Bài tập có giải phần lý luận chung về máy điện xoay chiều

1








HƯỚNG DẪN
GIẢI BÀI TẬP ỨNG DỤNG
Môn học- Máy điệnII

2

PHẦN 3 – LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU

BÀI TẬP 1
Vẽ sơ đồ trải dây quấn 3 pha dạng đồng khuôn tập trung (1 lơp) của máy điện
có tổng số rãnh Z = 36; 2p = 4 ( vẽ cho 1 pha, điền vò trí đầu cuối của 2 pha còn lại)?.
Tính hệ số dây quấn Kdq?

Gợi ý:
Z: tổng số rãnh thực trong stato của máy điện.
Đồng khuôn: các bối dây giống nhau về hình dáng và chu vi.
Để vẽ sơ đồ khai triển dây quấn đồng khuôn cần tính:
Bước cực:

=
p2
Z
(rãnh).
Số rãnh một pha / một bước cực: q =
mp.m.2
Z


(rãnh).
Với m là số pha dây quấn.

Vẽ các đoạn thẳng song song tượng trưng cho 36 rãnh, phân bố số bước cực

và vẽ các bối dây của pha A, chọn cách nối dây (đấu cực thật hay cực giả) để đảm
bảo số cực 2p. Thực hiện tương tự cho 2 pha B và C.
BÀI GIẢI
Bước 1: Để vẽ sơ đồ trải dây quấn, cần tính toán các thông số cơ bản của bộ
dây quấn như sau:
Bước cực:

=
p2
Z
=
4
36
= 9 (rãnh).
Số rãnh một pha / một bước cực: q =
m

=
3
9
= 3 (rãnh).
Bước 2:
Vẽ các đoạn thẳng song song (36 rãnh), phân bố 4 bước cực

và vẽ các bối
dây của pha A trên các rãnh 1, 2, 3, 10, 11, 12, 19, 20, 21, 28, 29, 30, chọn cách nối
dây cực giả để đảm bảo số cực 2p, tương tự cho 2 pha B và C để hình thành sơ
đồ khai triển như sau:

3





Bước 3:
Bộ dây quấn có 2 nhóm bối / pha, 6 bối / pha, số rãnh một pha / bước cực = q =
3.
Để tạo ra 4 cực, bộ dây quấn đấu cực “giả”.
Số mạch nhánh song song trong một pha bằng 1.

Qui ước bên trái của bối dây là đầu đầu và bên phải của bối dây là đầu cuối.

BÀI TẬP 2
Vẽ sơ đồ trải dây quấn 3 pha dạng đồng tâm phân tán đơn giản của máy điện
có tổng số rãnh Z = 36; 2p = 4.
Gợi ý:
Z: tổng số rãnh thực trong stato của máy điện.
Đồng tâm phân tán: số bối dây trong các nhóm bối của một pha không giống
nhau.
Để vẽ sơ đồ khai triển dây quấn đồng tâm phân tán cần tính:
Bước cực:

=
p2
Z
(rãnh).
Số rãnh một pha / một bước cực: q =

mp.m.2
Z


(rãnh).

4

Với m là số pha dây quấn.
Khi phân nhóm, tổng số cạnh tác dụng của một pha có thể chẳng hay lẻ (q).
 Khi q chẵn, mỗi nhóm nhỏ chiếm q /2 cạnh tác dụng.
 Khi q lẽ, mỗi nhóm nhỏ chiếm
2
1
q

cạnh tác dụng, nhóm nhỏ còn lại
chiếm
2
1
q

cạnh tác dụng.
Vẽ các đoạn thẳng song song tượng trưng cho 36 rãnh, phân bố số bước cực

và vẽ các bối dây của pha A, chọn cách nối dây (đấu cực thật hay cực giả) để đảm
bảo số cực 2p. Thực hiện tương tự cho 2 pha B và C.
BÀI GIẢI
Bước 1:
Để vẽ sơ đồ trải dây quấn, cần tính toán các thông số cơ bản của bộ dây quấn

như sau:
Bước cực:

=
p2
Z
=
4
36
= 9 (rãnh).
Số rãnh một pha / một bước cực: q =
m

=
3
9
= 3 (rãnh).
Bước 2:
Xác đònh số nhóm bối phân tán trong pha A như sau:
Do q lẻ nên nhóm số bối dây trong mỗi nhóm là:
Nhóm đầu tiên:
2
1
q

=
2
13

= 2 (bối).

Nhóm còn lại:
2
1
q

=
2
13

= 1 (bối).
Tương tự cho pha B và C. Tổng số nhóm bối / pha = 4.
Bước 3:
Vẽ các đoạn thẳng song song (36 rãnh), phân bố 4 bước cực

và vẽ 4
nhóm bối dây của pha A trên các rãnh 1, 2, 3, 10, 11, 12, 19, 20, 21, 28, 29, 30; chọn
cách đấu dây cực thật thực hiện tương tự cho pha B và pha C hình thành sơ đồ khai
triển như sau:


5





Đặc điểm bộ dây quấn:
Bộ dây quấn có 4 nhóm bối/pha (2 nhóm 2 bối và 2 nhóm 1 bối), 6 bối / pha, số
rãnh một pha / bước cực là q = 3.
Để tạo ra 4 cực, bộ dây quấn đấu cực “thật”.

Số mạch nhánh song song trong một pha 2a = 1 biểu diễn như sơ đồ sau:

Qui ước bên trái của bối dây là đầu đầu và bên phải của bối dây là đầu cuối.


BÀI TẬP 3
Vẽ sơ đồ trải dây quấn 3 pha dạng dây quấn xếp 2 lớp của máy điện có tổng số
rãnh Z = 24; 2p = 4.
Gợi ý:
Z: tổng số rãnh thực trong stato của máy điện.

6

Dây quấn xếp 2 lớp: trong một rãnh chứa cạnh tác dụng của 2 bối dây khác
nhau và các bối dây xếp chồng lên nhau.
Để vẽ sơ đồ khai triển dây quấn xếp 2 lớp cần tính:
Bước cực:

=
p2
Z
(rãnh).
Số rãnh một pha / một bước cực: q =
mp.m.2
Z


(rãnh).
Với m là số pha dây quấn.
Góc lệch về điện giữa hai rãnh kế tiếp nhau:



o
đ
180

Bước dây quấn tổng hợp chọn trong khoảng:
1y.
3
2


Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn theo bước dây tổng hợp vừa tính.
Vẽ các đoạn thẳng song song tượng trưng cho 36 rãnh, phân bố số bước cực

và vẽ các bối dây của pha A, chọn cách nối dây (đấu cực thật hay cực giả) để đảm
bảo số cực 2p. Thực hiện tương tự cho 2 pha B và C.
BÀI GIẢI
Bước 1:
Các thông số của bộ dây quấn xếp 2 lớp:
Bước cực:

=
p2
Z
=
4
24
= 6 (rãnh).
Số rãnh một pha / một bước cực: q =

mp.m.2
Z


=
3
6
= 2 (rãnh).
Góc lệch về điện giữa hai rãnh kế tiếp nhau:



o
đ
180
=
6
180
o
=
o
30

Bước 2:
Bước dây quấn tổng hợp:
1.
3
2



y


166.
3
2
 y

Vậy ta chọn bước dây tổng hợp y = 5.
Bước 3:
Vẽ các đoạn thẳng song song tương ứng 24 rãnh, phân bố số bước cực

và vẽ các bối dây của pha A theo bước dây quấn tổng hợp y = 5, chọn cách nối
dây (đấu cực thật) để đảm bảo số cực 2p = 4. Thực hiện tương tự cho 2 pha B vàC.
Sau khi thực hiện xong, sơ đồ trải dây quấn trông như sau:


7






Đặc điểm bộ dây quấn:
Bộ dây quấn có 4 nhóm bối / pha, 8 bối / pha, số rãnh một pha / bước cực q = 2.
Để tạo ra 4 cực, bộ dây quấn đấu cực “thật”.
Số mạch nhánh song song trong một pha = 1.

Qui ước bên trái của bối dây là đầu đầu và bên phải của bối dây là đầu cuối.

BÀI TẬP 4
Tính hệ số dây quấn của bộ dây quấn 1 lớp, bước đủ, cho stato động cơ 3 pha có
Z = 24 rãnh, số cực 2p = 4, m= 3.
Gợi ý:
Tính toán các thông số của bộ dây quấn :
Bước cực:

=
p2
Z
(rãnh).
Số rãnh một pha / một bước cực: q =
mp.m.2
Z


(rãnh).

8

Với m là số pha dây quấn.
Góc lệch về điện giữa hai rãnh kế tiếp nhau:


o
đ
180

Tính toán hệ số dây quấn

K
dq
=K
n
.
)
2
.(sin.
)
2
(sin


q
q


BÀI GIẢI
Các thông số cần thiết của bộ dây quấn 1 lớp:
Bước cực:

=
p
Z
2
=
4
24
= 6 (rãnh).
Số rãnh một pha / một bước cực: q =

mp.m.2
Z


=
3
6
= 2 (rãnh).
Góc lệch về điện giữa hai rãnh kế tiếp nhau:



o
đ
180
=
6
180
o
=
o
30

Nên hệ số dây quấn ï:
k
dq
= 1.
)
2
.(sin.

)
2
.(sin


q
q
=
)
2
30
.(sin.2
)
2
30
.2.(sin
o
o
= 0,9

BÀI TẬP 5
Tính sức từ động cơ bản của một pha dây quấn trong động cơ 3 pha. Biết dây
quấn xếp 2 lớp có Z = 24, 2p = 4, bước dây quấn y = 5, số vòng dây mỗi phần tử W
s
=
10 vòng. Động cơ có công suất P = 5,5 kW với U
đm
= 380 V đấu Y, cos
đm


= 0,8;
đm

= 0,85.
Mỗi pha có một mạch nhánh song song.

Gợi ý:
P: công suất cơ trên đầu trục động cơ, thường được ghi trên nhãn máy.
P =
.cos.I.U.3

Dây quấn đấu Y có dòng điện I
d
= I
f
= I
đm
.
Sức từ động cơ bản tương ứng với sóng bậc

= 1.
Trước tiên cần tính các thông số của bộ dây quấn:
Bước cực:

=
p
Z
2
(rãnh).

9

Số rãnh của một pha dưới một bước cực: q =
m

(m: số pha).
Góc lệch pha về điện giữa hai rãnh liên tiếp nhau:


o
đ
180

Sức từ động quay là tổng của các sức từ động đập mạch. Tính biên độ sức từ
động đập mạch theo công thức:
F
m
= I.
p
k
.q.p2.W.
2.2
dq
S

(A.vòng).
Với I dòng điện chạy trong một mạch nhánh song song.
Sức từ động của một pha được biểu diễn dưới dạng sau:
F
f

=

cos.sin. tF
m
(A.vòng).
Hệ số dây quấn k
dq
của bộ dây quấn: k
dq
= k
n
.k
r
.
Hệ số quấn rải: k
r
=
2
sin.q
2
.qsin
đ
đ


và hệ số bước ngắn: k
n
= sin
2
.



(với


y
)
Biết s.t.đ này tạo từ thông Ф =0.01wb. Tính s.đ.đ tương ứng?

BÀI GIẢI
Các thông số của bộ dây quấn xếp 2 lớp:
Bước cực:

=
p2
Z
=
4
24
= 6 (rãnh).
q =
3

=
3
6
= 2 (rãnh).
Góc lệch pha về điện:



o
đ
180
=

6
180
o
o
30

Hệ số dây quấn: k
dq
= k
n
.k
r
= sin(
2
.


).
2
sin.q
2
.qsin
đ
đ




= sin(
2
.
6
5

).
2
30
sin.2
2
30
.2sin
o
o
= 0,933 (với hệ số

=

y
=
6
5
).
Tổng số vòng dây trong một mạch nhánh song song.
W = W
s
.2p.q = 10.4.2 = 80 (vòng).

Dòng điện dây đònh mức trong một pha:
I
đm
=
.cos.U.3
P
đm
đm
=
85,0.8,0.380.3
10.5,5
3
= 12,29 (A).
Dây quấn đấu sao (Y) nên dòng điện I
d
= I
p
= I
đm
= 12,29(A).

