Bài giảng máy điện I - Phần 1 Máy điện một chiều - Chương 2 potx

Chương 2:
DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
 2.1. NHIỆM VỤ, CẤU TẠO, PHÂN LOẠI
 2.2. DÂY QUẤN XẾP ĐƠN
 2.3. DÂY QUẤN XẾP PHỨC TẠP
 2.4. DÂY QUẤN SÓNG ĐƠN GIẢN
 2.5. DÂY QUẤN SÓNG PHỨC TẠP
 2.6. DÂY CÂN BẰNG ĐIỆN THẾ
Next
Phần I
Back
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
 2.1: NHIỆM VỤ - CẤU TẠO - PHÂN LOẠI
1. Nhiệm vụ của dây quấn phần ứng:
- Sinh ra được 1 sức điện động cần thiết, có thể cho 1 dòng điện nhất
định chạy qua mà không bị nóng quá 1 nhiệt độ nhất định để sinh ra
1 mômen cần thiết đồng thời đảm bảo đổi chiều tốt, cách điện tốt,
làm việc chắc chắn, an toàn. Tiết kiệm vật liệu, kết cấu đơn giản.
2. Cấu tạo của dây quấn phần ứng:
- Dây quấn phần ứng gồm nhiều phần tử nối
với nhau theo 1 quy luật nhất định.
- Phần tử dây quấn là 1 bối dây gồm 1 hay
nhiều vòng dây mà 2 đầu của nó nối vào 2
phiến góp.
- Các phần tử nối với nhau thông qua 2 phiến
góp đó và làm thành các mạch vòng kín.
Đầu nối
Cạnh tác dụng
NextBack
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
Chương 2

Nếu trong 1 rãnh phần ứng (rãnh thực)
chỉ đặt 2 cạnh tác dụng (dây quấn 2 lớp) thì
rãnh đó gọi là rãnh nguyên tố. Nếu trong 1
rãnh thực có 2u cạnh tác dụng với u = 1,2,3
thì rãnh thực đó chia thành u rãnh nguyên tố.
u=1
u=2
u=3
Quan hệ giữa rãnh thực Z và rãnh nguyên tố Z
nt
: Z
nt
= u.Z
Quan hệ giữa số phần tử của dây quấn S và số phiến góp G: S = G.
→ Z
nt
= S = G
3. Phân loại:
- Theo cách thực hiện dây quấn:
+ Dây quấn xếp đơn và xếp phức tạp.
+ Dây quấn sóng đơn và sóng phức tạp.
Next
Chương 2
Back
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
+ Trong 1 số trường hợp còn dùng cả dây quấn hỗn hợp: kết hợp
cả dây quấn xếp và sóng.
Dạng xếp
Dạng sóng
- Theo kích thước các phần tử: dây quấn có phần tử đồng đều và dây

quấn theo cấp.
4. Các bước dây quấn:
- Bước dây quấn thứ nhất y
1
:
- Bước dây quấn thứ hai y
2
:
- Bước dây tổng hợp y :
- Bước vành góp y
G
:
Next
Chương 2
Back
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
Dây quấn có phần
tử đồng đều
Dây quấn có phần
tử theo cấp
 2.2: DÂY QUẤN XẾP ĐƠN
1. Bước cực và các bước dây quấn:
a) Bước cực : Là chiều dài phần ứng dưới 1 cực
D
ư
là đường kính phần ứng
 là bước cực
p là số đôi cực
b) Các bước dây quấn: Bước dây quấn thứ nhất y
1

: y
1
=  
p2
Z
nt
Trong đó:  là 1 số hoặc phân số để y
1
là 1 số nguyên.
+ Nếu y
1
= ta có dây quấn bước đủ.
+ Nếu y
1
> ta có dây quấn bước dài.
+ Nếu y
1
< ta có dây quấn bước ngắn.
p2
Z
nt
p2
Z
nt
p2
Z
nt
Next
Chương 2
Back

1
2
3
y
1
y y
2
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
 = [cm ]
p
D.

2

 = [rãnh ng. tố]
p
Z
nt
2
2. Sơ đồ khai triển:
Khai triển dây quấn xếp đơn MĐMC có Z
nt
= S = G = 16, 2p = 4.
- Bước dây quấn tổng hợp và bước vành góp:
Đặc điểm của dây quấn xếp đơn là 2 đầu của 1 phần
tử nối vào 2 phiến góp kề nhau nên y
G
= y = 1.
a) Tính các bước dây quấn:
y

1
=   = = 4 (Bước đủ) y
2
= y
1
- y = 4 -1 = 3.
y = y
G
= 1.
p2
Z
nt
4
16
b)Thứ tự nối các phần tử:
Căn cứ vào các bước dây quấn ta có thể bố trí cách nối các phần tử
để thực hiện dây quấn.
Next
Chương 2
Back
- Bước dây quấn thứ hai y
2
: Trong dây quấn xếp đơn: y
1
= y
2
+ y
 y
2
= y

1
- y.
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
+y
1
- Giả sử tại thời điểm khảo sát phần tử 1 nằm trên đường trung tính
hình học (đó là đường thẳng trên bề mặt phần ứng mà dọc theo nó
cảm ứng từ bằng 0).
- Vị trí của các cực từ trên hình vẽ phải đối xứng nhau, khoảng cách
giữa chúng phải đều nhau. Chiều rộng cực từ bằng 0,7 bước cực.Vị trí
của chổi than trên phiến đổi chiều cũng phải đối xứng, khoảng cách
giữa các chổi than phải bằng nhau. Chiều rộng chổi than lấy bằng 1
phiến đổi chiều.
- Yêu cầu chổi than phải đặt ở vị trí để dòng điện trong phần tử khi bị
chổi than ngắn mạch là nhỏ nhất và sức điện động lấy ra ở 2 đầu chổi
than là lớn nhất. Như vậy chổi than phải đặt trên trung tính hình học
và trục chổi than trùng với trục cực từ.
Khai triển
Lớp trên
1
2
3
4
5
6
7
8 9 10
11
12
13 14

15
16
1
5
6
7
8
9 10
11
12
13 14
15 16
1
2
3
4
Lớp dưới
c) Giản đồ khai triển:
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
SN
S
N
16
1
2
3
4 5 6 7
8
9 10
11 12

13
14
15
1
2
3
4
5 6 7
8
9 10
11
12
13 14 15 16
A
1
+
A +
A
2
+B
1
-
B -
B
2
-
n
SƠ ĐỒ KHAI TRIỂN DÂY QUẤN MĐMC
Dây quấn xếp đơn có Z
nt

= S = G = 16, 2p = 4.
Next
Chương 2
Back
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
3.Xác định số đôi mạch nhánh:
A
1
B
2
A
2
B
1
(-)
Nhìn từ ngoài vào dây quấn phần ứng có
thể biểu thị bằng sơ đồ sau:
- Ta thấy: dây quấn phần ứng là 1 mạch điện gồm 4 mạch nhánh
song song hợp lại. (Mạch nhánh song song là phần dây quấn nằm
giữa 2 chổi điện có cực tính khác nhau).
Nếu máy có 2p cực thì sẽ có 2p mạch nhánh song song.
Kết luận:
- Trong dây quấn xếp đơn giản thì số mạch nhánh song song bằng
số cực từ hay số đôi mạch nhánh song song bằng số đôi cực : a = p
- Nếu dây quấn xếp thoả mãn 2 điều kiện: chổi than nằm trên
đường trung tính hình học và hệ thống mạch từ đối xứng thì sức
điện động các nhánh bằng nhau và đạt giá trị lớn nhất.
Next
Chương 2
Back

(+)
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
 2-3: DÂY QUẤN XẾP PHỨC TẠP
1. Bước dây quấn:
Đặc điểm của dây quấn xếp phức tạp là y
G
= m (m = 2, 3, 4 ).
Thông thường chỉ dùng m = 2. Trong những máy công suất thật lớn
mới dùng m > 2.
Khi m = 2 = y
G
:
- Nếu số rãnh nguyên tố và số phần tử là chẵn thì ta
được 2 dây quấn xếp đơn độc lập.
- Nếu số rãnh nguyên tố và số phần tử lẻ ta được 2 dây
quấn xếp đơn nhưng không độc lập mà nối tiếp nhau
thành 1 mạch kín.
Như vậy có thể coi dây quấn xếp phức tạp gồm m dây quấn xếp đơn
làm việc song song nhờ chổi than. Và chổi than phải có bề rộng  m
lần phiến góp mới có thể lấy điện ra.
Next
Chương 2
Back
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
y
1
y y
2
1 2 3 4 5
2. Sơ đồ khai triển:

Dây quấn xếp phức tạp có: y
G
= m = 2; 2p = 4; Z
nt
= S = G = 24.
a) Các bước dây quấn: y
2
= y
1
- y = 6 - 2 = 4
y
G
= y = 2
6
4
24
p2
Z
y
1

b) Thứ tự nối các phần tử:
Next
Chương 2
Back
Khép kín
+y
1
Khép kín
Lớp trên

1
3
5
7
9
11
13
15 17 19
21
23
1
7
9
11
13
15 17 19
21
23
Lớp dưới
1
3
5
+y
1
Lớp trên
2
4
6
8
10

12
14
16 18 20
22
24
2
8
10
12
14
16 18 20
22
24
Lớp dưới
2
4
6
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
GIẢN ĐỒ KHAI TRIỂN DÂY QUẤN MĐMC
Dây quấn xếp phức tạp y
G
= m = 2; 2p = 4; Z
nt
= S = G = 24.
N
S
S
N
Next
Chương 2

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

-
1
2
3 4
5 6
7
8
9 10
11 12 13
14
15
16 17 18 19
20 21
22
23
24
Cực từ và chổi điện như ở dây quấn xếp đơn. Chỉ khác là bề rộng chổi
điện  2 lần phiến góp để có thể lấy điện đồng thời ở 2 dây quấn ra.
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
Dây quấn xếp phức tạp do m dây quấn xếp đơn cùng đấu chung
chổi than do đó số đôi mạch nhánh song song của dây quấn: a = m.p.
 2-4: DÂY QUẤN SÓNG ĐƠN
1. Bước dây quấn:
y
1
=  .
Dây quấn sóng đơn khác với dây quấn xếp đơn ở y
G
.
p2

Z
nt
Next
Chương 2
Back
Muốn cho khi quấn xong vòng thứ nhất đầu cuối của phần tử thứ
p phải kề với đầu đầu của phần tử đầu tiên thì số phiến đổi chiều mà
các phần tử vượt qua phải là: p.y
G
= G  1 y
G
= (G là số
phiến góp).
Dấu (+) ứng với dây quấn phải. Dấu (-) ứng với dây quấn trái.
p
1G

y
1
=  .
 y
2
= y - y
1
= y
G
- y
1
.
y = y

G
=
p2
Z
nt
p
1G

MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
y
1
y
2
y
2. Sơ đồ khai triển:
Khai triển dây quấn sóng đơn có Z
nt
= S = G = 15; 2p = 4
a) Bước dây quấn:
y
1
=   = - = 3 (bước ngắn) . y
2
= y - y
1
= 7 - 3 = 4.
y = y
G
= = = 7 (dây quấn trái)
4

15
4
3
2
115

p2
Z
nt
p
1G

Next
Chương 2
Back
b) Thứ tự nối các phần tử:
+y
1
Lớp trên
1
8
15
17
14
6
13
5
12
4
11

3
10
4
11
3
10
2 9 1
8
15Lớp dưới
7 14
6
2
9
13
5
1
12
+y
2
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
S
N
S
N
GIẢN ĐỒ KHAI TRIỂN DÂY QUẤN MĐMC
Dây quấn sóng đơn có Z
nt
= S = G = 15; 2p = 4
Next
Chương 2

Back
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
11
12 13
14
15
B
2
-
A
2
+
B -
B
1
-
A +
A
1
+
1 2
3

4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15
n
Quy luật nối dây của dây quấn sóng đơn là nối tiếp tất cả các phần
tử dưới ở các cực có cùng cực tính lại rồi nối với các phần tử ở dưới
các cực có cực tính khác cho đến hết.
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
Dây quấn sóng đơn chỉ có 1 đôi mạch nhánh song song: a = 1.
 2-5: DÂY QUẤN SÓNG PHỨC TẠP
1. Bước dây quấn: Tương tự như với dây quấn sóng đơn.
Riêng bước vành góp: y
G
p
mG


2. Sơ đồ khai triển:
a) Tính bước dây quấn: y
1
=   = = 4 (dây quấn bước ngắn
)
y
G
= 8 = y; y
2
= y - y

1
= 8 - 4 = 4.
p2
Z
nt
4
2
4
18

2
218
p
mG




b) Thứ tự nối các phần tử:
m = 2; 2p = 4; Z
nt
= S = 18.
NextBack
Khép kín
Khép kín
+y
1
Lớp trên
1
9

17
7
15
5
13
3 11
1
5
13
3
11
1 9 17
7
15
Lớp dưới
+y
1
Lớp trên
2
10
18
8
16
6
14
4 12 2
6
14
4
12

2 10 18
8
16
Lớp dưới
+y
2
+y
2
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
GIẢN ĐỒ KHAI TRIỂN DÂY QUẤN MĐMC
Dây quấn sóng phức tạp có: m = 2; 2p = 4; Z
nt
= S = 18
Next
Chương 2
Back
N
S
S
N
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

11
12 13
14
15
16
17 18
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12 13
14
15
16
17
18
n
B
2
-
A
2
+

B -
B
1
-
A +
A
1
+
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
Dây quấn sóng phức tạp gồm m dây quấn sóng đơn hợp lại do
đó số đôi mạch nhánh song song của dây quấn sóng phức tạp: a = m.
Next
Chương 2
Back
 2.6: DÂY CÂN BẰNG ĐIỆN THẾ
1.Điều kiện để dây quấn đối xứng:
- Dây quấn MĐMC tương ứng như 1 mạch điện gồm 1 số nhánh
song song ghép lại. Mỗi nhánh gồm 1 số phần tử nối tiếp nhau.
- Dây quấn phải đảm bảo 1 số yêu cầu sau:
+ Đảm bảo về cảm ứng từ: Hệ thống mạch từ phải có cấu tạo
đối xứng, từ thông ở các cực như nhau.
+ Điều kiện về dây quấn: Tất cả các dây quấn tạo thành mạch
nhánh phải tương đương nhau và số phần tử của các nhánh cũng phải
tương đương.
- Ở điều kiện bình thường: sức điện động sinh ra trong các mạch
nhánh song song bằng nhau, dòng điện phân bố đều trong các nhánh.
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
- Dây cân bằng điện thế làm mất sự không đối xứng của mạch
từ trong MĐ để cân bằng điện thế ở các mạch nhánh của dây
quấn xếp nằm dưới các cực từ có cùng cực tính được gọi là

dây cân bằng loại 1. Bước thế y
t
bằng số phiến đổi chiều dưới
mỗi đôi cực:
y
t
=
a
G
p
G

- Dây cân bằng làm mất sự phân bố không đối xứng của điện
áp trên vành góp gọi là dây cân bằng loại 2.
Bước thế: y
t
=
a
G
a
S

2. Dây cân bằng điện thế loại 1:
3. Dây cân bằng loại 2:
Next
Chương 2
Back
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU