XÂY DỤNG mô HÌNH GIẢI TÍGH gág KIỂU dây QUẤN điện dung nối tiếp dây quấn xoắn ốc sử dụng vòng tĩnh điện giữa các bánh dây SR

MỤG LỤG
1.
1.1.1.......................................................................................................................


2. KẾT LUẬN


3.

1. DÂY QUẤN

4. Khi dây quấn làm việc phải chịu đuợc quá điện áp thao tác hay quá điện áp
do xung sét, các dạng quá điện áp này thuờng xảy ra trong khoảng thời gian tuong
đối ngắn và phân bố khơng đều trên cuộn dây. Khi đó vài bánh dây đầy có thể phải
chịu đến hon 50% giá trị điện áp cả cuộn dây, trong khi điện áp đặt trên những
bánh dây cịn lại khơng đáng kế, gây ra q áp đánh thủng cách điện những bánh
dây đầu. Để tính tốn đuợc kích thuớc cách điện cần biết rõ dạng phân bố điện áp
ban đầu trên cuộn dây. Từ đó tìm cách cải thiện dạng phân bố điện áp ban đầu đó
trở lên tuyến tính. Muốn tăng khả năng chịu quá áp trên các bánh dây hay cuộn
cây, cần làm cho phân bố điện áp ban đầu tiến sát với đuờng phân bố điện áp xác
lập. Để xây dựng đuờng cong phân bố điện áp ban đầu trên dây quấn, dựa vào so
đồ mạch điện dung nhu hình duới:

5.

6.
7.
8.

Hình 9: sơ đồ mạch điện thay thế dây quấn

Điện áp ux của phần tử dx tính qua điện dung Css và điện tích dqx9
j

u

q x= x-Css.dx

9.

Điện áp dux giữa 2 phần tử tính theo điện dung giữa chúng Cs/dx
10.jU „ c^,,

q

x

j

x

11. Từ hai phuong trình trên ta có:


12.
dx

du V G
—~^s dx — 0
G 13.

(3-1)

nt

G

(3-2)

ss
G
14.
Đặt
a
—
-u — A.e"+B.e-“
nt
15. Hệ số A, B tính thơng qua điều kiện biên tại đầu và cuối
cuộn dây

16. 6. Với dây quấn có trung tỉnh noi đất
17. Tại x = 0 có ux = 0, từ (3-2) ta có A+B = 0
18. Tại x= 1 có ux= U, từ (3-2) ta có U—A.ea+B.e x
U
e
-> A>-B>

ezx—e ax >U shax
ux — a

a
sha
e —e
U

(3-3)

—

Hình 10: trung tỉnh noi đất
2. Với dây quấn có trung tỉnh cách điện với đất
Tại x = 0 có qx = 0 -> ~T^= < từ (3-2) ta có aAeữx—aBe zx|
jx

Tại x= 1 có ux= U, từ (3-2) ta có U = A.ea+B.e x
U
ea+e
ux —
U

—a

, thay vào (3-2) ta có:

e«x+ezx
e +e
a

—a

—

U chax
cha

(3-4)

—0 -* A — B

x—0


20.
21.

19.
Hình 11: trung tỉnh cách điện với đất

22. Từ các đưởng phân phân bố điện áp trên ta thấy, hệ số phân bố a càng lớn
thì điện áp phân bố càng khơng đồng đều trên các bánh dây, ví dụ khi a = 10 thì
điện áp trên 20% số bánh dây đầu chiếm đến 80% điện áp trên cả cuộn dây, trong
khi 80% số bánh dây còn lại chỉ chịu có 20% điện áp. Khi hệ số a càng nhỏ thì
a

đưởng phân bố điện áp ban đầu càng tuyến tính- Đe giảm, giá trị hệ số cần giảm
giá trị điện dung song song hoặc tăng giá trị điện dung nối tiếp. Thành phần diện
dung song song giữa dây quấn so với trụ gần như khơng tác động được vì liên
quan tới khoảng cách cách điện, tăng khoảng cách cách điện sẽ làm tăng kích
thước tổng thể máy. Thành phần cịn lại là điện dung nối tiếp là điện dung giữa các
vòng dây và điện dung giữa các bánh dây, để tăng thành phần điện dung nối tiếp

tưong đưong ta có thể thay đổi cách quấn dây để tăng được điện áp giữa các vòng
dây cạnh nhau hay các bánh dây cạnh nhau, hoặc bố xung các thành phần màn
chắn hay vịng điện dung vào các vị trí khác nhau trên cuộn dây.
3.1 GÁG KIỂU DÂY QUẤN GAO ÁP
1.1.1

