Chương 2. Dây quấn phần ứng máy điện một chiều

Chương 2
Dây quấn phần ứng máy điện một chiều
2-1. Đại cương
Dây quấn phần ứng là bộ phận quan trọng nhất của máy điện vì nó tham gia trực tiếp vào quá
trình biến đổi năng lượng từ điện năng thành cơ năng hay ngược lại.
Yêu cầu đối với dây quấn phần ứng:
- Phải sinh ra được một s. đ. đ cần thiết và có thể cho một dòng điện nhất định đi qua để sinh ra
được một mômen cần thiết mà không bị nóng quá cho phép.
- Triệt để tiết kiệm kim loại màu, kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn và an toàn.
2.1.1. Cấu tạo của dây quấn phần ứng
Dây quấn phần ứng gồm nhiều “phần tử dây quấn” nối với nhau theo một quy luật nhất định.
Phần tử dây quấn còn gọi là “bối dây”. Bối dây gồm một hay nhiều vòng dây, hai đầu của bối dây
nối vào hai phiến góp. Các phần tử nối với nhau thông qua các phiến góp tạo thành mạch vòng kín.
Mỗi phần tử có hai cạnh tác dụng (phần đặt vào rãnh của lõi thép) và phần đầu nối (phần nối hai
cạnh tác dụng nằm ngoài lõi sắt).
Để dễ chế tạo, mỗi một phần tử có một cạnh tác dụng đặt ở lớp trên của rãnh này, còn cạnh tác
dụng kia đặt ở lớp dưới của rãnh khác.
Mỗi rãnh của phần ứng gọi là một rãnh thực. Nếu trong một rãnh thực chỉ đặt hai cạnh tác dụng,
một ở lớp trên và một ở lớp dưới thì rãnh đó được gọi là rãnh nguyên tố (hình 2-1a)..

Nếu trong một rãnh thực chỉ đặt hai cạnh tác dụng, một ở lớp trên và một ở lớp dưới thì rãnh đó
được gọi là rãnh nguyên tố (hình 2-1a)..
Nếu trong một rãnh thực đó có đặt 2u cạnh tác dụng (u = 1, 2, 3, …) thì có thể chia rãnh thực đó
thành u rãnh nguyên tố (hình 2-1b, c).
Như vậy: Z
nt
= u.Z trong đó Z là số rãnh thực.

Quan hệ giữa số phần tử dây quấn S, số rãnh nguyên tố Z
nt

và số phiến góp G như sau:
Z
nt
= S = G
Theo kích thước của các phần tử, dây quấn phần ứng chia thành hai loại:
- Dây quấn có phần tử đồng đều: kích thước của các phần tử hoàn toàn giống nhau (hình 2-2a).
- Dây quấn theo cấp: kích thước của các phần tử không giống nhau (hình 2-2b, c).
a)


b)


c)


Hình 2-1
a) b) c)
Hình 2-2


2.1.2 Các bước dây quấn
Quy luật nối các phần tử dây quấn có thể được xác định theo các bước dây quấn (hình 2-3)
a) Bước dây quấn thứ nhất y
1
:

là khoảng cách giữa hai cạnh tác dụng của cùng một bối dây, được
đo bằng số rãnh nguyên tố.
b) Bước dây quấn thứ hai y

2
: là khoảng cách giữa cạnh tác dụng thứ hai của phần tử thứ nhất với
cạnh tác dụng thứ nhất của phần tử thứ hai nối tiếp ngay sau đó, được đo bằng số rãnh nguyên tố.
c) Bước dây quấn tổng hợp y: là khoảng cách giữa hai cạnh tác dụng tương ứng của hai phần tử
liên tiếp nhau, đo bằng số rãnh nguyên tố.
d) Bước vành góp y
G
: là khoảng cách giữa hai phiến góp nối vào hai cạnh tác dụng của cùng một
phần tử, được đo bằng số phiến góp.
Bước cực τ: là khoảng cách giữa hai cực từ tính theo chu vi phần ứng
. τ = Z
nt
/2p trong đó p - số đôi cực
y
1
y
y
2
1 2 3
y
G
a)
y
1
y
y
2
1 2 3
y
G

15
15
8
b)
Hình 2-3. Các bước dây quấn
a) Dây quấn xếp;
b) Dây quấn sóng.

2-2. Dây quấn xếp đơn
2.2.1. Bước dây quấn
a) Bước dây quấn thứ nhất y
1
Bước dây quấn thứ nhất phải chọn sao cho s. đ. đ cảm ứng trong phần tử là lớn nhất. Muốn vậy,
hai cạnh của phần tử phải cách nhau một bước cực, khi đó trị số tức thời của s. đ. đ của hai cạnh
bằng nhau về trị số và ngược chiều nhau, s. đ. đ tổng của phần tử bằng tổng số học hai s. đ. đ của
hai cạnh tác dụng.
Vì số rãnh nguyên tố dưới một bước cực là Z
nt
/2p nên tốt nhất là y
1
= Z
nt
/2p.
:

Khi y
1
= Z
nt
/2p = τ, ta có dây quấn bước đủ;

Khi y
1
= Z
nt
/2p +ε, ta có dây quấn bước dài,
Khi y
1
= Z
nt
/2p – ε, ta có dây quấn bước ngắn.
Thường dây quấn thực hiện bước ngắn để tiết kiệm kim loại màu (dây đồng).
Cả bước dài và bước ngắn s.đ.đ của phần tử đều nhỏ hơn so với bước đủ (hình 2-4), nhưng sự nhỏ
hơn đó là không đáng kể.
p
Z
y
nt
2
1
=
p
Z
y
nt
2
1
=
Nếu
không phải là số nguyên thì phải chọn y
1

là một số nguyên gần bằng
=±=
ε
p
Z
y
nt
2
1
số nguyên
Tổng quát:

b) Bước dây quấn tổng hợp y và bước vành góp y
G
.
Đặc điểm của dây quấn xếp đơn là hai đầu dây của một phần tử nối vào hai phiến góp kề nhau
nên y
G
= 1, cũng từ đấy thấy rằng y = 1.
y = y
G
= 1
c) Bước dây quấn thứ hai y
2
Theo định nghĩa và hình 2-3, ta có:
y
2
= y
1
– y

2.2.2. Giản đồ khai triển của dây quấn
Giản đồ khai triển là hình vẽ khai triển của dây quấn khi cắt bề mặt phần ứng theo chiều trục rồi
trải ra thành mặt phẳng.
Để hiểu rõ cách phân tích cách đấu dây của các phần tử, ta xét ví dụ sau:
Một dây quấn xếp đơn có : Z
nt
= S = G = 16; 2p = 4
N S
1 2
ChiÒu quay
phÇn øng
1

1
//

1
/


1
//
/

y
1
= τ
-1
’
1

’
1
a)
1
’’
1
-1
’’
b)
Hình 2-4. S.đ.đ của phần tử
a) Bước đủ;
b) Bước ngắn;
c) Bước dài
-1
’’’
1
c)
1
’’’