10
Do mỗi pha có một mạch nhánh song song nên dòng điện I
đm
= 12,29 (A) chính là
dòng điện trên mỗi mạch nhánh song I.
Biên độ sức từ dộng đập mạch là:
F
m
=

I
p
k
W
dq
9,0
=
29,12.
2
933,0
.80.9,0
= 413 (A.vòng).
Sức từ động của một pha biểu diễn dưới dạng phương trình sau:
F
f
=

cos.sin. tF
m

F
f
=


cos.sin.413 t
(A.vòng).
Trong đó

,


là những giá trò thay đổi theo thời gian, không gian.

BÀI TẬP 6
Một máy phát điện ba pha có công suất đònh mức P
đm
= 10 kW, U
đm
= 380 V,
máy phát đấu tam giác (

), cos
đm
 = 0,8. Stato có tổng số rãnh Z = 36, 2p = 4, số vòng
dây trong một bối dây W
s
= 20 vòng, dạng dây quấn xếp 2 lớp có 2 mạch nhánh song
song.
Tính sức từ động cơ bản của một pha, 3 pha dây quấn.
Gợi ý:
P
đm
: công suất điện trên hai cực của máy phát, thường được ghi trên nhãn máy.
P
đm
=
đmđmđm
cos.I.U.3 

Dây quấn đấu


có dòng điện I
d
= 3 I
f
= I
đm
.
Sức từ động cơ bản tương ứng với sóng bậc

= 1.
Trước tiên cần tính các thông số của bộ dây quấn:
Bước cực:

=
p2
Z
(rãnh).
Số rãnh của một pha dưới một bước cực: q =
m

(m: số pha).
Góc lệch pha về điện giữa hai rãnh liên tiếp nhau:


o
đ
180

Sức từ động quay là tổng của các sức từ động đập mạch, cần tính biên độ sức từ

động đập mạch theo công thức:
F
m
= I
p
k
qpW
dq
S
2
2.2

(A.vòng).
Với I : Dòng điện chạy trong một mạch nhánh song song.
Sức từ động của một pha được biểu diễn dưới dạng sau:
F
f
=

cos.sin. tF
m

Hệ số dây quấn k
dq
của bộ dây quấn: k
dq
= k
n
.k
r

.

11
Hệ số quấn rải: k
r
=
2
sin.q
2
.qsin
đ
đ


và hệ số bước ngắn: k
n
= sin
2
.


(với


y
)

BÀI GIẢI
Các thông số của bộ dây quấn xếp 2 lớp:
Bước cực:


=
p2
Z
=
4
36
= 9 (rãnh).
Số mạch nhánh / pha / bước cực: q =
3

=
3
9
= 3 (rãnh).
Góc lệch pha về điện:


o
đ
180
=

9
180
o
o
20

Dây quấn xếp 2 lớp có bước dây quấn nằm trong khoảng sau:

)1(y
3
2

tương ứng
86


y

Do đó chọn bước dây quấn y = 7.
Hệ số dây quấn: k
dq
= k
n
.k
r
= sin(
2
.


).
2
sin.q
2
.qsin
đ
đ




= sin(
2
.
9
7

).
2
20
sin.3
2
20
.3sin
o
o
= 0,902
(với hệ số tải

=

y
=
9
7
).
Tổng số vòng dây trong một mạch nhánh song song.
W = W

s
.2p.q = 20.2.3 = 120 (vòng).
Dòng điện dây đònh mức:
I
đm
=
đmđm
đm
cos.U.3
P

=
8,0.380.3
10.10
3
= 19 (A).
Dây quấn đấu tam giác (

) nên dòng điện I
d
= 3 I
p
= I
đm
= 19 (A).
Dòng điện trên một pha dây quấn là:
I
p
=
3

I
d
=
3
19
= 10,96 (A).
Do mỗi pha có hai mạch nhánh song song nên dòng điện trên mỗi mạch nhánh
song song là I:

12
I =
2
I
p
=
2
96,10
= 5,48 (A).
Biên độ sức từ động đập mạch là:
F
m
= I.
p
k
.W.
2.2
dq

=
48,5.

3
902,0
.120.
2.2

= 178
(A.vòng).
Sức từ động của một pha biểu diễn dưới dạng phương trình sau:
F
f
=

cos.sin. tF
m

F
f
=


cos.sin.178 t
(A.vòng).
Trong đó

,

là những giá trò thay đổi theo thời gian, không gian.