Giáo trình máy điện 1 - Phần 2 - Chương 9 doc

1
Âải Hc  Nàơng - Trỉåìng Âải hc Bạch Khoa
Khoa ióỷn - Nhoùm Chuyón mọn ióỷn Cọng Nghióỷp

Giaùo trỗnh
Bión soaỷn:

MAẽY ÂIÃÛN 1
Bi Táún Låüi

Chỉång 9

DÁY QÚN MẠY ÂIÃÛN XOAY CHIÃƯU

9.1. KHẠI NIÃÛM CHUNG
Dáy qún ca mạy âiãûn quay âỉåüc bäú trê åí hai bãn khe håí trãn li thẹp ca
pháưn ténh hồûc ca pháưn quay. Nọ l bäü pháûn chênh âãø thæûc hiãûn sæû biãún âäøi nàng
læåüng cå âiãûn trong mạy. Mäüt cạch täøng quạt cọ thãø chia dáy qún mạy âiãûn quay
ra lm hai loải : dáy qún pháưn cm (dáy qún kêch tỉì ); dáy qún pháưn ỉïng.
Dáy qún pháưn cm cọ nhiãûm vủ sinh ra tỉì trỉåìng åí khe håí lục khäng ti. Tỉì
trỉåìng ny trong cạc mạy âiãûn quay thỉåìng cọ cỉûc tênh thay âäøi (hinh 9.1 v 9.2),
nghéa l bäú trê cỉûc N v S xen keớ nhau.
Stator

N
S

Rotor

S

N

S

N

S

N

Hỗnh 9.1 Dỏy quỏỳn kờch tổỡ quỏỳn tỏỷp trung ca mạy âiãûn âäưng bäü

Dáy qún pháưn ỉïng cọ nhiãûm vủ cm ỉïng âỉåüc mäüt sââ nháút âënh khi cọ
chuøn âäüng tỉång âäúi trong tỉì trỉåìng khe håí v tảo ra stâ cáưn thiãút cho sỉû biãún
âäøi nàng lỉåüng cå âiãûn. R rng ràịng nãúu tỉì trỉåìng khe håí coù cổỷc tờnh thay õọứi thỗ
sõõ caớm ổùng laỡ sõõ xoay chiãöu.


2

Stator
N

Rotor

N

S

S

Hỗnh 9.2 Dỏy quỏỳn kờch tổỡ quỏỳn raợi cuớa maùy âiãûn âäưng bäü

Nãúu cạc cỉûc tỉì N v S xen keớ nhau quanh khe hồớ, dỏy quỏỳn phỏửn ổùng õổồỹc
hỗnh thnh tỉì täø håüp cạc
bäúi dáy (pháưn tỉí) våïi
nhau. Mäùi bọỳi dỏy cuớa b
c
c
b
dỏy quỏỳn xóỳp (hỗnh
y
y
9.3a) hoỷc dỏy quỏỳn
soùng (hỗnh 9.3b) gọửm
coù N voỡng dỏy. Caùc a
d
a
d
phỏửn ab, cd âỉåüc âàût
trong rnh ca li thẹp
gi l cạc cảnh tạc
(a)
(b)
dủng, coỡn ad, bc nũm
ngoaỡi raợnh goỹi laỡ phỏửn
Hỗnh 9.3. Bọỳi dáy. a) Dáy qún xãúp; b) Dáy qún sọng
âáưu näúi.
u cỏửu cuớa dỏy quỏỳn:
ã ọỳi vồùi dỏy kờch tổỡ thỗ taỷo ra tổỡ trổồỡng hỗnh sin ồớ khe hồớ, coỡn dáy qún

pháưn ỉïng âm bo cọ sââ v dng âiãûn tỉång ỉïng våïi cäng sút âiãûn tỉì
ca mạy.
• Kãút cáúu dáy qún phi âån gin.
• Êt täún ngun váût liãûu.
• Bãư vãư cå, âiãûn, nhiãût, họa.
• Làõp rạp v sỉía chỉỵa dãù dng.


