Báo cáo Thực tập xưởng điện - Tổng quan về máy điện

để cho độ tăng nhiệt của vật liệu cách điện máy không vƣợt quá độ tăng nhiệt cho phép, đảm bảo cho vật liệu cách điện làm việc lâu dài khoảng 20 năm. Khi máy điện làm việc ở chế độ định mức, độ tăng nhiệt của các phần tử không vƣợt quá độ tăng nhiệt của các phần tử cho phép. Khi máy quá tải, độ tăng nhiệt sẽ vƣợt quá nhiệt độ cho phép, vì thế không cho phép quá tải lâu dài. II. MÁY BIẾN ÁP. 1. Khái niệm chung. Để biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều từ điện áp cao xuống điện áp thấp hoặc ngƣợc lại ta sử dụng máy biến áp. Ngày nay do việc sử dụng điện năng phát triển rộng rãi nên có những lại máy biến áp khác nhau: 1 pha, 3 pha, 2 day quấn, 3 dây quấn… nhƣng chúng đều dựa trên một nguyên lý - nguyên lý cảm ứng điện từ. 1.1. Định nghĩa. Máy biến áp là một thiết bị điện từ loại tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thốngdòng điện xoay chiều ở điện áp khác với tần số không thay đổi. Do đó máy biến áp chỉ làm nhiệm vụ truyền tải hoặc phân phối năng lƣợng chứ không biến đổi năng lƣợng. Đầu vào của máy biến áp nối với nguồn điện đƣợc gọi là sơ cấp, đầu ra nối với tải gọi là thứ cấp. Các đại lƣợng thông số sơ cấp trong kí hiệu ghi chỉ số 1: số vòng dây sơ cấp N1, điện áp sơ cấp U1, dòng điện sơ cấp I1, công suất sơ cấp P1… Tƣơng tự bên thứ cấp có chỉ số 2: N2, U2, I2, P2… 1.2. Công dụng. Máy biến áp có vai trò quan trọng trong hệ thống điện. Nó là 1 khâu quan trọng dùng để truyền tải và phân phối điện năng. Các nhà máy điện công suất lớn thƣờng ở xa các trung tâm tiêu thụ điện vì thế cần phải xây dựng các đƣờng dây truyền tải điện. Điện áp máy phát thƣờng là 6.3, 10.5, 15.75, 38.5 kV. Để nâng cao khả năng truyền tải và giảm tổn hao công suất trên đƣờng dây phải giảm dòng điện chạy trên đƣờng dây bằng cách nâng cao điện áp. Vì vậy đầu đƣờng dây cần đặt máy biến áp tăng áp. Mặt khác điện áp của tải thƣờng khoảng 127 tới 500V, động cơ công suất lớn thƣờng 3 tới 6 kV, vì vậy cuối đƣờng dây cần đặt máy biến áp giảm áp. Ngoài ra, máy biến áp còn đƣợc dùng trong các lò nung, hàn điện, đo lƣờng hoặc làm nguồn điện cho các thiết bị điện, điện tử cần nhiều cấp điện áp khác nhau… Báo cáo thực tập xưởng điện ĐHBKHN nang_trong_dem_90@yahoo.com Page 7 1.3. Phân loại. • Theo số pha: máy biến áp một pha và máy biến áp ba pha. • Theo công dụng: - Máy biến áp điện lực: làm nhiệm vụ truyền tải và phân phối điện năng. - Máy biến áp chuyên dụng: dùng cho các mục đích cụ thể nhƣ luyện kim, hàn… - Máy biến áp tự ngẫu: dùng biến đổi điện áp trong phạm vi không lớn. - Máy biến áp đo lƣờng: để giảm điện áp, giảm dòng điện khi đƣa vào các đồng hồ đo. - Máy biến áp thí nghiệm: dùng để thí nghiệm các điện áp cao. 1.4. Một số đại lượng định mức. - Dung lƣợng hay công suất định mức Sđm: công suất toàn phần( biểu kiến) đƣa ra ở thứ cấp. - Điện áp và dòng điện dây sơ cấp định mức U1đm, I1đm. - Điện áp và dòng điện dây thứ cấp định mức U2đm, I2đm. - Tần số định mức fđm…. 2. Cấu tạo. Máy biến áp đƣợc cấu tạo từ ba bộ phận chính: lõi thép, dây quấn và vỏ máy. Tùy vào từng nhiệm vụ khác nhau mà chúng đƣợc cấu tạo từ những loại vật liệu khác nhau. 2.1. Lõi thép. Lõi thép đƣợc dùng làm mạch dẫn từ, đồng thời làm khung để quấn dây quấn. Theo hình dáng lõi thép, ngƣời ta chia ra máy biến áp kiểu lõi và máy biến áp kiểu bọc. Lõi thép máy biến áp đƣợc làm từ tôn silic cán nguội dị hƣớng, để từ thông luôn đi theo chiều cán là chiều có từ dẫn lớn, lá thép đƣợc ghép từ các lá tôn đƣợc cắt chéo một góc nhất định. Cách ghép này dùng trong các mạch từ có độ dày tấm tôn trong khoảng từ 0.20-0.35 mm. Khi bề dày tấm tôn nhỏ hơn 0.20 mm ngƣời ta dùng công nghệ mạch từ quấn lá tôn vô dịnh hình dày 0.10 mm. Lõi thép của máy biến áp bao gồm 2 phần. - Phần trụ: là phần để quấn dây. - Phần gông: Kết nối các phần trụ lại và tạo thành mạch từ kín. Trụ và gông đƣợc ép chặt với nhau bằng ốc vít. Do dây quấn thƣờng quấn thành hình tròn, nên tiết diện ngang của trụ thép thƣờng làm thành hình bậc thanh gần tròn. Gông vì không quấn dây, do đó để thuận tiện cho việc chế tạo, tiết diện ngang của gông có thể làm đơn giản: hình vuông, hình chữ thập và hình T. Vì lý do an toàn, toàn bộ lõi thép đƣợc nối đất với vỏ máy và vỏ máy phải đƣợc nối đất. Tùy theo hình dáng, ngƣời ta chia ra: - Máy biến áp kiểu lõi( hay kiểu trụ): dây quấn bao quanh trụ thép. Loại này hiện nay rất thông dụng cho các máy biến áp một pha và ba pha có dung lƣợng nhỏ và trung bình. - Máy biến áp kiểu bọc: Loại này mạch từ đƣợc phân nhánh ra 2 bên và bọc lấy một phần dây quấn. Loại này chỉ đƣợc dùng cho một vài ngành có chuyên môn đặc biệt nhƣ máy biến áp dùng trong lò điện luyện kim… - Ở các máy biến áp hiện đại, dung lƣợng lớn và cực lớn(80-100MVA trên 1 pha), điện áp thật cao (220 – 400 kV), để giảm chiều cao của trụ thép, tiện lợi cho việc vận chuyển trên đƣờng, mạch từ của máy biến áp kiểu trụ phân nhánh sang hai bên nên máy biến áp mang hình dáng vừa kiểu trụ, vừa kiểu bọc, gọi là máy biến áp kiểu trụ bọc. 2.2. Dây quấn. Công dụng: là bộ phận dẫn điện của máy biến áp, làm nhiệm vụ thu năng lƣợng vào và truyền năng lƣợng ra. Kim loại dùng làm dây quấn thƣờng bằng đồng. Theo cách quấn dây sơ cấp và thứ cấp ta có thể chia thành hai loại. Dây quấn đồng tâm và dây quấn xem kẽ. • Dây quấn đồng tâm. Báo cáo thực tập xưởng điện ĐHBKHN nang_trong_dem_90@yahoo.com Page 8 Là dây quấn mà ở tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm. Dây quấn hạ áp thƣờng quấn ở phía trong còn dây quấn cao áp quấn ở bên ngoài để tận dụng quận hạ áp làm lớp phân cách giữa cuộn cao áp và trụ. Những kiểu dây quấn đồng tâm chính là: - Dây quấn hình trụ: Nếu tiết diện dây nhỏ thì dùng dây tròn, quấn nhiều lớp. Nếu tiết diện dây lớn thì dùng dây bẹt và quấn thành hai lớp. Dây quấn hình trụ dây tròn thƣờng dùng làm dây quấn cao áp, điện áp tới 35 kV, dây quấn hình trụ bẹt dùng chủ yếu làm dây quấn hạ áp với điện áp từ 6kV trở xuống. Nói chung dây qấn hình trụ thƣờng dùng cho các máy biến áp có dung lƣợng 630kVA trở xuống. - Dây quấn hình xoắn: Gồm nhiều dây bẹt chập lại quấn theo đƣờng xoắn ốc, giữa các vòng dây có rãnh hở. Hình kiểu này thƣờng dùng cho các máy biến áp có dung lƣợng trung bình và lớn. - Dây quấn xoáy xoắn ốc liên tục : làm bằng dây bẹt và khác với dâu quấn hình xoắn ốc ở chỗ dây quấn này đƣợc quấn thành những bánh răng dây phẳng cách nhau bằng những rãnh hở. Bằng cách hoán vị đặc biệt trong khi quấn, các bánh dây đƣợc nối tiếp liên tục mà không cần mối hàn giữa chúng. Dây quấn loại này dùng làm cuộn cao áp cho điện áp từ 35kV trở lên và có dung lƣợng lớn. • Dây quấn xen kẽ. Các bánh dây cao áp và hạ áp lần lƣợt đƣợc quấn xen kẽ nhau dọc theo trụ thép. Kiểu dây quấn này thƣờng dùng trong các máy biến áp kiểu bọc. 2.3. Vỏ máy. Bao gồm thùng máy và nắp máy. Có chức năng bảo vệ lõi sắt và các cuộn dây. Ngoài ra công dụng của nắp thùng còn là đƣa đầu dây vào và đƣa các đầu dây ra. Vỏ máy làm nhiệm vụ tản nhiệt, dập hồ quang do cấu tạo kín chứa dầu làm nhiệm vụ cách điện. a) Thùng máy biến áp: thƣờng làm bằng thép, thƣờng là hình bầu dục. Lúc máy biến áp làm việc, một phần năng lƣợng bị tiêu hao và toả ra dƣới dạng nhiệt năng làm nóng dây quấn, lõi thép và các bộ phận khác. Do đó, giữa máy biến áp và môi trƣờng xung quanh có một hiệu số nhiệt độ và gọi là độ chênh nhiệt. Nếu độ chênh nhiệt đó vƣợt quá mức quy định sẽ làm giảm tuổi thọ cách điện và gây sự cố với máy biến áp. Để đảm bảo cho máy biến áp vận hành với tải liên tục trong thời gian quy định và không bị sự cố phải tăng cƣờng làm lạnh bằng cách ngâm biến áp trong thùng dầu. Ngoài ra, dầu máy biến áp còn làm nhiệm vụ tăng cƣờng cách điện. b) Nắp thùng: dùng để đậy thùng và trên đó đặt các chi tiết máy quan trọng nhƣ : - Các cửa ra của dây quấn CA và HA: làm nhiệm vụ cách điện giữa dây dẫn với vỏ máy. - Bình giãn dầu: là một thùng hình trụ, bằng thép đặt trên nắp và nối với thùng bằng 1 ống dẫn dầu. - Ống bảo hiểm: làm bằng thép, thƣờng là hình trụ nghiêng. Một đầu nối với thùng, một đầu bịt bằng đĩa thuỷ tinh. 3. Nguyên lý làm việc. Máy biến áp làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ: d e dt Báo cáo thực tập xưởng điện ĐHBKHN nang_trong_dem_90@yahoo.com Page 9 Máy biến áp trên hình vẽ là máy biến áp một pha hai dây quấn. Dây quấn sơ cấp có N1 vòng dây và dây quấn thứ cấp có N2 vòng dây. Cả hai cuộn dây đƣợc quấn trên một lõi sắt. Lõi sắt đƣợc cấu tạo từ nhiều là thép kỹ thuật điện. Khi đặt một điện áp xoay chiều U1 vào 2 đầu của cuộn dây sơ cấp thì trong lòng của cuộn dây sẽ xuất hiện một từ thông biến thiên với tần số bằng tần số của dòng điện trong cuộn sơ cấp. Từ thông này móc vòng với cả 2 cuộn dây 1 và 2. Nó sinh ra sđđ cảm ứng và trên các cuộn dây sơ cấp và thứ cập. Khi nối 2 đầu của cuộn dây sơ cấp với tải nó sẽ sinh ra hiệu điện thế U2 và dòng điện I2 trên tải. Nhƣ vậy năng lƣợng của dòng điện xoay chiều đã đƣợc chuyển từ cuộn dây sơ cấp sang cuộn dây thứ cấp. Giả sử điện áp xoay chiều đặt vào 2 đầu của cuộn sơ cấp là một điện áp hình sin thì từ thông nó sinh ra cũng là một hàm số hình sin: sinm t Theo định luật cảm ứng điện từ, sđđ cảm ứng sinh ra trong các dây quấn sơ cấp và thứ cấp sẽ lần lƣợt là: 1 1 1 1 1 sin cos 2 sin( ) 2 m m d wtd e N N N w wt E wt dt dt 2 2 2 2 2 sin cos 2 sin( ) 2 m m d wtd e N N N w wt E wt dt dt Trong đó: 1 1 1 1 2 4.44 2 2 m m m wN fN E fN 2 2 2 2 2 4.44 2 2 m m m wN fN E fN là giá trị hiệu dụng của các sđđ dây quấn sơ cấp và thứ cấp. Từ các biểu thức ở trên ta thấy sđđ cảm ứng trong dây quấn chậm pha so với từ thông sinh ra nó một góc 2 . Hệ số máy biến áp: ngƣời ta định nghĩa hệ số máy biến áp là tỷ số giữa các đại lƣợng sau: 1 1 1 2 2 2 E w U k E w U Nếu N2 > N1 => U2 > U1 : gọi là máy biến áp tăng áp. Nếu N2 U2 < U1 : gọi là máy biến áp hạ áp. III. MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 1. Khái niệm chung. 1.1. Định nghĩa. Máy điện không đồng bộ là máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ của roto n khác với tốc độ từ trƣờng quay trong máy n1. Cũng nhƣ các máy điện quay khác, máy điện không đồng bộ có tính thuận nghịch, nghĩa là có thể làm việc ở 2 chế độ động cơ và máy phát. 1.2. Công dụng. Máy phát điện không đồng bộ có đặc tính làm việc không đƣợc tốt nên ít đƣợc dùng, ta chủ yếu xét tới động cơ không đồng bộ. Nó đƣợc sử dụng nhiều trong sản xuất và sinh hoạt vì chế tạo đơn giản, giá thành rẻ, độ tin cậy cao, vận hành đơn giản, hiệu suất cao. Gần đây do kĩ thuật điện tử phát triển nên động cơ không đồng bộ đã đáp ứng đƣợc yêu cầu điều chỉnh tốc độ nên nó càng đƣợc sử dụng rộng rãi hơn. Dãy công suất rất rộng, từ vài W đến hàng ngàn kW. 1.3. Phân loại. Máy điện không đồng bộ có nhiều loại đƣợc phân theo thành nhiều cách khác nhau. Báo cáo thực tập xưởng điện ĐHBKHN nang_trong_dem_90@yahoo.com Page 10 Theo kết cấu của vỏ, máy điện không đồng bộ chia thành các kiểu chính: kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu kín, kiểu phòng nổ… Theo kết cấu của rôto: rôto kiểu dây quấn, rôto kiểu lồng sóc. Theo số pha trên dây quấn stato có thể chia làm loại: 1 pha, 2 pha, 3 pha. 1.4. Một số đại lượng định mức. - Công suất cơ có ích trên trục Pđm. - Điện áp và dòng điện dây stato U1đm, I1đm. - Tần số dòng điện stato f. - Tốc độ quay rôto nđm. - Hệ số công suất cosφđm. - Hiệu suất ηđm. 2. Cấu tạo. Giống nhƣ những máy điện quay khác, máy điện không đồng bộ gồm những phần chính nhƣ sau: 2.1. Stato(phần tĩnh): gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn, ngoài ra còn có vỏ máy và nắp máy. - Lõi thép: đƣợc ép trong vỏ, làm nhiệm vụ dẫn từ. Lõi thép stato hình trụ do các lá thép kỹ thuật điện đƣợc dập dãnh bên trong ghép lại với nhau thành các rãnh theo hƣớng trục. Vì từ trƣờng đi qua lõi thép là từ trƣờng quay nên giảm tổn hao lõi thép. - Dây quấn: làm bằng dây bọc cách điện( dây dẫn điện từ và đƣợc đặt trong rãnh của lõi thép), kiểu dây quấn hình dạng và cách bố trí sẽ đƣợc trình bày trong phần cơ sở thiết kế dây quấn stato động cơ không đồng bộ. - Vỏ máy: làm bằng nhôm hoặc gang, dùng để cố định lõi thép và dây quấn cũng nhƣ cố định máy trên bệ, không dùng để làm mạch dẫn từ. Đối với máy có công suất tƣơng đối lớn (1000kW) thƣờng dùng thép tấm hàn lại thành vỏ. Hai đầu vỏ có nắp máy và ổ đỡ trục. Vỏ và nắp máy dùng để bảo vệ máy. 2.2. Rôto(phần quay): gồm có lõi thép, dây quấn và trục máy. - Lõi thép: nói chung, lõi thép vẫn làm bằng lá thép kỹ thuật điện nhƣ ở stato. Lõi thép đƣợc ép trực tiếp lên trục máy. - Dây quấn: có hai loại chính là rôto lồng sóc và rôto dây quấn. + Rôto dây quấn: giống nhƣ dây quấn stato. Trong máy điện cỡ trung bình trở lên thƣờng dùng làm dây quấn kiểu sóng hai lớp vì bớt đƣợc những đầu nối, kết cấu dây nối chặt chẽ. Trong máy điện cỡ nhỏ thƣờng dùng làm dây quấn đồng tâm một lớp. Dây quấn 3 pha của rôto thƣờng đấu hình sao, còn 3 đầu kia đƣợc nối vào 3 rãnh trƣợt thƣờng làm bằng đồng cố định một đầu ở đầu trục, và thông qua chổi than có thể đấu với mạch điện bên ngoài. Đặc điểm của loại động cơ rôto kiểu dây quấn này là: có thể thông qua chổi than đƣa điện trở phụ hay suất điện động phụ vào mạch điện rôto để cải Báo cáo thực tập xưởng điện ĐHBKHN nang_trong_dem_90@yahoo.com Page 11 thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện công suất của máy. Khi máy làm việc bình thƣờng dây quấn rôto đƣợc nối ngắn mạch. + Rôto lồng sóc: kết cấu của loại dây này rất khác so với dây quấn stato. Trong mỗi rãnh của lõi thép, rôto đặt vào thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài ra khỏi lõi thép và đƣợc nối tắt ở hai đầu bằng hai vành ngắn mạch bằng đồng hay nhôm thành cái lồng, ngƣời ta hay gọi là lồng sóc. Ở các máy công suất nhỏ, lồng sóc đƣợc chế tạo bằng cách đúc nhôm vào các rãnh lõi thép rôto tạo thành thanh nhôm, hai đầu đúc vòng ngắn mạch và cánh quạt làm mát. Dây quấn rôto lồng sóc không cần cách điện với lõi thép. Để cải thiện tính năng mở máy trong công suất tƣơng đối lớn, rãnh rôto có thể làm thành rãnh sâu hoặc làm thành hai rãnh. Trong máy điện cỡ nhỏ, rãnh rôto thƣờng làm rãnh chéo đi qua một góc so với tâm trục. Động cơ lồng sóc là động cơ rất phổ biến do giá thành rẻ và làm việc bảo đảm. Động cơ dây quấn có ƣu điểm về mở máy và điều chỉnh tốc độ động cơ song giá thành cao và vận hành kém tin cậy hơn rôto lồng sóc nên chỉ đƣợc dùng khi động cơ rôto lồng sóc không đáp ứng đƣợc yêu cầu về truyền động. 2.3. Khe hở. Vì rôto là một khối tròn nên khe hở đều, khe hở trong máy điện không đồng bộ rất nhỏ(0,2 – 1mm trong các máy điện cỡ nhỏ và vừa) để hạn chế dòng điện từ hoá lấy từ lƣới điện và nhƣ vậy mới có thể nâng cao hệ số công suất của máy. 3. Nguyên lý làm việc. Khi có dòng điện ba pha chạy trong dây quấn stato thì trong khe hở không khí xuất hiện từ trƣờng quay với tốc độ đồng bộ n1=60f1/p (f: tần số lƣới điện, p: số đôi cực từ của máy). Từ trƣờng này quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch đặt trên lõi thép rôto và cảm ứng trong dây quấn đó sức điện động và dòng điện. Từ thông do dòng điện này sinh ra hợp với từ thông của stato thành từ thông tổng của khe hở. Dòng điện trong dây quấn tác dụng với từ thông khe hở sinh ra momen tác dụng do có tác dụng mật thiết với tốc độ quay n của rôto. Trong những phạm vi tốc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũng khác nhau. Ta xét tác dụng của chúng trong 3 phạm vi tốc độ. Hệ số trƣợt của máy : s = (n1 – n)/n1. 3.1. Rôto quay cùng chiều từ trường nhưng tốc độ n < n1 (0 < s < 1) (a). Giả thiết chiều quay n1 của từ trƣờng khe hở Φ và của rôto n nhƣ hình vẽ. Theo quy tắc bàn tay phải , xác đinh đƣợc chiều sức điện động E2 và I2; theo quy tắc bàn tay trái , xác định đƣợc lực F và momen M. Ta thấy F cùng chiều quay của rôto, nghĩa là điện năng đƣa tới stato, thông qua từ trƣờng đã biến đổi thành cơ năng trên trục làm quay rôto theo chiều từ trƣờng quay n1, nhƣ vậy máy làm việc ở chế độ động cơ điện. 3.2. Rôto quay cùng chiều từ trường nhưng tốc độ n > n1 (s < 0) (b). Dùng động cơ sơ cấp quay rôto của máy điện không đồng bộ vƣợt tốc độ đồng bộ n > n1. Lúc đó chiều từ trƣờng quay quét qua dây quấn rôto sẽ ngƣợc lại, sức điện động và dòng điện trong dây quấn rôto cũng đổi chiều nên chiều của M cũng ngƣợc chiều n1, nghĩa là ngƣợc chiều với rôto, nên Báo cáo thực tập xưởng điện ĐHBKHN nang_trong_dem_90@yahoo.com Page 12 đó là momen hãm. Nhƣ vậy máy đã biến cơ năng tác dụng lên trục động cơ điện, do động cơ sơ cấp kéo thành điện năng cung cấp cho lƣới điện, nghĩa là máy làm việc ở chế độ máy phát điện. 3.2. Rôto quay ngược chiều từ trường n 1) (c). Vì nguyên nhân nào đó mà rôto của máy điện quay ngƣợc chiều từ trƣờng quay, lúc này chiều của sức điện động và momen giống nhƣ ở chế độ động cơ điện. Vì momen sinh ra ngƣợc chiều quay với rôto nên có tác dụng hãm rôto lại. Trƣờng hợp này máy vừa lấy điện năng ở lƣới điện vào, vừa lấy cơ năng từ động cơ sơ cấp. Chế độ làm việc này gọi là chế độ hãm điện từ. PHẦN II. THỰC HÀNH QUẤN DÂY STATO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ I. DÂY QUẤN STATO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ. Dây quấn máy điện quay là bộ phận chính thực hiện sự biến đổi năng lƣợng cơ điện trong máy. Có thể chia làm 2 loại: dây quấn phần cảm và dây quấn phần ứng. Nội dung bài thực hành này ta chỉ xét tới dây quấn phần ứng(stato) của động cơ không đồng bộ. 1. Một số đại lượng đặc trưng. Z số rãnh stato q số rãnh tác dụng dƣới một cực từ (số bối dây của một nhóm bối) y số bƣớc dây quấn (tính từ cạnh tác dụng thứ nhất đến cạnh tác dụng thứ hai của cùng một phần tử) τ bƣớc cực p số đôi cực (đƣợc hình thành bởi một cuộn dây hay nhóm cuộn dây và đƣợc đấu dây sao cho khi có dòng điện đi qua sẽ tạo đƣợc các cấp cực N-S xen kẽ tiếp nhau trong một pha) m số pha f tần số dòng điện a số mạch nhánh song song n tốc độ quay của từ trƣờng n1 tốc độ đầu trục 2. Một số công thức tính toán. - Số rãnh của 1 pha dƣới 1 cực từ : q = Z/(2mp) [rãnh] - Bƣớc cực (khoảng cách giữa 2 cực từ liên tiếp) : τ = Z/(2p) [rãnh] - Bƣớc dây quấn (khoảng cách giữa 2 cạnh tác dụng của 1 phần tử) : y = Z/(2p) + ε [rãnh] Nếu ε = 0 : dây quấn bƣớc đủ (y = τ) Nếu ε < 0: dây quấn bƣớc ngắn (y < τ) Nếu ε > 0: dây quấn bƣớc dài (y > τ) - Góc độ điện giữa 2 rãnh cạnh nhau : α = p.360/Z [độ điện] - Vùng pha của dây quấn : γ = qα [độ điện] 3. Phân loại. - Theo số lớp trong rãnh : dây quấn 1 lớp (số phần tử của dây quấn S=Z/2), dây quấn 2 lớp (số phần tử của dây quấn S=Z). - Theo số pha : dây quấn 1 pha, 2 pha, 3 pha. - Theo bƣớc dây quấn : dây quấn bƣớc đủ, bƣớc dài, bƣớc ngắn. - Theo cách nối các phần tử : dây quấn xếp, dây quấn sóng. Báo cáo thực tập xưởng điện ĐHBKHN nang_trong_dem_90@yahoo.com Page 13 - Theo hình dạng phần tử dây quấn : dây quấn đồng khuôn,đồng tâm, phân tán, tập trung… 4. Yêu cầu. - Đảm bảo có sđđ và dòng điện tƣơng ứng với công suất điện từ của máy. - Kết cấu dây quấn phải đơn giản. - Ít tốn nguyên vật liệu. - Bền cơ điện nhiệt hóa. - Lắp ráp, sửa chữa dễ dàng. 5. Quấn dây stato động cơ không đồng bộ. 5.1. Nhóm dây quấn và cách phân bố các bối dây. - Có hai loại nhóm dây quấn thƣờng gặp là: dây quấn đồng tâm và dây quấn đồng khuôn. Dây quấn đồng khuôn Dây quấn đồng tâm a. Nhóm cuộn dây đồng tâm. Nhóm cuộn dây đồng tâm đƣợc hình thành bởi nhiều cuộn dây có bƣớc cuộn dây khác nhau và đƣợc mắc nối tiếp nhau theo cùng một chiều quấn. Các cạnh dây của mỗi cuộn dây chiếm các rãnh kề cận nhau để tạo thành cực từ. Để tạo hình nhóm cuộn dây đồng tâm, ngƣời ta quấn liên tiếp các dây dẫn theo cùng một chiều quấn lên trên một bộ khuôn có kích thƣớc khác nhau và đặt đồng tâm trên cùng một trục quấn. Ƣu điểm của cách quấn dây này là dễ lắp đặt cuộn dây vào stator nhƣng có nhƣợc điểm là các đầu cuộn dây choán chỗ nhiều hơn so với cách quấn khác.Dạng nhóm cuộn dây đồng tâm thƣờng phổ biến trong các động cơ công suất nhỏ . b. Nhóm cuộn dây đồng khuôn. Nhóm cuộn dây này có các bƣớc của dây đều bằng nhau nên chúng có cùng một khuôn định hình. Các cuộn dây này đƣợc bố trí trên stator ở các rãnh kế tiếp nhau để tạo thành cực từ.Thông thƣờng bƣớc cuộn dây trong nhóm cuộn dây đồng khuôn đều là bƣớc ngắn nên có ƣu điểm là ít tốn dây, thu gọn các đầu cuộn dây . Tuy nhiên để đạt yêu cầu thu gọn các đầu cuộn dây, ít choán chỗ thì việc lắp đặt bộ dây quấn dạng này phải khó khăn hơn và tốn nhiều thời gian hơn so với nhóm đồng tâm. - Có hai cách bố trí dây quấn : Tập trung và phân tán. a. Dây quấn tập trung: các bối dây cùng một nhóm bối đƣợc đặt vào các rãnh sao cho các cạnh tác dụng thứ nhất của chúng liên tiếp nhau. b. Dây quấn phân tán: dây quấn đƣợc đặt đều, cạnh tác dụng thứ nhất của bối thứ hai nằm ngay sau cạnh tác dụng thứ hai của bối thứ nhất. 5.2. Cách đấu dây giữa các nhóm cuộn dây. Khi thiết lập sơ đồ bộ dây quấn trên động cơ 3 pha, các nhóm dây có thể đấu dây để tạo ra các cực từ thật họăc các cực từ giả tuỳ theo sự bố trí các nhóm cuộn dây trong cùng một pha. a. Đấu dây các nhóm cuộn tạo ra từ cực thật. Trong cách đấu này, các nhóm dây cùng một pha đƣợc bố trí sát nhau và nối dây giữa các nhóm sao cho dòng điện qua các nhóm tạo thành các cực từ N-S xen kẽ nhau.Đặc điểm các đấu dây này có Báo cáo thực tập xưởng điện ĐHBKHN nang_trong_dem_90@yahoo.com Page 14 số nhóm cuộn trong một pha bằng số đôi cực. Khi đấu dây có thể áp dụng quy tắc cuối-cuối, đầu- đầu. b. Đấu dây các nhóm cuộn tạo thành các cực giả. Khi muốn đấu dây tạo thành các từ cực cùng dấu hay còn gọi là các đấu dây tạo từ cực giả thì buộc phải bố trí các nhóm cuộn dây trong cùng một pha phải cách xa nhau ít nhất một rãnh trống. Khi đấu dây, áp dụng quy tắc đầu-cuối bằng cách nối cuối nhóm này với đầu nhóm kế tiếp thì mới tạo thành các cực từ cùng dấu. Đặc điểm của cách đấu dây này có số nhóm cuộn dây trong một pha bằng một nửa số đôi cực và cách đấu dây này chỉ áp dụng khi 2p>2. Nhƣ đã biết, chỉ có thành phần đoàn dây nằm trong rãnh stator mới à các thành phần tác dụng để tạo nên momen quay nên ta có thể có khái niệm mới về số đôi cực nếu một hoặc nhiều rãnh có chứa dây dẫn mà có cùng chiều dòng điện thì chúng hình thành một cặp cực từ N-S. Do đó có thể nối tiếp các cạnh dây lại theo một trật tự nào đó sao cho thoả mãn điều kiện khi có dòng điện đi qua thì chúng có cùng một chiều. Khi các cụn dây quấn của cùng một pha nằm ở những vùng khác nhau trên thang máy thì ta gọi đó là dây quấn tập trung. Nếu ta thử tách nhỏ các phần tử dây quấn tập trung và rải đều trên than máy thì ta sẽ có dây quấn phân tán. Nhƣng nếu ta thực hiện bằng cách tách đôi các phần tử về số lƣợng đặt ở dƣới ½ và trên ½ thì ta sẽ có dây quấn hai lớp. 5.3. Xây dựng sơ đồ dây quấn động cơ 3 pha. Xác định các thông số của động cơ : - Dạng dây quấn cần thiết kế. - Tổng số rãnh Z của phần stator. - Số đôi cực 2p và cách đấu dây tạo cực thật hay cực giả. - Xác định bƣớc cực từ τ , bƣớc dây quấn - Tính số cạnh dây cho mỗi cực của mỗi pha. Tiến hành các sơ đồ theo các bƣớc: - Kẻ các đƣờng song song và đánh số tƣơng ứng với số rãnh của rotor - Trải số cạnh dây một cực một pha mỗi pha cho phân bố đầu tại các trục cực từ và xác định chiều dòng điện theo chiều đầu vào. - Căn cứ vào dạng dây quấn vẽ các đầu cuộn dây nối liền các cạnh dây giữa các nhóm cuộn pha sao cho chiều dòng điện của cùng một bối trên các cạnh dây kế tiếp không bị ngƣợc chiều nhau. - Dựa vào độ lệch pha đã tính, xác định rãnh khởi đầu của pha B vẽ tƣơng tự. Cuối cùng vẽ pha C tƣơng tự nhƣ trên và cách pha B cũng bằng độ lệch pha trên. II. THỰC HIỆN QUẤN DÂY ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA. 1. Bài tập 1 : quấn dây đồng khuôn phân tán 1 lớp. Z=24, 2p=4, q=2, y=5, 65 vòng/bối 1.1. Sơ đồ dây quấn. Báo cáo thực tập xưởng điện ĐHBKHN nang_trong_dem_90@yahoo.com Page 15 1.2. Quá trình tiến hành. a. Chuẩn bị. - Nhận các dụng cụ thực hành : động cơ (24 rãnh), dao tre, dao, lõi nhựa, kéo, dây đồng, khuôn, chốt, … - Quấn dây đã đƣợc nhận vào lõi nhựa để chuẩn bị vào khuôn. - Chuẩn bị khuôn. Khuôn đƣợc làm từ hai miếng gỗ mỏng trên đó có đục các lỗ tạo thành một hình lục giác có chu vi bằng với chu vi bối dây ta cần quấn. Ta lắp khuôn vào máy quấn dây và đặt các chốt vào khuôn để định hình khuôn. - Chuẩn bị cách điện cho rãnh. Dây quấn stato phải đƣợc cách điện với phần khung thép của stato. Do các bối dây đƣợc đặt vào các rãnh nên ta cần có lớp cách điện trong rãnh. Cách điện trong rãnh đƣợc cấu tạo bao gồm hai lớp có độ dày : + Lớp cách điện 0.3mm : chiều dài bằng chiều dài của phần mạch từ cộng thêm 3cm gập hai đầu lại 1cm để phần mép gập ở phía ngoài của mạch từ. Chiều rộng đủ để chứa hết tiết diện của rãnh. Kích thƣớc