Dây quấn xoắn ốc liên tục 9

23. Dây quấn kiểu xoắn ốc liên tục chia thành các bánh dây, phân bố điện áp
xác lập trên bánh dây thưởng tuyến tính từ 0 đến U f. Nếu điện áp pha là Uif và số
bánh dây là q thì điện áp một bánh dây là Ub = Uif/q. số bánh dây được chọn sao
cho điện áp mỗi bánh dây vào khoảng 3000V với điện áp cao áp hay lên tới trên
6000V với điện áp siêu cao áp.


24.
26.

25.

Hình 12: dây quấn xoắn ốc liên tục [3]

27. Với kiểu dây quấn xoắn ốc liên tục này, thuởng đuợc quấn nhu sau: đầu tiên
quấn hai bánh dây giống nhau với số vịng mong muốn, nhu hình trên là từ vòng 1
đến vòng 6 và từ vòng 7 đến vòng 12. Sau đó nới lỏng bánh dây thứ hai để có thể
sắp xếp lại các vịng dây theo thứ tự nguợc với truớc. Tiếp tục làm nhu vậy với
từng cặp bánh dây. ưu điểm của cách quấn dây này là dây liên tục, khơng có mối
hàn, bánh dây chắc chắn, chịu ứng lực ngắn mạch tốt, chi phí rẻ.
28. Để giảm bớt khoảng cách cách điện so với gông, nhiều hãng chế tạo thực
hiện dây quấn với đầu cao áp ở giữa cuộn dây, dây quấn đuợc chia làm hai nhánh

song song, một nửa quấn trái và một nửa quấn phải.
29. Nhu các đuởng phân bố điện áp ban đầu trên dây quấn đã nêu ở trên ta thấy,
để điện áp phân bố đều trên các bánh dây, cần giảm độ lớn của hệ số a, để giảm hệ
số này ta có thể tăng điện dung nối tiếp trên cuộn dây bằng cách dùng vòng điện
dung ( vòng tĩnh điện) phía trên đầu bánh dây hoặc giữa các bánh dây nhu hình
duới đây:

31.

30.
32. Hình 13: vịng tĩnh điện đau bánh dây (SER)

33. Thông qua việc sử dụng bề mặt đẳng thế với bán kính cong các góc có giá
trị phù hợp, việc sử dụng vòng tĩnh điện nối với đầu vào bánh dây trên cùng sẽ làm
giảm ứng xuất tập trung trên bánh dây đầu. Vòng điện dung( Static End Ring SER) cũng cải thiện giá trị điện dung nối tiếp tại đầu vào. Vòng điện dung càng đặt
gần bánh dây đầu, giá trị điện dung nối tiếp càng lớn, nhở đó làm giảm ứng suất
tác động lên bánh dây đầu tiên trên đuởng phân bố điện áp ban đầu trên các bánh
dây.


34. Gần nâng cao thêm giá trị điện dung nối tiếp có thể sử dụng vịng điện dung
đặt xen vào giữa các bánh dây:

35.

36. Hình 14: vịng tĩnh điện đặt giữa các bánh dây

37. Một kiểu dây quấn xoắn ốc nữa cũng đạt đuợc mục tiêu nâng cao giá trị điện
dung nối tiếp là sử dụng màn chắn tĩnh điện quấn cùng các vòng dây. số luợng
màn chắn giảm dần trên các bánh dây từ bánh dây có đầu dây vào, để phù hợp với

ứng suất điện áp dọc chiều cao của dây quấn. Kiểu dây quấn này cũng có 1 vài
nhuợc điểm nhu: do quấn thêm màn chắn nên làm giảm hệ số không gian dây
quấn, cần thêm vật liệu chế tạo màn chắn, làm rối loạn cân bằng ampe - vịng trên
đơn vị chiều cao dây quấn, có thêm thành phần tổn hao do dịng xốy trên các màn
chắn.

38.
1.1.2

39. Hình 15: màn chắn quấn cùng trong cặp bánh dây[6]
Dây quấn đfn xen:

40. Một giải pháp hiệu quả khác về cách thức quấn dây nhằm tăng đáng kể giá
trị điện dung nối tiếp tuơng đuơng giữa các vòng dây và bánh dây là thực hiện dây
quấn đan xen.
41. Ở kiểu dây quấn đan xen, điện áp giữa 2 vòng dây liền kề vật lý với nhau
lớn hơn nhiều lần kiểu dây quấn xoắn ốc liên tục. Thông qua việc đan xen dây
quấn sẽ làm tăng điện áp giữa các vịng dây cạnh nhau, từ đó tăng đáng kể điện
dung nối tiếp tuơng đuơng trên dây quấn, cải thiện đuỞng cong phân bố điện áp
ban đầu có gradient điện áp nhỏ hơn, hay phân bố điện áp ban đầu đều hơn.


42.

43.

44. a: Đfn xen các vòng trên từng cặp bánh dây:

46.

45.
47. Hình 17: đan xen các vịng trên từng cặp bánh dây [7]

48. Kiểu dây quấn này thực hiện đan xen từng cặp bánh dây, khi quấn ta chập 2
sợi quấn cùng nhau nhu bánh dây kiểu xoắn ốc, hoán vị hai sợi vòng trong cùng
khi chuyển bánh. Sau khi quấn xong mỗi cặp bánh dây, lấy sợi phía trong trên hai
bánh dây nối với nhau nhu hình mơ tả.
49. b: Đan xen từng bánh dây trên mỗi cặp bánh dây:

51.

50.
52. Hình 18: đan xen từng bánh dây trên mơi cặp bánh dây [7]


53. Kiểu dây quấn này cũng thực hiện đan xen từng cặp bánh dây, tuy nhiên
phuơng pháp này đan xen cả bánh dây trong từng cặp.
54. c: Đfn xen từng nhóm 2 cặp bánh dây:

56.

55.
57. Hình 19: đan xen từng nhỏm hai cặp bánh dây [7]

58. Kiểu dây quấn này đan xen các bánh dây trên hai cặp bánh dây. Tăng điện
áp giữa các bánh dây cạnh nhau nên tăng đuợc năng luợng điện dung nối tiếp giữa
các bánh. Qua đó làm tăng điện dung nối tiếp tuơng đuơng.
59. d: Đan xen haỉ nhóm bốn bánh dây:

61.

60.
62. Hình 20: đan xen 2 nhỏm 4 bánh dây

63. Thực hiện quấn đồng thời từng 2 dây quấn 1-21 và 2-22 trên từng lớp huớng
trục; tại buớc chuyển giữa các lớp thực hiện chuyển vị 2-3 và 22-23 để sang lớp
mới, sang lớp tiếp theo thực hiện tuơng tự có 3-23 -> 4-24. Kiểu dây quấn này
thực hiện đan xen phức hợp các kiểu đan xen trên, đan xen cả các vòng dây và
bánh dây.
3.2 XÂY DựNG MƠ HÌNH GIẢI TÍCH CÁC KIỂU DÂY QUẤN:
64.

3.2.1 Đỉện dung nốỉ tỉếp dây quấn xoắn ốc:


65. Để tính tốn điện dung nối tiếp của các kiểu dây quấn khác nhau, ta cần tính
điện dung giữa các vòng dây trên bánh dây và điện dung giữa các bánh dây.
66. Điện dung giữa các vòng dây:
67.
68.
-

G g0.Ẹp.n.Dm.(w + tp)

(3-4)

Trong đó:
Dm: là đuờng kính trung bình của dây quấn.
w: là kích thuớc dây trần treo chiều huớng trục.
tp9 là chiều dày tổng của giấy cách điện bọc dây quấn ở cả 2 phía.

So: là hằng số điện mơi của chân không.
Sp: là hằng số điện môi tuơng đối của giấy cách điện.
+

: là có kể đến ảnh huởng của hiệu ứng điện truờng tản “íringing
effects”
w

-1

2

p

69. Điện dung tổng giữa 2 bánh dây cạnh nhau:
70. -—k71.
73.

+-

(3-5)

72. 8n 8

p 011 p s

74. Trong đó:
- R: là chiều sâu huớng kính của dây quấn.
- ts và Ss: là chiều dày và hằng số điện môi tuơng đối của nêm giữa 2 bánh
dây.

- Soil: là hằng số điện môi tuơng đối của dầu.
- k: phần khơng gian cung trịn chứa dầu ( 1 -k: là phần nêm đệm giữa 2 bánh
dây)
75. Khi tính điện dung nối tiếp của các kiểu dây quấn ta giả sử điện áp phân bố
tuyến tính trên các bánh dây. Ta có CT là điện dung giữa các vòng dây cạnh nhau
và CD là điện dung giữa từng cặp vòng đối diện (1 vòng dây của bánh dây trên với
1 vịng dây của bánh dây duới tuơng ứng).

76.

Hình 21: cặp bánh dây dây quấn xoắn ốc


77. Gọi ND là số vòng dây trên 1 bánh dây, ta có số điện dung vịng G T trên mỗi
bánh dây là ND-1 và số điện dung GD giữa 2 bánh dây là ND-1. Điện dung nối tiếp
của dây quấn là điện dung tổng tương đương của điện dung giữa các vòng dây và
giữa các bánh dây. Gọi điện áp đặt vào 1 cặp bánh dây là V -> điện áp trên mỗi
vịng dây là V/2ND. Đe tính điện dung tương đương ta sử dụng giả thiết tổng năng
lượng tích trữ trên các điện dung vịng trên 1 cặp bánh dây bằng năng lượng tích
trữ trên điện dung vịng tương đương:
78.

En>6 GT -_- .2 ( N -1) >-6 G TRV2
79.
2 T 2 N J [ D 1 2 TR

(3-6)

D

80. Từ đó ta có điện dung vịng tổng tương đương giữa các vòng dây:
81. G T ,
82.

G

TR

=
(
2ỉf DD-6)

(3-7)

83. Điện áp đặt trên điện dung giữa các cặp vòng đối diện GD ( thứ 1, 2,3...,
V
12.2 N D\;Ỉ 4.2 ND\;/6.2 NJ

2. (N D-1). 2 N J

Tổng năng lượng tích 'trữ trên 4
trên điện dung bánh tương đương:

điện dung GD bằng năng lượng tích trữ

‘ND84.
-1") trên từng cặp bánh dây tính từ trong ra thứ tự là:
85.
1 17V 7. L V V 7. . LÍAT V 1^ Tr2
■1 Gn 2-V- + 4-V- + 6-Vr +...+ 2(ND-1 ).-V-1 >6GĐRV2 DR

2 2 NJ
2 NJ
2 NDỊ
2NJJ2
D

86.
87.

--6 G DỈ2---

88. -ịGDj2
89.

N (N -1)(2 N -1
D

D

D

)

12+22 + 32...+(N D-1 )2!>
2J 2 N p 'D /J 2 DR

> 1 GDS V2

90.
91. Do ND » 1 nên ta có thể xấp xỉ:

92.

G

DR

6

GDRV2


93. Gánh khác, ta cũng có thể tính điện dung bánh tương đương thông qua điện
dung trên 1 đơn vị chiều sau bánh dây. Như trên ta đã coi điện áp phân bố tuyến
tính trên các bánh dây:

94.

95.

Hình 22: phân bố điện áp trên một bánh dây

96. Điện áp tại điểm x của bánh dây trên:
Vị (x) >V

97.

98. Điện áp tại điểm x của bánh dây dưới:
_2ix)

99.

_V

y-R

100.
Gọi GDU là điện dung trên 1 đơn vị chiều sâu bánh dây theo hướng kính.
Năng lượng tích trữ trên điện dung đơn vị GDU tại điểm x:
101. Enx_-G DU V ( x)-V ( x) '_-GDU V^—^
102.
x DU
6\ /
DU
T~\
2
2
R
103.
\
1
104.
Năng lượng tổng tích trữ trên điện dung đơn vị giữa 2 bánh dây bằng năng
[

6

2

I-)

En=

J
<

2\

/

I-J

R - x \2 jx _ G
ị G DUỊV
2
R
DR
G

r

”

G

DU.

R

_ G DA

DR_^f- ~

3

/

(3-10)

lượng
tích trữ trên điện dung tương đương giữa 2 bánh dây:
105.
106.
Điện dung nối tiếp của 1 cặp bánh dây là tổng của điện dung vòng tương
đương và điện dung bánh tương đương:
107.
CT . - ( N D— 1)( 2 N -1)CD
108.-------------------------------------C s—C Tfí + C n □—~ ~ (
N n — 1) +----------------------------------~ —
W TR DR
109.
2 N 2 D[ D
6 .N D
D

110.

Hay:


111. (3-11)

3.2.2 Điện dung nỗi tiếp dây quấn xoắn ỗc sử dụng vịng tĩnh điện đầu dây
- SER:

112.

113.

114. Hình 23: vịng tĩnh điện đầu bánh dây (SER)

115.

116.

117. Hình 24: phân bố điện áp trên vòng điện dung và bánh dây
118.
Vòng điện dung được nối với vòng dây đầu tiên, do vậy điện thế trên vòng
điện dung bằng điện thế đầu vào. Gọi R là chiều rộng của cuộn dây, ta có điện thế
tại bất kỳ điểm x nào trên vịng điện dung SER:
119.
120.

Vi(x) > V

Điện thế tại điểm x trên bánh dây đầu tiên:

[ *R- 1

122. —_ ~
123. 2 R
125.

Gọi CSU là điện dung trên 1 đơn vị chiều rộng cuộn dây giữa SER và bánh
dây đầu tiên. Ta có năng lượng tích trữ trên điện dung đơn vị:
121. _2 1 x2M)—
_ +R
2 2[
124.

2..................................1

1

2

_

127.

22R

/

126.

1

2R

x

V2

T 7 í „. ì T T í „. ì! 6 T 7

x

Dx

—G

SU [_ 1

( x ) — _ (x
2

)—
1

G

SU _

TÕ

(3-12)


128.
Tổng năng lượng tích trữ trên điện dung giữa SER và bánh dây đầu tiên
bằng năng lượng tích trữ trên điện dung tương đương:
129.

130.
131.
132.
133.

■^

G

G

SER

su

(3-13)

R

> 12

Điện dung nối tiếp của cặp bánh dây trên cùng nối với SER là tổng của

điện
(3-14)
dung vòng tương đương, điện dung bánh tương đương và điện dung
tương
giữa SER và bánh dây đó:
134.
135.

3.2.3

GT ,.................................,

,.,.
CS=CTR+ GJR+GSER^TT

136.

( D J-1)+J- +yy (3-15)
7
2DJ

đương

G nu R GSU R

12

Điện dung nỗi tiếp dây quấn xoắn ỗc sử dụng vòng tĩnh điện giữa

137. các bánh dây - SR:

138.

139. Hình 25: vịng tĩnh điện đặt giữa các bánh dây

140.

Sử dụng vòng tĩnh điện đặt giữa các bánh dây. Cũng tương tự như trên ta

có
điện thế tại bất kỳ điểm x nào trên vòng điện dung SR:
141.

... ,_1(x) >_
>v

143.
142.
144.

2 R-x
2R

Điện thế tại điểm x trên bánh dây phía trên:
Điện thế tại điểm x trên bánh dây phía dưới:
145. v 7 ( x)>v

146. Giả sử khe hở giữa SR giữa 2 bánh dây bằng nhau, ta có điện dung trên 1
đơn vị chiều rộng cuộn dây giữa SR và bánh dây trên “CSU” bằng điện dung trên 1
147.
T-biềụ
rên 2 ỉ_ơn
điện vị
dung
đơnrộng
vị đócuộn
là: dây, giữa SR và bánh dây dưới. Ta có năng lượng tích trữ

148.

1

2

1

2

149.

E«x=1 GSU v2 ( x)-V 6 (x) +j GSU V 6 (x)-V3 ( x)

150.

i 6 ct

151.

G

[

2

c

]

[

]

(3-16)

su

152.
Tổng năng lượng tích trữ trên điện dung giữa SR và 2 bánh dây trên dưới
băng năng lượng Rích trữ .trên điện dung tương đương:
153.
G su R 7 G su R
En=Ị0 6 Csu 154.
(3-17)
155. -^ G™ =—“5— +
2

1G
G
2

1 „v: 1/2
— RV 2+— RV 2 =12é G
SU

12

12

2~ SR

r

156.

sR

12

157.
Điện dung nối tiếp của cặp bánh dây có đặt vòng điện dung SR ở giữa là
tổng của điện dung vòng tương đương và điện dung tương đương giữa SR với 2
bánh dây đó:
158.
159.

GT ,

160.

3.2.4

1 G SU R 7 GSU R
G s=G TR+ CSR^Z- ( D n-1) +-4U:- + (3-18)
S TR SR 2 D 2 \ VI 12
12

Điện dung nỗi tiếp dây quấn đfn xen:

a: Đan xen các vòng trên từng cặp bánh dây:

161.
163.

162. Hình 26: đan xen từng cặp bánh dây
Kiểu dây quấn đan xen như hình trên, số điện dung vịng trên 1 bánh dây

là
(ND-1) do đó tổng số điện dung vòng trên cặp bánh dây là 2(ND-1). Giả sử điện áp
V phân bố tuyến tính trên cặp bánh dây. Do sự đan xen có tính lặp lại giữa các
vòng dây, mỗi vòng dây ở giữa sẽ chênh lệch điện áp với hai vòng dây bên cạnh


__ND_N „

(2 N V — -6 V và

giá trị

N

D

2

ND W
\2 D

1J A

_

2

D-1,1................................X A

N" V .
D

/

ND-1,1............................................ . „
J V . Năng lượng tích trữ trên các

điện dung này:
164.