3
9.1.1. Cạc âải lỉåüng dàûc trỉng ca dáy qún mạy âiãûn xoay chiãưu

1. Bỉåïc cỉûc:
Bỉåïc cỉûc l khong cạch giỉỵa hai cỉûc tỉì liãn tiãút nhau.
τ=

Z
/säú rnh/.
2p

Trong âọ, Z l säú rnh, 2p säú cỉûc tỉì.
2. Bỉåïc dáy qún y :
Bỉåïc dáy qún y1 l khong cạch giỉỵa hai cảnh tạc dủng ca mäüt pháưn tỉí.
Z
y=
± ε /säú rnh/.
2p
Váûy y1 phi l säú ngun. Cọ cạc trỉåìng håüp:
• ε = 0 → y = τ dáy qún bỉåïc â.
•

ε > 0 → y > τ dáy qún bỉåïc di.

•

ε < 0 → y < τ dáy qún bỉåïc ngàõn.

Mún cọ sââ cm ỉïng trong pháưn tỉí dáy qún låïn nháút ept.max thỗ y =
3. Bổồùc tổồng õọỳi :
Bổồùc tỉång âäúi β l tè säú giỉỵa y v τ .
y
β=
τ
Trong âọ, β = 1 dáy qún bỉåïc â.
β > 1 dáy qún bỉåïc di.
β < 1 dáy qún bỉåïc ngàõn.
4. Säú rnh ca mäüt pha dỉåïi mäüt cỉûc tỉì :
q=

Z
/säú rnh/.
m 2p

Trong âọ, m l säú pha; cn q cọ thãø l säú ngun, cng cọ thãø l phán säú.
5. Gọc âäü âiãûn giỉỵa hai rnh cảnh nhau :
α=

360 p.360
/âäü âiãûn/
=
Z/ p

Z

6. Vng pha ca dáy qún:

γ = qα /âäü âiãûn/.


4
9.1.2. Phán loải dáy qún mạy âiãûn xoay chiãưu:

1. Phán theo sọỳ lồùp trong raợnh:
+ Dỏy quỏỳn mọỹt
lồùp : Hỗnh 9.4 l dáy qún
mäüt låïp, trong mäüt rnh chè
âàût mäüt cảnh tạc dủng. Nhỉ
váy säú pháưn tỉí ca dáy
qún :
Z
S=
2
trong õoù S laỡ sọỳ phỏửn tổớ; Z
laỡ sọỳ raợnh.

Hỗnh 9.4 Dỏy quỏỳn mọỹt lồùp

+ Dỏy quỏỳn hai
lồùp: Hỗnh 9.5 laỡ dáy qún
hai låïp, mäüt rnh âàût hai
cảnh tạc dủng ca hai pháưn
tỉí khạc nhau. Nhỉ váy säú

pháưn tỉí :
S=Z
2. Phán theo säú pha.
• Dáy quáún
mäüt pha.
• Dáy quáún hai pha.
• Dỏy quỏỳn ba pha.

Hỗnh 9.5 Dỏy quỏỳn hai lồùp

3. Phỏn theo bỉåïc dáy qún.
• Dáy qún bỉåïc â.
• Dáy qún bỉåïc di.
• Dáy qún bỉåïc ngàõn.
4. Phán theo cạch näúi cạc pháưn tỉí.
• Dáy qún xãúp.
• Dáy qún sọng.
5. Phán theo hỗnh daỷng phỏửn tổớ dỏy quỏỳn.
ã Dỏy quỏỳn õọửng khn.
• Dáy qún âäưng tám.
• Dáy qún phán tạn ...


