang đo VOM về vị trí Rx1 rồi chỉnh kim chỉ thị về 0

- Đặt 2 que đo VOM vào từng cặp đấu cuộn dây quấn để kiểm tra sự liền mạch, kiểm tra cách điện với lõi thép rôto

- Ướm thử các đầu dây nối theo sơ đồ đấu dây để định các vị trí hàn nối dây với phiến giúp cho phù hợp

- Cạo lớp êmay cách điện bằng dao con và giấy nhám ở các vị trí đầu nối hàn

- Hàn các đầu dây ra của cuộn dây vào các phiến góp

- Yêu cầu mối hàn phải chắc chắn tiếp súc tốt để điện trở tiếp súc nhỏ, khi có dòng điện chạy qua không làm nóng nhả mối hàn, sau khi hàn phải tẩy sạch mối hàn rồi quét một lớp sơn cách điện

- Xếp gọn các đầu nối cho thẩm mỹ rồi đai gọn, chắc chắn bằng sợi cotton

3.4.3 Thực hành

Dây quấn kích từ của máy điện một chiều là những cuộn dây bằng đồng, có bọc cách điện được quấn tập trung trên lõi cực từ gắn trên thân máy, chúng được đấu nối với nhau sao cho khi đưa dòng điện một chiều đi qua sẽ tạo ra các cực từ khác tên đặt xen kẽ nhau dọc theo chu vi stato để tạo ra từ trường chính cần thiết trong máy

Đối với động cơ vạn năng cổ góp dây quấn kích từ có dạng như hinh1-26 Muốn quấn lại dây quấn kích từ cho động cơ này ta tiến hành như sau:

Bước 1: Tháo và vệ sinh

+ Dùng mỏ hàn, máy hút thiếc tháo mối hàn đầu bối dây

+ Tháo dây quấn hỏng ra khỏi rãnh stato

+ Quan sát cuộn dây bị cháy hỏng tìm nguyên nhân để khắc phục lần sau

+ Làm vệ sinh lõi thép phải quan sát bên trong rãnh vệ sinh sạch cách điện cũ , các lớp verni khô bị cháy còn sót lại bằng dao cạo hoặc rũa tròn, dùng khí nén thổi sạch

Bước 2: Thu thập các số liệu cần thiết

- Xác định vật liệu quấn bối dây

- Xác định số vòng dây quấn bằng cách đếm từng vòng dây của bối dây

- Xác định đường kính dây quấn, cạo sạch lớp men cách điện của dây quấn dùng panme đo đường kính dây quấn

Bước 3: Quấn các bối dây

- Dùng một khuôn gỗ lắp vào bàn quấn dây bằng ốp khuôn hai đầu rồi quấn đúng kích cỡ dây theo nguyên bản của máy (Hình 1-27)

Chỳ ý: Khi quấn dây phải luôn luôn thẳng và xếp thành lượt từ trong ra ngoài thật đều Khi quấn đủ số vòng dây chính thì gập đầu dây lại và tiếp tục quấn luôn cuộn dây dùng để điều chỉnh tốc độ và phải quấn cùng chiều với cuộn dây chính

Hình 1-27: Biểu diễn khuôn quấn cuộn dây kích từ