2

EN —
_

2

N

,

/

D

■ ( N óó D-2) — C TRV2
1

T

(
■ND+2

)

....

Như vậy có tông cộng ND điện dung có điện áp

và (ND-2) điện dung có điện áp

C

„ ... ,

C

T

(

N-'

|

V

ó

_C

T
(3-19)
165.
Điện dung nối tiếp của 1 cặp bánh dây là tơng của điện dung vịng tương
đương và điện dung bánh tương đương:

166.

C

Cs—CTR+CDR—ỴL O20)

167.

168.
Điện dung giữa các bánh dây dây quấn đan xen có giá trị nhỏ và ít ảnh
hưởng tới điện dung nối tiếp, do đó để đơn giản ta có thể bỏ qua, chỉ xét đến điện
dung giữa các vịng dây khi tính tốn điện dung nối tiếp. Cùng với ND »1, ta cũng
có thể coi gần đúng:
169. (3-21)

170. b: Đfn xen từng bánh dây trên mối cặp bánh dây

Hình 27: đan xen từng bánh dây trên mơi cặp
2 N D -2

Có tơng cộng 2 điện dung vịng có điện áp
vịng có điện áp

í

và (2ND-4) điện dung

. Năng lượng tích trữ trên các điện dung này:

-7_r
2 ND-2

171.

2ND

ls

V .2+4 C 4-7-1 ■ (2 N óó D-4) —

- Tí 2 N Ị
D

K

!

■2 CTRV2
ó


172.
173. ' -R
(

WD

G

[D
2

-

D

(3-22)

I

3

174. c: Đfn xen từng nhóm 2 cặp bánh dây

175.

177.

176. Hình 28: đan xen từng nhỏm 2 cặp bánh dây
Điện thế tại điểm x trên bánh dây Al:
178. _6 (x) = _ ^-*

179.

Điện thế tại điểm x trên bánh dây A2:
180.

182.

_2 ■ _

181. : R
Điện thế tại điểm x trên bánh dây B l:
183. _ x _'2i'

184.

Điện thế tại điểm x trên bánh dây Al:

185.

Gọi CDUI: là điện dung trên l đơn vị chiều rộng giữa 2 bánh dây A1-A2 và

B1-B2
186.
187.

CDU2: là điện dung trên 1 đơn vị chiều rộng giữa 2 bánh dây A-B

Năng luợng tích trữ trên điện dung đơn vị giữa 2 bánh dây A1-A2 tại vị trí x

là:
188.
189.
là:

Ed 1 x >2 G DU1 _1 ( x )-_2 ( x
[

DU 1

Năng luợng tích trữ trên điện dung đơn vị giữa 2 bánh dây A-B tại vị trí x


190.
191.

E„ 2x >6 c DU2 _2 (x)- V3 (x
[

192.

DU 2

Í-Vx r
2R

Năng lượng tích trữ trên điện dung đơn vị giữa 2 bánh dây B1-B2 tại vị trí x
Ed 3 x > c DU 1 V3 (x)— V4 ( x ) 2
=
1

[

]

V2
DU 1

1

Tơng năng lượng tích trữ trên các
22 điện ilutjg này:
+

jx

R1

En = J 1 CJU1
02

p. RR 1_

/ 90 C DU 1
2

Vx
- E„> c. V R +~ c2nĩ„ V2 R > c ĐR V 2
4 DU 1
24 DUR2
2 DR
6

c

-<■' DR=^~

DU 1

2

R

,c

1

DU 2

R

DA 1 .

(3-23)

DA2

+

d: Đfn xen 2 nhóm 4 bánh dây:

là: 193.
194.

195. Hình 29: đan xen 2 nhỏm 4 bánh dây

196.
Gọi ND là số vòng dây trên 1 bánh dây, điện áp đặt vào 2 nhóm 4 bánh dây
là V ^ điện áp trên mỗi vịng dây là V/8ND. Tơng số điện dung vịng CT là 4(ND1) chia làm 4 nhóm, điện áp trên mỗi nhóm có (ND-1) điện dung thứ tự là
197.
V
V
199.
198.
(4 DD± 1)ƠN vì(4 DD± )ỊD~' . Tơng năng lượng tích trữ trên các điện dung vịng là:
3

+| C T (4 N

D- 3

) 0ND,

D 1

~

D;

8ND
200. C TR=- r (64 ND+20)
24
201. 64 N D
C

£DFI + G
4

24

+■1 CT (4
ND+1)


202.
Gọi GD1 là điện dung giữa từng cặp vòng đối diện giữa 2 bánh dây trong
nhóm A (1 vịng dây của bánh dây trên với 1 vòng dây của bánh dây dưới tương
ứng) và GD2 là điện dung giữa từng cặp vịng đối diện giữa 2 nhóm bánh dây A-B.
Điện áp giữa các vòng trên các bánh dây đối diện trong mỗi nhóm A và B đều có
giá trị 19 hay 20 lần điện áp 1 vịng.
203.

Tổng năng lượng tích trữ trên các điện dung GDI và GD2 là:

204.

205.
-cDR-GD^DD

206.
3.2.5

GD

2

64DD

(3-24)

Điện dung nỗi tiếp dây quấn xoắn ỗc sử dụng màn chắn:

207.
So với dây quấn đan xen, dây quấn xoắn ốc sử dụng màn chắn chế tạo đơn
giản hơn nhưng vẫn đạt được mục tiêu nâng cao giá trị điện dung nối tiếp. Số
lượng màn chắn giảm dần trên các bánh dây từ bánh dây có đầu dây vào, để phù
hợn với ứng iSuất điên áp dọc chiềuL cao của dây quấn. Kiểu dây quấn Tày cũn&có
1 vai nhượcđiểm nnư: do quấn thèm màn chanmên làm giảm nệ Số khổng giandiây
quấn, cần thêm vật liệu chế tạo màn chắn, làm rối loạn cân bằng amper-vịng trên
đơn vị chiều cao dây quấn, có thêm thành phần tổn hao do dịng xốy trên các màn
chắn.

209.

208.
210.

Hình 30: Gặp bánh dây sử dụng màn chắn [3]


211.

Mỗi bánh dây có ND vịng dây và k màn chắn, với k < ND-1. Điện áp đặt

trên
cặp bánh dây là V, ta có điện áp trên mỗi vịng dây là V/2N D, điện áp trên mỗi
vòng màn chắn cũng bằng điện áp trên mỗi vòng dây. Guộn dây được quấn theo
chiều dương từ ngoài vào trong ở bánh dây trên và từ trong ra ngoài ở bánh dây
dưới, điện áp tại vịng dây ngồi cùng bên phải bánh dây trên, i=1, là V và điện áp
tại vịng dây ngồi cùng bên phải bánh dây dưới, j=1, là 0 V. màn chắn được đặt
giữa và quấn cùng chiều các vòng dây. Do màn chắn phía trên và dưới nối với
nhau tại vịng ngồi cùng, ngược với 2 bánh dây nối với nhau tại vòng trong cùng,nên
chiều dương điện áp của màn chắn hướng từ vòng trong cùng tại i=k tới i=l
trên bánh dây trên và từ j=l tới j=k trên bánh dây dưới.
212.

Giả sử điện áp tại điểm nối màn chắn giữa 2 bánh dây là V

bias

. Ta có điện

áp
tại vòng dây và màn chắn trên bánh dây trên:
V c (í) >V -(í-0,5)—vớíí=1,2,...,N214. 2 ND

213.

215. Vs (í )=Vbtas-(í-0,5)2D-vớíí=l,2 ,...,k
216.

Gọi Csh là điện dung giữa màn chắn với vòng dây bên cạnh. Năng lượng

tích
trữ trên điện dung giữa màn chắn thứ i với 2 vòng dây bên cạnh:
Ensi=-2 csh [ (Vg (í)-V s (í ))2+(Vg (í+1)-Vs (í))2

217.

1
■■En > 1G' (V -V,

218.
219.

fLv
bias

) +(

V
VV

V
bias

2N

220. sj í.
221. và dâyTttiA'ấyn'1'' dâyi?êeniliăngilưnw.ftllí7ch trữ trên các điện dung giữa màn chắn
222.

Điện áp tại vòng dây và màn chắn trên bánh dây dưới:
223.

Vg (j)=v+(i-2 N--0,5)yD-vớ j= 1,2,...,N-

224. vs ( í) > V bias+( i - 0,5 5-2V vớí í=1,2 ,...,k
225.