5

Âãø hiãøu r cạch näúi cạc pháưn tỉí dáy qún ta dng så âäư khai triãøn. Så âäư khai
triãøn l så âäư nháûn âỉåüc bàịng cạch càõt pháưn ỉïng bàịng mäüt âỉåìng thàóng song song
våïi trủc mạy räưi tri nọ ra trãn mäüt màût phàóng.
9.2. DÁY QÚN BA PHA CỌ q L SÄÚ NGUN.
9.2.1. Dáy qún mäüt låïp:

Xẹt så âäư khai triãøn dáy qún mäüt låïp ca mạy âiãûn xoay chiãưu cọ säú liãûu sau:
Z = 24; 2p = 4; m =3.
ã Veợ hỗnh sao sõõ cuớa caùc raợnh vaỡ pháưn tỉí:
+ Tênh cạc âải lỉåüng âàûc trỉng ca dáy quáún:
p360 0 2.360 0
α=
=
= 30 0 (âäü âiãûn)
Z
24
Z
24
q=
=
=2
2mp 2.3.2
Z 24
τ=
=
=6
2p 4
y=τ=6
γ = α.q = 30 0.2 = 60 0 (âäü õióỷn)

(a)

(b)

Hỗnh 9.6 Hỗnh sao sõõ raợnh (a) vaỡ phỏửn tổớ (b)

+ Ta thỏỳy:
Caỷnh taùc duỷng thổù 1ữ12 hỗnh thaỡnh hỗnh sao sââ, cạc tia lãûch pha nhau 300, åí
âäi cỉûc tổỡ thổù nhỏỳt (hỗnh 9.6a).
Caỷnh taùc duỷng thổù 13ữ24 hỗnh thaỡnh hỗnh sao sõõ, ồớ õọi cổỷc tổỡ thổù hai, do cọ
vë trê giäúng nhau trong tỉì trỉåìng, nãn hon toaỡn truỡng vồùi hỗnh sao cuớa õọi cổỷc tổỡ
thổù nhỏỳt.


6

Âàûc mäüt cung γ = 600 xạc âënh âỉåüc vng pha, tỉì âọ ta biãút âỉåüc cảnh tạc
dủng ca tỉìng pha.
+ Cạch näúi dáy qún: y = 6, v näúi nhæ sau:
Pha A: (1-7), (2-8); (13-19), (14-20).
Pha B: (5-11), (6-12); (17-23), (18-24).
Pha C: (9-15), (10-16); (21-3), (22-4).
• Så âäư khai trióứn dỏy quỏỳn:






1
2
3
4
5
6

7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24



A1

X1

B1

C1

A2

X2

Hỗnh 9.7 Dỏy quỏỳn õọửng khuọn

Tổỡ sồ õọử khai triãøn ta tháúy:
+ Mäùi pha cọ hai nhọm pháưn tỉí dáy qún.
+ Mäùi nhọm cọ q pháưn tỉí dáy qún.
+ Cạc pháưn tỉí ca mäüt nhọm phi màõc näúi tiãúp nhau.(Khäng song song ?)
+ Cạc nhọm cọ thãø màõc näúi tiãúp hồûc màõc song song phủ thüc vo âiãûn
ạp.
+ Dáy qún gäưm cạc pháưn tỉí cọ kêch thỉåïc giäúng nhau goỹi laỡ dỏy quỏỳn
õọửng khuọn (hỗnh 8.6).
ã Xaùc õởnh sââ ca mäüt pha:
Cäüng cạc vectå thüc pha âọ lải.
Ta nháûn tháúy ràịng trë säú sââ ca mäüt pha khäng phủ thüc thỉï tỉû näúi cạc
cảnh tạc dủng thüc pha âọ. Vê dủ pha A cọ thãø näúi cạc cảnh tạc dủng theo thỉï tỉû
(1-8), (2-7) åí dỉåïi âäi cỉûc tỉì thỉï nháút v (13-20), (14-19) åí dỉåïi âäi cỉûc tỉì thỉï hai.
Nhỉ váûy ta cọ thãø näúi cạc cảnh tạc dủng ca cạc pháưn tỉí åí cạc pha theo thæï tæû sau:
Pha A: (1-8), (2-7); (13-20), (14-19).
Pha B: (5-12), (6-11); (17-24), (18-23).
Pha C: (9-16), (10-15); (21-4), (22-3).


