Chửụng 19 DÂY QUẤN CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
19.6. Daõy caõn baống ủieọn theỏ
Dây quấn MĐDC tương ứng như 1 mạch điện gồm 1 số mạch nhánh song song ghép lại.
Trong điều kiện làm việc bình thường, S.đ.đ sinh ra trong các mạch nhánh là bằng nhau, khi có tải dòng điện phân bố đều trên các mạch nhánh. Nếu vì nguyên nhân nào đó dòng điện trong các mạch nhánh phân bố không đều nhau thì sự làm việc của máy không có lợi. Để tránh tình trạng đó ta nối dây cân bằng điện thế để bảo đảm phân phối đều đặn dòng điện trong các mạch nhánh.
Trong tất cả các loại dây quấn trừ dây quấn hỗn hợp, khi a > 1 đều phải đặt dây cân bằng ủieọn theỏ.
Có 2 loại dây cân bằng :
– Dây cân bằng loại 1 : dùng cho dây quấn xếp đơn
– Dây cân bằng loại 2 : dùng cho dây quấn xếp phức và sóng phức.
19.6.1. Dây cân bằng loại 1 :
Khi khe hở không khí đều, S.đ.đ trong các mạch nhánh bằng nhau. Ví dụ Eư = 100V và dòng điện có cùng trị số chạy trong các mạnh nhánh, ví dụ là 200A thì dòng điện trên chổi than là 400A phân phối đều, máy làm việc bình thường .
Trên thực tế, do chế tạo lắp ghép không tốt hoặc làm việc lâu ngày ổ bi bị mòn dẫn đến khe hở giữa các cực không bằng nhau vì vậy từ thông giữa các cực từ khác nhau, S.đ.đ khác nhau dẫn đến sự không cân bằng s.đ.đ trong các mạch nhánh làm cho trong dây quấn sinh ra dòng điện cân bằng Icb. Vì điện trở dây quấn rất nhỏ nên khi có sự không cân bằng rất nhỏ của S.đ.đ cũng đủ gây ra Icb lớn làm cho máy khi có tải dòng điện trong các mạch nhánh không đối xứng làm tăng tổn hao đồng máy nóng. Ngoài ra do dòng điện qua chổi than không đối xứng, có thể chổi than quá tải làm đổi chiều khó khăn (tia lửa sinh ra trên chổi than quá lớn).
Ta khảo sát dây quấn xếp đơn 2a = 2p = 4. Nếu tất cả các mạch nhánh dây quấn đều làm việc đối xứng thì trong các mạch nhánh dây quấn có s.đ.đ đồng nhất ví dụ Eư = 100V và có dòng điện cùng trị số chạy theo mỗi mạch nhánh ví dụ Iư = 200A thì dòng điện tương ứng trong chổi
than là 400A và dòng điện ở mạch ngoài là 800A. Giả sử khe hở không khí không đều, khe hở trên rộng hơn khe hở dưới ta có: S.đ.đ Eư ở 2 mạch nhánh trên là 99V, s.đ.đ Eư ở 2 mạch nhánh dưới là 101V, sự chênh lệch điện áp giữa chổi than dương là 2V. Giả sử điện trở của mạch nhánh song song của phần ứng rư = 0,01điện trở của nửa dây quấn phần ứng 2rư = 2. 0,01 cho nên trên mỗi nửa dây quấn phần ứng có Icb = 2/2.0,01 = 100A. Chổi than trên bị giảm tải còn 200A. Chổi than dưới tăng tải là 600A, làm sinh ra tia lửa ở cổ góp.
Để tránh các hiện tượng trên người ta nối các điểm về lí luận là đẳng thế lại với nhau.Ta có khoảng cách giữa hai điểm đẳng thế cạnh nhau gọi là bước thế, bước thế yt được xác định bằng số phiến đổi chiều dưới mỗi đôi cực.
Trong daõy quaỏn xeỏp ủụn a = p neõn
a G p
y t G . Trong thực tế người ta chỉ nối chừng 3 - 4 dây cân bằng đối với các máy nhỏ. Đối với các máy trung bình nối 1/4 đến 1/3 dây số dây cân bằng điện thế có thể có. Nối toàn bộ dây cân bằng điện thế đối với máy lớn.
Tác dụng của dây cân bằng loại 1 làm mất sự không đối xứng của mạch từ trong máy điện để cân bằng điện thế ở trong các mạch nhánh của dây quấn xếp nằm dưới các cực từ có cùng cực tính.
Đối với dây quấn sóng đơn chỉ có 1 đôi mạch nhánh nên không có các điểm đẳng thế.
Thực tế dây quấn sóng đơn cũng không cần nối dây cân bằng điện thế vì các phần tử nối tiếp để làm thành 1 mạch nhánh song song đều phân bố đều ở dưới các cực từ nên dù từ thông dưới các cực từ khác nhau thì S.đ.đ trong 2 mạch nhánh vẫn bằng nhau.
Thí dụ : Giản đồ kí hiệu dây quấn sóng đơn ở V
19.6.2. Dây cân bằng loại 2:
Trong dây quấn xếp và sóng phức có a > 1, có nhiều mạch điện kín làm việc song song với nhau thông qua các chổi than. Do vấn đề chế tạo nên điện trở tiếp xúc của chổi than với các mạch điện kín của các mạch nhánh song song cũng không giống nhau, do đó sẽ xuất hiện dòng điện cân bằng. Để thấy rõ điều này ta khảo sát dây quấn sóng phức tạp có hai mạch điện kín độc lập ở hình 3.16 là sơ đồ thay thế của dây quấn hình 3-13.
Hình19.15 Sơ đồ thay thế của dây quấn h19.13 Trong đó:
E1, E2 : S.đ.đ của mỗi mạch nhánh dây quấn (E1 = E2) I1, i2 : dòng điện của mỗi dây quấn
rư : điện trở của 1 mạch nhánh dây quấn
rtx1 - rtx4 : điện trở tiếp xúc của chổi than với vành góp.
Điện áp giữa 2 đầu A và B được tính :
UAB = E1 – i1(rtx1 + rtx3 + ẵ rử) UAB = E2 – i2(rtx2 + rtx4 + ẵ rử) Vì E1 = E2 neân :
Do đó i1 = i2 khi rtx1 + rtx3 = rtx2 + rtx4
Thực tế điều này khó có thể xảy ra nên i1 i2 làm xuất hiện sự chênh lệch điện áp giữa các phiến góp cạnh nhau và làm xấu sự làm việc của máy. Để khắc phục nhược điểm này cần nối dây cân bằng loại 2. Bước thế
a G a
y t S .
Dây cân bằng điện thế dùng để làm mất sự phân bố không đối xứng của điện áp trên vành góp gọi là dây cân bằng loại 2.
Từ đa giác s.đ.đ của dây quấn sóng phức tạp hình 3-14, ta có:
Bước thế của dây cân bằng loại 2 : 9 2
18
t
y
Đối với dây quấn xếp phức tạp
Trong dây quấn phức tạp thì các dây quấn đơn phải dùng dây cân bằng loại 1 và giữa các dây quấn xếp đơn đó phải dùng dây cân bằng loại hai để phân phối đồng đều dòng điện giữa các dây quấn sóng đơn. Để đảm bảo sự phân bố đúng điện áp giữa các phiến cạnh nhau dây cân bằng loại 2, cần nối điểm giữa của phần tử 1 nằm ở phần đầu nối với đầu phần tử 2.