Cở sở lý thuyết máy điện

ải được tính toán và lựa chọn, để cho độ tăng nhiệt của vật liệu cách điện trong máy không vượt 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 vượt quá độ tăng nhiệt cho phép. Khi máy quá tải, độ tăng nhiệt sẽ vượt quá độ tăng nhiệt cho phép, vì thế không cho phép quá tải lâu dài. Bài 2: Máy biến áp I. Khái niệm: Để biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều từ điện áp cao xuống điện áp thấp, hoặc ngược lại từ điện áp thấp lên điện áp cao, ta dùng máy biến áp. Ngày nay do việc sử dngj điện năng phát triển rất rộng rãi, nên có những loại máy biế áp khác nhau: Máy biến áp 1 pha, 3 pha, 2 dây quấn, 3 dây quấn,....nhưng chúng dựa trên cùng một gnuyên lý, đó là nguyên lý cảm ứng điện từ. 1. Định nghĩa: Máy biến áp là một thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi điện áp của hệ thống dòng điện xoay chiều nhưng vẫn giữ nguyên tần số. Hệ thống điện đầu vào máy biến áp (trước lúc biến đổi) có điện áp dòng điện và tần số f. Hệ thống điện đầu ra của máy biến áp (sau khi biến đổi) có điện áp và dòng điện với tần số f. Trong các bản về máy biến áp được ký hiệu: Đầu vào của máy biến áp nối với nguồn điện, được gọi là sơ cấp. Đầu ra nối với tải gọi là thứ cấp. Các đại lượng các thông số sơ cấp trong ký hiệu có ghi chỉ số 1: Số vòng dây sơ cấp , điện áp sơ cấp , dòng điện sơ cấp công suất các đại lượng và thông số thứ cấp có chỉ số 2: Số vòng dây thứ cấp , điện áp thứ cấp , dòng điện thứ cấp , công suất . Nếu điện áp thứ cấp lớn hơn sơ cấp là máy biến áp tăng áp, nếu điện áp thứ cấp nhỏ hơn điện áp sơ cấp gọi là máy biến áp giảm áp. 2. Các đại lượng định mức. Các đại lượng định mức của máy biến áp do xưởng chế tạo máy quy định dể cho máy có khả năng làm việc lâu dài và tốt nhất. Dưới đây là 3 đại lượng định mức cơ bản. a. Điện áp định mức. Điện áp sơ cấp định mức kí hiệu làU1đn, là điện áp quy định dây quấn sơ cấp. Điện áp thứ cấp định mức kí hiệu U2đm là điện áp giữa các cực của dây quấn thứ cấp, khi dây quấn thứ cấp hở mạch và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là định mức. Người ta quy ước với MBA một pha điện áp định mức là điện áp pha, với máy biến áp 3 pha là điện áp dây. Đơn vị điện áp ghi trên máy thường là V hoặc KV. b. Dòng điện định mức. Dòng điện định mức là dòng điện đã quy định cho mõi dây quấn của biến áp, ứng với công suất định mức và điện áp định mức. đối với máy biến áp một pha dòng điện định mức là dòng điện pha. Đối với máy biến áp 3 pha dòng điện định mức là dòng điện dây. Đơn vị dòng điện ghi trên máy thường là: A Dòng điện sơ cấp định mức thường kí hiệu I1đm dòng điẹn thứ cấp định mức kí hiệu là I2đm. c. Công suất định mức. Công suất định mức kí hiệu là Sđm, đơn vị là VA, KVA. Đối với MBA 1 pha công suất định mức là. Sđm = U2đm . I2đm = U1đm . I1đm Đối với MBA 3 pha công suất định mức là. Sđm = U2đm . I2đm = U1đm .I1đm. Ngoài ra trên máy còn ghi tần số định mức fđm , số pha, sơ đồ nối dây, điện áp ngắt mạch, chế độ làm việc... 3. Công dụng của máy biến áp. Máy biến áp có va trò quan trọng trong hệ thống điện, dùng để truyền tải và phân phối điện năng. Các nhà máy điện công suất lớn thường ở xa trung tâm tiêu thụ điện (khu công nghiệp, đô thị....) vì thế cần phải xây dựng các đường dây tải điện năng. Điện áp máy phát thường là 6,3; 10,5; 15,5; 38,5 KV. Để nâng cao khả năng truyền tải và giảm tổn hao công suất trên đường dây phải giảm dòng điện chạy trên đường dây, bằng cách nâng cao điện áp. Vì vậy ở đầu đường dây phải đặt MBA tăng áp. Mặt khác điện áp thường khoảng 127 V đến 500 V, động cơ công suất lớn thường 3 hoặc 6 kv vì vậy ở cuối đường dây phải dặt biến áp giảm áp. Máy phát điện Đư ờng dây truyền tải MBA hạ áp Tải MBA tăng áp Ngoài ra máy biến áp còn được dùng trong các thiết bị lò nung (MBA lò) trong hàn điện (máy biến áp hàn) làm nguồn cho các thiết bị điện tử cần nhiều cấp điện khác nhau, trong lĩnh vực đo lường (máy biến dòng, máy biến điện áp)... II. cấu tạo của máy biến áp. MBA gồm các bộ phận chính sau đây: Lõi thép, dây quấn, và vỏ máy. 1. Lõi thép. Lõi thép MBA dùng để dẫn từ thông chính của máy, đồng thời làm khung để quấn dây quấn, được chế tạo từ những vật liệu dẫn từ tốt thường là thép kỹ thuật điện. Lõi thép gồm 2 bộ phận. - Trụ: Ký hiệu là chữ T là phần lõi thép có dây quấn. - Phần gông: Ký hiệu là chữ G là phần lõi thép nối các trụ lại với nhau thành mạch từ kín và không có dây quấn. Trụ và Gông tạo thành mạch từ khép kín. Để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên, lõi thép được ghép từ những lá thép kỹ thuật điện dày 0,35 mm có phủ sơn cách điện trên bề mặt. Trụ và gông có thể ghét với nhau bằng phương pháp ghép nối hoặc ghép xen kẽ. Ghép nối thì trụ và gông ghép riêng, sau đó dùng xà ép và vít chặt lại(h1). Ghép xen kẽ thì toàn bộ lõi thép phải ghép đồng thời và các lớp lá thép được ghép xen kẽ với nhau (h.2).Sau khi ghép, lõi thép cũng được vít chặt bằng xà ép và bulông. H1 : Ghép rời lõi thép MBA a b H2 : a,b: Ghép xen kẽ lõi thép MBA 3 pha Phương pháp sau tuy phức tạp nhưng giảm được nhiều tổn hao do dòng điện xoáy gây nên và rất bền về phương diện cơ học, vì thế hầu hết các máy biến áp hiện nay đều dùng kiểu ghép này. Do dây quấn thường quấn thành hình tròn, nên tiết diện ngang của trụ thép thường làm thành hình bậc thang gần tròn. Gông vì không quấn dây do đó để thuận tiên cho việc chế tạo, tiết diện ngang của gông có thể làm đơn giản: Hình vuông ,hình chữ thập hoặc hình chữ T. Vì lý do an toàn, toàn bộ lõi thép được nối đất với vỏ máy và vỏ máy phải nối đất Theo hình dáng lõi thép, người 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 1pha và 3 pha có dung lượng nhỏ và trung bình( h 3a,b). - Máy biến áp kiểu bọc: Loại này mạch từ được phân nhánh ra hai bên và bọc lấy một phần dây quấn. Loại này thường dùng trong một vài ngành chuyên môn đặc biệt như máy biến áp dùng trong lò điện luyện kim hay máy biến áp một pha công xuất nhỏ dùng trong kỹ thuật vô tuyến nhỏ âm thanh...(h3c). - ở các máy biến áp hiện đại dung lượng lớn và cực lớn( 80-100 mva/ 1 pha), điện áp thật cao (220-400kv) để giảm chiều cao của trụ thép, tiện lợi cho việc vận chuyển trên đường, mạch từ của máy biến áp kiểu trụ được phân nhánh sang hai bên nên máy biến áp mang hình dáng vừa kiểu trụ vừa kiểu bọc, gọi là MBA kiểu trụ bọc. a c b b a Hình 3 Hình 4. Máy biến áp kiểu trụ bọc: a. một pha b. ba pha 2. Dây quấn Dây quấn là bộ phận dẫn điện của máy biến áp, làm nhiệm vụ thu năng lượng vào và truyền năng lượng ra. Kim loại làm dây quấn thương bằng đồng, cũng có thể bằng nhôm nhưng không phổ biến. Theo cách sắp xếp dây quấn CA và HA người ta chia ra 2 loại dây quấn chính là dây quấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ. a. Dây quấn đồng tâm. ở đây dây quấn đồng tâm tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm. Dây quấn HA thường quấn phía trong gần trụ thép, còn dây quấn CA quấn phía ngoài bọc lấy dây quấn HA. Với dây quấn này có thể giảm bớt được điều kiện cách điện của dây quấn CA (kích thước rãnh dầu cách điện, vật liệu cách điện bản thân của dây quấn HA) Những kiểu dây quấn đồng tâm chính bao gồm: - Dây quấn hình trụ: Nếu tiết diện nhỏ thì dùng dây tròn, quấn thành nhiều lớp nếu tiết diện dây lớn thì dùng dây bẹt và thường quấn thành 2 lớp. Dây quấn hình trụ dây tròn thường làm dây quấn CA, điệm áp tới 35 KV, dây quấn hình trụ dây bẹt chủ yếu làm dây quấn HA với điện áp từ 6 KV trở xuống. Nói chung dây quấn hình trụ thường dùng cho các máy biến áp dung lượng 560 KVA trở xuống. - Dây quấn hình xoắn. Gồm nhiều dây bẹt chập lại quấn theo đường xoắn ốc, giữa các vòng dây có rãnh hở. Kiểu này thường dùng cho dây quấn HA của các máy biến áp dung lượng trung bình và lớn. - Dây quấn xoắn ốc liên tục. Làm bằng dây bẹt và khác với dây quấn hình xoắn loại dây quấn này được quấn thành những bánh dây phẳng cách nhau bằng những rãnh hở. Bằng cách hoán vị đặc biệt trong khi quấn, các bánh dây được nối tiếp một cách liên tục mà không cần mối hàn giữa chúng, cũng vì thế mà dây quấn gọi là xoắn ốc liên tục. Dây quấn này chủ yếu dùng làm cuộn cao áp, điện áp 35 KV trở lên và dung lượng lớn. b. Dây quấn xen kẽ. Các bánh dây CA và HA lần lượt xen kẽ nhau dọc theo trụ thép. Cần chú ý, để cách điện được dễ dàng các bánh dây sát gông thuộc dây quấn HA. Kiểu dây quấn này hay dùng trong các máy biến áp kiểu bọc. Vì chế tạo và cách điện khó khăn kém vững chắc về cơ khí nên các máy biến áp kiểu trụ hầu như không dùng kiểu dây quấn xen kẽ. Lưu ý, dây quấn được quấn theo kiểu nào cũng được quấn tthành nhiều vòng và lồng vào trụ lõi thép. Và giữa các vòng dây, giữa các dây quấn (CA&HA) có cách điện với nhau và cách điện với lõi thép. 3. Vỏ máy. Vỏ máy gồm 2 bộ phận thùng và nắp thùng: a. Thùng máy biến áp. Thùng máy biến áp thường làm bằng thép có hình bầu dục. Lúc máy biến áp làm việc một phần năng lượng bị tiêu hao thoát ra dưới dạng nhiệt đốt nóng lõi thép, dây quấn và các bộ phận khác, làm cho nhiệt độ của chúng tăng lên. Do đó giữa máy biến áp và môi trường xung quanh có một hiệu số nhiệt độ gọi là độ chênh nhiệt. Nếu độ chênh nhiệt vượt quá mức quy định sẽ làm giảm tuổi thọ cách điện và có thể gây ra sự cố đối với máy biến áp. Để bảo đảm cho máy biến áp vận hành với tải liên tục trong thời gian quy định và không bị sự cố, phải tăng cưòng làm mát bằng cách ngâm máy biến áp trong dầu.Ngoài ra dầu máy biến áp còn làm nhiệm vụ cách diện b.Nắp thùng Dùng để đẩy thùng và trên đó đặt các chi tiêt máy quan trọng như: - Các sứ ra của dây quấn CA và HA :làm nhiệm cách điện vũ giữa dây dẫn và vỏ máy - Bình dẫn dầu:là một thùng hình trụ lõi thép đặt trên nắp và nối với thùng bằng một ống dẫn dầu. - ống bảo hiểm: Làm bằng thép thường là hình trụ nghiêng. Một đầu nối với thùng một đầu bịt bằng đĩa thuỷ tinh. Bài 3: 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 (Tốc độ của máy) n kác với tốc độ quay của từ trường n1 . Máy điện không đồng bộ có 2 dây quấn, dây quấn Stato (sơ cấp) nối với lưới điện tần số không đổi f1, dây quấn rôto (thứ cấp) được nối tắt lại hoặc khép kín trên điện trở. Dòng điện trong dây quấn roto được sinh ra nhờ sức điện động cảm ưng của tần số f2 phụ thuộc vào roto nghĩa là phụ thuộc vào tải ở trên trục của máy. Ii. Phân loại kết cấu. 1. Phân loại. Máy điện không đồng bộ có nhiều loại được phân theo nhiều cách khác nhau. Theo kết cấu vỏ máy, theo roto... Theo kết cấu vỏ máy: Máy điện không đồng bộ chia thành các kiểu chính. Kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu kín, kiểu phòng nổ. Theo kết cấu của roto chia làm 2 loại. Kiểu dây quấn và kiểu lồng sóc. Theo số pha trên dây quấn có 3 loại. 1 pha, 2 pha, 3 pha. 2. Kết cấu. Giống như những máy điện quay khác máy điện không đồng bộ gòm các phần chính sau. 2.1. Stato. Là phần tĩnh gồm 2 bộ phận chính là lõi thép và dây quấn ngoài ra còn có vỏ máy và nắp máy. a. Lõi thép. Lõi thép được ép trong vỏ máy làm nhiệm vụ dẫn từ. Lõi théo Stato hình trụ do các lá théo kỹ thuật điện được dập rãnh bên trong ghép lại với nhau thành các rãnh theo hướng trục. Vì từ trường đi qua lõi thép là từ trường quay nên để giảm tổn hao lõi thép được làm bằng nhưng lá thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm ép lại. Mỗi lá thép kỹ thuật điện đều phủ sơn cách điện trên bè mặt để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên. b. Dây quấn. Dây quấn Stato làm băng dây dẫn bọc cách điện (dây điện từ) và được đặt trong rãnh của lõi thép, kiểu dây quấn hình dạng và cách bố trí sẽ được trình bày trong phần cơ sở thiết kế dây quấn Stato động cơ không đồng bộ. c. Vỏ máy. Vỏ máy làm băng nhom hoặc gang, dùng để cố định lõi thép và dây quấn cũng như cố định máy trên bệ, không dùng để làm mạch dẫn từ. Đối với máy có công suất tương đối lớn (1000 Kw) thường dùng thép tấm hàn lại thành vỏ. Tuỳ theo cách làm nguội máy mà dạng vỏ cũng khác nhau kiểu vỏ hở, vỏ bảo vệ, vỏ kín hay kiểu vỏ phòng nổ... Kai đầu vỏ nắp máy và ổ đờ trục. Vỏ máy và nắp máy còn dùng để bảo vệ máy. 2.2. Roto. Roto là phần quay gòm có lõi thép, dây quấn và trục máy. a. Lõi thép. Nói chung là thép vẫn làm băng lá thép kỹ thuật điện như lõi thép ở Stato. Lõi thép được ép lên một giá của roto của máy hoặc ép lên trục tiếp lên trục của máy. b. Dây quấn roto. Có 2 loại chính roto lòng sóc và roto dây quấn. - Loại roto kiểu dây quấn. Roto dây quấn giống như dây quấn Stato. Trong máy điện trung bình trở lên thường dùng dây quấn kiểu sóng 2 lớp vì bớt được những đầu nối, kết cấu dây nối chặt chẽ. Trong máy điện cỡ nhỏ thường dùng dây quấn đồng tâm một lớp. Dây quấn đồng tâm của roto thường đấu hình sao còn 3 đầu kia nối vào 3 rãnh trượt thường làm bằng đồng cố định ở một đầu trục và thông qua chổi than có thể đấu nối mạch điện bên ngoài. Đặc điểm của loại động cơ điện roto kiểu dây quấn là có thể thông qua chổi than đưa điện trở hay suất điện động phụ vào mạch điện roto để cải thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện hệ thống công suất của máy. Khi máy làm việc bình thường dây quấn roto được nối ngắn mạch. - Loại roto kiểu lồng sóc: Kết cấu của loại này rất khác so với dây quấn Stato. Trong mỗi rãnh của lõi thép roto đặt vào thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài ra khỏi lõi thép và được nối tắt lại 2 dây bằng 2 vành ngắn mạch bằng đồng hay nhôm làm bằng các lồng mà người ta gọi là lồng sóc. ở các máy công suất nhỏ, lồng sóc được chế tạo bằng cách đúc nhôm vào các rãnh lõi thép roto tạo thành thanh nhôm, hai đầu đúc vòng ngắn mạch và cánh quạt làm mát. Dây quấn roto lồng sóc không cần cách điện với lõi thép. Để cải thiện tính năng mở máy trong máy công suất tương đối lớn, rãnh roto có thể làm rãnh sâu hoặc làm thành 2 rãnh (lồng sóc kép). Trong máy điện cỡ nhỏ rãnh roto thường làm chéo đi một góc so với tâm trục. Động cơ lồng sóc là loại rất phổ biến do giá thành rẻ và làm việc bảo đảm. Động cơ roto dây quấn có ưu điểm về mở máy và điều chỉnh tốc độ động cơ song giá thành cao và vận hành kém tin cậy hơn roto lồng sóc nên chỉ được dùng khi động cơ roto lồng sóc không đáp ứng các yêu cầu về truyền động. 3.1. Khe hở. Vì roto là một khối tròn nên khe hở đều, khe hở trong máy điện không đồng bộ rất nhỏ (0,2 : 1 mm trong máy điện cỡ nhỏ và vừa) để hạn chế điện từ hoá lấy từ lưới điện và như vậy mới có thể nâng cao hệ số công suất của máy. III. Công dụng của máy điện không đồng bộ. Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều chủ yếu làm động cơ điện. Do kết cấu đơn giản làm việc chắc chắn hiệu suất cao, giá thành hạ nên động cơ không đồng bộ là loại máy được dùng rộng rãi nhất trong các nghành kinh tế quốc dân với công suất từ vài chục đến vài nghìn KW. Trong công nghiệp thường dùng máy điện không đồng bộ làm nguồn động lực cho các máy cán thép vừa và nhỏ, động lực cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhẹ.... trong các hầm mỏ dùng làm máy tời hay quạt gió. Trong công nghiệp làm máy bơm hay máy gia công nông sản, trong đời sống hàng ngày máy điện không đồng bộ cũng dần chiếm vị trí quan trọng: Quạt gió máy quang đĩa, động cơ trong tủ lạnh...Tóm lại theo sự phát triển của nền điện khí hoá và tự động hoá, phạm vi ứng dụng của máy điện không đồng bộ ngày càng rộng rãi. Tuy vậy, máy điện không đồng bộ có thể dùng làm máy phát điện nhưng dặc tính không tốt lắm so với máy điện đồng bộ nên chỉ trong một vài trường hợp đặc biệt nào đó (như trong quá trình điện khí hoá nông thôn) cần nguồn điện phụ tạm thời thì nó cũng có ý nghĩa quan trọng. IV. Nguyên lý làm việc của máy điện không đồng bộ. Ta tạo ra một từ trường quay có tốc độ n1 = Trong đó: - f : Tần số dòng điện lưới đưa vào: - P: Số đôi cực máy Thì từ trường này quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch đặt trên lõi thép roto và cảm ứng trong dây quấn đó sưc điện động và dòng điện. Từ thông do dòng điện này sinh ra hợp cới từ thông của Stato tạo thành một từ thông tổng ở khe hở. Dòng điện trong dây quấn tác động vvới từ thông khe hở sinh ra mômen tác dụng do có tác dụng mật thiết với tốc độ quay n của roto. Trong những phạm vi tốc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũng khác nhau. Khi roto quay thuận với từ trường quay nhưng tốc độ nhỏ hơn tốc độ đồng bộ thì dòng điện sinh ra trong dây quấn roto cùng chiều với sức điện động và tác động từ trường tổng trong khe hở sinh ra lực F và mômen M kéo roto quay theo chiều từ trường qua điện năng đưa tới roto đã biến thành cơ năng trên trục nghĩa là máy điện làm việc trong chế độ động cơ. Những máy chỉ làm việc trong chế độ này khi n < n1 vì khi đó mới có chuyển động tương đối giữa từ trương và dây quấn rotovà như vậy trong dây quấn roto mới có dòng điện và mômen kéo roto quay. Trong những phạm vi tốc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũng khác nhau. Khi roto quay thuận và nhanh hơn tốc độ đồng bộ (dùng một động cơ sơ cấp nào đó quay roto của máy điện không vượt tốc độ đồng bộ n> n1 ). Khi đó chiều của từ trường quay quét qua dây dẫn sẽ có chiều ngược lại sức điện động và dòng điện trong dây dẫn cũng đổi chiều nên chiều của mômen cũng ngựơc chiều quay nn nghĩa là ngược với chiều của roto nên đó là mômen hãm. Máy điện đã biến cơ năng tác dụng lên trục động cơ điện, do động cơ sơ cấp kéo thành điện năng cung cấp cho lưới điện nghĩa là máy điện làm việc ở chế độ máy phát điện. Khi roto quay ngược với chiều từ truờng quay thì chiều của sức điện động, dòng điện và mômen vẫn giông như lúc ở chế đọ động cơ điện. Vì mômen sinh ra ngược với chiều quay cảu roto nên tác dụng hãm roto đứng lại. Trong trường hợp này máy vừa lấy điện năng ở lưới vào, vừa lấy cơ năng ở đông cơ sơ cấp, chế độ làm việc này được gọi là chế độ hãm điện từ. Bài 4:tính toán số liệu day quấn mba I. Các thông số: Q: Tiết diện lõi sắt. S: Công suất của máy biến áp. W0: Số vòng cho 1 volt Si: Mật độ dòng điện máy biến áp 2,5 : 3 A/ mm2. B: Tiết diện dây. ii. các bước tính số liệu dây quấn máy biến áp một pha. * Bước 1: Xác định tiết diện Q của lõi thép. Q= a.b (cm2) Q= (đối với lõi chữ O) Q= 0,7. (đối với lõ chữ E) 2a a b * Bước 2: Tính số vòng dây của các cuộn dây. W0 = (phụ thuộc hàm lượng silic có trong thép) Số vòng dây cuộn sơ cấp : W1= W0. U1 (vòng) Số vòng dây cuộn thứ cấp: Khi tính số vòng dây cuộn thứ cấp phải dữ trữ thêm một số vòng dây để bù trừ sự sụt áp do trở kháng. W2= W0(U2+∆ . U2 ) vòng Độ dự trù điện áp +∆ . U2 được chọn theo bảng sau. S (VA) 100 200 300 500 750 1000 1200 1500 >1500 +∆ . U2% 4,5 4 3,9 3 2,5 2,5 2,5 2,5 2,0 * Bước 3: Tiết diện dây, đường kính dây sơ cấp và thứ cấp khi tính tiết diện dây dẫn nên că cứ vào điều kiện làm việc của máy biến áp, công suất ..mà chọn mật độ dòng biến áp ∆i cho phù hợp để khi máy biến áp vận hành định mức, dây dẫn không phát nhiệt quá 800 C. Bảng sau cho phép chọn mật độ ∆i khi máy biến áp làm việc liên tục 24/24 h. S (VA) 0ữ50 50 ữ100 100ữ200 200ữ2500 500ữ1000 ∆i(A/mm2) 4 3,5 3 2,5 2 Nếu máy biến áp làm viêc ngắn hạn 3 ữ5h thông gió tốt hơn để máy biến áp thì có thể chọn ∆i = 5 (A/ mm2 ) để tiết kiệm khối lượng dây đồng. Thông thường ta chọn ∆i= 2,5ữ3 (A/ mm2) - Tiết diện dây sơ cấp được chọn theo công thức : Hiệu suất máy biến áp (khoảng 0,85ữ 0,9) U1: Nguồn điện áp nguồn. - Tiết diện dây thứ cấp: * Bước 4: Kiểm tra khoảng trống chưa dây. Trước hết, xác định cách bố trí dây quấn sơ cấp, thứ cấp,quấn chồng lên nhau hay quấn sợi rời ra, từ đó chọn chiều dài L của cuộn sơ cấp, thứ cấp quấn dây lên khuôn cách điện. a. Bê dày cuộn sơ cấp. - Số vòng dây sơ cấp cho một lớp dây với d1cd = d1+ccd W1 lớp = Với ccd = 0,03 ữ0.08 (mm) (Cmay) Ccd =0.15 ữ0,4 (bọc cotton) - Số lớp dây ở cuộn sơ cấp: - Bề dàycuộn sơ cấp: ‏ع1= (d2d.N2lớp ) + ccd (N1lớp-1) b. Bề dày cuộn thứ cấp: ‏ع2= d2d.N2lớp+ ccd (N2lớp-1) c. Bề dày toàn bộ của cả cuộn dây quấn: Tuỳ theo sự bó trí dây quấn sơ cấp và thứ cấp mà tính bề dày cuộn dây nhỏ hơn bề rộng của cửa sổ thì có thể tiến hành quấn dây. Bài 5: Cơ sở thiết kế bộ dây quấn Stato động cơ không đồng bộ I. Các khái niệm và các thông số cơ bản. 1. Số đôi cực P: Được hình thành bởi một cuộn dây hay nhóm cuộn dâyvà được đấu dây sao cho khi có dòng điện đi qua sẽ tạo được các cặp cực N- S xen kẽ kế tiếp nhau trong một pha. Khoảng cách từ tâm cực từ này đến tâm cực từ kế tiếp được gọi là bước cực từ ‏ﺡ Và bằng 180 0 điện. Bước từ còn được gọi là khoảng cách nhất định hay góc độ điện giữa pha A, pha B và pha C. Trong tính toán bước từ được tính theo đơn vị rãnh và xác định bằng công thức: ı‏ﺡ = , Z: Tổng số rãnh được dập trên Stato. 2. Cuộn dây: Có thể là một hoặc nhiều vòng, khi cuộn dây được bố trí trên Stato thì chia làm các cạnh dây và các đầu dây (đầu ra, đầu vào). Bước dây quấn là khoảng cách giữa hai cạnh dây của cuộn dây đang được bố trí trên Stato và được tính theo đơn vị rãnh ký hiệu là y. So sánh với bứoc cuộn dây và bước cực từ ta có: - Bước đủ: y=‏ ‏ - Bước dài: y < ‏ﺡ - Bước dài: y >‏ﺡ‏ 3. Các thông số khác. - M: Số pha của động cơ. - a: Số mạch nhánh song song trong máy. - z: Tổng số rãnh dập trên Stato hoặc roto. - q: Số rãnh tác động lên một cực ( tính từ cạnh thứ nhất đến cạnh thứ N tác dụng thứ 2 của cùng một phàn tử). Thường chọn: 4. Nhóm cuộn dây. Quấn dây trong máy điện xoay chiều nhìn chung có thể được thực hiện với 2 nhóm dây . - Nhóm cuộn dây đồng tâm. - Nhóm cuộn dây đồng khuôn. a. Nhóm cuộn dây đồng tâm. Nhóm cuộn dây đồng tâm được hình thành từ nhiều cuộn dây có bước cuộn dây khác nhau và được mắc nối tiếp nhau theo cùng một chiều quấn. Các cạnh dây của mỗi cuộn chiếm các cạnh kề cận nhau để tạo thành cực từ. Dây quấn đồng tâm Dây quấn đồng khuôn Để tạo hình nhóm hình nhóm cuộn dây đồng tâm ,người ta quấn liên tiếp các dây dẫn theo cùng một chiều quấn lên trên một bộ khuôn có kích thước khác nhau và sặt đồng tâm trên cùng một trục quấn. Ưu điểm của cách quấn này là dễ lắp đặt cuộn dây vào stato nhưng có nhược điểm là các đầu cuộn dây đồng tâm thương phổ biến trong các động cơ điện công suất nhỏ . b.Nhóm cuộn dây đồng khuôn Nhóm cuộn dây này có các bước của dây đều bằng nhau nên chúng có cùng một khuôn định hình .Các cuộn dây này được bố trí trên stato ở các rãnh kế tiếp nhau để tạo thành cực từ, thông thường bước cuộn dây trong nhóm cuộn dây đồng khuôn đều là bước ngắn nên có ưu điểm là ít tốn dây thu gọn các đầu cuộn dây. Tuy nhiên để đạt được yêu cầu thu gọn các đầu cuộn dây ít chiếm 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. II. 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 hoặc các cực từ giả tuỳ theo sự bố trí các nhóm cuộn dây trong cùng một pha. 1. Đấu dây các nhóm cuộn dây tạo ra cực từ thật. Trong cách đấu này, giữa các nhóm dây cùng một pha được bố trí sát nhau và nối dây giữa các nhóm sao cho dòng điện qua các nhóm tạo thành cực từ N-S xen kẽ nhau. Đặc biệt cách đấu dây này có số nhóm cuộn trong một pha bằng số đôi cực, khi đấu dây có thể áp dụng quy tắc cuối- cuối, đầu - đầu. 2. Đấu dây các nhóm cuộn tạo thành các cực từ giả. Khi muốn đấu dây tạo các cực từ cùng dấu hay còn gọi là cách đấu dây tạo cực từ giả thì buộc phải bố trí các nhóm cuộn dây trong cùng một pha, 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 ra thành các cực từ cùng dấu. Đặc điểm của cách đấu này có số nhóm cuộn dây trong một pha bằng một nửa số đôi cực và cách đấu này chỉ áp dụng khi 2P > 2. Như ta đã biết chỉ có thành phần đoạn dây nằm trong rãnh Stato mới là các thành phần tác dụng để tạo nên mômen 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 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 cụm dây quấn ở cùng một pha nằm ở những vùng khác nhau trên thang máy thì ta gọi là dây quấn tập trung. Nếu ta thử tách nhỏ các phần tử dây quấn tập trung và rải đều trên thân máy thì ta sẽ có dây quấn phân tán. Nhưng nếu ta thực hiện bằng cách tách đôi các phần tử về số lượng rồi đặt chúng trên 1/2 & dưới 1/2 thì ta sẽ có dây quấn 2 lớp. III. Cách dựng sơ đồ dây quấn động cơ 3 pha. Muốn dựng sơ đồ dây quấn động cơ 3 pha, ta cần phải xác định các thông số sau của Stato. Dạng dây quấn định thiết kế Tổng số rãnh Z của phần Stato Số đôi cực 2P và cách đấu dây tạo cực thật hay cực giả. Các bước tiến hành. - Xác định bước cực từ: - Tính số cạnh dây cho mỗi cực của mỗi pha. Đối với dây quấn một lớp: Đối với dây quấn một lớp: Tuỳ theo cách phân bố trải đều các cạnh dây ở từ cực mà có bước cuố