Giáo trình máy điện 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA ĐIỆN
BỘ MÔN: CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỆN
0
GVC-ThS. NGUYỄN TRỌNG THẮNG



GIÁO TRÌNH


MÁY ĐIỆN II












TP. HCM Tháng 5/ 2006
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LỜI NÓI ĐẦU

Giáo trình MÁY ĐIỆN II là một cuốn sách trong bộ GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN gồm
2 tập nhằm giúp sinh viên bậc đại học hoặc cao đẳng ngành Điện Công Nghiệp, Điện
Tự Động của trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM làm tài liệu học tập, hoặc

có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành Công nghệ Điện- Điện tử,
Công nghệ Điện tử –Viễn thông và các ngành khác liên quan đến lónh vực điện –điện
tử.
Giáo trình máy điện trình bày những lý thuyết cơ bản về: cấu tạo; nguyên lý làm
việc; các quan hệ điện từ; các đặc tính cũng như các hiện tượng vật lý xảy ra trong:
Máy điện một chiều; Máy biến áp; Máy điện không đồng bộ; Máy điện đồng bộ và
các loại máy điện đặc biệt.
Toàn bộ giáo trình máy điện được chia làm 2 tập:
Tập I gồm 2 phần: Máy điện một chiều và Máy điện một chiều đặc biệt.
Máy biến áp và các loại máy biến áp đặc biệt.
Tập II gồm 3 phần: Những vấn đề lý luận chung của các máy điện xoay chiều.
Máy điện không đồng bộ và các dạng khác của Máy điện không
đồng bộ.
Máy điện đồng bộ và các loại máy điện đồng bộ đặc biệt.
Để giúp sinh viên dễ dàng tiếp thu kiến thức môn học, giáo trình trình bày nội dung
một cách ngắn gọn, cơ bản. Ở mỗi chương có ví dụ minh họa, câu hỏi và bài tập để
sinh viên có thể hiểu sâu hơn những vấn đề mình đã học.


Tác giả
(Email: )
Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
MỤC LỤC

Trang

Phần III: Các vấn đề lý luận chung của các máy điện xoay chiều

Chương 1: Sưcù điện động của dây quấn máy điện xoay chiều 2
Chương 2: Dây quấn phần ứng máy điện xoay chiều 11
Chương 3: Sức từ động của dây quấn máy điện xoay chiều 30

Phần IV: Máy điện không đồng bộ (MĐKĐB) 47
Chương 1: Đại cương về MĐKĐB 48
Chương 2: Các quan hệ điện từ trong MĐKĐB 54
Chương 3: Mở máy và điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ 77
Chương 4: Máy điện không đồng bộ đặc biệt 90

Phần V: Máy điện đồng bộ (MĐĐB) 101
Chương 1: Đại cương về MĐĐB 102
Chương II: Các quan hệ điện từ trong MĐĐB 106
Chương III: Máy phát điện và động cơ điện đồng bộ 116
Chương IV: Máy điện đồng bộ đặc biệt 135

Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -



TÀI LIỆU THAM KHẢO


1- Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn Sáu, Máy điện I,II .
NXB khoa học và kỹ thuật - 1998 .
2-
Nguyễn Trọng Thắng, Nguyễn Thế Kiệt, Công nghệ chế tạo và tính toán sửa chữa

Máy điện , NXB Giáo dục, 1995 .
3- A.E. Fitzerald, Charles kingsley . Electrical Machines. Mc. Graw - Hill, 1990 .
4-
Jimmie J. Cathey . Electric machines Analysis and Design Applying Matlab . Mc.
Graw - Hill - 2001 .

5-
E.V.Armensky, G.B.Falk, Fractional Horsepower Electrical machines, Mir
Publishers, Moscow, 1985.

6-

Mohamed E. El-Hawary, Principle of Electric Machines with Power Electronic
Applications, Prentice-Hall, 1986.

7-
M.Kostenko, L.Piotrovsky, Electrical machines, vol.1,2, Mir Publishers Moscow,
1974.

8-
Stephen J. Chapman, Electric machinery and Power System fundamental, Mc
Graw Hill, 2002.


Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

1

PHẦN III
CÁC VẤN ĐỀ LÍ LUẬN
CHUNG CỦA
MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

2

CHƯƠNG I: SỨC ĐIỆN ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN
MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU
§ 1.1. ĐẠI CƯƠNG
Sức điện động (s.đ.đ) xoay chiều có 3 đặc tính cơ bản:
- Độ lớn.
- Tần số.
- Dạng đường cong.
Thường người ta mong muốn có được s.đ.đ của máy điện dùng trong các
thiết bò điện khác nhau có dạng hình sin. Đặc biệt đối vơiù máy phát điện các
sóng điều hòa bậc cao không những có tác hại đối với các máy phát điện mà còn
cả đối với phụ tải làm tăng tổn thất cũng như làm xuất hiện quá điện áp trên các
đoạn khác nhau của đường dây. Trong chương này chúng ta nghiên cứu s.đ.đ của
dây quấn và các biện pháp làm giảm hoặc triệt tiêu s.đ.đ bậc cao đưa dạng sóng
về hình sin.
§ 1.2. SỨC ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG DÂY QUẤN
1. Sức điện động cảm ứng trong dây quấn do từ trường cơ bản:
a) Sức điện động của một thanh dẫn:
Đặt 1 thanh dẫn trong stator và những cực từ của rotor song song với
trục máy điện (h1–1). Khởi động máy và cho quay với tốc độ n = C
te
= const khi
đó trò số tức thời của s.đ.đ cảm ứng trong thanh dẫn là:
e
td
= B
x
.l.v (V)
với B
x
= B

m
sin
ω
t (T), B
x
là từ cảm nơi thanh
dẫn quét qua.

f
pn
Dn
v
τ
τ
π
2
60
2
60
===
(m/sec).
v: Vận tốc dài của thanh dẫn.
D: Đường kính phần ứng.
Với:
p2
Dπ
=τ (m)
l: Chiều dài của thanh dẫn nằm trong từ
trường.
tB

2
fltBvle
mmtd
ω
π
πτ=ω= sin sin

Với
τ=Φ lB
tb
là từ thông trung bình tương
ứng với một bước cực.

mtb
B
2
B
π
=
H
ình 1.1 Chuyển động tương đối
của thanh dẫn trong từ trường
tương đo
á
i hình sin.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

3
Ta có :
tEtfe

tdtd
ω
ω
π
sinsin =
Φ
=

Trò số hiệu dụng là:
f222f
2
E
td
Φ=Φ
π
= , (1 - 1)
b) Sđđ của một vòng dây và của một bối dây:
 Sđđ của một vòng dây:
+ Trường hợp bước đủ:
Nếu vòng dây có 2 thanh dẫn 1 và 2 đặt cách nhau 1 khoảng là
τ
=y (dây quấn bước đủ) và gọi sđđ trong thanh dẫn 1 là E
1
, trong thanh dẫn 2 là
E
2
thì s.đ.đ của một vòng dây bước đủ là:

td21
E2EEE =+=

ν

f444f222x2
Φ
=
Φ= ,,






















+ Trường hợp bước ngắn:
Ta kí hiệu

β
là bước tương đối của dây quấn và
p2
Z
=τ
(rãnh)
τ
=β
y
, π
τ
=βπ
y

Thì:
2
f444
2
E2E
td
β
π
Φ=
βπ
=
ν
sin,sin
Đặt:
2
k

n
βπ
= sin
là hệ số bước ngắn của dây quấn thì:
n
fk444E Φ=
ν
,
H
ình 1.2 Sức điện động của một vòng dây
π
τ
td
E
′
′
β
τ
=y
td
E
′
π
π
τ
τ
τ
=
y
β

π
β
π
1td
E
′
&
1td
E
′′
−
&
1td
E
′′
&
v
E
&
1td
E
′
&
1td
E
′′
−
&
1td
E

′′
&
v
E
&

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

4
 Sđđ của một phần tử (bối dây)
Nếu một bối dây có W
s
vòng thì s.đ.đ của một bối dây là:
nss
fkW444E Φ= , (1-3)
c) Sức điện động của 1 nhóm bối dây:
Ta tính s.đ.đ của 1 nhóm bối dây có q bối dây dưới 1 cực:
mp2
Z
q =
.
Thí dụ: hình 1.3: q = 4
Góc độ điện giữa 2 rãnh kề nhau là:



Trong đó Z/p là số rãnh dưới một đôi cực
(Z/2p là số rãnh dưới một mặt cực). Giả sử số
rãnh dưới 1 mặt cực là
6

p2
Z
==τ thì
0
30=
đ
α
và nếu tại thời điểm đang xét bối dây
1 nằm trên đường trung tính hình học thì trò số
tức thời của sđđ cảm ứng trong các bối dây 1,
2, 3, 4 là:
0
sm1s
0EE sin=
0
smsm2s
30EEE sinsin
đ
=α=

0
smsm3s
60E2EE sinsin
đ
=α=
0
smsm4s
90E3EE sinsin
đ
=α=

E
sm
: biên độ sđđ/phần tử.
Ta có thể biểu diễn
q
r
lệch nhau 1 góc
α
như h1-4 (q: số rãnh của 1 pha
dưới một cực). Mỗi một vector biểu diễn trò số biên độ hay trò số hiệu dụng của
s.đ.đ E
s
của một bối dây với những tỉ lệ tương ứng (h1-4a). Những vector gần
nhau lệch nhau 1 góc
α
đ
=
0
30 . Tổng hình học của 4 vector hình thành đa giác
ABCDE (h1-4b) là vector AE biểu diễn trò số hiệu dụng tổng của s.đ.đ E
q
.

Z
360p
pZ
2
0
.
đ
=
π
=α
H
ình 1.4 Sức điện động của một vòng dây

H
ình 1.3 Nhóm bối dây q = 4

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

5
Để tính E
q
ta vẽ đường tròn ngoại tiếp với đa giác ABCDE có bán kính R. Cuối
cùng ta tính được:
E
q
= q E
s

k
r
(1-4)
Trong đó:
s.đ.đ các họcsố Tổng
s.đ.đ các học hìnhTổng
==
s
q
r
qE
E
k


2
qsin
2
2
q2Rsin
2
đ
đ
đ
đ
α
α
α
α
qq

R sinsin2
==
: hệ số quấn rải của dây quấn.
Chứng minh:
Ta có
4s3s2s1sq
EEEEE

+++=
Về mặt trò số E
q
= AE = 2AF =
2
R2
đ
q
sin
α
.
Tính R theo E
q
, xét tam giác OO
1
A ta có:
2
R2E
s
đ
sin
α

=

2
2
E
R
s
đ
sin
α
=⇒

2
sin2
2
sin
2
đ
đ
α
α
qE
E
s
q
=⇒

rs
s
KqE

2
q
2
qqE
=
α
α
=
đ
đ
sin
sin


rnsq
kfkqwE
Φ
=⇒ 44,4

(1-5)

Đặt k
dq
= k
n
k
r
: là hệ số dây quấn.
dqsq
fkqwE

Φ
=⇒ 44,4 (1-6)
d) Sức điện động của dây quấn 1 pha:
Một pha có n nhóm bối dây có vò trí giống nhau trong từ trường các cực
từ nên sđđ của chúng có thể cộng số học với nhau:
dqsf
fknqwE
Φ
=⇒ 44,4



Trong đó: w = n.q.w
s
là số vòng dây nối tiếp của 1 pha.
2. Sức điện động của dây quấn do từ trường bậc cao:
Giả thiết rằng đường cong cường độ tự cảm đối xứng với trục hoành (vì tính
chất đối xứng với trục hoành nên đường cong chỉ chứa các sóng hài lẻ) cũng như
đối với trục cực. Trong trường hợp này, đường cong cường độ tự cảm bao gồm
sóng điều hoà bậc nhất hay sóng điều hoà cơ bản và vô số sóng điều hoà bậc
cao
ν
= 3, 5, 7, …, nghóa là
ν
= 2k
±
1. Trong đó sóng điều hoà bậc 1 có biên độ B
m1

và bước cực

τ tương ứng với số đôi cực p. Những sóng điều hoà bậc cao có biên
dq
fkw
Φ
= 44,4
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

6
độ B
m3
, B
m5
,
νm
B và những bước cực
3
τ
,
5
τ
,
ν
τ
tương ứng với số đôi cực 3p, 5p,…,
pν . Tần số
1
ff ν
=
ν
.

Từ đó từ thông tương ứng là:
1m1tb1
Bl
2
Bl τ
π
=τ=Φ
333

3
2

3
mtb
BlBl
τ
π
τ
==Φ
…
ννν
ν
τ
π
=
ν
τ
=Φ
mtb
Bl

2
Bl
Các sức điện động:
11m11tb111td
fBl2fBl
2
f
2
E τ=τ
π
=Φ
π
=
13m13m333td
fBl2f3B
2
l
3
2
f
2
E τ=
π
τ
π
=Φ
π
=
…
1mtd

fBl2f
2
E
νννν
τ=Φ
π
=
Sức điện động hiệu dụng tổng của thanh dẫn:
=
td
E
2
td
2
3td
2
1td
EEE
ν
+++

2
1td
td
2
1td
3td
1td
E
E

E
E
1E
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
++
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+=
ν


2
1m
m
2
1m
3m

1td
B
B
B
B
1E
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
++
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+=
ν


2
B
2

3B1td
kk1E
ν
+++=

2
B
2
3B11
kk1f
2
ν
++Φ
π
=
Những hệ số:
1m
m
B
1m
3m
3B
B
B
k
B
B
k
ν
ν

== , , là tỉ số giữa biên độ từ cảm sóng bậc
cao và biên độ từ cảm sóng hài cơ bản.
Mặc khác từ thông tổng của mỗi cực từ được biểu diễn bằng tổng đại số
sau:
ν
Φ
±
±
Φ
±
Φ
±
Φ=Φ
531


⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
Φ
Φ
±±
Φ
Φ
±

Φ
Φ
±Φ=
ν
11
5
1
3
1
1


⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
ν
±±±±Φ=
ν
1m
m
1m
5m
1m
3m
1

B
B
B5
B
B3
B
1


⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
ν
±±±±Φ=
νB5B3B1
k
1
k
5
1
k
3
1
1

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

7
Từ đó ta có:
ν
ν
ν
±±±
+++
Φ
π
=
B3B
2
B
2
3B
1td
k
1
k
3
1
1
kk1
f
2
E


.

+ Biểu thức tổng quát của sức điện động:
Hiện nay dây quấn phần ứng máy điện xoay chiều được dùng nhiều nhất là
loại dây quấn rải 2 lớp bước ngắn nên ta có:
Đối với sóng điều hoà bậc 1:
1m11dq111r1n1
Bfkwl22fkkw2E τ=Φπ= (1)
Đối với sóng điều hoà bậc
ν
:
ννννννν
τ=Φπ=
m1dqrn
Bfkwl22fkkw2E (2)
Ở đây,
ννν
==
rndq1r1n1dq
kkkkkk , ,. là hệ số dây quấn cho sóng điều hoà bậc 1, …,
bậc
ν
. Khi đó sức điện động tổng của dây quấn là:
() ()
ν
νν
ν
±±±
+++
Φ
π
=

B3B
2
B
2
33B
11dqtd
k
1
k
3
1
1
kkkk1
fkw
2
2
E




Trong đó:
1dq
dq
1dq
3dq
3
k
k
k

k
k
k
ν
ν
== , , là trò số tương đối của hệ số dây quấn cho
sóng điều hoà bậc cao.
§ 1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI THIỆN DẠNG SÓNG SỨC ĐIỆN ĐỘNG.
1. Chế tạo mặt cực từ của máy phát điện đồng bộ theo quy luật.
Nguyên nhân khiến cho dạng sóng sđđ không sin là do sự phân bố của từ
trường khác hình sin. Thông thường B phân bố hình thang, muốn sđđ là hình sin
thì cực từ phải gọt vạt 2 đầu theo hình dạng và kích thước thích hợp. Thường
người ta chế tạo mặt cực theo quy luật:
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
τ
π
δ
=δ
x
x
cos

δ
: là khe hở nhỏ nhất giữa mặt cực;
()

δ
÷
=δ 6251 ,,
max

với
()
τ÷= 750650b ,,
Tuy nhiên biện pháp trên chưa cho
được kết quả mong muốn. Vì vậy cần làm
giảm hoặc triệt tiêu các sức điện động bậc
cao bằng các cách sau:
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

8
2. Rút ngắn bước dây quấn:
Khi quấn bước đủ 1y
±
=
τ
=
νn
biết
k
, nghóa là tất cả các sóng hài bậc cao
đều tồn tại. Để cho các sđđ bậc cao bò triệt tiêu người ta phải chọn
β thế nào đó
để
0k
n

=
ν
Mà
2
k
n
π
νβ=
ν
sin nếu chọn
ν
−=β
1
1

()
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
π
−ν=
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡

π
ν
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
ν
−=⇒
ν
2
1
2
1
1k
n
sin.sin

Khi
0E0k5
55n
=⇒=⇒=ν tương ứng với
5
4
=β .
Khi
0E0k7
77n
=⇒=⇒=ν tương ứng với

7
6
=β
.
Nghóa là ta rút ngắn bước dây quấn đi
0
5
1
=ττ
75
E và E thì
7
1
và
. Rõ ràng là
biện pháp này không đồng thời triệt tiêu được tất cả các s.đ.đ bậc cao nên người
ta chọn bước dây quấn sao cho giảm được các sức điện động bậc cao mạnh bậc
5, 7. Trong trường hợp đó thường rút ngắn bớt đi
τ
6
1
. Lúc đó
()
86080 ,, ÷=β tuỳ
theo từng máy.
3. Quấn rải:
Khi q = 1 thì 1k
r
±=
ν

, tức là tất cả các sóng bậc cao đều tồn tại.
Khi q > 1 và q càng tăng thì
νr
k càng giảm, song
νr
k sẽ lập lại trò số ban đầu sau
1 số sóng bậc cao nào đó theo những chu kì tương ứng. Một số sóng bậc cao có
νr
k = k
r1
được gọi là sóng điều hoà tăng (
z
ν
=
ν
với 1mqk2
z
±=ν và k = 1, 2,
3 ). Tóm lại phương án này chỉ cải thiện dạng sóng được phần nào.
4. Rãnh chéo:
Tác dụng của nó để khử sóng điều hoà răng.
Từ hình vẽ ta thấy sức điện động có từ cảm
z
m
B
ν

cảm ứng trong thanh dẫn có chiều ngược nhau và
bò triệt tiêu. Bước rãnh chéo cần phải chọn
z

zc
22b
ν
τ
=τ=
ν

pz
p2
b
c
±
τ
=
(với k = 1 thì
1
p
z
z
±=ν )
Trong thực tế, thường chọn
z
p2
b
c
τ
= là các
sóng điều hoà răng đã giảm nhỏ đi nhiều.
H
ình 1.5 Trường hợp rãnh chéo

1 bước răng
0
=
Δ
z
E
υ


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

9

Câu hỏi:
1. Vì sao yêu cầu sức điện động của máy
điện xoay chiều phải có dạng hình sin.
Làm thế nào để đảm bảo yêu cầu đó?
2. Hãy xác đònh biểu thức sức điện động của dây quấn 1 pha khi từ trường không
hình sin?
3. Các biện pháp để cải thiện dạng sóng sức điện động và hiệu lực của các biện
pháp đó?
4. Khi dùng rãnh chéo thì trò số sức điện động do từ trường cơ bản của dây quấn
thay đổi như thế nào?
Thí dụ:
1. Cho 1 máy phát điện có p = 2, đường kính trong của Stator D = 0.7m từ cảm
trung bình B
tb1
= 0,6T, chiều dài tính toán của Stator l = 1,3m. Cho biết
B
tb3

= 0,325B
tb1
; B
tb5
= 0,15B
tb1
. Hãy tính sức điện động E
1
, E
3
, E
5
và sức điện
động tổng E
td
của 1 thanh dẫn (bỏ qua các sóng bậc cao hơn 5), f = 50Hz.
Đáp số: E
1
= 47,6V; E
3
= 15,5V; E
5
= 7,1V; E = 50,6V.
Giải:
1. Ta có: Biểu thức tổng quát của sức điện động:
ννννννν
τ=Φπ=
m1dqrn
Bfkwl22fkkw2E
Đối với sóng điều hoà bậc 1:

1m11dq111r1n1
Bfkwl22fkkw2E τ=Φπ=
Thanh dẫn:
11m1
fBl2E τ=
Với
550
22
70
p2
D
,
.
,.
=
π
=
π
=τ

1tb1m
B
2
B
π
=


11tb1

fB
2
l
p2
D
2E
ππ
=⇒


506031
2
70
4
2
2
.,.,.
,
.
π
=

= 47,63(V)
Tương tự:
33m3
fBl2E τ= = 0,325E
1
= 15,5(V)

55m5

fBl2E τ= = 0,15E
1
= 7,14(V)
Sức điện động tổng của 1 thanh dẫn:

2
5B
2
3B1td
kk1EE ++=

22
150325016347 ,,, ++= = 50,6(V)



Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

10
Bài tập:
1.1. Tính hệ số dây quấn k
dq
của dây quấn hai lớp có q = 2; p = 2; z = 24;
6
5
=β . Biết rằng mỗi bối dây có w
s
= 5 vòng và sức điện động của thanh dẫn E
td

= 5V. Hãy tính sức điện động của mỗi nhóm và s.đ.đ của mỗi pha của dây quấn
đó.
Đáp số: E
q
= 93,3V, E
f
= 93,3V.
1.2. Cho 1 máy phát điện ba pha 6000kW; 6300V; 3000 vòng/phút; f = 50Hz;
ϕcos
= 0,8; đường kính trong stator D = 0,7m; chiều dài stator l = 1,35m; B
tb
=
0,4890T; z = 36; dây quấn 2 lớp; y = 13; số vòng dây nối tiếp trong một pha W =
24. Hãy tính sức điện động pha của máy.
Đáp số: E
f
= 3353,67V.

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

11
CHƯƠNG II: DÂY QUẤN PHẦN ỨNG MÁY ĐIỆN
XOAY CHIỀU
§ 2.1 ĐẠI CƯƠNG
Dây quấn máy điện xoay chiều có nhiệm vụ cảm ứng được sức điện động
(s.đ.đ) nhất đònh đồng thời cũng tham gia vào việc tạo nên từ trường cần thiết
cho sự biến đổi năng lượng điện từ trong máy.
Kết cấu của dây quấn phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:
+ Tiết kiệm dây quấn (phần đầu nối).
+ Bền về cơ, nhiệt, điện.
+ Chế tạo đơn giản, lắp ráp, sửa chữa dễ dàng.

Phân loại dây quấn:
+ Theo số pha: m = 1, 2, 3.
+ Theo số rãnh của một pha dưới mỗi bước cực q.
+ Theo lớp: 1 lớp, 2 lớp.
+ Theo hình dạng phần đầu nối: dây quấn đồng khuôn, đồng tâm, xếp, sóng
.v.v.v
Thường thì số rãnh của 1 pha dưới một cực q là số nguyên nhưng trong một
số trường hợp cần thiết q có thể là phân số. Dây quấn máy điện xoay chiều có
thể đặt trong rãnh thành 1 lớp hoặc 2 lớp và tương ứng là dây quấn 1 lớp và 2
lớp. Trong thực tế rất nhiều loại dây quấn, trong phần này ta đề cập đến 1, 2 loại
phổ biến thường gặp và mỗi loại chỉ nêu phương pháp phân tích và sơ đồ nối
dây.
§ 2.2. DÂY QUẤN 3 PHA CÓ Q LÀ SỐ NGUYÊN
1. Dây quấn 1 lớp:
Thường được dùng cho các động cơ điện có công suất < 7kW. Trong mỗi
rãnh chỉ đặt 1 cạnh tác dụng nên số bối dây S = Z/2.
Thí dụ: Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn kiểu đồng khuôn tập trung 1 lớp,
Z = 24, 2p = 4.
• Trình tự xây dựng sơ đồ dây quấn 1 lớp với q là số nguyên:
- Xác đònh góc độ điện giữa 2 rãnh liên tiếp:
0
00
30
24
3602
Z
360p
===α

đ

Nên cạnh tác dụng từ 1 đến 12 dưới đôi cực thứ nhất làm thành hình sao
s.đ.đ có 12 tia như hình 2 -1a. Do vò trí các cạnh 13 đến 24 dưới đôi cực thứ 2
hoàn toàn giống vò trí của các cạnh 1 đến 12 dưới đôi cực thứ nhất nên s.đ.đ của
chúng được biểu thò bằng hình sao s.đ.đ trùng với hình sao s.đ.đ thứ nhất.
- Số rãnh của 1 pha dưới 1 cực:
2
232
24
mp2
Z
q
===


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

12
- Số phần tử dây quấn:
12
2
24
2
Z
S
===
-
Số phần tử dây quấn trong một pha:
4
3

12
m
S
S
fa
===

- Số nhóm bối dây trong một pha:
2
23
12
mq
S
n
===
.




So sánh với số đôi cực 2p ta suy ra dây quấn đấu cực giả.
- Pha A cách pha B là 120
0
điện tương đương với:
4
30
120120
0
00
==

α
đ
rãnh.
- Bước dây quấn
.6y =τ=
- Giản đồ khai triển dây quấn:

H
ình 2.1 Hình sao sức điện động 12 tia
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

13




2. Dây quấn 2 lớp:
Là loại dây quấn mà trong mỗi
rãnh đặt 2 cạnh tác dụng, nên số phần
tử bằng số rãnh của lõi thép
⇒S = Z.
so với dây quấn 1 lớp dây quấn 2 lớp
có những ưu điểm sau:
- Loại này có thể thực hiện được
bước ngắn làm giảm sức điện động
bậc cao, cải thiện được dạng sóng sức
điện động, đặc tính làm việc của máy
tốt hơn.
- Đầu nối của các bối dây chắc
chắn, gọn, ít choán chỗ, tránh được

phần đầu nối chạm vào nắp máy.
Tuy nhiên việc lồng dây cũng như sửa chữa gặp nhiều khó khăn hơn trong dây
quấn 1 lớp.
Có 2 kiểu dây quấn: Quấn xếp và quấn sóng, đa số dùng dây quấn xếp.
Dây quấn sóng chỉ dùng với rotor dây quấn của động cơ điện không đồng bộ.
a) Dây quấn xếp:
Thí dụ: Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn xếp 3 pha, 2 lớp với Z = 24, 2p = 4.
• Trình tự xây dựng sơ đồ dây quấn xếp 3 pha 2 lớp với q là số nguyên:
1. Vẽ hình tia sức điện động.
H
ình 2.2 Sơ đồ khai
t
riển dây quấn 3 pha 1 lớp đồng
khuôn tập trung với Z = 24; 2p = 4; q = 2.
H
ình 2.3 Hình tia sức điện động
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

14

0
00
30
24
3602
Z
360p
===α

đ

p2
Z
=τ : bước cực
τ
=β
y
: hệ số rút ngắn bước dây
y: bước dây
- Số rãnh của 1 pha dưới 1 bước cực:
2
232
24
mp2
Z
q
===


- Số phần tử dây quấn: S = Z = 24
- Số phần tử trong 1 pha:
8
3
24
m
S
S
pha
===
- Số nhóm bối dây trong 1 pha:

n = 2p
⇒ đấu cực thật (c – c, đ - đ)
2. Bước dây quấn: Quấn bước ngắn
6
5
65y
5y
==
β
=τ⇒=τβ=
.
.

AA ZZ BB XX CC yy AA ZZ BB XX CC yy
A ZZ BB XX CC yy AA ZZ BB XX CC yy A

Cách vẽ:

Đầu tiên ta phân bố cuộn dây theo vùng pha với q = 2 cho mỗi
vùng. Nếu rãnh 1 và 2 thuộc vùng pha A thì vùng pha B phải đặt ở rãnh 5, 6 vì
pha B cần phải dòch chuyển so với pha A là 120
0
tức 4 rãnh (1 + 4 = 5, 2 + 4 = 6).
4
2.3
24
.
===
qm
S
n
H
ình 2.4 Dây quấn xếp 2 lớp với Z = 24, 2p = 2, q = 5, β =5/6.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

15
Pha C cũng dòch chuyển tương đối với pha B và chiếm các rãnh (5 + 4 = 9, 6 + 4
= 10). Còn khoảng rãnh từ 13…24 cũng được phân bố xen kẽ các pha A, B, C với
cùng 1 quy luật như vậy (pha A: 13, 14, pha B: 17, 18, pha C: 21, 22). Như vậy
một nửa vùng pha và lớp trên đã được phân bố, còn các vùng pha khác cũng
được phân bố theo các pha A, B, C và được kí hiệu tương ứng X, Y, Z. Lúc này
vùng X thuộc pha A dòch chuyển so với vùng A là t = 6 tức là ở các rãnh (1 + 6 =

7, 2 + 6 = 8, 13 + 6 = 19, 14 + 6 = 20). Tương tự vùng Y thuộc pha B ở các rãnh
(5 + 6 = 11, 6 + 6 = 12, 17 + 6 = 23, 18 + 6 = 24). Còn vùng Z thuộc pha C ở các
rãnh (9 – 6 = 3, 10 – 6 = 4, 21 – 6 = 15, 22 – 6 = 16). Sự khác nhau ở các vùng
pha A, B, C và X, Y, Z là sức điện động ở các cạnh tương ứng của nó.

b) Dây quấn sóng:
Trình tự xây dựng sơ đồ dây quấn sóng hai lớp:
Bước 1: Lấy số liệu Z, 2p. Suy ra
τ
và kiểm tra lại các điều kiện Z và
τ
.
Bước 2: Chọn bước quấn dây tổng hợp y

p
bZ
y
)(
±
=

 Khi Z = np (n là số nguyên) chọn b = 0. Trường hợp này tương ứng với Z
là bội số của p.
 Khi số cạnh tác dụng trong rãnh là 2 hay là bội số của 2 (4, 6, 8,…) ta
thường chọn b = 1.
 Khi trong một rãnh chỉ có một cạnh tác dụng, ta chọn b = 2.
Bước 3: Gọi N là tổng số cạnh tác dụng của bộ dây quấn.
¾ Nếu (N/6) là số chẵn thì một nhánh trong một pha có (N/6) cạnh tác dụng.
¾ Nếu (N/6) là số lẻ thì một nhánh trong một pha có (
1

6
−
N
) cạnh tác dụng,
nhánh còn lại có (
1
6
+
N
) cạnh tác dụng.
Bước 4: Lập bảng số xác đònh cách quấn dây, bảng số thiết lập như sau:
• Chia bảng dây quấn thành 2p cột.
• Lần lượt ghi lớp trên, lớp dưới, lớp trên, lớp dưới, … vào đầu mỗi cột biểu
thò cho cạnh tác dụng trên và dưới của mỗi bối dây. Sau đó, ghi số thứ tự
rãnh vào mỗi ô. Gọi y
1
là bước bối dây và bước y
2
tính như sau:
y
2
= y – y
1
.
Ta ghi số sau cách số trước một bước y
1
, rồi y
2
.
• Mỗi khi ghi hết một dòng, trước khi viết ô đầu của dòng tiếp theo, ta xem

mạch có bò khép kín sớm hay không. Nếu có sự khép kín mạch sớm thì
phải tăng hay giảm bước y
2
một đơn vò.
• Nếu sơ đồ quấn dùng cho stator thì phải tiến hành biện pháp vừa nêu bình
thường ở trên, ngược lại nếu dây quấn dùng cho rotor ta phải chú ý cách
đặt đầu dây vào mỗi pha ở các số rãnh 1;
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
3
Z
1
; và
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
3
Z2
1
vào vò trí ô
thích hợp đứng đầu mỗi nhánh (trừ trường hợp 2p là bội số của 3).

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

16
2
p
cột
CH: Chuyển hướng
• Lập bảng số qui đònh đầu dây, suy ra số thanh nối chuyển hướng trong
mỗi pha.
Bước 5: Thực hiện sơ đồ khai triển dây quấn. Nên vẽ các thanh chuyển hướng và
các đầu vào ra của mỗi nhóm bối trước tiên.
Hình dạng của bảng số xác đònh các nhóm của các pha được mô tả trong
hình vẽ sau.
Bảng xác đònh cách đấu các pha:
Lớp trên Lớp dưới Lớp trên Lớp dưới … Lớp trên Lớp dưới

Tổng số hàng của bảng xác đònh cách đấu cho bối dây gồm
p
UZ
r
2
.
hàng, với
U
r
: là số cạnh tác dụng trong một rãnh.
Chú ý: Cũng như dây quấn xếp, dây quấn sóng bước ngắn cũng làm cho đặc tính
điện của máy tốt hơn.
Thí dụ: Dây quấn sóng 3 pha, 2 lớp có Z = 24, 2p = 4.
Bước tổng hợp:

12
2
24
p
Z
y ===
Chọn bước bối dây y
1
là bước ngắn, với y
1
= 5
Bước dây y
2
= 12 – 5 = 7.
Số rãnh của 1 pha dưới 1 cực:

2
43
24
mp2
Z
q ===
.

Số phần tử S = Z =24.
 Bảng xác đònh cách đấu các pha:
Bảng có 4 cột tương ứng với 4 cực. Số hàng =
12
4
2.24
= (hàng)
+(y
2
+ 1)
Đầu
Nhóm bối dây Pha
Vào Ra CH

A


C


B

A


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

17



Nhoùm 1
Pha A.
Nhoùm 2.
Pha C.
Nhoùm 3
Pha B
Nhoùm 4
Pha A
Nhoùm 5
Pha C
Nhoùm 6
Pha B

Lôùp treân Lôùp döôùi Lôùp treân Lôùp döôùi
1 +y
1


6’ +y
2
13 +y
1
18’
2 7’ 14 19’
3 8’ 15 2’
4 9’ 16 21’
5 10’ 17 22’
6 11’ 18 23’
7 12’ 19 24’
8 13’ 20 1’
9 14’ 21 2’
10 15’ 22 3’
11 16’ 23 4’
12 17’ 24 5’
}
}
}
}
}

}
H
ình 2.5 Daây quaán soùng 2 lôùp vôùi Z = 24, 2p = 4, q = 2,
6/5=
β
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

18
§ 2.3. DÂY QUẤN 3 PHA CÓ Q LÀ PHÂN SỐ

Ta có 2 phương pháp bố trí dây quấn (khi q là phân số) đó là phương pháp
bố trí theo Clement và phương pháp bố trí theo Py
δ
o.
 Đối với phương pháp Clement, ta có thể bố trí dây quấn theo dạng 1 lớp
hay 2 lớp. Tuy nhiên dạng 2 lớp chỉ là biến dạng suy ra từ kết cấu 1 lớp.
Và phương pháp Clement sẽ không sử dụng được stator hay rotor có số
rãnh lẻ, vì lúc đó dây quấn 1 lớp không bố trí được nên cũng không tìm ra
được dạng dây quấn 2 lớp.
 Phương pháp bố trí theo Py
δ
o chỉ thích hợp cho dây quấn 2 lớp với Z chẳn
hay lẻ đều được.
Trình tự xây dựng sơ đồ dây quấn 1 lớp, q phân số theo Clement:
Bước 1:
Xác đònh Z. 2p, sau đó tính ra:
đ
,,
α
τ

q .
Viết q dưới dạng sau:

d
c
bq
+=
Trong đó b, c, d là số nguyên (c < d và c/d là phân số tối giản không rút gọn
được).
Bước 2: Lập bảng số xác đònh phân bố rãnh cho 3 pha.
• Bảng số thành lập gồm 3 cột (tương ứng 3 pha A, B, C) số hàng của bảng
luôn luôn bằng 2p.
• Sau khi kẻ xong bảng, ta điền các giá trò vào các ô chứa trong bảng (tổng
số ô trong bảng là 6p ô).

Giá trò của mỗi ô xác đònh như sau:
Nếu 50
d
c
,<
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
: ta ghi giá trò b cho mỗi ô trong bảng.
Nếu 50
d
c

,>
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
: ta ghi giá trò (b + 1) cho mỗi ô trong bảng.
Nếu
50
d
c
,=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
: ta ghi giá trò b hay (b + 1) cho mỗi ô trong bảng.
Bước 3: Bảng số thành lập trong bước 2 là bảng phân bố rãnh cho mỗi pha trên
mỗi khoảng bước cực. Nếu cộng tổng số các giá trò ghi cho các ô trong bảng, giá
trò này có thể:
 Nhỏ hơn tổng số rãnh thực Z của động cơ, nếu mỗi ô ghi giá trò b.
 Lớn hơn tổng số rãnh Z của động cơ, nếu mỗi ô ghi giá trò (b + 1).
Như vậy trong bước 3 ta điều chỉnh các giá trò ghi theo bảng 2 để có phân
bố rãnh đúng theo tổng số rãnh thực Z đang có trên stator.
Phương pháp tăng hay giảm số rãnh phân bố trong bảng phân bố rãnh ở
bước 2 được thực hiện như sau:
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

19
¾ Từ ô đầu tiên ta đánh dấu *, sau đó bắt đầu đếm từ trái sang phải, từ trên
xuống dưới một khoảng cách bằng đúng số cực 2p, dừng lại tại ô nào
đánh tại ô đó; tiếp tục thực hiện phép đánh dấu bằng phương pháp này
cho đến khi về đúng ô mở đầu.
¾ Trên cùng một cột ngay hàng bên dưới của các ô vừa được đánh dấu, ta
đánh dấu tiếp. Thông thường, với phương pháp trên mỗi lần đánh dấu trên
bảng ta có 6 hay bội số của 6 ô được đánh dấu.
¾ Tại các ô đã đánh dấu ta điều chỉnh giá trò ghi trong mỗi ô theo qui tắc
sau:
o Nếu trò số ghi trong ô là b ta chỉnh thành (b + 1).
o Nếu trò số ghi trong ô là (b + 1) ta chỉnh thành b.
Bước 4: Căn cứ theo giá trò trong bảng phân bố theo Clement vừa hiệu chỉnh ta
xác đònh phân bố rãnh cho mỗi pha trên mỗi bước cực.
Sau đó, tuỳ theo dạng sơ đồ dây quấn 1 lớp muốn thực hiện ta vẽ sơ đồ
(phương pháp vẽ sơ đồ lúc này thực hiện tương tự như đã thực hiện ở dây quấn 1
lớp q nguyên).
Thí dụ: Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn cho động cơ 3 pha có Z = 30, 2p = 4.
Ta có:
57
4
30
p2
Z
,===τ

2
1
2

2
5
34
30
pm2
Z
q +====
.

Vậy b = 2, c = 1, d = 1.
Lập bảng phân bố:













A C B
2
*
2 2
2
*

2
*
2
2 2
*
2
*
2 2 2
*
A C B
3

2 2
3

3

2
2 3

3

2 2 3

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

20
Trình tự xây dựng sơ đồ dây quấn theo Py
δ
o.

Bước 1: Xác đònh Z, 2p, sau đó tính ra:
đ
,,
α
τ
q .
Viết q dưới dạng sau:

d
c
bq +=






Trong đó b, c, d là số nguyên (c < d và c/d là phân số tối giản).
Bước 2: Căn cứ các giá trò b, c, d ta lập nhóm số thứ tự theo qui tắc sau:
Viết con số có giá trò bằng (b + 1) thành c lần.
Viết con số có giá trò bằng b thành (d - c) lần.
Sau đó, tính tổng các số hạng của nhóm số thứ tự vừa lập, một cách tổng
quát ta xác đònh như sau:

bcbdcbccdbc1b −++=−++=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜

⎜
⎝
⎛
)()(
tự thứ sốnhóm của
hạngsố các Tổng

Xác đònh tỉ số M được đònh nghóa là:

b
dc
Z
M
+
=

Vì
d
cbd
d
c
bq
+
=+=

Hay qd = bd + c
Vậy
d
p23
p2

Z
d
Z3
3
d
Z
qd
Z
M
.
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
τ
==

H

ình 2.6 Dây quấn 1 lớp đồng khuôn tập trung, đầu vào 2
pha liên tiếp lệch
0
120
(
Z = 30
;
2
p
= 4
;
Phân bố theo Clement
)
.

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

21
Theo Py
δ o, M chính là số lần viết lập lại nhóm số thứ tự và chuỗi số tuần
hoàn tìm được bằng cách viết M lần nhóm số thứ tự xác đònh xác đònh phân bố
rãnh cho mỗi pha dây quấn trên stator.
Bước 3: Chọn y và theo phân bố rãnh đònh ở bước 2 ta vẽ sơ đồ dây quấn 2 lớp.
Thí dụ: Dây quấn 3 pha với q là phân số, Z = 15, 2p = 4.
4
1
1
12
15
mp2

Z
q +===

Tức là b = 1, c = 1 và d = 4 và q = bd + c = 4 + 1 = 5 là số rãnh đương lượng
(đẳng trò) của 1 pha dưới 1 cực.





Bước cực 1:



Bước cực 2:



Bước cực 3:



Bước cực 4:



- Bước cực:
)().(.
4
3

3
4
1
13qm +=+==τ
(tính bằng số rãnh)
Chúng ta có thể lấy bước rãnh y = 3.
Khi đó:
80
5
4
4
3
3
3y
,==
+
=
τ
=β

Trong trường hợp này ta có d = 4 nhóm bối dây phân bố trên 4 cực, phải có
d - c = 4 - 1 = 3 nhóm có b = 1 bối dây, phải có c = 1 nhóm có b + 1 = 1 + 1 = 2
bối dây.

0
48
15
3602
Z
360p

===α

đ


Rãnh 1 2 3 4
Pha A A C B
Rãnh 5 6 7 8
Pha A C C B
Rãnh 9 10 11 12
Pha A C B B
Rãnh 13 14 15
Pha A C B
H
ình 2.7 Dây quấn 3 pha 2 lớp
với Z = 15, 2p = 4,
4
1
1q +=
,
phân bố theo py
δ o
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -