Bài giảng Máy điện không đồng bộ - Chương 1: Tổng quan, cấu tạo của động cơ không đồng bộ

ho từng pha dây quấn (căn cứ theo các giá trị  ; q tìm trong bước 1.Sau đó, chúng ta chuẩn bị cho sơ đồ khai triển bằng cách: Vẽ lần lượt các đoạn thẳng song song, bằng nhau, cách đều nhau. Tổng số đoạn thẳng cần vẽ bằng đúng tổng số rãnh Z của stator. 23 Đánh số thừ tự cho mỗi đoạn thẳng. Mỗi đoạn thẳng vừa vẽ đặc trưng cho một rãnh của stator; theo giá trị  ta định ra các khoảng cực từ ; tổng số cực từ bằng đúng giá trị 2p . Căn cứ vào trị số q ta phân chia các rãnh chứa trong mỗi cực từ cho từng pha. BƯỚC 03: Xây dựng sơ đồ khai triển cho từng pha dây quấn. Trong giai đoạn này chúng ta cần thực hiện tuần tự các công đoạn như sau: Vẽ và xây dựng từng nhóm bối dây cho một pha tiêu biểu trước tiên. Đấu nối tiếp các nhóm bối dây của pha dây quấn tiêu biểu để hình thành môt pha dây quấn hoàn chỉnh. Trong công đoạn này chúng ta thực hiện phương pháp đấu nối tiếp các nhóm bối dây ; trường hợp muốn đấu song song hay hổn hợp thành nhiều mạch nhánh song song cho một pha chúng ta sẽ dựa theo sơ đồ tìm được và áp dụng các phương pháp qui đổi (phần này sẽ khảo sát sau). Khi thực hiện phương pháp đầu nối tiếp cho các nhóm bối dây, tùy theo số nhóm bối dây xây dựng được và số cực 2p cần hình thành, ta áp dụng các phương pháp đấu cực THẬT hay cực GIẢ (xem lại đề mục 3.6.1) Sau khi xây dựng hoàn chỉnh cho pha dây quấn tiêu biểu, chúng ta đánh dấu và ký hiệu cho các đầu ĐẦU và đầu CUỐI của pha dây quấn này. Tùy theo, góc lệch pha vị trí không gian giữa hai pha liên tiếp được chọn là 120o điện hay 240o điện, chúng ta suy ra vị trí đặt đầu ĐẦU cho hai pha còn lại. Khoảng cách giữa hai đầu của hai pha liên tiếp nhau được xác định theo các quan hệ như sau: ( ) t= = a o ñ 120 2Khoaûng caùch hai ñaàu vaøo 2 pha lieân tieáp 3 (3.22) ( ) t= = a o ñ 240 4Khoaûng caùch hai ñaàu vaøo 2 pha lieân tieáp 3 (3.23) Quan hệ (3.22) được sử dụng khi chọn góc lệch pha 120o cho hai pha liên tiếp và quan hệ (3.23) được sử dụng khi chọn góc lệch pha 240o cho hai pha liên tiếp. Căn cứ vào các vị trí đặt các đầu vào tìn được cho mỗi pha còn lại, chúng ta xây dựng tiếp tục các pha dây quấn này. Tuy nhiên, chúng ta hình dung pha dây quấn thứ 2 và 3 có cấu tạo giống hệt như pha dây quấn tiêu biểu; có thể xem như các pha dây quấn còn lại chính là pha dây quấn tiêu biểu được tịnh tiến đến vị trí đặt đầu vào mới. Cho dòng điện 3 pha vào các bộ dây quấn để kiểm soát cực tính hình thành trong bộ dây quấn. THÍ DỤ 2 : Một stator của động cơ không đồng bộ 3 pha có tổng số rãnh Z = 36 rãnh , xây dựng các sơ đồ khai triển dây quấn một lớp có thể bố trí cho stator với số cực cần thực hiện là 2p = 4. GIẢI : BƯỚC 1: Với các quả vừa tính trong thí dụ 1, chúng ta có: 24  Bước cực từ :  = 9 rãnh / 1bước cực.  Số rãnh phân bố cho mỗi pha trên bước cực : q = 3 rãnh/ 1pha/ 1bước cực.  Góc lệch điện giữa 2 rãnh liên tiếp : đ = 20o điện. BƯỚC 2: Phân bố rãnh stator cho các pha dây quấn (xem hình 3. 23). 1 0 2 0 3 0       Pha A Pha C Pha B P ha A Pha C Pha B Pha A Pha C Pha B Pha A Pha C Pha B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 Hình 3.23 : Phân bố rãnh cho các pha dây quấn trên tổng số rãnh của stator. BƯỚC 3: Xây dựng sơ đồ khai triển cho một pha dây quấn tiêu biểu; các công đoạn tiến hành như sau:  Liên kết các cạnh tác dụng phân bố cho pha dây quấn tiêu biểu (giả sử như pha A) trên các bước cực từ thành các nhóm bối dây.  Xác định tổng số nhóm bối dây xây dựng được cho pha tiêu biểu.  Tùy theo số cực 2p cần xây dựng, ta suy ra qui tắc cần thực hiện khi liên kết các nhóm bối dây hình thành pha dây quấn tiêu biểu. Khi tạo thành nhóm bối dây ta cần nhớ các qui luật như sau:  Các cạnh tác dụng tạo thành một bối dây phải thuộc về hai vùng cực từ khác nhau, lân cận kế sát nhau.  Tùy theo dạng đầu nối ta có các dạng dây quấn khác nhau. Muốn hiểu rõ dây quấn, chúng ta tuần tự khảo sát phương pháp xây dựng từng kiểu dây quấn một lớp trong bước 3 như sau: DÂY QUẤN ĐỒNG KHUÔN TẬP TRUNG: Dây quấn đồng khuôn là dạng dây quấn có kích thước các bối dây trong một nhóm bằng nhau (các bối dây trong một nhóm có giá trị bước bối dây y bằng nhau). Dây quấn tập trung là dạng dây quấn khi hình thành nhóm bối dây được thực hiện bằng cách mang toàn bộ các cạnh tác dụng (của pha này trên một bước cực) liên kết với toàn bộ các cạnh tác dụng (cũng thuộc về pha đó ở bước cực lận cận kế tiếp). Trong hình 3.24, chúng ta có sơ đồ dây quấn của một pha dạng đồng khuôn tập trung với số liệu cho trong thí dụ 2 và phân bố các rãnh cho 3 pha như trong hình 3.23. 25 1 0 2 0 3 0 A X 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 Hình 3.24: Sơ đồ khai triển dây quấn một pha tiêu biều (Pha AX) (Dạng đồng khuôn tập trung, dây quấn l lớp; Z = 36 rãnh; 2p =4) Trong hình 3.19, chúng ta rút ra các nhận xét sau: Một nhóm bối dây có 3 bối dây (đấu nối tiếp nhau). Một pha có hai nhóm bối dây , với số cực cần thực hiện 2p = 4 (Tổng số nhóm bối dây bằng với số đôi cực của động cơ ) ; khi liên kết các nhóm bối dây chúng ta dùng phương pháp đấu theo qui tắc đấu cực GIẢ . Vị trí chứa đầu ĐẦU (đầu A) của pha dây quấn tiêu biểu là rãnh mang số thứ tự 1; nếu chọn các pha dây quấn lệch nhau 120o ; khoảng cách giữa các đầu ĐẦU của hai pha liên tiếp được xác định như sau: ( ) o ñ 120 2 2.9Khoaûng caùch hai ñaàu vaøo 2 pha lieân tieáp 6 raõnh 3 3 t= = = = a Vị trí các đầu ĐẦU của các pha kế tiếp sẽ bố trí tại các rãnh mang số thự tự như sau: 1 + 6 = 7 và 7 + 6 = 13 . Từ đó chúng ta suy ra toàn bộ sơ đồ dây quấn của cả 3 pha như sau (xem Hình 3.25 và Hình 3.26). Hình 3.25 Sơ đồ khai triển dây quấn một lớp, đầy đủ 3 pha . (Dạng đồng khuôn tập trung một lớp ; Z = 36 rãnh; 2p = 4 ; lệch pha 120o điện) 26 Hình 3.26 Sơ đồ khai triển dây quấn một lớp, đầy đủ 3 pha . (Dạng đồng khuôn tập trung một lớp ; Z = 36 rãnh; 2p = 4 ; lệch pha 240o điện) DÂY QUẤN ĐỒNG KHUÔN PHÂN TÁN: Dây quấn đồng khuôn là dạng dây quấn có kích thước các bối dây trong một nhóm bằng nhau (các bối dây trong một nhóm có giá trị bước bối dây y bằng nhau). Dây quấn phân tán là dạng dây quấn khi hình thành nhóm bối dây được thực hiện bằng cách mang một phần các cạnh tác dụng (của pha này trên một bước cực) liên kết với một phần các cạnh tác dụng (cũng thuộc về pha đó ở bước cực lận cận kế tiếp). Khi thực hiện dây quấn phân tán, ta chia số cạnh tác dụng phân bố cho mỗi pha trên một khoảng bước cực từ thành hai nửa nhóm. Tùy theo giá trị q chẳn hay lẻ, tổng số cạnh tác dụng chứa trong mỗi nửa nhóm này có giá trị bằng nhau hay chênh lệch nhau 1 rãnh (xem hình 3.27 và hình 3.30) Khi q có giá trị chẳn, số cạnh tác dụng trong mỗi nửa nhóm là q/2 . Nếu q có giá trị lẻ, một nửa nhóm chứa (q+1)/2 cạnh tác dung và nửa nhóm còn lại chứa (q-1)/2 cạnh. Nếu các cạnh tác dụng của mỗi nhóm nhỏ được chọn liên tiếp nhau khi liên kết, ta có dạng dây quấn phân tán đơn giản. Nếu các cạnh thuộc nửa nhóm nhỏ được chọn liên tiếp cách nhau 1 rãnh, ta có dây quấn phân tán dạng móc xích (xem hình 3.31 và 3.32). 1 0 2 0 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 27 Hình 3.27 : Phân bố rãnh và chia thành hai nửa nhóm cho các cạnh tác dụng của một pha trong các khoảng bước cực từ chuẩn bị thực hiện dây quấn phân tác đơn giản 1lớp Hình 3.28: Sơ đồ khai triển dây quấn một pha tiêu biều (Pha AX) (Dạng đồng khuôn phân tán đơn giản, dây quấn l lớp; Z = 36 rãnh; 2p = 4) Trong sơ đồ dây quấn cho một pha tiêu biều, hình 3.28, dạng dây quấn đồng khuôn phân tán đơn giản; trong mỗi pha chứa 4 nhóm bối dây (bằng với số cực 2p = 4) khi liên kết tạo thành một pha hoàn chỉnh bằng phương pháp đấu nối tiếp chúng ta áp dụng qui tắc đấu cực THẬT cho các nhóm bối dây. 1 0 2 0 3 0 A B C X YZ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 1 Hình 3.29 : Sơ đồ khai triển dây quấn 3 pha, với hai pha liên tiếp lệch nhau 1200. (Dây quấn l lớp dạng đồng khuôn phân tán đơn giản; Z = 36 rãnh; 2p = 4) 28 Hình 3.30 : Phân bố rãnh và chia thành hai nửa nhóm cho các cạnh tác dụng của một pha trong các khoảng bước cực từ chuẩn bị thực hiện dây quấn phân tác móc xích 1lớp Hình 3.31 : Sơ đồ khai triển dây quấn một pha tiêu biều (Pha AX) (Dạng đồng khuôn phân tán móc xích, dây quấn l lớp; Z = 36 rãnh; 2p = 4) 1 0 2 0 3 0 A XB YCZ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 Hình 3.32: Sơ đồ khai triển dây quấn 3 pha, với hai pha liên tiếp lệch nhau 1200. (Dây quấn l lớp dạng đồng khuôn phân tán móc xích; Z = 36 rãnh; 2p = 4) DÂY QUẤN ĐỒNG TÂM TẬP TRUNG: 29 Dây quấn đồng tâm là dạng dây quấn có kích thước các bối dây trong một nhóm không bằng nhau (các bối dây trong một nhóm có giá trị bước bối dây y khác nhau); bối dây có kích thước lớn nhất nằm ngoài cùng và bao quanh các bối dây có kích thước nhỏ hơn; bối dây có bước bối dây nhỏ nhất nam bên trong cùng của một nhóm. Dây quấn tập trung là dạng dây quấn khi hình thành nhóm bối dây được thực hiện bằng cách mang toàn bộ các cạnh tác dụng (của pha này trên một bước cực) liên kết với toàn bộ các cạnh tac dụng (cũng thuộc về pha đó ở bước cực lận cận kế tiếp). Phương pháp xây dựng nhóm bối dây đồng tâm tương tự như trường hợp dây quấn đồng khuôn; trong hình 3.33 ta có sơ đồ khai triển của một pha dây quấn đồng tâm tập trung. 1 0 2 0 3 0 A X 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 Hình 3.33 : Sơ đồ khai triển dây quấn một pha tiêu biều (Pha AX) (Dạng đồng tâm tập trung, dây quấn l lớp; Z = 36 rãnh; 2p = 4 ; đầu nối bối dây bố trí trên 2 mặt ). Trong hình 3.33, hai nhóm bối dây đồng tâm được vẽ với các độ cao không bằng nhau với công dụng thể hiện thứ tự lồng dây cho các nhóm bối dây (thực chất kích thước thật sự của các nhóm bối dây này khi thi công vẫn bằng nhau) : Nhóm bối dây vẽ có kích thước nhỏ được lồng dây vào rãnh trước nhóm bối dây có kích thước lớn. Các đầu nối của các nhóm bối dây thuộc một pha được bố trí trên hai mặt cong khác nhau, do đó ta gọi dây quấn là dạng đồng tâm đầu nối bố trí trên 2 mặt . Trong hình 3.34 , chúng ta có sơ đồ dây quấn của toàn bộ 3 pha dây quấn đồng tâm tập trung, với khoảng lệch pha giữa hai pha liên tiếp là 240o điện. 30 1 0 2 0 3 0 A XCZ BY 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 Hình 3.34 : Sơ đồ khai triển dây quấn 3 pha đầu nối bối dây bố trí trên 2 mặt. (Dạng đồng tâm tập trung, dây quấn l lớp; Z = 36 rãnh; 2p = 4; góc lệch không gian giữa hai pha liên tiếp là 240o điện). DÂY QUẤN ĐỒNG TÂM PHÂN TÁN: Dây quấn đồng tâm là dạng dây quấn có kích thước các bối dây trong một nhóm không bằng nhau (các bối dây trong một nhóm có giá trị bước bối dây y khác nhau); bối dây có kích thước lớn nhất nằm ngoài cùng và bao quanh các bối dây có kích thươc nhỏ hơn; bối dây có bước bối dây nhỏ nhất nằm bên trong cùng của một nhóm. Dây quấn phân tán là dạng dây quấn khi hình thành nhóm bối dây được thực hiện bằng cách mang một phần các cạnh tác dụng (của pha này trên một bước cực) liên kết với một phần các cạnh tác dụng (cũng thuộc về pha đó ở bước cực lận cận kế tiếp). Tương tự như đã thực hiện cho dây quấn đồng khuôn phần tán; khi thực hiện dây quấn phân tán, ta chia số cạnh tác dụng phân bố cho mỗi pha trên một khoảng bước cực từ thành hai nửa nhóm. Tùy theo giá trị q chẳn hay lẻ, tổng số cạnh tác dụng chứa trong mỗi nửa nhóm này có giá trị bằng nhau hay chênh lệch nhau 1 rãnh (xem hình 3.35) 31 1 0 2 0 3 02 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 1 Hình 3.35 : Sơ đồ khai triển dây quấn một pha tiêu biều (Pha AX) (Dạng đồng tâm phân tán, dây quấn l lớp; Z = 36 rãnh; 2p = 4 ). Trong hình 3.36 , chúng ta có sơ đồ dây quấn của toàn bộ 3 pha dây quấn đồng tâm phân tán, với khoảng lệch pha giữa hai pha liên tiếp là 120o điện.Trong sơ đồ này khi lồng dây quấn vào rãnh, chúng ta lần lượt lồng từng pha; do đó đầu nối của 3 bộ dây ba pha sẽ được bố trí trên 3 mặt. Dây quấn được gọi là dây quấn đồng tâm phân tán đầu nối bố trí trên ba mặt. 1 0 2 0 3 0 A B CZ X Y 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 1 Hình 3.36 : Sơ đồ khai triển dây quấn 3 pha đầu nối bối dây bố trí trên 3 mặt. (Dạng đồng tâm phân tán, dây quấn l lớp; Z = 36 rãnh; 2p = 4; góc lệch không gian giữa hai pha liên tiếp là 120o điện). 3.6.3.Hệ số dây quấn 1 lớp (trường hợp Q nguyên) Tất cả các dạng dây quấn một lớp có cùng một giá trị hệ số dây quấn ; mặc dù hình dạng hình học của các nhóm bối dây khác nhau , vì các dạng dây quấn này có cùng phân bố rãnh cho các pha dây quấn giống nhau trên mỗi khoảng bước cực. Chúng ta xác định hệ số dây quấn Kdq của các dạng dây quấn một lớp theo quan hệ như sau: 32 æ öa ÷ç ÷ç ÷ç ÷çè ø= æ öa ÷ç ÷ç ÷ç ÷çè ø ñ dq ñ sin q. 2 K q.sin 2 (3.24) THÍ DỤ 3 : Với stator của động cơ không đồng bộ 3 pha có tổng số rãnh Z= 36 rãnh, 2p= 4; xác định hệ số dây quấn Kdq cho các dạng dây quấn một lớp có thể bố trí trên stator của động cơ. GIẢI : Với các giá trị tính được trong thí dụ 2, ta có: q = 3 rãnh/ 1pha/ 1 bước cực. đ = 20 điện Theo (3.24) ta tính được: ( ) ( ) o o dq o o 20sin 3. sin 302 0,5K 0,95979 3.0,173620 3.sin 103.sin 2 æ ö÷ç ÷ç ÷ç ÷è ø= = = =æ ö÷ç ÷ç ÷ç ÷è ø Làm tròn số, ta có: Kdq = 0,96 3.7.Phương pháp xây dựng sơ đồ dây quấn 2 lớp (Q nguyên) Tương tự như trường hợp xây dựng sơ đồ khai triển cho dây quấn 1 lớp, trình tự thực hiện tiến hành tuần tự theo các bước như sau: 3.7.1.trình tự xây dựng sơ đồ dây quấn 2 lớp (trường hợp q nguyên) BƯỚC 1: Căn cứ vào các giá trị : tổng số Z của stator và số cực 2p cần thành lập cho động cơ, tính các giá trị : bước cực từ  , số rãnh q phân bố cho mỗi pha trên mỗi cực từ , và góc lệch điện đ giữa hai rãnh liên tiếp. Với dây quấn hai lớp chúng ta có thể chọn bước bối dây trong khoảng giá trị ( )2 y 1 3 t £ £ t - (3.25) BƯỚC 2: Thực hiện phân bố rãnh stator cho 3 pha dây quấn, phương thức thực hiện tương tự như trong bước 2 của trình tự xây dựng dây quấn một lớp. Phân bố rãnh xây dựng được trong bước 2 tương ứng với vị trí phân bố cho các cạnh tác dụng trên của bối dây quấn loại 2 lớp (xem hình 3.37). Vị trí của cạnh tác dụng còn lại của bối dây (cạnh tác dụng dưới ) được xác định nhờ vào bước bối dây y (vừa chọn trong bước 1). 33 Hình 3.37: Hình dạng các cạnh tác dụng của bối dây quấn loại 2 lớp. Trong quá trình vẽ và trình bày sơ đồ khai triển dây quấn hai lớp, chúng ta cần quan tâm đến các qui ước sau đây: Hình 3.38: Phương pháp biều diển các cạnh tác dụng của bối dây quấn 2 lớp BƯỚC 3: Xây dựng hoàn chỉnh một pha dây quấn. Căn cứ vào góc lệch giữa hai pha liên tiếp nhau là 120 hay 240 ta suy ra pha dây quấn thứ nhì và thứ ba. Chúng ta có thể xem pha dây quấn thứ hai và pha dây quấn thứ ba được thực hiện bằng phương pháp tịnh tiến pha dây quấn thứ nhất một góc tương ứng 120 điện hay 240 điện. THÍ DỤ 4 : Một stator của động cơ không đồng bộ 3 pha có tổng số rãnh Z = 36 rãnh , xây dựng các sơ đồ khai triển dây quấn hai lớp có thể bố trí cho stator với số cực cần thực hiện là 2p = 4. GIẢI : BƯỚC 1: Với các quả vừa tính trong thí dụ 1, chúng ta có:  Bước cực từ :  = 9 rãnh / 1bước cực.  Số rãnh phân bố cho mỗi pha trên bước cực : q = 3 rãnh/ 1pha/ 1bước cực. Trong một rãnh chúng ta bố trí hai cạnh tác dụng được biểu diển bằng hai đoạn thẳng xếp liên tiếp nhau . Cạnh tác dụng trên của bối dây được biểu diển bằng đoạn thẳng với nét vẽ liên tục. Cạnh tác dụng dưới của bối dây được biệu diển bằng đoạn thẳng với nét vẽ gián đoạn. Các cạnh tác dụng bố trí chung một rãnh mang cùng số thứ tự như nhau và bằng số thứ tự của rãnh đang chứa các cạnh tác dụng này. (Xem hình 3.38) 34  Góc lệch điện giữa 2 rãnh liên tiếp : đ = 20o điện.  Chọn bước dây quấn y trong khoảng giá trị sau: 96  y . Các giá trị có thể chọn cho bước bối dây là : y = 8 rãnh, y = 7 rãnh; hay y = 6 rãnh. BƯỚC 2: Phân bố rãnh stator cho các pha dây quấn (zem hình 3.39). 1 0 2 0 3 0       Pha A Pha C Pha B Pha A Pha C Pha B Pha A Pha C Pha B Pha A Pha C Pha B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 Hình 3.39 : Phân bố rãnh cho các pha dây quấn trên tổng số rãnh của stator. BƯỚC 3: Xây dựng sơ đồ dây quấn hai lớp. Trong hình 3.40 , chúng ta xây dựng dây quấn một pha, dạng hai lớp với bước bối dây y = 8 rãnh. Trong hình 3.41 chúng ta vẽ hoàn chỉnh hai pha dây quấn, dạng 2 lớp, góc lệch pha giữa hai pha dây quấn liên tiếp nhau là 120 điện. Trong hình 3.42 chúng ta vẽ hoàn chỉnh hai pha dây quấn, dạng 2 lớp, góc lệch pha giữa hai pha dây quấn liên tiếp nhau là 240 điện. Hình 3.40: Dây quấn 2 lớp, vẽ cho một pha dây quấn AX tiêu biểu, bước dây quấn y = 8 rãnh. 35 1 0 2 0 3 0 1 2 3 1 2 3 a b c a b c A XB YC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 Hình 3.41: Dây quấn 2 lớp, vẽ cho hai pha dây quấn AX, và BY; các pha dây quấn lệch pha 120 điện. Hình 3.42 Dây quấn 2 lớp, vẽ cho hai pha dây quấn AX, và BY; các pha dây quấn lệch pha 240 điện. 3.7.2.Hệ số dây quấn 2 lớp (trường hợp Q nguyên) Hệ số dây quấn 2 lớp gồm hai thành phần:  Hệ số dây quấn rải (kr).  Hệ số dây quấn bước ngắn (kn) Hệ số dây quấn Kdq được xác định theo quan hệ sau: dq n rK K .K= (3.26) Trong đó: æ öa ÷ç ÷ç ÷ç ÷çè ø= æ öa ÷ç ÷ç ÷ç ÷çè ø ñ r ñ sin q. 2 K q.sin 2 (3.27) và: æ ö÷ç ÷= ç ÷ç ÷çtè ø o n yK sin .90 (3.28) Từ (3.27) và (3.28), suy ra: 36 é ùæ öa ÷çê ú÷ç ÷ê úç ÷ æ öçè øê ú ÷ç ÷= çê ú ÷çæ ö ÷çta è øê ú÷ç ÷çê ú÷ç ÷çê úè øë û ñ o dq ñ sin q. 2 yK .sin .90 q.sin 2 (3.29) THÍ DỤ 5 : Xác định hệ số dây quấn cho sơ đồ dây quấn hai lớp thực hiện trong thí dụ 4. GIẢI : Với các số liệu tính được trong thí dụ 4, ta có:  q = 3 rãnh/pha/1 cực.  đ = 20 điện   = 9 rãnh/ bướccực.  Bước bối dây y= 8 rãnh. Ap dụng (4.15) ta có hệ số dây quấn như sau: ( ) ( ) é ù é ùæ ö æ öa ÷ ÷ç çê ú ê ú÷ ÷ç ç÷ ÷ê úç ê úç÷ ÷æ ö æ öç çè ø è øê ú ê ú÷ ÷ç ç÷ ÷= =ç çê ú ê ú÷ ÷ç çæ ö æ ö÷ ÷ç çta è ø è øê ú ê ú÷ ÷ç ç÷ ÷ç çê ú ê ú÷ ÷ç ç÷ ÷ççê ú ê úè øè ø ë ûë û é ù ê ú= ê ú ê úê úë û o ñ o o dq o ñ o dq o 20sin q. sin 3. 2 2y 8K .sin .90 .sin .90 9203.sinq.sin 22 sin 30 K . 3.sin 10 ( ) ·= =· o 0,5 0,9848sin 80 0,9452 3 0,1736 Tóm lại: Kdq = 0,9542 CHÚ-Ý: Khi sử dụng dây quấn hai lớp, với cùng phân bố dây quấn khi rút ngắn bước bối (hay bước quấn dây) hệ số dây quấn sẽ giảm thấp giá trị. 3.8.Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 3.8.1.Caùc ñònh luaät ñieän töø aùp duïng trong quaù trình khaûo saùt Trong quá trình khảo sát nguyên tắc họat động của động cơ không đồng bộ (hay động cơ cảm ứng) , chúng ta dựa trên các định luật điện từ học cơ bản để giải thích các hiện tượng. Chúng ta cần chú ý đền hai định luật :  Định luật cảm ứng điện từ ; khảo sát hiện tượng hình thành sức điện động trong thanh dẩn khi di chuyển thanh dẩn trong từ trường (thanh dẩn di động cắt các đường sức từ trường).  Định luật lực điện từ khảo sát lực tác động lên thanh dẩn đang mang dòng điện và đặt trong từ trường. Các định luật này đã trình bày trong chương tổng quan máy điện (trang 2, trang 3). 3.8.2.Giaûi thích nguyeân taéc hoïat ñoäng cuûa ñoäng cô caûm öùng Xét kết cấu của động cơ cảm ứng trong hình 2.21 , dây quấn trên stator tạo ra từ trường quay tròn ( vector B tồng quay tròn trong không gian với tốc độ là n1). Từ trường này quay quét lên các thanh dẩn của rotor. 37 Áp dụng phương pháp khảo sát tương đối của cơ học , khi thanh dẩn rotor đứng yên từ trường tạo bởi stator quay tròn (giả sử theo chiều kim đồng hồ) ; hiện tượng có thể xem tương đương như là từ trường đứng yên và thanh dẩn rotor quay tương đối theo chiều ngược lại (chiều quay tương đối của thanh dẩn rotor là chiều ngược kim đồng hồ). B Rotor âæïng yãn Chiãöu quay tæì træåìng B Tæì t ræåìng âæïng yãn Rotor quay Hình 3.43 : Khảo sát hiện tượng quay tương đối giửa từ trương quay và thanh dẫn rotor. Tại trạng thái tương đối, khi xem thanh dẩn rotor quay cắt đường sức từ trường, tốc độ quay tương đối của thanh dẩn bằng tốc độ của từ trường quay là n1 . Gọi v là vận tốc dài của thanh dẩn, theo định luật cảm ứng điện từ khảo sát chương tổng quan máy điện, trên thanh dẩn hình thành sức điện động cảm ứng e2 . Vì rotor ngắn mạch, nên khi hình thành sức điện động trên thanh dẩn, sẽ có dòng điện cảm ứng i2 sinh ra. Giả sử xem như trên rotor chỉ có hai thanh dẩn tương đương , hướng của dòng cảm ứng sinh ra trên mỗi thanh dẩn trình bày trong hình 3.44. 38 B Tæì t ræåìng âæïng yãn Rotor quay + B v e2 ve2 B F F Hình 3.44: Khảo sát sự hình thành sức điện động cảm ứng và lực điện từ tác động lên các thanh dẩn rotor, khi xem tương đối thanh dẩn quay cắt đường sức từ trường stator. Khi tồn tại dòng cảm ứng trong thanh dẩn rotor, hơn nữa các thanh dẩn này đng đặt trong từ trường B , các thanh dẩn này chịu tác dụng của lực điện từ F. Hướng của lực điện từ tác động lên các thanh dẩn xác định trong hình 3.44. Dựa trên lực điện từ hình thành, ta thấy chúng hình thành ngẩu lực quay làm rotor quay theo hướng ngược với hướng chuyểm động tương đối của các thanh dẩn trên rotor, nói khác đi chiều quay rotor cùng chiều với chiều của từ trường quay. Tóm lại: Khi tạo ra từ trường quay trong động cơ cảm ứng (do tác dụng của dây quấn stator), rotor lồng sóc (hay rotor ngắn mạch ) sẽ quay cùng chiều với chiều của từ trường quay. Tuy nhiên tốc độ quay của rotor không thể đạt bằng tốc độ của từ trường; vì nếu hai tốc độ quay bằng nhau lúc đó xem như thanh dẩn rotor và từ trường đứng yên khi so tương đối với nhau; như vậy tốc độ quay của rotor luôn luôn nhỏ hơn tốc độ của từ trường quay. Gọi :  n1 : tốc độ của từ trường quay ( hay tốc độ đồng bộ).  n2 : tốc độ quay của rotor .  s : độ trượt của động cơ. Trong đó ta định nghĩa độ trượt bằng quan hệ sau: 1 2 2 1 1 n n n s 1 n n - = = - (3.30) Hay 2 1n n .(1 s)= - (3.31) THÍ DỤ 6: 39 Một động cơ không đồng bộ ba pha có số cực 2p =4 , được vận hành trong lưới điện xoay chiều tần số là f =50Hz.Trên bảng lý lịch của động cơ có ghi tốc độ định mức của động cơ là 1425 vòng/phút. Xác định: a./ Tốc độ của từ trường quay. b./ Độ trượt của động cơ tại tải định mức. GIẢI a./ Tốc độ của tứ trường quay: Ap dụng công thức (3.12) ta suy ra tốc độ đồng bộ hay tốc độ từ trường quay = = = =1 60.f 60.50 3000n 1500 [vòng / phút] p 2 2 b./ Độ trượt của động cơ : Ap dụng công thức (3.30) ta tính được độ trượt củađộngcơ:  Tốc độ củatừ trường quay n1 = 1500 vòng/phút.  Tốc độ của rotor tại lúc tải định mức là n2 = 1425 vòng/phút. Độ trượt s của động cơ : - -= = - = - = = =1 2 2 1 1 n n n 1425 1500 1425 75s 1 1 0,05 n n 1500 1500 1500 3.9.Các phương trình của động cơ không đồng bộ 3.9.1.Phương trình cân bằng áp ở stator Với dây quấn 3 pha stator ở dạng cân bằng , khi cung cấp điện áp 3 pha cân bằng vào dây quấn stator, mạch điện phía stator là dạng mạch điện 3 pha cân bằng, do đó chúng ta có thể khảo sát cho 1 pha tiêu biểu . Gọi :  U1 : điện áp pha cung cấp cho mỗi pha dây quấn phía stator.  f 1 : tần số nguồn điện cung cấp vào dây quấn stator. Tương tự như máy biến áp, dây quấn stator xem là dây quấn sơ cấp, khi có dòng điện hình sin qua dây quấn 3 pha stator hình thành từ thông quay có biên độ cực đại là m .Từ thông này quét qua dây quấn stator và rotor hình thành các sức điện động cảm ứng . Sức điện động cảm ứng hiệu dụng sinh ra trong mỗi pha dây quấn xác định theo quan hệ sau: = f1 1 1 dq1 mE 4,44.f .N .k . (3.32) Trong đó :  N 1 : tổng số vòng dây quấncủa một pha.  Kdq1 : hệ số dây quấn, tính đến điều kiện phân bố dây quấn trên 1 cực từ Ngoài ra trên dây quấn stator , chúng ta còn để ý đến các thành phần :  Điện trở nội r1 của mỗi pha dây quấn .  Thành phần điện kháng tản từ đặc trưng cho từ thông tản (thành phần từ thông tạo ra do dây quấn stator, thành phần này chạy kín mạch trên dây quấn stator nhưng không móc vòng qua rotor). Gọi xt1 là thành phần điện kháng tản từ phía dây quấn stator. Phương trình cân bằng áp phía stator được viết như sau: 40 + = +& & &1 1 1 1 1U E (R i.X ).I (3.33) Phương trình này đúng cho trường hợp động cơ vận hành ở trạng thái chạy không tải (trên trục không kéo tải) cũng như khi động cơ mang tải .Khi thay đổi tải giá trị dòng điện I1 thay đổi giá trị. 3.9.2.Phương trình cân bằng áp ở rotor Khi khảo sát phương trình cân bằng áp phía rotor,