Năng lượng tích trữ trên điện dung giữa màn chắn thứ j với 2 vịng dây

bên
1
s
En ì= 2 c s'

cạnh:
226.22


227. (Vc(j)-

Vs

(j) ) + (Vc(j + )1

Vs

■Ensj2=1G s'

(j) ) ■
228.

V2

(V......ì2+ V-V-(2 N„-1) V
(v bias )

+ v

(

v

bias D

■2N

229.
Cũng như Ensí’Ensj £ j nên năng lượng tích trữ trên các điện dung giữa màn
chắn và dây quấn là như nhau.
230.
Do k < ND-1 nên sẽ có 2x(Nj-k-l) điện dung giữa các vịng dây khơng có
màn chắn, năng lượng tích trữ trong mỗi điện dung này:
231.

EnT=^ G T (—_232. T 2 T 2 NDỊ


1. Coi điện áp phân bố tuyến tính trên các bánh dây, ta có năng lượng tích trữ
trên điện dung giữa 2 bánh dây:
2. Enn_4 '—^V 2=6 — V 2
D
3.
23 23

4. (
3
5. Phương trình này ta chỉ xét đến điện dung giữa 2 bánh dây- trên cặp bánh
2
đ
l l
i
i
i đ ệ,
i
á
ặ
i á
6. dây
ó-n h ?ểu g-ặí^ ba‘TV' < s cạn xg vớo c êif Pu c flăhd5âỄưỢỉỉg<ÌTKí1
i ,
)
i wê'Ic'ữa?uộfỉ
kiểu màn chắn như trên, do các vòng màn chắn tương ứng ở bánh dây trên và
dưới

có cùng điện thế, nên khơng có thành phần năng lượng tích trữ trên điện dung
giữa
cặp màn chắn tương ứng trên cặp bánh dây. Để có kết quả chính xác thì chiều
rộng
hướng kính của cuộn dây R chỉ tính phần dây quấn, khơng kể đến kích thước của
màn chắn them vào.
233. Tổng năng lượng tích trữ trên 1 cặp bánh dây có màn chắn tĩnh điện:
En_ kEnsi+k Ensj+2 ( N D-k-1) EnT+En D

234.

235. Để đơn giản, ta đặt:
236.
237.

fí=

V-Vbias

p

238.

2D

239. Thay vào các biểu thức tính năng lượng ta có:
240.
241.
242.
243.

244.
245.
246.
247.
248.
249.
250.
251.
252.
253.
254.
255.
256.
257.

7. En
10.

9. 1
2 >-6
V2
Ta cũng có
V
En

12.

11.
c

s'

IN
15.
D

13.

p-2 N D )2+(
k p-1 )2+(
123.
22 p-2 N
2 D +1)2]12+ c TD° 2
2

2

Vbias

N

k1c

DA

Nk 1 c
p 2+(
^D
2

N

3


258.
259.
260.
261.
262.
263.
264.
265.
266.
267.
268.
269.
270.
271.
272.
273.
274.
275.
276.
277.
278.
279.
280.
281.
282.

283.
284.
285.
286.
287. Không nối với dây quấn
289.

288.

V/2

ND


24.
Nối với đầu vào tại
điện áp V
25.
Vịng ngồi cùng bên trái của màn
chắn ở
bánh dây trên (i=k) nối với đầu điện áp
29.cao3.2.6 Điện dung song

26.

_
+(k

27. 0 5)
’

i

-

28.
-(k0,
5)

song:
30.
Điện dung song song của các kiểu dây quấn khác nhau tính giống nhau,
chúng phụ thuộc vào khoảng cách và vật liệu cách điện giữa cuộn dây và trụ.
Điện
dung giữa dây quấn với trụ:
31. r óDmh
> Ccd .C dầu > c -ó.Dm.h
32.----------- cd > 0 36.
cd ----------------ss
37.
Ccd+Cdầu d d+ d.
33.
d. - c.
(3-27)
34.
Ệ - .^,-ĩDn'
38.
cd dầu
35.
dầu 0 dầu

dầu
39.
Điện dung giữa dây quấn
với vỏ máy:
290. 2 ó.c .H
291. Csst
292. ch~
293.
294.
295.
296.
297.
298.
299.
300.
301.
302.
303.
304.
305.
306.
307.
308.
309.
C

c

0

C

Cití

c

c

c

c

d

0

6

42.
40.
s_

41.
R

ddầu+
dcd
ddầ
u

d

+

d
dầu
c
cd
c

43.
(32
8
)


310.
311.
312.
313.
314.
315.
316.