Mục tiêu:
- Biết được sơ đồ dây quấn của máy điện không đồng bộ 3 pha - Vẽ được sơ đồ dây quấn
- Biết cách quấn dây máy điện không đồng bộ 3 pha
- Áp dụng tính toán, quấn dây máy điện không đồng bộ 3 pha - Có ý thức tự giác trong học tập
3.13.1. Dây quấn đồng tâm
a. Dây quấn đồng tâm 3 mặt phẳng
Đây là dây quấn được hình thành bởi các nhóm cuộn đồng tâm, dạng dây quấn 1 lớp luôn đấu cực thật, nên có số nhóm cuộn bằng số từ cực của động cơ. Khi trình bày dạng dây quấn này, phải vẽ thể hiện các đầu cuộn dây của mỗi pha, nằm trên 3 lớp phân cách khác nhau.
Hình 3.30: Dây quấn đồng tâm 3 mặt phẳng
* Ưu điểm:
- Việc lắp đặt bộ dây quấn trên Stato pha vào dây liên tục cả 3 pha, tránh được các mối nối giữa các nhóm cuộn dây trong cùng 1 pha
- Thời gian gia công lắp đặt nhanh
- Bớt khối lượng dây đồng so với dạng dây quấn đồng tâm 2 mặt phẳng
* Nhược điểm:
- Các cuộn dây vì nằm ở 3 lớp phân cách nên choán chỗ nhiều.
- Việc giấy cách điện giữa các pha phải cẩn thận
- Phải mất thời gian gia công thực hiện bộ khuôn đồng tâm.
- Còn tồn tại sóng bậc 3 ảnh hưởng đến tính năng của động cơ.
b. Dây quấn đồng tâm 2 mặt phẳng
Được hình thành bởi các nhóm cuọn dây đồng tâm, dạng dây quấn 1 lớp và luôn đấu cực giả. Chỉ áp dụng cho động cơ có 2p≥4,
Khi trình bày dạng dây quấn này nên vẽ các đầu cuộn dây của các pha nằm trên hai lớp phân cách. Vì vậy vẽ các nhóm cuộn của mỗi pha có kích thước khác nhau nhưng thực tế kích thước của các nhóm cuộn bằng nhau.
Hình 3.31: Dây quấn đồng tâm 2 mặt phẳng
* Ưu điểm:
- Việc lắp đặt dây quấn trên Stato dễ dàng, khi lắp đặt từng nhóm cuộn được lắp kế tiếp, xong hoàn tất 3 pha mới nối lại.
- Thời gian gia công lắp đặt nhanh, ít tốn lót cách điện pha giữa các nhóm cuộn.
- Các dầu dây vì được bố trí trên 2 lớp phân cách nên thu gọn, ít choán chỗ hơn
* Khuyết điểm:
- Các dạng nhóm cuộn đồng tâm thường tốn khối lượng dây đồng nhiều hơn so với dạng nhóm cuộn đồng khuôn.
- Việc thực hiện bộ khuôn đồng tâm mất nhiều thời gian hơn so với bộ khuôn đồng khuôn.
- Dây quấn đồng tâm 2, 3 mặt phẳng đều có đầu cuộn dây choán chỗ nhiều so với dạng dây quấn đồng khuôn.
- Có tồn tại sóng bậc 3 nên có ảnh hưởng đến đặc tính làm việc của động cơ c. Dây quấn đồng tâm xếp lớp
Được hình thành bởi các nhóm cuộn đồng tâm dạng dây quấn 1 lớp hoặc 2 lớp. Nhưng các nhóm cuộn dây này được lắp đặt gối chồng lên nhau như xếp lớp. Vì vậy khi vẽ sơ đồ dạng dây quấn này phải thể hiện sự xếp lớp, các nhóm cuộn được vẽ có kích thước bằng nhau và đầu nhóm cuộn hình tam giác.
* Ưu điểm:
- Các cuộn dây xếp lớp nhau nên thu gọn lại
- Đối với dây quấn đồng tâm 2 lớp, đầu các cuộn dây được thu ngắn nên tiết kiệm được một ít khối lượng đồng.
* Nhược điểm:
- Đối với dây quấn đồng tâm 1 lớp khó lắp đặt dây hơn so với dạng dây quấn dồng tâm 2 mặt phẳng, thời gian gia công lâu.
- Việc đấu nối dây của dạng dây quấn đồng tâm 2 lớp có thể bị nhầm lẫn.
Hình 3.32. Dây quấn đồng tâm xếp lớp 3.13.2 Dây quấn đồng khuôn
a. Dây quấn đồng khuôn 1 lớp
Dạng dây quấn này được hình thành bởi các nhóm cuộn đồng khuôn, lắp đặt chồng xếp lên nhau, có thể thực hiện đấu dây cực thật hay cực giả. Khi vẽ dạng dây quấn này phải vẽ thể hiện sự xếp lớp, có đầu cuộn dây hình tam giác.
* Ưu điểm:
- Các đầu có sự xếp lớp nên thu gọn
- Tiết kiệm được khối lượng dây đồng do bước cuộn dây thường là bước ngắn.
- Là bước ngắn nên triệt được sóng hài bậc 3
- Việc thực hiện bộ khuôn đồng khuôn đỡ tốn thời gian
* Nhược điểm:
- Thời gian gia công lâu
- Việc đấu dây có thể bị nhầm lẫn
- Hao tốn vật liệu cách điện giữa các pha b. Dây quấn đồng khuôn 2 lớp
Cũng như dây quấn đồng khuôn 1 lớp, nhưng mỗi rãnh chứa hai cạnh dây và các nhóm cuộn dây được xếp chồng lên nhau, có thể thực hiện đấu dây cực từ thật hay cực từ giả.
c. Dây quấn đồng khuôn móc xích
Dạng dây quấn này giống như dây quấn đồng khuôn, chỉ khác hình dạng cuộn dây có dạng hình thang nhằm mục đích cho việclắp đặt dây dễ dàng. Khi vào dây thường vào một số rãnh rồi bỏ trống một số rãnh.
3.13.3 Ký hiệu thường gặp trong sơ đồ trải bộ dây quấn động cơ - Z: Số rãnh trong Stato động cơ
- τ : Bước cực
- q: Số rãnh tác dụng dưới 1 cực của 1 pha
- y: Bước quấn dây ( được tính từ cạnh đầu cuộn dây đến cạnh cuối cuộn dây hoặc tính bằng số răng của Stato nằm trong cuộn dây)
- Zđấu: Chỉ việc nối giữa nhóm này sang nhóm kia của các nhóm trong 1 pha (tính bằng số rãnh của Stato).
- m: Số pha của động cơ
Hình 3.33: Sơ đồ trải
Khoảng cách 2 pha là khoảng cách giữa hai pha: từ A đến B, từ B đến C Thành phần bộ dây Stato
– Cuộn dây: gồm nhiều vòng dây quấn trên lõi khuôn
Hình 3.34: Sơ đồ trải dây quấn stato
- Nhóm cuộn dây: gồm nhiều cuộn dây được đấu nối tiếp nhau để tạo thành cực từ của 1 pha
- Pha: gồm nhiều nhóm cuộn dây đấu nối tiếp hoặc đấu song song với nhau để tạo nên số cực trong 1 pha của động cơ
Nguyên tắc đấu cực của bộ dây Stato
- Số nhóm cuộn dây trong 1 pha bằng số cực (đấu dây cực từ giả) thì: đấu cuối cuộn dây này với cuối cuộn dây kia và đầu cuộn dây này với đầu cuộn dây kia (Đấu đầu với đầu, cuối với cuối).
