Giáo trình Máy điện 2 (Nghề Điện công nghiệp Trung cấp)

1
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TĐH

GIÁO TRÌNH

MƠ ĐUN: MÁY ĐIỆN 2

NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP

(Ban hành kèm theo quyết định số:

QĐ....ngày....tháng.....năm 20... )

Năm 2019


2
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng 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
cơng 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 khố đào tạo ngắn hạn cho các cơng
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 cơ giáo và bạn đọc để giáo
trình được hồn thiện hơn!
Ninh Bình, ngày…..tháng…. năm 201
Tham gia biên soạn
Trần Đức Thiện – Chủ biên
Đặng Thị Thu Thủy


3
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. Mơ tả mơ hình máy điện một chiều (xem tài liệu của mơ hình) .................. 35
4.2. Tính thuận nghịch của máy điện một chiều (xem tài liệu của mơ hình) ...... 38
4.2.1. Vận hành máy điện một chiều ở chế độ máy phát điện (xem tài
liệu của mơ hình) ..................................................................................... 38
4.2.2. Vận hành máy điện một chiều ở chế độ động cơ điện (xem tài liệu
của mơ hình) ............................................................................................ 40
5. Đặc tính của máy điện một chiều .................................................................... 41
Các đặc tính cơ bản của MFĐDC ....................................................................... 43
5.1. Đặc tính khơng tải ........................................................................................ 43
5.2. Đặc tính ngắn mạch. ..................................................................................... 44
5.3. Đặc tính ngồi. ............................................................................................. 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


4

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 ngồi ............................................................................... 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 hồ đồng bộ. ..................................................................... 57
6.3.Thực hành hịa đồng bộ 2 máy phát đồng bộ 3 pha ...................................... 60


5
1. Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian:

Số
TT

1

2

Tên các bài trong mô đun

Bài 1: Máy điện một chiều
1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc
của MĐMC.
2. Phân loại và các đại lượng định
mức
3. Dây quấn máy điện 1 chiều
4. Tính thuận nghịch của máy
điện 1chiều
5. Đặc tính của máy điện 1 chiều

Thời gian (giờ)
Thực hành, Kiểm
Lý
Tổng
thí nghiệm, tra
thuy
số
thảo luận,
ết
bài tập
40
10
24
6
2
2
2

2

32
2

2
2

2

2

Bài 2: Máy phát điện đồng bộ 3
pha
1. Khái niệm- Cấu tạo của máy
điện phát đồng bộ 3 pha
2. Nguyên lý làm việc.
3. Phản ứng phần ứng .
4. Các đặc tính của máy phát điện
đồng bộ
5. Các trị số định mức và phân bố
năng lượng trong máy phát đồng
bộ
6. Sự làm việc song song của các
máy phát điện đồng bộ

20

10

1

1

1
1
2

1
1
2

7

3

4

8

2

4

2

Cộng

60

20

32

8

24

6

8

2


6
MƠ ĐUN: MÁY ĐIỆN 2

Mã mơ đun: MĐ17
Vị trí, ý nghĩa, vai trị mơn học/mơ đun:
- Vị trí: Mơ đun này học sau các mơn học: An tồn lao động, mạch điện, mô
đun đo lường.
- Ý nghĩa: Mô đun này là mơ đun đào tạo chun ngành.
- Vai trị: 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:
* Về kiến thức:
- Phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các loại máy điện thông dụng như:
máy điện đồng bộ và máy điện một chiều.

* Về kỹ năng:
- Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn máy điện không đồng bộ,máy điện đồng bộ, máy
điện một chiều ..
- Kết nối mạch, vận hành máy điện.
- Tính tốn các thơng 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


7
BÀI 1: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
Mã 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 tốn được các thơng 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.
1.1.1. Phần cảm (Phần tĩnh hay Stator).
Cực từ chính
N
Cực từ phụ

Thân máy

Hình 1-1
S


8

Đây là phần có nhiệm vụ tạo ra từ trường chính trong máy.Nó được mơ 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
ngồi 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 dịng 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 khơng bị bão hịa 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
cơng 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.


9
lại.

- Cơ cấu chổi than: Để đưa điện từ phần quay ra ngồi hoặc ngược

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 dịng điện xốy 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 ngồi 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)

Cực từ chính
N
Cực từ phụ

Thân máy

Rơ to
S


10

b).Dây quấn phần ứng
Là phần sinh ra sức điện động và có dịng 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 trịn, 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 ngồi 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 trịn. Hai đầu trụ trịn
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. Đi 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


11
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 ln ln 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, cịn thanh ab nằm dưới cực N có chiều đi từ b đến a. Nếu
mạch ngồi khép kín qua tải thì sức điện động trong khung dây sẽ sinh ra ở
mạch ngồi một dịng 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 n, cịn các phiến góp và
thanh dẫn ln đổi vị trí .Nhưng do chổi than A ln 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 dịng điện
chỉ đi vào thanh dẫn dưới cực N và đi ra ở các thanh dẫn nằm dưới cực S, nên


12
dưới tác dụng của từ trường sẽ sinh ra một mơ men có chiều khơng 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 mơ men và nhờ có mơ men đó mà
phần ứng quay. Đó là nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều.

a)
b)
Hình 1-9 : a) Các dạng sóng sức điện động và dịng điện đã được chỉnh lưu.

b) Quy tắc bàn tay trái
2. Phân loại và các trị số định mức của máy điện một chiều
2.1. Phân loại.
Máy điện một chiều nếu phân loại theo phương pháp kích từ thì
được chia thành các loại sau:
a) Máy điện một chiều kích thích độc lập: loại này có mạch kích từ
khơng liên quan đến mạch điện phần ứng.( Hình1-10-b)
b) Máy điện một chiều tự kích: : loại này có mạch kích từ liên quan
đến mạch điện phần ứng và gồm các loại sau:
- 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)
U
U
I

I

-

+

+

It

I

-

+

IUt

U

I

-

I-

a)

U

-

+

IIt

It

b)
c)
Hình1-10: Sơ đồ ngun lý MĐ DC

IIt

d)

c. Máy phát điện một chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu.


13
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)
* Điện áp định mức: Uđm (v)
* Dòng điện định mức: Iđm (A)
* Tốc độ định mức: nđm ( vịng/phút)
* Ngồi ra trên máy cịn ghi kiểu máy, phương pháp kích từ, dịng điện kích từ,
hiệu st…
Dựa vào các đại lượng định mức của máy giúp chúng ta biết cách sử dụng
sao cho đảm bảo kỹ thuật và kinh tế. Đặc biệt cơng suất định mức ghi trên nhãn
máy đó chính là công suất lấy ra từ máy điện, nghĩa là với máy phát điện thì đó
là cơng suất điện đưa ra trên đầu cực của máy phát, còn đối với động cơ điện thì
đó là cơng 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
vịng 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 ngun 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).
.....


14
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 ln 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
số rãnh nguyen tố (hinhf1-12)
Ta có: y1 =

z0
 b (rãnh nguyên tố) => y1 phải là một số nguyên.
2p

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 .

y
y

y

y

1
2

G

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


15
phiến góp nối với 2 đầu của cùng một phần tử
dây quấn (hình 1-12 hoặc hình 1-13)

yt1

YG

Hình1- 13: Biểu diễn bước dây quấn y1 và
bước cổ góp
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 vịng
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 khơng 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 rơto, ta có cơng
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
chiều có thơng số sau: .Znt=S=G=16, 2p=4.


16
Từ các cơng thức tính các bước dây quấn ta có:
y1 = 4(rãnh) => Thực hiện dây quấn bước đủ
y = yG = 1
y2 = y1 – y = 4-1 =3(rãnh)
Căn cứ vào các bước dây quấn ta có thể bố trí cách đấu nối các phần tử
dây quấn của loại dây quấn này như sau:
-Đánh số thứ tự các rãnh nguyên tố từ 1 đến 16.
-Giả sử phần tử thứ nhất có cạnh tác thứ nhất nằm ở lớp trên của rãnh
nguyên tố thứ nhất thì cạnh tác dụng thứ 2 của nó phải nằm ở lớp dưới của rãnh
nguyên tố thứ 5 ( vì y1 = 4 = 5-1). Hai đầu của phần tử này được nối vào hai
phiến góp 1 và 2.
-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 thơng 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 thơng qua phiến góp 1. Ta
có thể lập được bảng trình tự nối dây như sau:
Lớp trên

Lớp dưới

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

1

Kín mạch
5

6

7

8

9

10 11

12 13

14

15

16

1

2

3

4

Trên cơ sở bảng trình tự nối dây trên ta vẽ được giản đồ khai triển dây quấn xếp
đơn như trên hình1-14.
Qui ước cách vẽ: Các cạnh nằm ở lớp trên được vẽ bằng nét liền còn các
cạnh nằm ở lớp dưới được vẽ bằng nét đứt.
Vị trí cực từ trên hình vẽ phải bố trí sao cho khoảng cách giữa chúng phải
đều nhau và chiều rộng của các cực từ bằng nhau, thường bề rộng mỗi cực từ
được lấy bằng khoảng 0,7 bước cực từ.
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.


17

Chiều quay phần ứng

1

2

3

4 5

6

N

16

7

8

9 10 11 12 13 14 15

S

1

2

A1

+

+

3

4

N

5

6

-

B1

7

8

A2

9

16

S

10

+

11 12

B2

13

14

-

-

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 ln thay đổi nhưng
nhìn từ ngồi vào dây quấn phần ứng kiểu xếp đơn có thể biểu thị bằng sơ đồ
sau:


18

+
A1
B1

B2
-

A2

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), cịn các chổi B1,B2 cùng cực tính ( cực âm).
Vì vậy ta có thể nối A1 với A2; B1 với 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.
3.2.2. Dây quấn xếp phức tạp.
Dây quấn xếp phức tạp bao gồm m dây quấn xếp đơn tạo thành ( với
m=2;3;4...) do vậy dây quấn xếp phức tạp có một số đặc điểm sau:
-Hai đầu của cùng một phần tử dây quấn được nối với 2 phiến góp nằm
cách nhau là m phiến góp. Vì vậy yG = m.
-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, cịn 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 khơng 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.


19
* 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
chiều có các số liệu sau: Znt = S = G = 16; 2p = 4; m = 2.

- Tính các thơng 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 vịng 1:
Lớp trên: 1

3 5 7

9 11 13 15

1
Kín mạch

Lớp dưới: 5

7

9 11 13 15 1

4

4

6 8 10 12 14 16 2

+Mạch vịng 2:
Lớp trên: 2

Kín mạch
Lớp dưới: 6 8 10 12 14 16 2

4

-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.


20

Chiều quay phần ứng

1

2

3

4 5

6

7

N

16

1

9 10 11 12 13 14 15

S

2

A1

8

3

+

4

5

N

6

7

8

9

-

B1

A2

16

S

10

11

+

12

13

B2

14

15

-

-

+

Hình 1-14: Sơ đồ khai triển dây quấn xếp phức tạp của MĐ1C
có Znt=S=G=16; 2p=4; m=2.
Số mạch nhánh song song của dây quấn xếp phức tạp nhìn từ phía ngồi
chổi than vào sẽ gấp m lần số mạch nhánh song song của dây quấn xếp đơn. Do
vây ta có: a = m.p. Chẳng hạn m =2, p =2 , ta có a = 4 và 2 a= 8 (hinh1-17)
A1

+

+
B2

B1
_

_

_

A2

+


21

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 vịng
kín. Sau đây ta xét ví dụ về dây quấn xếp phức tạp có số rãnh ngun tố Z nt
khơng chia hết cho m do đó dây quấn này chỉ thực hiện được một mạch vịng
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 tốn 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:
Lớp trên: 1

3 5 7 9 11 13 15 17 2 4 6

8 10 12 14 16 1
Kín mạch

Lớp dưới: 5 7 9 11 13 15 17 2 4 6 8 10 12 14 16 1 3
*Sơ đồ khai triển dây quấn:

1

2

3

4 5

6

7

N

17

1

Chiều quay phần ứng

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17

S

2

A1

3

+

+

4

5

B1

N

6

7

-

-

8

9

A2

S

10

11

+

12

13

B2

14

15

-

16


22

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 vịng 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:
p.yG = G ± 1 => ta có y G 

G 1
p

Nếu lấy dấu trừ ta có dây quấn trái, cịn nếu lấy dấu cộng ta có dây quấn
phải. Thơng thướng người ta hay dùng dây quấn trái để đỡ tốn dây quấn.
Như vậy theo sự phân tích trên thì ở dây quẩn sóng đơn ta ln 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 tốn các thơng 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)
* Bảng trình tự nối dây:

Lớp trên: 1 9 17 8 16 7 15 6 14 5 13 4 12 3 11 2 10 1
Kín mạch
Lớp dưới 5 13 4 12 3 11 2 10 1 9 17 8 16 7 15 6 14


23

*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 đơi 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.

Chiều quay phần ứng

1

2

3

4 5

6

N

3

4

6

+

+

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17

S

5

A1

7

7

8

N

9

10

B1

-

11

12

A2

13

S

14

15

+

-

Hình 1-19: Sơ đồ khai triển dây quấn sóng đơn của MĐ1C

16

17

B2

1

2

-


24
có Znt=S=G=17; 2p=4
Do cách đấu dây nên dây quấn sóng đơn chỉ có 2 mạch nhánh song song
( a=1). Do vậy về mặt lý luận ta chỉ cần 2 chổi than là đủ, nhưng thường ngưới
ta vẫn đặt số chổi than bằng số cực từ nhằm mục đích để dịng điện phân bố trên
nhiều chổi than hơn, làm giảm mật độ dịng điện trên bề mặt chổi, làm cho kích
thước chổi than giảm do đó giảm được chiều dài của cổ góp. Nhưng chủ yếu là
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 vịng quanh phần ứng dây quấn sóng phức tạp
kết thúc ở phiến góp khơng 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 khơng 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
chiều có các thơng số sau: Znt = S =G = 18; 2p=4; m=2.
Việc tính tốn 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::
y  yG 

Gm
p

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:
+Mạch vịng 1:
Lớp trên: 1 9

17 7 15 5 13 3 11 1
Kín mạch

Lớp dưới: 5

13 3 11 1

9 17 7 15

+Mạch vịng 2:
Lớp trên: 2

10 18 8

16 6 14 4

12 2

Kín mạch

Lớp dưới: 2 14 4 12 2 10 18 8 16


25

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 vịng.
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.
Chiều quay phần ứng

1

2

3

4 5

6

7

N

3

4

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

S

5

A1

8

6

+

7

8

9

10

B1

+

S

N

-

11

12

13

A2

14

+

15

16

17

B2

18

1

2

-

-

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:
3.4.1. Trình tự thực hiện
a: Tháo và vệ sinh.