PHẦN – VẤN ĐỀ CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU CHƯƠNG MẠCH TỪ VÀ DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN CHƯƠNG 5: MẠCH TỪ VÀ DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN TỪ TRƯỜNG MÁY ĐIỆN 1.1 Từ trường từ trường tản Trong máy điện, cực từ có cực tính khác bố trí xen kẽ Từ thông từ cực bắc N qua khe hở vào phần ứng trở hai cực nam N nằm kề bên Phần lớn từ thông cực từ qua khe hở vào phần ứng, có phần nhỏ từ thông không qua phần ứng mà trực tiếp qua cực từ bên cạnh, gông từ, nắp máy CHƯƠNG 5: MẠCH TỪ VÀ DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN Phần từ thông vào phần ứng gọi từ thông hay từ thông khe hở Φ0, cảm ứng sđđ dây quấn phần ứng quay tác dụng với dòng điện dây quấn để sinh mômen Đây phần chủ yếu từ thông cực từ ΦC Phần từ thông không qua phần ứng gọi từ thông tản Fs Nó không cảm ứng sđđ sinh mômen phần ứng song tồn làm cho độ bảo hòa từ cực từ gông từ tăng lên Từ thông cực từ bằng:   c        (1  )   0  Với:    – hệ số tản từ cực từ (σ = 1,15 ÷ 1,28) 0 CHƯƠNG 5: MẠCH TỪ VÀ DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN 1.2 Stđ cần thiết để sinh từ thông Cần phải có stđ F0 để sinh từ thông Φ0 Stđ số ampe vòng đôi cực từ máy điện sinh Theo định luật toàn dòng điện: H.dl  N.i   L Đối với đôi cực: F0   N.i   H.l F0  2H   2H r h r  H u lu  2H clc  H g lg F0  F  Fr  Fu  Fc  Fg đó, chữ nhỏ δ, r, ư, c, g khe hở, răng, phần ứng, cực từ gông từ; h - chiều cao l - chiều dài CHƯƠNG 5: MẠCH TỪ VÀ DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN Cường độ từ trường tính theo công thức: B H  Với B = Φ / S – từ cảm đoạng mạch từ Φ, S µ từ thông, tiết diện hệ số từ thẩm đoạn mạch từ Trong không khí µ = 4π.10-7H/m Tong lõi thép µ số, tìm trực tiếp H theo đường cong từ hóa vật liệu B = f(H) CHƯƠNG 5: MẠCH TỪ VÀ DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN 1.3 Tính stđ khe hở Fδ Stđ khe hở: F  B k  0 Trong đó: µo = 4π.10-7H/m hệ số từ thẩm không khí; Bδ từ cảm khe hở không khí ứng với từ thông Φ0 : 0 B    .l với: αδ – hệ số tính toán cụm cực từ; αδ = bc/τ = 0,62 - 0,72 τ – bước cực từ CHƯƠNG 5: MẠCH TỪ VÀ DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN lδ chiều dài tính toán phần ứng lδ = 0,5 (lt – l) Với lt - chiều dài cực từ theo trục, l - chiều dài lõi sắt phần ứng không tính rãnh thông gió l = l1 - ng.bg Còn l1 chiều dài thực lõi sắt; ng,bg số rãnh bề rộng rãnh thông gió kδ hệ số khe hở liên quan đến rãnh, tính theo công thức: t1  10 k  b r1  10 với t1 br1 bước bề rộng đỉnh CHƯƠNG 5: MẠCH TỪ VÀ DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN 1.4 Tính stđ FZ Từ cảm tính toán Brx độ cao x tính sau:  t Bl t1 Brx   Srx b rx l1k c đó: Φt = Bδlδt1 từ thông qua bước t1 lδ , l1 - chiều dài tính toán chiều dài thực lõi sắt brx - chiều rộng độ cao x kc - hệ số ép chặt t1 - bước phần ứng CHƯƠNG 5: MẠCH TỪ VÀ DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN Trong thực tế tính toán stđ răng, cần tính H ba điểm chiều cao tiết diện trên, H r1, Hr.tb, Hr2 Trị số tính toán cường độ từ trường trung bình: H r  (H r1  4H r.tb  H r ) Stđ đôi cực từ bằng: Fr  2Hr h r Thường để đơn giản hơn, ta xác định từ cảm B cường độ từ trường H tiết diện cách chân h z/3 làm trị số trung bình để tính toán: Fr  2H h r z CHƯƠNG 5: MẠCH TỪ VÀ DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN 1.5 Tính stđ lưng phần ứng Từ cảm lưng phần ứng: Bu  u 0  Su 2h u l1k c đó: Φư = Φ0/2 từ thông phần ứng Sư = hư l1kc tiết diện lưng phần ứng hư – chiều cao phần ứng Từ B ta tìm H theo đường cong từ hóa B = f(H) Stđ lưng phần ứng: Fu  Hu lu CHƯƠNG 5: MẠCH TỪ VÀ DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN 3.2 Dây quấn hai lớp Có hai loại : dây quấn xếp dây quấn sóng Ưu điểm : Làm bước ngắn để cải thiện dạng sóng sđđ Nhược điểm: Lồng dây sửa chữa khó khăn a Dây quấn xếp: Xét dây quấn xếp hai lớp có: Z = 24; 2p = 4; m = + Tính đại lượng đặc trưng dây quấn: CHƯƠNG 5: MẠCH TỪ VÀ DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN p.360 2.360    30o Z 24 Z 24 q  2 m.2p 3.2.2 Z 24   6 2p y5 y      q.  2.30o  60o CHƯƠNG 5: MẠCH TỪ VÀ DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN Từ hình sđđ, ta thấy: Các phần tử lệch pha góc 300 + Pha a có phần tử: 1,2,7,8; 13,14,19,20 + Pha b có phần tử: 5,6,11,12; 17,18,23,24 + Pha c có phần tử: 9,10,15,16; 21,22,3,4 CHƯƠNG 5: MẠCH TỪ VÀ DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN Cách nối pha: y = Pha A: Lớp trên: Lớp dưới: Pha B: Lớp trên: Lớp dưới: 10 11 Pha C: Lớp trên: 10 Lớp dưới: 14 15 13 14 19 20 12 13 18 19 24 11 12 17 18 23 24 15 17 22 23 15 16 21 22 20 21 CHƯƠNG 5: MẠCH TỪ VÀ DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN CHƯƠNG 5: MẠCH TỪ VÀ DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN Dây quấn sóng với Z = 18, 2p = 4, m = CHƯƠNG 5: MẠCH TỪ VÀ DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN DÂY QUẤN CÓ q LÀ PHÂN SỐ Số phần tử pha cực từ Z a c q  b m.2p d d + Số phần tử pha cực từ không + Nhóm có nhiều phần tử gọi nhóm lớn: (b+1) phần tử + Nhóm có phần tử gọi nhóm nhỏ: b phần tử + Dưới d cực từ có c nhóm lớn (d-c) nhóm nhỏ CHƯƠNG 5: MẠCH TỪ VÀ DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN Ví dụ : Vẽ giản đồ khai triển dây quấn có Z = 18; 2p = ; m = + Tính đại lượng đặc trưng dây quấn: p.360 2.360    40o Z 18 Z 18 q   1 m.2p 3.2.2 2 Z 18    4,5; y  2p   q.  1,5.40o  60o Vậy: a = 3; d = 2; b = c = Nhóm lớn có b+1 = phần tử ; Nhóm nhỏ có b = phần tử CHƯƠNG 5: MẠCH TỪ VÀ DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN Phân vùng pha: Pha a: 1,2,6, 10,11,15; Pha b: 4,5,9, 13,14,18; Pha c: 7,8,3, 16,17,12 Sơ đồ nối dây pha: y = Pha a: lớp trên: 10 11 15 Lớp dưới: 10 14 15 Pha b: lớp trên: 13 14 18 Lớp dưới: 13 17 18 Pha c: lớp trên: 16 17 12 12 16 Lớp dưới: 11 CHƯƠNG 5: MẠCH TỪ VÀ DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN Sơ đồ khai triển dây quấn: Pha a: 1,2,6, 10,11,15; Pha b: 4,5,9, 13,14,18; Pha c: 7,8,3, 16,17,12 CHƯƠNG 5: MẠCH TỪ VÀ DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN DÂY QUẤN NGẮN MẠCH KIỂU LỒNG SÓC Đây quấn ngắn mạch kiểu lồng sóc tạo thành dẫn đồng đặt rãnh rôto, hai đầu chúng hàn với hai vành ngắn mạch đồng Các dẫn vành ngắn mạch nói đúc nhôm Sđđ dẫn lệch pha góc: α = 2π.p/Z Tính toán thực tế thường xem dẫn pha: Số pha rô to: m2 = Z2 Số vòng dây pha: N = 1/2 Các hệ số knv = krv = CHƯƠNG 5: MẠCH TỪ VÀ DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN Sơ đồ mạch điện dây quấn lồng sóc: đó: rt - điện trở dẫn; rv - điện trở đoạn hai dẫn vành ngắn mạch; Ta thay mạch điện thực nói mạch điện tương đương (r) dựa sở tổn hao hai mạch điện CHƯƠNG 5: MẠCH TỪ VÀ DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN Đối với nút (nút 2): i t  i v 23  i v12 Do dòng điện đoạn vòng ngắn mạch lệch pha góc α:  .p I t  2.I v sin  2.I v sin Z It Iv  .p 2.sin Z Tổn hao điện trở mạch điện thực mạch điện thay phải Z.It rt  2Z.Iv rv  Z.It r  r  rt  rv p. sin Z CHƯƠNG 5: MẠCH TỪ VÀ DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN CÁCH THỰC HIỆN DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Dây quấn máy điện xoay chiều đặt rãnh stato hay roto Các rãnh nầy có dạng: CHƯƠNG 5: MẠCH TỪ VÀ DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN Rãnh nửa kín dùng cho dây quấn stato máy điện công suất P< 100 kW, điện áp U