- Số nhúm cuộn dõy trong 1 pha bằng ẵ số cực (dấu dõy cực từ thật) thỡ:
đấu cuối cuộn dây này với đầu cuộn kia (đấu đầu với cuối và cuối với đầu)
Hình 3.35: Sơ đồ trải nguyên tắc đấu cực của bộ dây Stato 3.13.4 Sơ đồ dây quấn động cơ không đồng bộ 3 pha
Đặc điểm
- Các cuộn dây trong cùng một nhóm cùng tâm trục - Bước dây quấn y < τ
- Các cuộn dây trong cùng một nhóm có kích thước khác nhau
* Ưu điểm
- Dễ quấn, dễ lồng dây và dây quán ít chạm chập giữa các pha và giữa các bối dây do các nhóm cuộn dây ít bị chồng chéo, dễ lót cách điện, khi bị hư hỏng dễ sửa chữa.
* Nhược điểm
Khi quấn phải làm nhiều khuôn khác nhau, sự phân bố từ trường không đều, động cơ chạy không êm.
Dây quấn đồng tâm tập trung
- Số bối dây của nhóm bằng số rãnh của pha dưới 1 từ cực (q) - Số nhóm của pha bằng số đôi cực
- Bước cực: τ = 2Zp (rãnh) (3.70) - Số rãnh của một pha dưới một cực: q =
m
τ = 2Zpm (rãnh) (3.71)
- Bước dây quấn: Ta tính bước dây y quấn nhỏ nhất sau đó tính bước dây quấn y của cuộn kế tiếp cho tới cuộn có bước dây quấn lớn nhất
y1 = 2q + 1 (răng) y2 = y1 + 2
y3 = y2 + 2 (3.72) - Rãnh đấu : Zđ = 3q (răng) (3.73)
- Khoảng cách giữa hai pha liên tiếp : Zv = 2q (3.74) - Góc lệch pha giữa hai rãnh liên tiếp :
Z p.360
α = (độ) (3.75)
Ví dụ 3.7:Vẽ sơ đồ trải dây quấn đồng tâm tập trung Z = 24, 2p = 4,m = 3
- Bước cực : τ = 2Zp =
4
24 = 6 (rãnh)
- Số rãnh tác dụng dưới cực của một pha : q = 2Zpm=
3 4
24
x = 2 (rãnh) - Bước dây quấn nhỏ nhất
y1 = 2q + 1 = 2x2+1 = 5 (răng) y2 = y1 + 2 = 5 + 2 = 7 (răng) - Rãnh đấu dây : Zđấu = 3q= 3x2 = 6 (răng) - Pha A cách pha B cách pha C: A - B – C 2q = 2x2 = 4
Hình 3.36: Sơ đồ dây quấn tập trung
* Nhận xét:
- Số nhúm cuộn dõy trong một pha bằng ẵ số cực (2 nhúm) - Số cuộn dây trong một nhóm là 2 bằng q
- y1 nhỏ hơn τ : y1 = 5 còn τ =6.
Dây quấn đồng tâm phân tán
- Số nhóm của một pha bằng số đôi cực - số bối của mỗi nhóm :
+ Nếu q chẵn : số bối của nhóm bằng
2
q (3.76) + Nếu q lẻ : số bối của mỗi nhóm chiếm
2 +1 q
và nhóm kia chiếm
2
−1
q (3.77)
+ Tính toán :Tương tự dạng dây quấn đồng tâm tập trung
Ví dụ 3.8 : Vẽ sơ đồ trải bộ dây stato dây quấn đồng tâm phân tán với : Z
= 24 ; 2p = 2 ; m = 3.
Tính toán
- Bước cực : τ = 2Zp =
2
24 = 12 (rãnh)
- Số rãnh tác dụng dưới cực của một pha: q = 2Zpm=
3 2
24
x = 4 (rãnh) - Bước dây quấn nhỏ nhất : y1 = 2q + 1 = 2x4+1 = 9 (răng)
y2 = y1 + 2 = 9 + 2 = 11 (răng) - Rãnh đấu dây : Zđấu = 3q= 3x4 = 12 (răng)
- Pha A cách pha B cách pha C: A - B – C 2q = 2x4 = 8
* Nhận xét: Hình trên là sơ đồ bộ dây stato động cơ dây quấn kiểu đồng tâm có số cực là 2.
Ta thấy:
- Số nhóm cuộn dây trong 1 pha bằng số cực (2 nhóm) và số cuộn dây bằng 2 đúng bằng
2 q
- Bước dây quấn y1 <τ ở đây y1 = 9 còn τ = 12
3.13.4 Tính toán và xây dựng sơ đồ dây quấn của động cơ không đồng bộ 3 pha đồng tâm xếp đơn
Bước 1: Xác định bước từ cực:
τ = 2Zp (rãnh) (3.78) Z: tổng số rãnh của Stato 2p: số đôi cực từ của động cơ
Bước 2: Tính số rãnh dưới 1 cực của một pha q = 2Zpm =
m
τ rãnh (3.79)
Bước 3: Số nhóm của một pha P bằng số đôi cực:
P = 2p (3.80)
Bước 4: Tính bước dây quấn:
y = 2q + 1 (3.81)
Bước 5: Khoảng cách đấu dây giữa hai nhóm bối dây liên tiếp trong một pha Zv=2q+1 (3.82)
Bước 6: Góc lệch pha giữa hai rãnh liên tiếp:
αd =
Z p3600
(3.83)
Bước 7: Khoảng cách lệch pha giữa các pha:
p Z
. 360
.
0
θ0
α = (rãnh) (3.84)
3.13.5 Các bước tiến hành xây dựng sơ đồ trải của động cơ 3 pha Dựng sơ đồ dây quấn của động cơ 3 pha có
Tổng số rãnh Z = 36 số cực từ 2p = 4
dạng dây quấn đồng tâm 2 mặt phẳng
Bước 1: Kẻ các đường thẳng song song và đánh số tương ứng với số rãnh của Stato. Xác định bước từ cực từ đó kẻ các trục từ cực cách nhau một khoảng cách bằng bước từ cực.
Bước từ cực:
τ = 2Zp =
4
36 = 9 (rãnh) (3.85)
Hình 3.37: sơ đồ bước 1 Bước 2: Xác đinh chiều dòng điện của các từ cực
Hình 3.38: sơ đồ bước 2 Bước 3: Xác định số rãnh dưới 1 cực của một pha
q = 2pmZ =
m τ =
3
9 = 3 (rãnh) (3.86)
Bước 4: Xác định số nhóm của một pha: P = 2p = 4 (nhóm) (3.87) Bước 5: Xác định bước dây quấn y ta có mỗi nhóm gồm 3 bối dây
Bước bối dây nhỏ nhất: y1 = 2q + 1 = 2.3 + 1 = 7 (rãnh) y2 = y1 + 2 = 7 + 2 = 9 (rãnh)
y2 = y2 + 2 = 9 + 2 = 11 (rãnh) (3.88) Hình 3.36: Sơ đồ bước 5
Bước 6: Khoảng cách đấu dây giữa hai nhóm bối dây liên tiếp trong một pha Zv=2q+1 = 2.3 + 1 = 7 (rãnh) (3.89)
Hình 3.39: Sơ đồ bước 3
Hình 3.37: Sơ đồ bước 6
Bước 7: Dựng sơ đồ hai pha B và C tương tự dựng sơ đồ pha A khoảng cách lệch pha giữa các pha
p Z
. 360
.
0
θ0
α = =
2 . 360
36 . 120
0
0 = 6 (rãnh) (3.90) Khoảng cách lệch pha giữa pha A, B, C để tạo góc lệch pha 1200 là 6 rãnh:
pha A bắt đầu từ rãnh 1, pha B bắt đầu ở rãnh 7, pha C bắt đầu ở rãnh 13