Tài liệu Quấn động cơ không đồng bộ ba pha ppt

Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Xuân Huynh
1


Quấn động cơ không đồng bộ ba pha

Lời nói đầu

Kỹ thuật điện là nghành kỹ thuật ứng dụng các hiện tượng điện từ để biến
đổi năng lượng, đo lường, điều khiển, xử lý tín hiệu…….bao gồm việc tạo ra,
biến đổi và sử dụng điện năng, tín hiệu điện trong các sinh hoạt của con người.
So với các hiện tượng vật lý khác như: cơ, nhiệt, quang……hiệ
n tượng
điện từ được phát hiện chậm hơn vì các giác quan không cảm nhận trực tiếp
được các hiện tượng này. Tuy nhiên việc khám phá ra hiện tượng điện từ đã thúc
đẩy mạnh mẽ cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật chuyển sang lĩnh vực điện khí
hoá và tự động hoá. Các phát minh, sáng chế liên tục ra đời thúc đẩy công
nghiệp phát triển như lũ bão. Hàng loạt các máy móc, thiết bị đi
ệ được sản xuất,
chế tạo giúp con người giải phóng lao động chân tay, thủ công,đưa nền sản xuất
đi dần vào tự động hoá. Đồng thời điện năng cũng phục vụ rất đắc lực cho con
người trong mọi sinh hoạt.
Để thực hiện việc biến đổi cơ năng thành điện năng và ngươc lại người ta
sử dụng các loạ
i máy điện. Máy điện là một hệ điện từ bao gồm mạch từ và

mạch điện liên quan với nhau. Mạch từ bao gồm các bộ phận dẫn từ và khe hở
không khí. Các mạch điện bao gồm hai hay nhiều dây quấn có thể chuyển động
tương đối với nhau cùng với các bộ phận mang chúng. Từ chu cầu tiêu dùng
điện năng ngày càng cao nên máy điện càng được sử dụ
ng nhiều trong cuộc
sống. Máy điện được sử dụng rộng rãi trong ác nghành kinh tế như công nghiệp,
nông nghiệp, giao thông vận tải…..và trong các dụng cụ sinh hoạt gia đình.
Vì vậy trong chương trình học tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội,
ngoài việc nghiên cứu lý thuyết tất cả các sinh viên khoa Điện – Ngành ĐKTĐ
đều được bố trí 2 tuần thực tập tại xưởng điện nhằm nâng cao kiến th
ức thực tế
và hiểu sâu sắc hơn về lý thuyết. Mỗi sinh viên đều có thể nắm vững kỹ thuật
quấn và lồng dây của động cơ ba pha roto lồng sóc và hiểu được nguyên lý vận
hành cơ bản của chúng.
Nội dung bản báo cáo gồm 2 phần chính:
Phần 1: Cơ sở lý thuyết
- Cơ sở lý thuyết máy điện





Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Xuân Huynh
2
- Máy điện không đồng bộ
- Cơ sở thiết kế bộ dây quấn stato động cơ không đồng bộ
- Kỹ thuật quấn dây

Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Xuân Huynh
3
Phần 2:
- Yêu cầu kỹ thuật
- Công nghệ và số liệu kỹ thuật
- Kết luận
Do trong quá trình thực hành em có những sai sót và hoàn thành bài tập
chưa được tốt lắm nên em đã được sự giúp đỡ tập thực hành của hai thầy
Nguyễn Quang Hùng và thầy Nguyễn Huy Thiện để em hoàn thành tốt các bài
thực hành của mình. Vì vậy qua 2 tuần thực hành em đã biết được nhiều về
máyđiện, động cơ… Qua bài thực hành máy, em chân thành gử
i lời cảm ơn tới 2
thầy và em kính chúc 2 thầy sức khoẻ để giúp đỡ các sinh viên khoa tiếp theo.
Hà Nội ngày 18 tháng 10 năm 2005
Sinh viên
Nguyễn Xuân Huynh






Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Xuân Huynh
4
Phần I

Cơ sở lý thuyết

Bài 1:

Cơ sở lý thuyết máy điện

I- Giới thiệu chung về máy điện
Máy điện là thiết bị điện hoạt động dựa trên nguyên lý thuyết cảm ứng
điện từ. Về cấu tạo máy điện gồm mạch từ (lõi thép) và mạch điện (dây quấn)
dùng để biến đổi các dạng năng lượng khác như cơ năng thành điện năng (máy
phát điện) hoặc điện năng thành cơ năng (động cơ
điện) hoặc dùng để biến đổi
các thông số điện như điện áp, dòng điện, tần số pha…
Sự biến đổi cơ điện trong máy điện dựa trên nguyên lý về điện từ. Nguyên
lý này cúng đặt cơ sở cho sự làm việc của các bộ biến đổi cảm ứng dùng để biến
đổi các thông số điện. Máy điện dùng làm máy biến
đổi năng lượng là phần tử
quan trọng nhất của bất cứ thiết bị điện năng nào, nó được sử dụng rộng rãi
trong công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, các hệ điều khiển và tự
động điều chỉnh.
Máy điện có nhiều loại được phân loại theo nhiều cách khác nhau: phân
loại theo công suất, theo cấu tạo, theo chức năng, theo dòng điện, theo nguyên lý
làm việc…….
ở
đây ta phân loại theo nguyên lý biến đổi năng lượng.
* Máy điện tĩnh:
Máy điện tĩnh thường gặp là các loại máy biến áp. Máy điện tĩnh làm việc
dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ do sự biến thiện từ thông giữa các cuộn dây
không có sự chuyển động tương đối với nhau.
Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi thông số

điện năng. Do tính chất
thuận nghịch của các quy luật cảm ứng điện từ, quá trình biến đổi có tính chất
thuận nghịch. Ví dụ: máy biến áp có thể biến đổi điện năng có các thông số U1,
I1, F1 thành điện năng có các thông số U2, I2, F2 và ngược lại.

MBA




U
1
, I
1
, f
1
U
2
, I
2
, f
2

~

~

Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Xuân Huynh
5

* Máy điện có phần động (quay hoặc chuyển động thẳng):
Nguyên lý làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ, lực điện từ do từ
trường và dòng điện của các cuộn dây có chuyển động tương đối với nhau gây
ra. Loại máy điện này thường dùng để biến đổi năng lượng.
Ví dụ:
Biến điện năng thành cơ năng( động cơ điện)hoặc biến cơ năng
thành cơ điện năng( máy phát điện).Trong quá trình biến đổi có tính thuận
nghịch nghĩa là máy điện có thể làm việc ở chế độ máy phát hoặc động cơ điện.

Sơ đồ phân loại máy điện thông dụng thường dùng
II- Nguyên lý máy phát điện và động cơ điện
Máy điện có tính thuận nghịch nghĩa là có thể làm việc ở chế độ máy phát
điện hoặc động cơ điện.
1. Chế độ máy phát điện:
Cho cơ năng của động cơ sở cấp tác dụng và thanh dẫn 1 lực cơ học Fc,
thanh dẫn sẽ chuyển động với tốc độ trong từ trường của nam châm Ns trong
thanh dẫn sẽ cảm ứng một s
ức điện E. Nếu nối 2 cực của thanh dẫ điện trở R của
tải thì dòng điện I chạy trong thanh dẫn sẽ cung cấp điện cho tải. Nếu bỏ qua
điện trở thành thanh dẫn thì điện áp đặt vào tải U = E. Công suất điện máy phát
cung cấp cho tải là P = UI = EI. Dòng điện I nằm trong từ trường sẽ chịu tác
dụng của lực điện t
ừ FĐT – BIL có chiều như hình vẽ.
Khi máy quay với tốc độ không đổi lực điện từ sẽ cân bằng với lực cơ của
động cơ sơ cấp.
Máy điện
Máy điện Máy điện có phần
Máy điện xoay
ề
Máy điện một
ề
Máy điện không đồng
bộ
Máy điện đồng
bộ
Máy
biến áp
Động
cơ

không
đồ bộ
Máy phát
không
đồng bộ
Động
cơ
đồng bộ
Máy
phát
đồng bộ
Động
cơ
một
hiề
Máy
phát
1 chiều





Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Xuân Huynh
6
FC = FĐT

--> FC.V = FĐT.V => BILV = LI
Như vậy công suất cơ của động cơ sở cấp được biến đổi thành công suất

điện nghĩa là cơ năng đã được biến đổi thành điện năng.





N
B i
F
đt
F
C
R



S
2. Chế độ động cơ điện:
Cung cấp điện cho máy điện, điện áp U của nguồn điện sẽ gây ra dòng i
trong thanh dẫn. Dưới tác dụng của từ trường sẽ có lực điện từ Fđt = Bil tác
dụng lên thanh dẫn làm thanh dẫn chuyển động với tốc độ v. Công suất điện đưa
vào động cơ
P = UI = EI = BILV = Fđt.V
Như vậy, công suất điện đưa vào động cơ đã biến thành công suất cơ trên
trục Pc = Fđt .v. Điện năng đã biến thành cơ năng.
Ta thấy, cùng một thiết bị điện từ, tuỳ theo dạng năng lượng đưa vào mà
máy điện có thể làm việc ở chế độ máy phát điện hoặc động cơ điện. Đây chính
là tính ch
ất thuận nghịch của mọi loại máy điện.

N
B i
F
đt

~
U

S

III- Sơ lược về các vật liệu chế tạo máy điện
Các vật liệu dùng để chế tạo có thể chia làm 3 loại:
- Vật liệu tác dụng
- Vật liệu kết cấu





Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Xuân Huynh
7
- Vật liệu cách điện
1. Vật liệu tác dụng:
- Đây là vật liệu dẫn từ và dẫn điện. Các vật liệu này được dùng để tạo
điều kiện cần thiết sinh ra các biến đổi điện từ.
a) Vật liệu dẫn từ:
- Để chế tạo mạch từ của máy điện, người ta thường dùng các loại thép
khác nhau như thép lá kỹ thuậ
t điện, thép lá thường, thép đúc, thép rèn. Gang ít
được dùng vì dẫn từ không tốt lắm.
Người ta chủ yếu sử dụng thép lá kỹ thuật điện có hàm lượng silic khác
nhau nhưng không được vượt quá 4,5%. Hàm lượng silic này dùng để hạn chế
tổn hao do từ trễ, tăng điện trở của thép để giảm tổn hao do dòng điện xoáy.
Người ta hay sử dụng các lá thép dày 0,50mm dùng trong máy điện quay,
ghép lại làm lõi thép để giảm tổ

n hao do dòng điện xoáy gây lên. Tuy theo cách
chế tạo người ta phân lá thép kỹ thuật điện làm 2 loại: cán nóng và cán nguội.
Loại cán nguội có đặc tính từ tốt hơn như độ từ thấm cao hơn, tổn hao thép ít
hơn loại cán nóng. Thép lá cán nguội lại chia làm 2 loại: Đẳng hướng và vô
hướng. Loại đẳng hướng có đặcđiểm là dọc theo chiều cán thì tính năng từ tính
tốt hơn hẳn so với ngang chiều cán, do đó thườ
ng được sử dụng trong máy biến
áp còn loại vô hướng thì đặc tính từ đều theo mọi hướng lên được dùng trong
máy điện quay.
Ví dụ:
Thép cán nóng J21 J31A, thép cán nguội: J410;J310
Chữ J chỉ thép kỹ thuật điện
Chữ A chỉ tổn hao thấp
Chữ O chỉ thép cán nguội
Chỉ số thứ nhất chỉ hàm lượng silíc.
Chỉ số thứ hai chỉ tổn hao riêng của các loại thép
ở
đoạn mạch từ có từ thông biến đổi với tần số 50Hg thường dùng là thép
kỹ thuật điện dày 0,35-0,5mm trong thành phần thép có từ 2-5% silíc.
ở
tần số
cao hơn dùng thép là kỹ thuật điện dày 0,1-0,2mm. ở đoạn mạch từ có từ trường
không đổi thường dùng thép đúc, thép rèn hoặc thép lá.
b) Vật liệu dẫn điện:
Vật liệu dãn điện dùng để chế tạo các bộ phận dẫn điện. Vật liệu đẫn điện
dùng trong máy tốt nhất là đồng vì giá thành không đắt lắm và có điện trở
suất

Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Xuân Huynh
8
nhỏ. Ngoài ra còn dùng nhôm và các hợp kim khác như đồng thau…..Để chế tạo
dây quấn ta thường dùng đồng đôi khi dùng nhuôm. Dây đồng và đây nhuôm
được chế tạo theo tiết điện tròn hoặc chữ nhật, có bọc cách điện khác nhau như
vải, sợi thuỷ tinh, giấy, nhựa hoá học, sơn emay. Với các loại máy có công suất
nhỏ và trung bình, điện áp dười 700V thường dùng sơn emay vì lớp cách điện
của dây mỏ
ng, đạt độ bền yêu cầu. Đối với các bộ phận khác như vành đổi
chiều, lồng sóc hoặc vành trượt; ngoài đồng, nhôm người ta còn dùng cả các hợp
kim của đồng hoặc nhôm hoặc có chỗ dùng cả thép để tăng độ bền cơ học và
giảm kim loại màu.
2. Vật liệu kết cấu:
Để cách điện các bộ phận mang điện trong máy, người ta sử dụng vật liệ
u
cách điện. Trong máy điện, vật liệu cách điện phải có cường độ cách điện cao,
chịu nhiệt tốt, tản nhiệt tốt, chống ẩm và bền về cơ học.
Độ bền vững về nhiệt của chất cách điện bọc day dẫn quyết định nhiệt độ
cho phép của dây và do đó quyết định tải của nó. Nếu tính năng ch
ất cách điện
càng cao thì lớp cách điện có thể mỏng và kích thước của máy giảm.
Chất cách điện của máy điện chủ yếu ở thể rắn, gồm 4 nhóm:
- Chất hữu cơ thiên nhiên như: giấy, vải, lụa…
- Chất vô cơ như: amiăng, mica, sợi thuỷ tinh…
- Các chất tổng hợp
- Các loại men, sơn cách điện
Chất cách điện tốt nh

ất là mica, song tương đối đắt nên chỉ dùng trong các
máy có điện áp cao. Do đó, thường dùng các vật liệu có sợi như giấy, vải…
Chúng có độ bền cơ học tốt, rẻ tiền nhưng hút ẩm kém, dẫn nhiệt kém, cách điện
kém. Vì vậy, dây dẫn cách điện sợi phải được sấy, tẩm để cải thiện tính năng
của vật liệu cách điện. Ngoài ra còn có chất cách điệ
n ở thể khí (không khí,
hyđrô, khí trơ) hoặc thể lỏng (dầu máy biến áp).
Vật liệu khí: Không khí là một chất cách điện tốt, tuy nhiên để cách điện
tốt hơn người ta thường dùng khí trơ. Hyđrô được sử dụng trong trường hợp cần
cách điện và làm mát bên trong vật liệu.
Vật liệu lỏng: Đây là loại vật liệu cách điện rất quan trọng trong máy điệ
n
vì nó có thể len lỏi vào các khe hở rất nhỏ và còn có thể sử dụng để dập hồ
quang. Căn cứ vào độ bền nhiệt, vật liệu cách điện được chia ra nhiều loại, cấp
cách điện như sau:





Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Xuân Huynh
9
Cấp
cách điện
Vật liệu
Nhiệt độ vật liệu
giới hạn cho phép
Nhiệt độ TB dây
quấn cho phép

A Sợi Xenlulô, bông hoặc tơ
tẩm trong vật liệu hữu cơ
lỏng
105
0
C 100
0
C
E Vài loại màng tổng hợp 120
0
C 115
0
C
B Amiăng, sợi thuỷ tinh có chất
kết dính vật liệu gốc mica
130
0
C 120
0
C
F Amiăng, vật liệu gốc mica,
sợi thuỷ tinh có chất kết dính
và tẩm tổng hợp
155
0
C 140
0
C
H Vật liệu gốc mica, amiăng,
sợi thuỷ tinh phối hợp chất

kết dính và tẩm silic hữu cơ
180
0
C 165
0
C
II- Phát nóng và làm mát máy điện
Trong quá trình làm việc có tổn hao công suất. Tổn hao năng lượng trong
máy điện gồm tổn hao sắt từ (do hiện tượng từ trễ và dòng xoáy) trong thép, tổn
hao đồng trong điện trở dây quấn và tổn hao do ma sát (ở máy điện quay). Tất cả
tổn hao năng lượng đều biến thành nhiệt năng làm nóng máy điện.
Khi đó do tác động của nhiệt độ, chấn động và các tác động lý hoá khác,
lớp cách điệ
n sẽ bị lão hoá, nghĩa là mất dần các tính bền về điện và cơ. Thực
nghiệm cho thấy khi nhiệt độ tăng quá nhiệt độ cho phép 8÷10
0
C thì tuổi thọ của
vật liệu cách điện giảm đi một nửa. ở nhiệt độ làm việc cho phép, độ tăng nhiệt
của các phần tử không vượt quá độ tăng nhiệt cho phép, tuổi thọ trung bình của
vật liệu cách điện vào khoảng 10÷15 năm. Khi máy làm việc quá tải, độ tăng
nhiệt độ sẽ vượt quá nhiệt độ cho phép. Vì vậy, khi sử dụng máy
điện cần tránh
để máy quá tải làm nhiệt độ tăng cao trong một thời gian dài.
Để làm mát máy điện phải có biện pháp tản nhiệt ra ngoài môi trường
xung quanh. Sự tản nhiệt không những phụ thuộc vào bề mặt làm mát của mặt
máy mà còn phụ thuộc vào sự đối lưu của không khí xung quanh hoặc của môi
trường làm mát khác như dầu máy biến áp… Thông thường, vỏ máy điện được
chế tạo có các cánh tản nhi
ệt và máy điện có hệ thống quạt gió để làm mát.

Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Xuân Huynh
10
Bài 2:
Máy điện không đồng bộ

I- Khái niệm chung
Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều, làm việc theo
nguyên lý cảm ứng điện từ có tốc độ quay của roto n khác với tốc độ quay của từ
trường n
1
.
Máy điện không đồng bộ có 2 dây quấn: dây quấn stato (sơ cấp), với lưới
điện tần số không đổi f
1
, dây quấn roto (thứ cấp) được n
1
tắt lại hoặc khép kín
trên điện trở. Dòng điện trong dây quấn roto được sinh ra nhờ sức điện động
cảm ứng có tần số phụ f
2
phụ thuộc vào roto; nghĩa là phụ thuộc vào tải ở trên
trục của máy.
Cũng như các máy điện quay khác, máy điện không đồng có tính thuận
nghịch, nghĩa là có thể làm việc ở chế độ động cơ điện cũng như chế độ máy
phát điện.

II- Phân loại và kết cấu
1. Phân loại
Máy điện không đồng bộ có nhiều loại, được phân loại theo nhiều cách
khác nhau: Theo kết cấu của nó, theo kết cấu của roto, theo số pha trên dây quấn
stato…
* Theo kết cấu của vỏ: Máy điện không đồng bộ có thể chia thành các
kiểu chính sau: kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu kín, kiểu phòng nổ…
* Theo kết cấu roto: Máy điện không đồng bộ chia làm 2 loại: Loại roto
kiểu dây quấn và roto kiể
u lồng sóc.
* Theo số pha trên dây quấn stato có thể chia làm 3 loại: 1 pha, 2 pha, 3
pha.
2. Kết cấu
Giống như những máy quay khác, máy điện không đồng bộ gồm các bộ
phận chính sau:
1) Stato:
Stato là phần tĩnh gồm 2 bộ phận chính là lõi thép và dây quấn. Ngoài ra
còn có vỏ máy, nắp máy.
a. Lõi thép: