Bài giảng máy điện chương 4 dây quấn máy điện quay

CHƯƠNG 4

DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN QUAY

I. DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU
1. Khái niệm chung
Nhiệm vụ:

Cảm ứng sức điện động

Tạo ra từ trường cần thiết cho sự biến đổi năng lượng
cơ-điện trong máy điện

Yêu cầu:
Tiết kiệm dây

Có độ bền cơ, điện, nhiệt

Chế tạo đơn giản, lắp ráp sửa chữa dễ dàng

Số rãnh của 1 pha dưới 1 cực:

q

Z
2mp

q có thể là: Số nguyên hoặc phân số

1

Góc lệch pha giữa 2 rãnh liên tiếp

p.360o
Z

Cấu tạo dây quấn:
Mỗi cuộn dây trong dây quấn gồm nhiều phần tử (bối
dây) nối tiếp
Mỗi phần tử có nhiều vòng dây và có 2 cạnh tác dụng

Cạnh tác dụng
y

Phần tử (Bối dây)

2. Dây quấn q là số nguyên
2.1 Dây quấn 1 lớp
Đặc điểm:

Trong mỗi rãnh chỉ đặt 1 cạnh tác dụng của 1 phần tử
Số phần tử trong dây quấn 1 lớp:

S

Z
2

Loại dây quấn này thường dùng trong các động cơ công
suất dưới 7 kW hoặc trong các máy phát điện turbine

nước
Có 2 kiểu dây quấn 1 lớp:
Dây quấn đồng khuôn
Dây quấn đồng tâm

2


Cách vẽ sơ đồ nối dây
Xác định góc lệch pha giữa 2 rãnh liên tiếp

p.360o
Z

Xác định số rãnh của 1 pha dưới 1 cực

Z
2mp

q

Xác định vùng pha

q.

Vẽ hình sao s.đ.đ của dây quấn

Z
2p

Bước cực

Z
2p

y

Khoảng cách giữa 2 cạnh của 1 phần tử
Xác định các phần tử trong mỗi pha
Nối tiếp các phần tử trong 1 pha

Ví dụ: Vẽ sơ đồ nối dây của dây quấn 1 lớp với số pha m = 3; Z =
24; số cực 2p = 4
p.360o
Z

Góc lệch pha giữa 2 rãnh liên tiếp

24
2.3.2

Z
2mp

q

Số rãnh của 1pha dưới 1 cực

2.30o

q.

Vùng pha

2.360o
24

Khoảng cách giữa 2 cạnh của 1 phần tử y
Hình sao s.đ.đ

30o

2
60o

m.q

3.2

6

A
1-13

A

2-14
Y

12-24

1-13

3-15

11-23

9-21

5-17
8-20
X

7-19

8-20

Z

4-16

10-22
C

7-19

2-14

10-22

4-16
11-23
3-15

C
9-21

6-18
B

5-17

12-24
6-18

B

3


Dựa vào y ta xác định được:

Pha A gồm: 2 phần tử (1-7), (2-8) dưới đôi cực thứ nhất

2 phần tử (13-19), (14-20) dưới đôi cực thứ hai

Pha B gồm các phần tử: (5-11), (6-12), (17-23), (18-24)
Pha C gồm các phần tử: (9-15), (10-16), (21-3), (22-4)
Nối các phần tử trong 1 pha ta được dây quấn 3 pha
Sơ đồ nối dây kiểu dây quấn đồng khuôn

1

2

3

A

4

5

Z

7

6

8

9

B

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

C

X

Y

Sơ đồ nối dây kiểu dây quấn đồng tâm

1

A

2

3

4

Z

5

6

7

B

8

9

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

X

C

Y

2.2 Dây quấn 2 lớp
Đặc điểm:

Trong mỗi rãnh đặt 2 cạnh tác dụng của 2 phần tử khác nhau
Số phần tử trong dây quấn 2 lớp:
Ưu điểm:

S

Z

Thực hiện được dây quấn bước ngắn

4


Nhược điểm:

Việc lồng dây vào rãnh khó khăn
Khó sửa chữa dây quấn

Có 2 kiểu dây quấn 2 lớp:

Dây quấn xếp (chủ yếu)
Dây quấn sóng

Ví dụ: Vẽ sơ đồ nối dây của dây quấn 1 lớp (quấn xếp) với số
pha m = 3; Z = 24; số cực 2p = 4

1

Y

2

3

A

4

5

Z

6

7

B

8

9

10

11

12 13

14

15 16

17

18 19

C

20

21 22

23

24

X

3. Dây quấn ngắn mạch kiểu lồng sóc
Đặc điểm:

Dây quấn được tạo thành bởi các thanh dẫn bằng đồng

đặt trong rãnh

Hai đầu các thanh dẫn được hàn với 2 vòng ngắn mạch
bằng đồng
Nếu thanh dẫn và vòng ngắn mạch bằng nhôm người ta
dùng công nghệ đúc
Cấu tạo dây quấn giống như cái lồng sóc

Rotor bars (slightly skewed)

End ring

5


4. Cách thực hiện dây quấn máy điện xoay chiều
Dây đồng được quấn trên các khuôn để tạo thành
phần tử (bối dây)

Đặt các phần tử vào trong rãnh của phần tĩnh hoặc
phần quay

Cách lồng dây vào rãnh tuỳ thuộc vào kiểu dây
quấn

Sau khi lồng dây vào rãnh, miệng rãnh được niêm
kín bằng các thanh nêm làm bằng vật liệu cách điện

Nếu dây quấn đặt ở phần quay thì phần đầu
nối phải được đai chặt

II. DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
1. Khái niệm chung
Gồm nhiều phần tử nối với nhau theo 1 qui luật

Mỗi phần tử có 2 cạnh tác dụng đặt vào rãnh lõi thép phần ứng
Rãnh phần ứng gọi là rãnh thực

Hai cạnh tác dụng ở trên và ở dưới được gọi là rãnh nguyên tố
Znt = u.Z
u=1 u=2
Mỗi phần tử có 2 đầu nối

u: Số rãnh nguyên tố

với 2 phiến góp
Gọi: S là số phần tử của
dây quấn
G là số phiến góp
S = G

6


2. Các loại dây quấn
Cấu tạo dây quấn
Các bước dây quấn
y

y1
y y
2
1

y1

2

1

3

yG
Dây quấn xếp

y2
7

yG
Dây quấn sóng

y1 : Khoảng cách giữa 2 cạnh tác dụng của 1 phần tử
y2 : Khoảng cách giữa cạnh 2 của phần tử 1 với cạnh 1 phần
tử 2
y : Khoảng cách giữa 2 cạnh tương ứng của 2 phần tử liên
tiếp nhau
yG : Khoảng cách giữa 2 phiến góp có 2 cạnh tác dụng của
cùng 1 phần tử nối vào đó.

2.1 Dây quấn xếp

2.1.1 Dây quấn xếp đơn

Đặc điểm: Hai đầu dây của 1 phần tử nối liền với 2 phiến
góp kề nhau

yG = 1
y = yG = 1

y1

Znt
2p

Thường thực hiện dây quấn bước ngắn
Ví dụ: Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn xếp đơn của lõi thép
có:
Z = S = G = 16 ; 2p = 4
nt

Ta có y1 = 4
y = yG = 1
y2 = 3

7


Bố trí cách nối phần tử

Lớp trên 1

2

3

4

Lớp dưới 5

6

7

8

5

6

9

7

10

8

9

11 12 13

10 11 12 13 14

15 16

14 15

3

16

1

2

1

4

Sơ đồ khai triển
Chiều quay phần ứng

1

2

B3

15 16

1

4

2

5

6

4

3

N7

5

8

6

B11

9

7

10

8

-

+

9

10

11

12

N

16

13

14 15

-

+

+

12 13 14 15

-

2a = 2p

2.1.2 Dây quấn xếp phức tạp
Đặc điểm: Hai đầu dây của 1 phần tử nối với 2 phiến góp cách
nhau 1 khoảng yG = m (m > 1). Thường m = 2
Ví dụ: Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn xếp phức tạp của lõi thép
có:
Znt = S = G = 24 ; 2p = 4 ; yG = m = 2
Ta có: y1 = 6
y = yG = 2
y2 = 6 – 2 = 4
Cách nối các phần tử

Lớp trên

1 3

Lớp dưới

7

5

7

9

11 13 15 17 19 21 23 1

9 11 13 15 17 19 21 23 1 3

5

8


Lớp trên

2

4

Lớp dưới

8

10 12 14 16 18 20 22 24 2

6

8

10 12 14 16 18 20 22 24 2
4

6

Dây quấn xếp phức tạp gồm 2 dây quấn xếp đơn không liên quan
Sơ đồ khai triển
Chiều quay phần ứng

1

23

2

24

B4

3

1

2

5

3

6

4

7

5

8

6

N10

9

7

8

B

N

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

2a = 2mp

2.2 Dây quấn sóng
2.2.1 Dây quấn sóng đơn

Đặc điểm: Hai đầu của 1 phần tử nối với 2 phiến góp ở xa nhau

G 1
p
y2 = y - y1
yG

Ví dụ: Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn sóng đơn của lõi thép có:
Znt = 15; 2p = 4
Ta có: y1 = 3 (bước ngắn)
yG = 7
y2 = 4
Cách nối các phần tử

Lớp trên 1 8 15 7 14 6 13 5 12 4 11 3 10 2 9
Lớp dưới 4 11 3 10 2 9

1 8 15 7 14 6

1

13 5 12

9


Sơ đồ khai triển
Chiều quay phần ứng

1

2

B3

4

5

6

3

4

5

6

7

8

N7

9

8

9

10

11

B10

11

12

13

12

13

14

15

N14

1

15

2

-

2a = 2
2.2.2 Dây quấn sóng phức tạp
Đặc điểm: Các phần tử nối tiếp nhau sau khi quay 1 vòng quanh
bề mặt phần ứng không quay trở về vị trí phần tử đầu
mà cách 2 hoặc m phần tử

G

yG

m
p

Ví dụ: Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn sóng phức tạp của lõi thép
có:
S = Znt = 18; 2p = 4; m = 2
Ta có: y1 = 4 (bước ngắn)
y = yG = 8
y2 = y - y1 = 4
Cách nối các phần tử

Lớp trên

1

9 17 7 15 5

Lớp dưới

5

13 3 11 1

Lớp trên

2

10 18 8 16 6

Lớp dưới

6

14 4 12 2 10 18 8 16

13 3

11 1

9 17 7 15
14 4 12 2

10


Sơ đồ khai triển
Chiều quay phần ứng

1

3

B3

2

4

5

4

6

B12

5

6

7

N8

9

10

11

7

8

9

11

12

13

+

10

-

+

14

+

N17

13

14

15

16

15

16

17

18

1

18

2

-

-

2a = 2m

3. Dây cân bằng điện thế

Mục đích:

Đảm bảo sự cân bằng dòng điện đồng đều trong các
nhánh song song
3.1 Dây cân bằng loại 1
Dùng trong dây quấn xếp đơn.
Thực hiện: Nối các điểm đẳng thế lại với nhau.
Thường chỉ nối 1/4 đến 1/3 số dây cân bằng
3.2 Dây cân bằng loại 2
Trong dây quấn sóng đơn chỉ có 1 đôi nhánh nên

không có điểm đẳng thế. Vì vậy không có dây cân
bằng điện thế.
Dùng trong dây quấn sóng phức tạp

11