7

Våïi cạch näúi dáy qún nhỉ trãn, ta cọ så õọử khai trióựn dỏy quỏỳn hỗnh 9.8

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

A1

B1

C1

X1

X2

A2

Hỗnh 9.8 Dỏy quỏỳn õọửng tỏm

Tổỡ hỗnh 9.8, ta thỏỳy:
ã Caùc bọỳi dỏy giọỳng nhỉ nhỉỵng vng trn âäưng tám gi l dáy qún âäưng
tám.
• Âáy l dáy qún dãù tỉû âäüng họa trong quaù trỗnh õỷt dỏy quỏỳn vaỡo raợnh.
ã Khi thổỷc hióỷn dáy qún âäưng tám phi b pháưn âáưu näúi mäùi nhọm lãn âãø
chụng khäng chäưng chẹo nhau.
Cạc kiãøu dáy qún âäưng tám, âäưng khn gi l dáy qún táûp trung vỗ caùc
nhoùm phỏửn tổớ tỏỷp trung dổồùi caùc cổỷc tổỡ nhỏỳt õởnh.






1
2

3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24



A

B

X

Hỗnh 9.9 Dỏy quỏỳn phỏn taùn

Coù thóứ nọỳi caùc cảnh tạc dủng ca cạc pháưn tỉí theo thỉï tỉû khạc l (2-7), (8-13)
v (14-19), (20-1). Nhỉ váûy ta cọ thãø näúi cạc cảnh tạc dủng ca cạc pháưn tỉí åí cạc
pha theo thỉï tỉû sau :


8

Pha A: (2-7), (8-13); (14-19), (20-1).
Pha B: (6-11), (12-17); (18-23), (24-5).
Pha C: (10-15), (16-21); (22-3), (4-9).
Våïi caïch näúi trãn ta âỉåüc så âäư khai triãùn hinh 9.9 gi l dáy qún phán tạn.
9.2.2. Dáy qún hai låïp

Cọ hai loải : dáy qún xãúp v dáy qún sọng.
Ỉu âiãøm : Lm bỉåïc ngàõn âãø ci thiãûn dảng sọng sââ.
Nhỉåüc âiãøm: Läưng dáy v sỉía chỉỵa khọ khàn.

a/ Dáy qún xãúp:
Xẹt dq xãúp hai låïp cọ: Z=24; 2p=4; m=3.
+ Tênh cạc âải lỉåüng âàûc trỉng ca dáy qún:
p360 0 2.360 0
α=
=
= 30 0 âiãûn
Z
24
Z

24
q=
=
=2
2mp 2.3.2
Z 24
τ=
=
=6
2p 4
y
5
y1 = 5; β = 1 =
τ 6
γ = α.q = 30 0.2 = 60 0 õióỷn
+ Veợ hỗnh sao sõõ caùc phỏửn tổớ.
Hỗnh 9.10 Hỗnh sao sõõ raợnh
Tổỡ hỗnh sao sõõ, ta thỏỳy:
Caùc phỏửn tổớ lóỷch pha nhau mọỹt goùc 300. Tổỡ hỗnh 9.10, ta tháúy :
+ Pha a cọ cạc pháưn tỉí: 1,2,7,8; 13,14,19,20.
+ Pha a cọ cạc pháưn tỉí: 5,6,11,12; 17,18,23,24.
+ Pha a cọ cạc pháưn tỉí: 9,10,15,16; 21,22,3,4.
Cạch näúi cạc pha: y1 = 5
Pha A: låïp trãn: 1 2
7 8
13 14
19 20
Låïp dæåïi: 6 7
12 13
18 19

24 1
Pha B: låïp trãn: 5 6
11 12
17 18
23 24
Låïp dæåïi: 10 11 15 17
22 23
4 5
Pha C: låïp trãn: 9 10 15 16
21 22
3 4
Låïp dỉåïi: 14 15 20 21
2 3
8 9
V så âäư khai triãùn: V cho pha a cn pha b v c v tỉång tỉû
Ta tháúy:
+ Do q = 2 nãn mäùi cỉûc tỉì cọ hai pháưn tỉí.


9

+ Cạc pháưn tỉí trong mäùi nhọm phi màõc näúi tiãúp nhau.
+ Cạc nhọm cọ thãø màõc song song hồûc näúi tiãúp phủ thüc âiãûn ạp.
+ Säú nhạnh song song nhióửu nhỏỳt bũng sọỳ cổỷc tổỡ (n 2p).

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



1

A

C

B

X

Hỗnh 9.11 Dáy qún xãúp hai låïp bỉåïc ngàõn

b/ Dáy qún sọng : våïi Z = 18, 2p = 4, m = 3. Hỗnh 9.12.






19
20
21
22
23
24
1
2
3
4
5
6
7
8

9
10
11
12
13
14
15
16
17
18



1

X1

A1

A2

X2

Hỗnh 9.12 Dỏy quỏỳn soùng hai lồùp bổồùc ngàõn

9.3. DÁY QÚN CỌ q L PHÁN SÄÚ
Säú pháưn tỉí ca mäüt pha dỉåïi mäüt cỉûc tỉì:
Z
a
c

q=
= = b+
2mp d
d
Ta tháúy:
+ Säú pháưn tỉí ca mäüt pha dỉåïi cạc cỉûc tỉì khäng âãưu nhau.
+ Nhọm cọ nhiãưu pháưn tỉí gi l nhọm låïn: (b+1) pháưn tỉí.


10

+ Nhọm cọ êt pháưn tỉí gi l nhọm nh: b pháưn tỉí.
+ Dỉåïi d cỉûc tỉì cọ c nhọm låïn v (d-c) nhọm nh.
Xẹt vê dủ : V gin âäư khai triãøn dáy qún cọ Z = 18; 2p = 4 ; m = 3.
+ Tênh cạc âải lỉåüng âàûc trỉng ca dáy qún:
p360 0 2.360 0
α=
=
= 40 0 âiãûn
Z
18
q=

Z
18
3
1
=
= = 1+
2 mp 2.3.2 2

2

3
γ = α.q = 40 0. = 60 0 âiãûn
2
Z 18
τ=
=
= 4.5 ; y = 4
2p 4

Váûy a = 3; d = 2; b = c = 1.
Nhọm låïn cọ b+1 = 2 pháưn tỉí .
Nhọm nh cọ b = 1 pháưn tỉí.
Phán vng pha:
Pha a: 1,2,6, 10,11,15; Pha b: 4,5,9, 13,14,18; Pha c: 7,8,3, 16,17,12.
Så âäư näúi dáy cạc pha: y = 4.
Pha a: låïp trãn:1 2
6
Låïp dæåïi: 5 6
10
Pha b: låïp trãn: 4 5
9
Låïp dæåïi: 8 9
13
Pha c: låïp trãn: 7 8
3
Låïp dæåïi: 11 12
7

10
14
13
17
16
2

11
15
14
18
17
3

15
1
18
4
12
16

Veợ sồ õọử khai trióứn dỏy quỏỳn: (hỗnh 9.13)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1
1

A

B

C

X

Hỗnh 9.13 Dỏy quáún xãúp hai låïp våïi q laì phán säú


11

9.4 DÁY QÚN NGÀÕN MẢCH KIÃØU LÄƯNG SỌC:
Âáy qún ngàõn mảch kiãøu läưng sọc âỉåüc tảo thnh båíi cạc thanh dáùn bàịng
âäưng âàût trong cạc rnh ca räto, hai âáưu ca chụng hn våïi hai vnh ngàõn mảch
cng bàịng âäưng. Cạc thanh dáùn v vnh ngàõn mảch nọi trãn cng cọ thãø âục bàịng
nhäm.
Sââ ca cạc thanh dáùn lãûch pha nhau mäüt gọc: α = 2πp/Z. Trong tênh toạn
thỉûc tãú, thỉåìng xem mäùi thanh dáùn l mäüt pha: m2 = Z2, v säú vng dáy ca mäüt
pha: N = 1/2, cạc hãû säú knν = krν = 1.
Så âäư mảch âiãûn ca dáy qún läưng sọc:

& v 21
I

& v12 & v 23

I
I
2

1

& v 34
I

& v 21
I

3

& v12 & v 23
I
I
2

1

& v 34
I
3

rv
rt

& v 21
I

& t1
I

&t2
I

& t3
I

r

& t1
I

&t2
I

& t3
I

& v12
I

& v 23
I

& v 34
I

& v 21
I

& v12
I

& v 23
I

& v 34
I

(a)

(b)

Hỗnh 9.15 Så âäư mảch âiãûn thỉûc (a) v tỉång âỉång (b) ca dáy qún kiãøu läưng sọc

Så âäư mảch âiãûn cuớa dỏy quỏỳn lọửng soùc nhổ trón hỗnh 8.14a, trong âọ: rt - âiãûn
tråí thanh dáùn; rv - âiãûn tråí ca tỉìng âoản giỉỵa hai thanh dáùn ca vnh ngàõn mảch;
Ta thay thãú mảch âiãûn thỉûc nọi trãn bàịng mảch âiãûn tỉång âỉång dỉûa trãn cå såí
täøn hao ca hai maỷch õióỷn õoù bũng nhau (hỗnh 8.14b).
ọỳi vồùi mọỹt nuùt báút k, thê dủ nụt hai ta cọ:
&
It2
it2 = iv23 - iv12
Do dng âiãûn trong cạc âoản ca vng
&
I v 23
ngàõn mảch cng lãûch pha nhau mäüt gọc α , ta coï:

&
I v12
α
πp
α
I t = 2I v sin = 2I v sin
Z
2
It
Iv =
vaỡ
p
2 sin
Z
Hỗnh 9.15 Quan hóỷ giổợa
Vỗ tọứn hao trãn âiãûn tråí ca mảch âiãûn thỉûc
dng âiãûn trong thanh dáùn
v mảch âiãûn thay thãú phi bàịng nhau, nghéa l:
v dng trong vnh ngàõn
2
2
2
mảch
ZI t rt + 2ZI v rv = ZI t r


12

Kóỳt hồỹp vồùi phổồng trỗnh trón, ta tỗm õổồỹc õióỷn tråí pha ca dáy qún kiãøu läưng
sọc:

r = rt +

rv
2 sin 2

pπ
Z

9.5. CẠCH THỈÛC HIÃÛN DÁY QÚN MẠY ÂIÃÛN XOAY CHIÃƯU:

Dáy qún mạy âiãûn xoay chiãưu âỉåüc âàût trong cạc rnh trãn stato hay roto.
Cạc rnh náưy cọ cạc dảng nhỉ sau:

a) Rnh kên

b) Rnh nỉỵa kên

c) Rnh nỉỵa håí

d) Raợnh hồớ

Hỗnh 9.16 Caùc daỷng raợnh cuớa dỏy quỏỳn maùy âiãûn

Rnh nỉỵa kên dng cho dáy qún stato mạy âiãûn cäng sút P< 100 kW, âiãûn
ạp U<1000V. Loải rnh náưy chè dng dáy dáùn tiãút diãûn trn dỉåìng kênh < 2,5mm.
Rnh nỉỵa håí dng cho dáy qún stato ca cạc mạy âiãûn cọ cäng sút låïn P =
300-400 kW, âiãûn ạp U<1000V
Rnh håí dng cho dáy qún stato mạy âiãûn cäng sút låïn, âiãûn ạp cao. Dáy
qún loải náưy thỉåìng dng tiãút diãûn chỉỵ nháût, lm thnh nhỉỵng bäúi dáy trỉåïc räưi
sau âọ âàût vo rnh.

ÅÍ nhỉỵng mạy âiãûn cäng sút låïn, âãø trạnh lỉûc âiãûn tỉì ráút mảnh lục xy ra ngàõn
mảch tạc dủng lãn pháưn âáưu näúi, lm hng pháưn âáưu näúi dáy qún stato, bäü pháûn
náưy büc chàût vo cạc vng thẹp cọ bouläng bàõt vo thán maïy./.