-
Thông tin
-
Quiz
Giáo trình môn Thực tập quấn dây máy điện | Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ
Giáo trình môn Thực tập quấn dây máy điện | Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ. Tài liệu được biên soạn dưới dạng file PDF gồm 76 trang, giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao trong kì thi sắp tới. Mời bạn đọc đón xem!
Thực tập quấn dây máy điện 3 tài liệu
Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ 98 tài liệu
Giáo trình môn Thực tập quấn dây máy điện | Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ
Giáo trình môn Thực tập quấn dây máy điện | Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ. Tài liệu được biên soạn dưới dạng file PDF gồm 76 trang, giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao trong kì thi sắp tới. Mời bạn đọc đón xem!
Môn: Thực tập quấn dây máy điện 3 tài liệu
Trường: Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ 98 tài liệu
Thông tin:
Tác giả:
Preview text:
UBND THÀNH PHỐ CẦN THƠ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ CẦN THƠ
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG THỰC TẬP
QUẤN DÂY MÁY ĐIỆN Biên soạn:
ThS. TRẦN HỮU TÍNH CH. HUỲNH VĂN PHÚ Cần Thơ, 2022
Thực tập quấn dây máy điện MỤC LỤC
PHẦN I .................................................................................................................. 1
MÁY BIẾN ÁP ...................................................................................................... 1
TÍNH TOÁN QUẤN DÂY MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA ...................................... 1
PHẦN II .............................................................................................................. 22
QUẤN QUẠT ĐIỆN THÔNG DỤNG ................................................................ 22
A. QUẤN DÂY QUẠT BÀN ................................................................ 22
B. QUẤN DÂY QUẠT TRẦN .............................................................. 31
PHẦN III ............................................................................................................. 38
ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ .............................................................. 38
A. MỘT SỐ KHÁI QUÁT CHUNG ...................................................... 38
B. QUẤN DÂY ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA ............. 45
C. QUẤN DÂY ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA ................ 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 72 i
Thực tập quấn dây máy điện PHẦN I MÁY BIẾN ÁP
TÍNH TOÁN QUẤN DÂY MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA
I. Yêu cầu thực hiện
- Sinh viên dựa trên kích thước lõi thép đang có sẵn và sơ đồ nguyên lý
của máy biến áp một pha yêu cầu thực hiện: tính toán số liệu dây quấn biến áp.
- Số liệu tính toán dây quấn phải đầy đủ các thông số sau: Số vòng dây
quấn (phía sơ cấp và thứ cấp), đường kính của dây quấn (dây trần), đường
kính tính tới lớp men cách điện bọc xung quanh và khối lượng dây quấn.
- Kiểm tra điều kiện lắp đầy và ước tính số vòng một lớp và số lớp trước khi thực hiện. II. Mục đích
Giúp sinh viên nắm vững các vấn đề sau đây:
- Áp dụng phương pháp tính toán dây quấn máy biến áp theo lý thuyết
vào một lỏi thép biến áp cho trước.
- Giúp sinh viên hiểu rõ các thông số trong lý thuyết như: hệ số lắp đầy,
số vòng một lớp và số lớp,… Dựa vào các thông số tính toán theo lý thuyết
cho dây quấn, chúng ta thực hiện việc bố trí các đầu ra dây biến áp đúng tiêu
chuẩn và tạo được nét thẩm mỹ cho bộ dây biến áp.
III. Nội dung thực tập
Bước 1. Đo các kích thước chuẩn của lá thép E, I
Khi sử dụng lõi thép E, I sinh viên cần đo các kích thước sau (xem
hình 1.1) nếu sử dụng lá thép E, I đúng tiêu chuẩn. 1
Thực tập quấn dây máy điện
Hình 1.1: Các kích thước cơ bản của lõi thép E, I Ký hiệu:
- a: Bề rộng trụ giữa của lõi thép.
- b: Bề dày của lõi thép.
- c: Bề rộng cửa sổ của lõi thép.
- h: Chiều cao cửa sổ của lõi thép. Chú ý:
- Các kích thước a, b, h được đo trực tiếp trên một lá thép E, I.
- Dụng cụ đo là thước kẹp.
- Riêng kích thước b được xác định gián tiếp bằng cách đo bề dày
của mỗi lá thép E, I sau đó đếm tổng số lá thép E, I. Từ đó tính ra
bề dày của mỗi thép biến áp theo quan hệ:
b = (Bề dày của 1 lá thép) x (Tổng số lá thép) (1.1)
Với lá thép kỹ thuật điện tiêu chuẩn theo dạng tole cán nóng hay cán
lạnh, vận hành ở tần số f = 50 Hz, bề dày tiêu chuẩn của lá thép thuộc một
trong hai cỡ sau: 0,5 mm và 0,35 mm.
Kích thước tổng quát của toàn bộ lá thép sau khi ghép sát được xác
định theo hình 1.2. Chúng ta có khối lượng của lõi thép biến áp (dạng tiêu chuẩn) theo quan hệ 1.2. 2
Thực tập quấn dây máy điện
Hình 1.2: Các kích thước ngoài của lõi
Gọi Wfer là khối lượng của lõi thép biến áp, với khối lượng riêng là
7,8 kg/dm3, khi biết được các kích thước cơ bản a, b chúng ta có quan hệ sau: W (1.2) fer = 46,8 a2.b
Trong đó, đơn vị đo được xác định như sau:
(Wfer) = (kg); (a) = dm; (b) = (dm)
Sau khi xác định các kích thước lõi thép, chúng ta tính tiết diện trụ
giữa của lõi thép chữ E. Đây là tiết diện cho từ thông chính móc vòng thường
xuyên qua các bộ dây quấn:
Gọi At là tiết diện dây trụ giữa của lõi thép, ta có: At = a x b (1.3)
Trong đó đơn vị đo: (At) = (cm2); (a) = (dm); (b) = (dm).
Bước 2: Xác định giá trị nv (số vòng dây tạo ra một volt suất điện động cảm ứng)
Trong bước này ta thực hiện 2 thao tác:
Chọn mật độ từ thông (hay từ cảm) B dùng tính toán cho lõi thép. 3
Thực tập quấn dây máy điện
Áp dụng công thức tính toán sức điện động tạo ra trong dây quấn biến
áp để tính số vòng dây tạo ra 1 volt sức điện động.
Ta có: E = 4,44 x f x Φm x n Mà Φm = B x S (S = At) Suy ra: nv = 45 B. A (1.4) t
Trong đó: (nv) = (vòng/volt); (B) = Tesla; (At) = (cm2) Chú ý:
Với lá thép kỹ thuật điện có bề dày tiêu chuẩn 0,35 mm và 0,5 mm; lá
thép thuộc dạng tole cán nóng và hàm lượng silic từ 2% đến 4% chúng ta
chọn giá trị mật độ từ thông B = 1T đến B = 1,2T (hàm lượng silic thấp chọn
B thấp). Lá thép kỹ thuật điện thuộc dạng dẫn từ đẳng hướng.
Với lá thép kỹ thuật điện có bề dày tiêu chuẩn khoảng 0,35 mm và
0,5 mm, lá thép thuộc dạng tole cán lạnh và hàm lượng silic khoảng 4%
chúng ta chọn giá trị mật độ từ thông B = 1,4T đến B = 1,6T. Lá thép kỹ
thuật điện thuộc dạng dẫn từ định hướng. Với lá thép này mạch từ cấu tạo
theo dạng đặc biệt: hình xuyến,… và không thuộc dạng E, I.
Bước 3: Xác định sơ đồ nguyên lý của máy biến áp, tính toán số vòng dây quấn
Theo lý thuyết số vòng dây quấn của các cuộn dây máy biến áp được
xác định theo sức điện động cảm ứng trong các bộ dây sơ cấp và thứ cấp
(xem lại lý thuyết máy biến áp), trong khi đó theo sơ đồ nguyên lý máy biến
áp cần thực hiện: Chúng ta chỉ có được thông số điện áp định mức của các bộ dây. 4
Thực tập quấn dây máy điện
Gọi U1 và U2 là điện áp định mức của dây quấn sơ cấp và thứ cấp biến
áp, chúng ta có thể tính toán số vòng dây quấn biến áp theo quan hệ (1.5) và
(1.6) khi thực hiện công. N1 = nv x U1 (1.5) N (1.6) 2 = (1,05 ÷1,1) x nv x U2 Trong đó:
N1 và N2 lần lượt là số vòng dây quấn sơ cấp và thứ cấp của biến áp.
Trong quan hệ (1.6) khoảng giá trị (1,05 ÷ 1,1) được xem là tỉ số
chênh lệnh giữa suất điện động tại dây quấn thứ cấp so với điện áp định
mức tại thứ cấp lúc đầy tải. Chú ý:
Trong các bài toán đòi hỏi chính xác, tỉ số chênh lệnh này được xác
định theo các bảng thống kê chọn trước. Tỉ số này phụ thuộc vào cấp công suất của biến áp.
Bước 4: Chọn mật độ dòng điện, ước lượng hiệu suất, chọn giá trị hệ số
lắp đầy, tính toán đường kính dây quấn sơ và thứ cấp
Thực hiện trình tự như sau:
- Chọn mật độ dòng điện J qua dây quấn máy biến áp. Giá trị mật độ
dòng điện theo lý thuyết phụ thuộc vào các thông số sau: Cấp cách điện chịu
nhiệt của vật liệu dùng thi công cho bộ dây biến áp, chế độ làm việc máy
biến áp (liên tục, ngắn hạn lập lại hay ngắn hạn không lập lại,…), kiểu thông
gió giải nhiệt cho dây quấn máy biến áp,…
- Muốn chọn giá trị mật độ chính xác chúng ta cần tham khảo các bảng số tiêu chuẩn.
Trong bài thực tập này chúng ta chọn mật độ dòng điện cho dây quấn
máy biến áp trong phạm vi từ J = 4 A/mm2 đến 5 A/mm2. 5
Thực tập quấn dây máy điện
- Tính toán tiết diện của cửa sổ lõi thép: Gọi Acs là diện tích cửa sổ, chúng ta có quan hệ sau: Acs = c x h (1.7)
Trong đó: (Acs) = (mm2); (c) = (mm); (h) = (mm)
Với lá thép tiêu chuẩn chúng ta có quan hệ giữa các kích thước cơ bản
a, b với cửa sổ lõi thép như sau: a (1.8) C = a ; h = 3 2 x 2
Như vậy chúng ta có thể xác định tiết diện cửa sổ lõi thép theo quan hệ sau: Acs = 0,75 x a2 (1.9)
Gọi Klđ là hệ số lắp đầy cửa sổ lõi thép, Klđ được định nghĩa như sau: (1.10) K
lđ = Tổng tiết diện dây quấn sơ cấp và thứ cấp
Tiết diện cửa sổ lõi thép
Giá trị này theo thi công được xác định trong phạm vi: Klđ = 0,36 ÷ 0,46.
Gọi η là hiệu suất của máy biến áp, theo lý thuyết máy biến áp,
với máy thuộc dạng một pha, chúng ta có định nghĩa theo hiệu suất có quan hệ sau:
η = P2 = Công suất tác dụng tiêu thụ trên tải = U2. I2. cos Φ2 (1.11) P1
Công suất tác dụng cung cấp vào sơ cấp U1. I1. cos Φ1
Trong trường hợp tải có tính cảm, đồng thời nếu xem tổn hao thép rất
bé, điện kháng tản từ của biến áp không cao, lúc đó giá trị hệ số công suất 6
Thực tập quấn dây máy điện
tải và giá trị hệ số công suất phía sơ cấp có thể xem như gần bằng nhau. Lúc
đó chúng ta có thể viết như sau:
η = P2 = U2. I2. cosΦ2 ≈ U2. I2 = S2 (1.12) P1 U1. I1. cos Φ1 U1. I1 S1
Trong đó: S1 và S2 lần lượt là công suất biểu khiến cung cấp vào phía
sơ cấp và thứ cấp. Nếu áp dụng quan hệ (1.12) chúng ta có thể xác định được
tỉ số dòng điện qua dây quấn sơ cấp và thứ cấp. I2 = η U1 (1.13) I1 U2
Với giá trị mật độ dòng điện J chọn trong các công đoạn tính toán trên,
chúng ta suy ra tỉ số tiết diện của dây quấn sơ cấp và thứ cấp từ quan hệ (1.13). Theo lý thuyết ta có: l [A] S= = J [ A mm2 ]
Gọi S1 và S2 lần lượt là tiết diện dây quấn sơ cấp và thứ cấp, suy ra: πd2 S 2 2 2 4 = I2 = η.U1 = = (d2 ) S 2 1 I1 U2 πd1 d1 4
Tóm lại ta có quan hệ sau: d2 = √ηU1 S2 hay = η.U1 (1.14) d1 U2 S1 U2
Trong đó: d1, d2 lần lượt là đường kính dây trần phía sơ cấp và thứ cấp. 7
Thực tập quấn dây máy điện
Với dây quấn sơ cấp và thứ cấp lần lượt là các dây điện tính đến tiết
diện của lớp tráng men, đường kính dây có men bọc quan hệ với dây trần như sau: dcđ[mm] = d[mm] + 0,05 mm (1.15) Chú ý:
Trong quá trình tính toán biến áp chúng ta cần phân biệt các khái niệm sau đây:
- Dựa vào các giá trị dòng điện tải qua dây quấn và mật độ dòng điện
chúng ta xác định được tiết diện dây và đường kính dây trần.
- Dựa theo tiết diện dây và đường kính dây có lớp men bọc, chúng ta sẽ
xác định được hệ số lắp đầy cửa sổ lõi thép.
Tuy nhiên quan hệ (1.15) chỉ đúng cho các loại dây có đường kính lớn
hơn 0,2 mm, với đường kính nhỏ hơn bề dày lớp men giảm thấp.
Trong quá trình tính toán ước lượng thi công, chúng ta có thể tính tỷ
số chênh lệnh giữa tiết diện dây quấn trần và tiết diện dây quấn khi tính luôn
lớp men theo quan hệ (1.16) sau đây.
Quan hệ này hoàn toàn chính xác khi dây quấn tiết diện tròn và lớp
bọc dầy 0,05 mm đồng thời đường kính dây quấn thay đổi trong phạm vi từ 0,25 mm đến 1 mm. Scd =(1,44 ÷1,1) S (1.16)
Trong đó: Scd, S lần lượt là tiết diện dây quấn có tính đến lớp men và
tiết diện dây trần. Ngoài ra chúng ta lưu ý khi đường kính dây có giá trị bé
thì tỷ số tiết diện chênh lệch lớn.
Trong quá trình tính toán ước lượng sơ bộ, chúng ta có thể lập quan
hệ sau đây để loại bỏ ảnh hưởng chênh lệch giá trị giữa S và Scđ. 8
Thực tập quấn dây máy điện S2cd ≈ S2 = η.U1 S (1.17) 1cd S1 U2
Phối hợp các quan hệ vừa trình bày: (1.5), (1.6), (1.7), (1.10), (1.14) và (1.6) ta có: K ld =N1S1cd + N2S2cd Acs (1.18)
Trong đó đơn vị của tiết diện theo (mm2). Chọn giá trị Klđ = 0,46 chúng
ta thành lập quan hệ sau dùng để xác định tiết diện dây quấn sơ cấp và thứ
cấp (có tính luôn lớp men cách điện). N1S1cd + N2S2cd = Kld.Acs (1.19) S2cd = S1cd (η. U1 ) U 2
Giải 2 phương trình trên ta được tiết diện dây quấn (có tính lớp cách
điện) của dây quấn sơ và thứ cấp. Chú ý:
Khi tính được các giá trị đường kính dây quấn, chúng ta phải chỉnh
tròn số các giá trị tính được theo đúng các kích thước dây có sẵn, quy định do các nhà sản xuất.
Quá trình chỉnh này phải khéo léo để không làm gia tăng hệ số lắp đầy
(đưa đến thực trạng không bỏ dây vào lọt cửa sổ lõi thép), nhưng cũng không
làm giảm quá thấp hệ số lắp đầy (tránh tình trạng làm giảm thấp công suất
máy biến áp, không tận dụng kích thước sẵn có của lõi thép). 9
Thực tập quấn dây máy điện
Bước 5: Ước lượng công suất biểu kiến nhận được từ phía thứ cấp máy biến áp
Với các kết quả tính được trong bước 4, dựa vào tiết diện dây trần ở
sơ cấp và thứ cấp, giá trị mật độ dòng điện đã chọn, chúng ta tính dòng điện
định mức qua dây quấn mang đầy tải (tải đúng định mức). I (1.20) 1 = J.S1 và I2 = J.S2
Căn cứ vào giá trị dòng điện chúng ta tính được công suất biểu kiến
cung cấp từ phía thứ cấp lên tải. S2 = U2.I2 (1.21)
Bước 6: Tính toán số vòng dây quấn trên một lớp, số lớp của bộ dây
quấn sơ và thứ cấp
Trong quá trình thi công, số vòng dây của một lớp dây quấn và số lớp
dây quấn thực hiện được trên bộ dây phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Kích thước và vật liệu làm khuôn quấn dây.
- Bề dầy giấy cách điện giữa các lớp dây quấn.
Với khuôn quấn dây chúng ta lựa chọn một trong các phương án sau:
Phương án dùng khuôn nhựa đúc sẵn.
Chúng ta có thể dùng khuôn nhựa đúc sẵn khi kích thước khuôn tương
thích với kích thước lõi thép. Chọn theo phướng án này không tốn thời gian
làm khuôn nhưng phải thực hiện công tác chuẩn bị làm sạch các cạnh khuôn
nhựa trước khi quấn dây. 10
Thực tập quấn dây máy điện
Vì khả năng chịu nhiệt của khuôn nhựa không cao so với các loại vật
liệu cách điện khác: Carton cách điện,… đồng thời để tạo dễ dàng trong quá
trình chế tạo, bề dày của khuôn nhựa thường bằng hay lớn hơn 1 mm, như
vậy chiều cao của dây quấn sẽ nhỏ hơn chiều cao cửa sổ lõi thép làm giảm
thấp số vòng dây quấn cho mỗi lớp.
Điều cuối cùng cần quan tâm khi chọn khuôn là chú ý đến bề dày b
của lõi thép. Giá trị bề dày lõi thép xác định trong quá trình tính toán số vòng
dây sẽ nhỏ hơn bề dày lõi thép biến áp thực tế.
Tóm lại, trước khi thi công chúng ta nên ghép toàn bộ các lá thép vào
khuôn nhựa để xác định khả năng chứa của khuôn. Nếu khuôn quá rộng so
với bề dày của lõi thép dễ sinh ra hiện tượng rung và tiếng ồn ở tần số thấp
khi biến áp vận hành. Ngược lại nếu khuôn quá hẹp, chúng ta không thể ghép
toàn bộ lá thép vào khuôn, như vậy số liệu tính toán sẽ sai lệch.
Hình 1.3: Khuôn nhựa dùng quấn dây và phương pháp ghép thử lõi thép vào khuôn 11
Thực tập quấn dây máy điện
Trong hình 1.3 trình bày dạng khuôn nhựa, cần làm sạch trước khi thi
công, cách ghép thử lõi thép vào khuôn nhựa. Kích thước của khuôn dùng
quấn dây được trình bày trong hình 1.4.
Hình 1.4: Chiều cao hiệu dụng dây quấn
Khi tính toán số vòng dây quấn trên một lớp, chiều cao quấn dây được
xác định theo kích thước đã trừ đi bề dày của khuôn quấn (phần khuôn che
phía trên 2 mặt của bộ dây). Gọi chiều cao quấn dây là chiều cao hiệu dụng Hhd, ta có:
Hhd = h – 2.(bề dày khuôn quấn dây) (1.22)
Phương án gia công khuôn quấn dây bằng giấy cách điện.
Khi dùng giấy cách điện làm khuôn quấn dây biến áp, ta phải chọn
giấy có độ dày khuôn 1 mm (nếu khuôn 1 lớp) hoặc 0,5 mm (khi thực hiện
khuôn có 2 lớp). Giấy cách điện làm khuôn phải cứng, có độ bền cơ học.
Trong hình 1.5 trình bày trình tự thực hiện khuôn quấn dây làm bằng
giấy cách điện. Với phương pháp làm khuôn quấn dây bằng giấy cách điện,
khi thực hiện chúng ta cần chú ý đến các điểm sau:
Lõi gỗ phải có kích thước quan hệ với kích thước lõi thép như sau:
Kích thước a của lõi gỗ phải lớn hơn kích thước a của lá thép khoảng 0,5 mm. 12
Thực tập quấn dây máy điện
Kích thước b của lõi gỗ phải lớn hơn kích thước toàn bộ lá thép E ghép sát lại.
Kích thước này lớn hơn kích thước b dùng trong tính toán tiết diện lõi thép.
Kích thước h của lõi gỗ bằng độ cao h của cửa sổ lõi thép.
Bề rộng của tấm giấy cách điện dùng làm “tai” của khuôn quấn dây,
dùng cho các cạnh dây quấn trong xây xát với lá thép trong quá trình lắp
ghép, phải có bề rộng bằng với bề rộng của cửa sổ lõi thép.
Phải dùng keo dán lớp giấy gấp mí của khuôn quấn dây. Lớp gấp mí
phải luôn nằm bên phía cánh a của lõi thép.
Dùng keo dán định vị các lớp giấy cách điện (“tai” của khuôn quấn) vào khuôn quấn dây.
Sau khi thực hiện, chờ cho các lớp keo hẳn, cho lỏi gỗ thoát khỏi khuôn
giấy và dùng lá thép E ướm kiểm tra lại điều kiện bỏ lọt lá thép E vào khuôn
quấn dây. Nếu cần thiết dùng kéo tỉa định hình những vị trí dư thừa. Sau khi
cho lá thép E vào khuôn, kiểm tra độ cao của khuôn phải cao bằng hay thấp
hơn chiều cao h của cửa sổ lõi thép (xem hình 1.6). 13
Thực tập quấn dây máy điện
Hình 1.5: Phương pháp thực hiện khuôn quấn dây 14
Thực tập quấn dây máy điện
Hình 1.6: Thoát lõi gỗ và ướm thử lá thép E vào khuôn quấn dây
Dựa vào kích thước khuôn chúng ta xác định số vòng dây cho mỗi lớp
dây quấn và bề dày tính toán cho bộ dây.
Số vòng dây quấn cho một lớp dây quấn sơ cấp: SV1/lớp = HhdK (1.23) d quấn 1cd Trong đó:
Kquấn: là hệ số quấn phụ thuộc vào công nghệ quấn dây, giá trị này
được xác định trong phạm vi: Kquấn = (0,92 ÷ 0,95).
Số vòng dây quấn cho một lớp dây quấn thứ cấp: SV2/lớp = HhdK d quấn 2cd (1.24)
Số lớp dây quấn sơ cấp: 15
Thực tập quấn dây máy điện SL 1 = N1 (1.25) SV1/lớp
Số lớp dây quấn thứ cấp: SL2 = N2 SV2/lớp (1.26)
Bề dày cuộc dây quấn:
e = SL1.(d1cđ + ecđ1) + SL2.(d2cđ + ecđ2) (1.27) Trong đó:
- e: bề dày cuộc dây quấn có tính luôn cách điện giữa các lớp dây quấn.
- ecđ1: bề dày lớp cách điện giữa các lớp dây quấn sơ cấp.
- ecđ2: bề dày lớp cách điện giữa các lớp dây quấn thứ cấp.
Thông thường với máy biến áp một pha công suất dưới 50VA dây
quấn sơ cấp có thể quấn không cần cách điện các lớp, để tránh làm tăng bề
dày cuộc dây do giấy cách điện lớp tạo ra. Chỉ cần cách điện lớp giữa các
lớp dây quấn sơ cấp và thứ cấp. Với công nghệ này khi thi công cần rải đều
số vòng dây quấn trên mỗi lớp trong quá trình quấn dây, đồng thời phải tẩm
cách điện thật kỹ. Với các biến áp có công suất lớn từ 100 VA trở lên, chúng
ta nên dùng cách điện giữa các lớp trong mỗi cuộn dây, bề dày cách điện phụ
thuộc vào khoảng điện áp chênh lệch giữa 2 lớp dây quấn.
Nếu điện áp chênh lệch giữa 2 lớp dây quấn không quá 600 V, chúng
ta có thể chọn giấy presspahhn độ dày cách điện khoảng 0,1 mm. Kiểm tra
lại hệ số lắp đầy tính theo bề dày chiếm chỗ của cuộc dây so với chiều rộng cửa sổ lỏi thép. 16
Thực tập quấn dây máy điện
Trong trường hợp này, nếu không để ý đến bề dày của khuôn quấn
dây, chúng ta có hệ số lắp đầy cửa sổ lõi thép tính theo bề dày chiếm chỗ của
cuộc dây quấn biến áp như sau: Klđcs = 𝑒 (1.28) 𝑐
Giá trị cho phép của hệ số Klđcs = (0,75 ÷ 0,82). Nếu giá trị tính toán
được nhỏ hơn khoảng giá trị cho phép, chúng ta chưa tận dụng hết khả năng
của lõi thép, ngược lại nếu giá trị tính toán lớn hơn khoảng giá trị cho phép
thì cuộc dây có khả năng không có khả năng bỏ lọt cửa sổ.
Đến bước này nếu giá trị tính toán đã thỏa, chúng ta tiến hành sang
phần thi quấn dây biến áp. 17
Thực tập quấn dây máy điện
IV: TÓM TẮT CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN - Dụng cụ + Bàn dây quấn + Bộ đồ nghề điện
+ Búa cao su, dao vô dây, nêm gạc ém dây
+ Đồng hồ VOM, Volt kế, Ampere kế,…
- Vật liệu dùng dể quấn dây + Dây điện từ + Giấy cách điện + Băng keo + Ống gen + Chỉ đai, băng vải,…
Bước 1: Xác định tiết diện thực của lỗi thép (S0)
Căn cứ vào kích thước lỗi sắt a, b xác định tiết diện lõi sắt nơi quấn dây. Sau
đó trừ đi phần lớp cách điện, oxit trên bề mặt lá sắt để còn lại tiết diện thực
của lõi sắt bằng công thức: S0 = (0,9 ÷ 0,93) x S (cm2) Chọn:
K = 0,9 nếu bề dầy lá sắt efe = 0,35 mm
K = 0,93 nếu bề dầy lá sắt efe = 0,50 mm
K = (0,8 ÷ 0,85) nếu bề dầy lá sắt bị rỉ sét lỗi lõm Với S = a x b (cm2)
Kiểm tra công suất dự tính Pdt đối với kích thước mạch từ S0. Ta có: Pdt = U2 x I2 (VA) S P 0 )2 cp = ( (VA) 1,2 18
Thực tập quấn dây máy điện
So sánh Pdt và Pcp nếu Pdt không lớn hơn Pcp không quá 10% thì mạch
từ coi như tương ứng với công suất dự tính Pdt.
Bước 2: Tính số vòng dây mỗi volt Từ công thức: E = 4,44 x f x B x S x W Với E = 1 volt, f = Hz 104 Ta có: W = (Vòng/volt) 4,44 x f x B x S0 K Rút gọn lại: W = (Vòng/volt) S0
K là hằng số phụ thuộc vào B (wb/mm2)
S0 tiết diện thực của lõi sắt
Bảng 1: Cho phép chọn hệ số K theo mật độ từ B Mật độ từ B
0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Hệ số K 64 56 50 45 41 37,5 34,5 32,5 30
Bước 3: Tính số vòng dây cuộn sơ cấp W1 W1 = W x U1 (W[Vòng/volt])
Bước 4: Tính số vòng dây cuộn thứ cấp W2
Khi tính số vòng của cuộn thứ cấp cần phải dự trù thêm một số vòng dây để
bù trừ sự sụt áp do trở kháng của cuộn thứ cấp W2 = W x (U2 + ∆U2)
(W[Vòng/volt])
Độ dự trù điện áp ∆U2 được chọn theo bảng 2
Bảng 2: Cho phép chọn ∆U2 theo suất biểu khiến 19
Thực tập quấn dây máy điện P (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
Bước 5: Tính tiết diện dây sơ cấp và thứ cấp
Nên tính tiết diện dây nên căn cứ vào điều kiện làm việc của máy biến
áp, công suất,… mà chọn mật độ dòng J cho phù hợp để khi máy biến áp vận
hành định mức, dây dẫn không phát nhiệt thoái hơn 800C
Bảng 3: Cho phép chọn mật độ dòng J khi thời gian làm việc của máy
biến áp liên tục 24/24. P (VA) 0 - 50 50 - 100 100 - 200 200 - 500 500 - 1000 J (A/mm2) 4 3,5 3 2,5 2
Nếu máy biến áp làm việc ngắn hạn từ 3 ÷ 5 giờ, thông gió tốt nơi để
máy biến áp. Có thể chọn J = 5 A/mm2 để tiết kiệm khối lượng dây đồng.
Tiết diện dây sơ cấp được xác định theo mật độ dòng J: P S 2 1 = (mm2) ƞ x U1 x J Với:
Ƞ: Hiệu suất máy biến áp khoảng 0,85 ÷ 0,90 U1: Điện áp nguồn
Tiết diện dây thứ cấp: I S 2 2 = (mm2) J 20
Thực tập quấn dây máy điện
Biết tiết diện dây dễ dàng xác định đường kính dây d1 và d2
Có thể dùng công thức d1 = 1,13√𝑆1 , d2 = 1,13√𝑆2 21
Thực tập quấn dây máy điện PHẦN II
QUẤN QUẠT ĐIỆN THÔNG DỤNG
A. QUẤN DÂY QUẠT BÀN I. Mục đích
Giúp sinh viên
- Tìm hiểu kết cấu thực tế của quạt bàn cũng có các thành phần
rotor (lồng sóc), stator (chứa dây quấn).
- Xác định được các thông số kỹ thuật cơ bản.
- Biết cách xác định kích thước và làm khuôn quấn dây.
- Biết cách đấu nối, kiểm tra và thứ tự chạy. II. Nội dung
Thông thường ta thường gặp quạt bàn có 2p = 4 hoặc 2p = 6.
Đổi tốc độ: dùng mạch điện tử (Dimmer), dùng cuộn kháng đặt dưới
chân đế hoặc dùng bộ dây đổi tốc đặt chung với cuộn đề hoặc chạy.
2.1. Quạt gió mạch L.
Nếu dùng bộ dây đổi tốc đặt chung với cuộn đề, ta có mạch đổi tốc hình L. Gồm:
- Cuộn dây chính (còn gọi là cuộn chạy).
- Cuộn số: được quấn trong cùng một rãnh chứa dây với cuộn đề.
- Cuộn dây đề: (còn gọi là cuộn phụ). 22
Thực tập quấn dây máy điện
Hình 2.1: Mạch đổi tốc hình L
2.2. Mạch đổi tốc mạch T
Cũng gồm các phần tử cuộn dây như mạch L. Nhưng cuộn dây số sẽ
được quấn nằm trong cùng một rãnh chứa dây cuộn chạy.
Hình 2.2: Mạch đổi tốc hình T 23
Thực tập quấn dây máy điện
Sơ đồ nguyên lý mạch hình T và hình L như sau:
Hình 2.3: Mạch đổi tốc hình T
Hình 2.4: Mạch đổi tốc hình L
III. Sơ đồ đấu dây quấn khai triển
3.1. Ký hiệu, thuật ngữ thường dùng trong quấn dây máy điện
- Z: Tổng số rãnh đếm được trong Stator.
- 2p: Số cực động cơ (p: số cặp cực).
- τ: Bước cực từ, khoảng cách trung gian giữa hai cực từ kế cận nhau. τ = Z 2P (2.1)
𝛼đ: Góc lệnh giữa hai rãnh liên tiếp (tính theo đơn vị đo góc điện lúc đó
xem mỗi khoảng bước cực từ trải rộng trong không gian tương ứng 1800 điện). α (2.2) đ = 1800 τ 24
Thực tập quấn dây máy điện
3.2. Sơ đồ dây quấn khai triển
Hình 2.5: Sơ đồ dây quấn khai triển
Chú ý: Với 2p = 4, có 4 lớp dây (1 chạy, 2 số, 1 đề) sẽ xuất hiện 8
đầu dây và cách đấu dây liên kết các cực là: { Đầu - Đầu Cuối - Cuối 25
Thực tập quấn dây máy điện
IV. Sơ đồ đấu dây
Hình 2.6: Sơ đồ đấu dây
V. Tính toán số liệu dây quấn
Trong phần này chỉ hướng dẫn cơ sở để tính số liệu dây quấn của động
cơ quạt một cách khái quát. Vì động cơ quạt được thiết kế chỉ chịu tác dụng
của lực cản không khí, làm việc liên tục và không được gây tiếng ồn quá định mức cho phép.
Các bước tiến hành tính số liệu dây quấn quạt cũng tương tự như tính
số liệu dây quấn của động cơ một pha như sau: - Dụng cụ + Bàn dây quấn + Bộ đồ nghề điện
+ Búa cao su, dao vô dây, nêm gạc ém dây
+ Đồng hồ VOM, Volt kế, Ampere kế,…
- Vật liệu dùng dể quấn dây + Dây điện từ 26
Thực tập quấn dây máy điện + Giấy cách điện + Băng keo + Ống gen + Chỉ đai, băng vải,…
Bước 1: Bước từ cực τ = 3.14 x Dt 2p (2.2)
Bước 2: Từ thông ở mỗi cực Ф
Ф = 0,64 x τ x L x Bσ x 10-4 (2.3) Trong đó:
- L: Chiều dài stator (cm).
- Bσ: Mật độ từ (Wb/m2).
Bảng 2.1. Mật độ từ 𝐵𝜎 Loại quạt
Mật độ từ 𝐁𝛔 (wb/m2) - Quạt bàn có tụ. 0,40 ÷ 0,45 - Quạt trần có tụ. 0,45 ÷ 0,50 - Quạt bàn nhật. 0,50 ÷ 0,65
- Quạt có vòng ngắn mạch. 0,65 ÷ 0,35
Bước 3: Tính số vòng dây cuộn chạy K W E x Uđm A = 4,44 x f x Ф x Kdq (2.4) Trong đó: 27
Thực tập quấn dây máy điện - KE: Hệ số điện áp.
- Uđm: Điện áp định mức của động cơ quạt.
- f: Tần số dòng điện.
- Kdq: Hệ số dây quấn Kdq < 1.
Bảng 2.2. Hệ số điện áp 𝐾𝐸 Loại quạt
Hệ số 𝐊𝐄
- Quạt bàn có tụ điện. 0,70 ÷ 0,75
- Quạt trần có tụ điện. 0,75 ÷ 0,85
- Quạt có vòng ngắn mạch 0,60 ÷ 0.70
Bước 4: Số vòng cho mỗi cuộn chạy WC = WA 2p (2.5)
Bước 5: Tiết diện của cuộn dây
Do động cơ quạt có công suất nhỏ từ vài chục watt đến không quá
200W. Nên để đơn giản cách tính có thể chọn cơ dây theo bảng 2.3.
Bảng 2.3. Tiết diện của cuộn dây Cỡ dây Loạt quạt
Công suất Điện áp Cuộn chạy Cuộn đề Cuộn tốc độ 110 V 0,30 0,20 0,25 Quạt bàn có tụ 50 ÷ 70 W 220 V 0,25 0,20 0,20 110 V 0,40 ÷ 0,45 0,30 ÷ 0,35 Quạt trần có tụ
75 ÷ 120 W 220 V 0,30 ÷ 0,35 0,20 ÷ 0,25 110 V 0,30
Quạt bàn có vòng 30 ÷ 40 W 220 V 0,15 ÷ 0,25 ngắn mạch 200 W 110 V 0,50 ÷ 0,60 28
Thực tập quấn dây máy điện Quạt trần có vòng 110 V 0,50 ÷ 0,60 75 ÷ 120 W ngắn mạch 220 V 0,35 ÷ 0,60
Bước 6: Kiểm tra hệ số lắp đầy K1d 2 K1d = Nr.dcd S (2.6) t Trong đó:
- Nr: Tổng số dây dẫn trong mỗi rãnh.
- dcd: đường kính dây dẫn kể cả lớp cách điện.
- St: Tiết diện còn trống để chứa dây sau khi lót cách điện.
Bước 7: Tính số vòng dây của cuộn đề
Tùy theo loại quạt mà ta lựa chọn cách tính sao cho phù hợp, mặc khác
do việc tính toán phức tạp vì cuộn đề mắc nối tiếp với tụ điện nên tính sao
cho dòng điện trong cuộn đề phải lệch pha với dòng điện trong cuộn chạy 1 góc lệnh pha 900. Ta chọn như sau:
Đối với quạt bàn. WB = (1,7 ÷ 2,0) x WA (2.7)
Đối với quạt trần có cuộn đề đấu cực giả. WB = (17 ÷ 0,8) x WA (2.8)
Đối với quạt trần. W (2.9) B = (1,7 ÷ 2,0) x WA
Đối với quạt có tụ. Quạt Việt Nam: WB = (1,2 ÷ 1,4) x WA (2.10) 29
Thực tập quấn dây máy điện Quạt Nhật: WB = (0,7 ÷ 0,8) x WA (2.11)
Bước 8: Tiết diện dây của cuộn đề. SB = (0,52 ÷ 0,70) x SA (2.12) 30
Thực tập quấn dây máy điện
B. QUẤN DÂY QUẠT TRẦN I. Mục tiêu
- Học xong bài này, sinh viên có khả năng quấn được các loại quạt trần.
- Xác định được các thông số cơ bản.
- Biết cách làm khuôn quấn dây.
- Rèn luyện được tính sáng tạo trong việc tính toán các số liệu cơ bản cho các loại quạt khác.
II. Sơ đồ đấu dây quấn của quạt
2.1. Đấu các cuộn tạo thành từ cực thật
Trong cách đấu này các cuộn dây được mắc nối tiếp với nhau theo trật tự nhất định.
Cuộn đấu dây thuận, kế tiếp cuộn đấu chéo dây. Với cách đấu này tạo
thành từ cực thật thì số cuộn bằng số từ cực.
Hình 2.7: Sơ đồ đấu dây từ cực
2.2. Đấu các cuộn tạo thành từ cực giả
Trong cách đấu này các cuộn dây được mắc nối tiếp với nhau. Nhưng
giữa hai cuộn kế tiếp phải chừa trống ít nhất một rãnh và được nối tiếp thuận
chiều với nhau để tạo các từ cực thuận chiều cùng dấu. Khoảng trống xen kẻ
là các từ cực giả khác dấu với từ cực của cuộn dây. Cách đấu tạo từ cực giả
số cuộn dây chỉ bằng 1/2 số từ cực. 31
Thực tập quấn dây máy điện
Hình 2.8: Sơ đồ đấu dây từ cực giả
2.3. Sơ đồ mạch điện quạt trần Cuộn cảm Tụ điện kháng
Bộ điều chỉnh tốc độ Quạt trần
Hình 2.9: Sơ đồ mạch quạt trần
Quạt trần có thể đấu dây theo từ cực thật và từ cực giả.
Quạt trần điều chỉnh tốc độ bằng cách giảm điện áp đặt vào động cơ
quạt. Có rất nhiều cách giảm điện áp đưa vào động cơ quạt, nhưng thông
thường người ta dùng cuộn cảm kháng. Khoảng sụt áp trên cuộn cảm kháng
không quá 30% điện áp nguồn. Nếu cao hơn, sẽ làm quạt chạy quá chậm và phát nhiệt. 32
Thực tập quấn dây máy điện
2.4. Kết cấu một số quạt trần
- Kết cấu rãnh hở (hình 1) thường gặp trong quạt trần có:
Z = 54 hoặc Z = 48.
- Kết cấu rãnh hình hoa huệ (hình 2) thường gặp trong quạt trần có: Z = 40.
- Kết cấu rãnh hình hoa huệ (hình 3) thường gặp trong quạt trần có:
Z = 40 hoặc Z = 44.
- Kết cấu rãnh (hình 4) thường gặp trong quạt trần có: Z = 36.
Một số cực từ thường gặp. - Z = 16, 2p = 8. - Z = 36, 2p = 12 hoặc 18. - Z = 40, 2p = 20. - Z = 48, 2p = 12 hoặc 16. - Z = 54, 2p = 18. 1 2
Hình 2.10: Một số kết cấu quạt trần 33
Thực tập quấn dây máy điện
Sơ đồ quạt trần.
Trong quá trình quấn dây quạt trần bao gồm hai phần chính gồm cuộn
chạy và cuộn đề sẽ tách rời nhau do đó ta sẽ vẽ riêng từng cuộn và chia đều các rãnh với nhau.
a. Cuộn chạy
Hình 2.11: Sơ đồ cuộn chạy dây quấn quạt trần z = 16, 2p = 8 b. Cuộn đề
Hình 2.12: Sơ đồ cuộn đề dây quấn quạt trần z = 16, 2p = 8
III. Tính toán dây quấn quạt trần
Các bước tiến hành tính số liệu dây quấn quạt cũng tương tự như tính
số liệu dây quấn của động cơ 1 pha như sau: 34
Thực tập quấn dây máy điện
Bước 1: Bước từ cực τ = 3,14 x Dt 2p (2.13)
Bước 2: Từ thông ở mỗi cực Ф
Ф = 0,64 x τ x L x Bσ x 10-4 (2.14) Trong đó:
- L: Chiều dài stator (cm).
- Bσ: Mật độ từ (Wb/m2).
Bảng 2.4. Mật độ từ 𝐵𝜎 Loại quạt
Mật độ từ 𝐁𝛔 (wb/m2) - Quạt bàn có tụ. 0,40 ÷ 0,45 - Quạt trần có tụ. 0,45 ÷ 0,50 - Quạt bàn nhật. 0,50 ÷ 0,65
- Quạt có vòng ngắn mạch. 0,65 ÷ 0,35
Bước 3: Tính số vòng dây cuộn chạy K W E x Uđm A = 4,44 x f x Ф x K (2.15) dq Trong đó: - KE: Hệ số điện áp.
- Uđm: Điện áp định mức của động cơ quạt.
- f: Tần số dòng điện.
- Kdq: Hệ số dây quấn Kdq < 1. 35
Thực tập quấn dây máy điện
Bảng 2.5. Hệ số điện áp KE Loại quạt
Hệ số 𝐊𝐄
- Quạt bàn có tụ điện. 0,70 ÷ 0,75
- Quạt trần có tụ điện. 0,75 ÷ 0,85
- Quạt có vòng ngắn mạch. 0,60 ÷ 0,70
Bước 4: Số vòng cho mỗi cuộn chạy WC = WA 2p (2.16)
Bước 5: Tiết diện của cuộn dây
Do động cơ quạt có công suất nhỏ từ vài chục watt đến không quá
200W. Nên để đơn giản cách tính có thể chọn cỡ dây theo bảng 2.6.
Bảng 2.6: Tiết diện của cuộn dây Cỡ dây Loạt quạt
Công suất Điện áp Cuộn chạy Cuộn đề Cuộn tốc độ 110 V 0,30 0,20 0,25 Quạt bàn có tụ 50 ÷ 70 W 220 V 0,25 0,20 0,20 110 V 0,40 ÷ 0,45 0,30 ÷ 0,35 Quạt trần có tụ
75 ÷ 120 W 220 V 0,30 ÷ 0,35 0,20 ÷ 0,25 110 V 0,30
Quạt bàn có vòng 30 ÷ 40 W 220 V 0,15 ÷ 0,25 ngắn mạch 200 W 110 V 0,50 ÷ 0,60 Quạt trần có vòng 110 V 0,50 ÷ 0,60 75 ÷ 120 W ngắn mạch 220 V 0,35 ÷ 0,60 36
Thực tập quấn dây máy điện
Bước 6: Kiểm tra hệ số lắp đầy K1d 2 K1d =Nr x dcd S (2.17) t Trong đó:
- Nr: Tổng số dây dẫn trong mỗi rãnh.
- dcd: đường kính dây dẫn kể cả lớp cách điện.
- St: Tiết diện còn trống để chứa dây sau khi lót cách điện.
Bước 7: Tính số vòng dây của cuộn đề
Tùy theo loại quạt mà ta lựa chọn cách tính sao cho phù hợp, mặc khác
do việc tính toán phức tạp vì cuộn đề mắc nối tiếp với tụ điện nên tính sao
cho dòng điện trong cuộn đề phải lệch pha với dòng điện trong cuộn chạy 1 góc lệnh pha 900. Ta chọn như sau:
Đối với quạt bàn. WB = (1,7 ÷ 2,0) x WA (2.18)
Đối với quạt trần có cuộn đề đấu cực giả. WB = (17 ÷ 0,8) x WA (2.19)
Đối với quạt trần. W (2.20) B = (1,7 ÷ 2,0) x WA
Đốii với quạt có tụ. Quạt Việt Nam: WB = (1,2 ÷ 1,4) x WA (2.21) Quạt Nhật: WB = (0,7 ÷ 0,8) x WA (2.22)
Bước 8: Tiết diện dây của cuộn đề. SB = (0,52 ÷ 0,70) x SA (2.23) 37
Thực tập quấn dây máy điện
IV. Kỹ thuật quấn dây của quạt
4.1. Cách lót giấy cách điện
Lót giấy cách điện trong rãnh nhằm mục đích cách điện giữa cuộn dây
và mạch từ stator. Giấy cách điện là loại giấy pressphan hoặc giấy phim có
bề dày 0,2 mm.
4.2. Cách đo khuôn cuộn dây
Khi lấy mẫu khuôn cuộn dây phải chú ý bề cao ở 2 nắp phía trên và
dưới, để dự trù bề cao của cuộn dây. Như thế sẽ tránh được dây quấn cọ sát
vào nắp làm chạm masse hoặc không quay được. Đầu cuộn dây nên cách nắp 1 khoảng 5 mm. Ta có: - 3,14 (D- hr) A = . y 2p τ - B = L + 2h. - C = 2/3 hr. Trong đó: - D: Đường kình stato. - hr: Bề cao rãnh. - Y: Bước cuộn dây. - 𝜏: Bước từ cực.
- h: Bề cao đầu cuộn dây 10 – 15 mm. 38
Thực tập quấn dây máy điện
V. Cách quấn dây định hình cuộn dây
Sau khi lấy mẫu khuôn xong, thực hiện khuôn và lắp bộ khuôn như hình vẽ.
Lót giấy lên khuôn, rồi quấn dây đè lên. Trông khi quấn dây cố gắng
giữ dây song song, tránh quấn dây chéo nhau, để dễ dàng vô dây sau này.
Sau khi đã đủ số vòng, lòn dây qua khuôn thứ hai ở phía đầu cuộn dây và
tiếp tục quấn đủ số vòng dây như cuộn dây thứ nhất. Cứ như thế cho đến khi
hết bộ khuôn, sau đó tháo khuôn và dùng dây đồng cột từng cuộn để phân biệt, tránh bị rối.
VI. Cách lắp dây vào rãnh
Trước khi lắp dây vào rãnh nên sửa miệng rảnh sao cho thẳng, không
có cạnh bén làm cấn dây để dễ vô cuộn dây.
Với cuộn đề, dây nhỏ, bọc cách điện ở hai cuộn dây rồi cho hai cạnh
vào các rãnh cùng một lúc.
Với cuộn chạy, dây lớn thì cho từng lượng nhỏ dây vào rảnh và cùng
một lúc hai cạnh dây, ấn sâu đấy rảnh. Khi thấy dây trong rảnh đầy, dùng
dao nhím ém sát đáy. Cuối cùng cắt bớt giấy cách điện thừa ở miệng rãnh và
ém chặt xuống để giữ dây không bung ra ngoài.
Các cuộn dây mắc nối tiếp và bố trí sao cho cuộn thuận, cuộn nghịch xen kẻ nhau. 39
Thực tập quấn dây máy điện PHẦN III
ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
A. MỘT SỐ KHÁI QUÁT CHUNG I. Khái niệm
Động cơ điện không đồng bộ là loại động cơ xoay chiều làm việc theo
nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ quay của Rotor n (tốc độ quay của
máy) khác với tốc độ quay của từ trường n1.
Động cơ điện không đồng bộ có hai dây quấn: Dây quấn Stator (sơ
cấp) nối với lưới điện, tần số không đổi f, dây quấn Rotor (thứ cấp) được nối
tắt lại hoặc khép kín qua điện trở, dòng điện trong dây quấn Rotor sinh ra
nhờ sức điện động cảm ứng có tần số không đổi phụ thuộc vào tốc độ của
Rotor (phụ thuộc vào tải ở trên trục của máy).
Phân loại động cơ điện 40
Thực tập quấn dây máy điện II. Cấu tạo
Cấu tạo của động cơ không đồng bộ (ĐCKĐB) tùy theo kiểu loại vỏ
bọc kín hoặc hở, là do hệ thống làm mát bằng cánh quạt thông gió đặt bên
trong hay bên ngoài động cơ. Gồm hai phần chính: Phần tĩnh và phần quay.
Hình 3.1: Cấu tạo cơ bản của động cơ không đồng bộ. 2.1. Phần tĩnh
Phần tĩnh hay còn gọi là stator gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn. a. Lõi thép
Là bộ phận dẫn từ của máy có dạng hình trụ rổng, lõi thép được làm
bằng các lá thép kỹ thuật điện dày 0,35 mm đến 0,5 mm, được dập theo hình
vành khăn, phía trong có xẻ rãnh để đặt dây quấn và được sơn phủ trước khi ghép lại. b. Dây quấn
Dây quấn Stator được làm bằng dây đồng hay nhôm đặt trong các rãnh của lõi thép. 41
Thực tập quấn dây máy điện
Hai bộ phận chính trên còn có các bộ phận phụ bao bọc lõi thép là vỏ
máy được làm bằng nhôm hay gang dùng để giữ chặt lõi thép phía dưới là
chân đế để bắt chặt vào bệ máy, hai đầu có hai nắp làm bằng vật liệu cùng
loại với vỏ máy, trong nắp có ổ đỡ (hay còn gọi là bạc) dùng để đỡ trục quay của Rotor.
Hình 3.2: Cấu tạo Stator cơ bản của động cơ không đồng bộ. 2.2. Phần quay
Phần quay hay còn gọi là Rotor, gồm có lõi thép, dây quấn và trục máy. a. Lõi thép
Có dạng hình trụ đặc làm bằng lá thép kỹ thuật điện, dặp thành hình
diễn và ép chặt lại, trên mặt có các đường rãnh để đặt các thanh dẫn hoặc dây
quấn. Lõi thép được ghép chặt với trục quay và đặt trên hai ổ đỡ của Stator. b. Dây quấn
Trên Rotor có hai loại: Rotor lồng sốc và Rotor dây quấn. 42
Thực tập quấn dây máy điện
Loại Rotor dây quấn: Có dây quấn giống như Stator, loại này có ưu
điểm là moment quay lớn nhưng kết cấu phức tạp, giá thành tương đối cao.
Loại roto lồng sốc: Kết cấu của loại này rất khác với dây quấn của
stator. Nó được chế tạo bằng cách đúc nhôm vào các rãnh của rotor, tạo thành
các thanh nhôm và được nối ngắn mạch ở hai đầu và có đúc thêm các cánh
quạt để làm mát bên trong khi Rotor quay.
Hình 3.3: Cấu tạo Rotor cơ bản của động cơ không đồng bộ
Hình 3.4: Rotor lồng sóc
Hình 3.5: Rotor dây quấn 43
Thực tập quấn dây máy điện
Nguyên lý làm việc
Muốn cho động cơ làm việc, stator của động cơ cần được cấp dòng
điện xoay chiều. Dòng điện qua dây quấn stato sẽ tạo ra từ trường quay với cấp độ. 𝑓 n 1 1 = 60. 𝑝 (1.1) Trong đó:
- f: Là tần số của nguồn điện.
- p: Là số đôi cực của dây quấn Stator.
Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý làm việc
Khi ta cho dòng điện ba pha tần số f1 vào dây quấn stator sẽ tạo ra từ
trường quay với tốc độ n1. Từ trường quay cắt các thanh dẫn của dây quấn
Rotor và cảm ứng nên sức điện động e2. Vì dây quấn Rotor nối kín mạch nên
sức điện động cảm ứng sẽ sinh sẽ sinh ra dòng điện i2, trong các thanh dẫn Rotor.
Dòng điện i2 trong từ trường chịu tác động của lực điện từ F và sinh
ra moment quay Mquay làm Rotor quay với tốc độ n. 44
Thực tập quấn dây máy điện
Hệ số trượt: S% = 𝑛1−𝑛 (1.2) 𝑛1
III. Các trị số định mức
Công suất định mức mà động cơ điện tiêu thụ: P1đm = Pđ𝑚 = √3𝑈 (1.3) n
đ𝑚𝐼đ𝑚 cos 𝜑đ𝑚 đm Với:
- Pđ𝑚: Công sức định mức ở đấu cực [KW].
- nđm: Hiệu suất định mức.
- Uđm: Điện áp dây định mức [KV].
- Iđm: Dòng điện dây định mức [A].
- cos 𝜑đ𝑚: Hệ số công suất định mức.
Moment quay định mức ở đầu trục. Mđm = Pđm x 1 = 0,955Pđm (1.4) ω 9,81 nđm Với:
nđm: Tốc độ quay định mức [vg/ph].
𝜔 = 2𝜋𝑛đ𝑚: Tốc độ quay [rad/s]. 60 45
Thực tập quấn dây máy điện
Ngoài các thông số định mức trên bên cạnh đó ta xét thêm quan hệ các
thông số của bộ dây quấn được dùng trong động cơ điện như sau:
- Số cực của động cơ 2P.
- Số đôi cực của động cơ P.
- Bước từ cực 𝜏 (Khoảng cách của hai cực từ kế tiếp nhau).
- Tổng số rãnh trên Stator Z.
- Số cạnh dây phân bố cho mỗi pha trên mỗi khoảng của bước từ cực q.
- 𝛼𝑑: Góc lệnh pha giữa hai rãnh kế tiếp nhau (tính theo đơn vị góc điện,
lúc đó ta xem mỗi khoảng bước cực trải rộng trong không gian tương ứng 1800 điện).
- 𝛼ℎℎ: Góc lệnh pha giữa hai rãnh kế tiếp nhau (tính theo đơn vị góc
hình học, lúc đó ta xem mỗi khoảng bước cực từ trải rộng trong không gian tương ứng 1800 điện).
- 𝛼: Góc lệnh pha giữa hai pha kế tiếp nhau (tính theo đơn vị rãnh).
- y: Bước bối dây (là khoảng cách giữa hai cạnh tác dụng của một bối dây). 46
Thực tập quấn dây máy điện
B. QUẤN DÂY ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA I. Mục tiêu
- Học xong bài này, sinh viên có khả năng quấn các loại động cơ một pha.
- Biết cách làm khuôn quấn dây.
- Xác định được các thông số kỹ thuật cơ bản.
- Rèn luyện tính độc lập, sáng tạo trong việc tính toán các số liệu cơ
bản kiểu đồng khuôn một lớp. II. Nội dung
Trong một động cơ nga ta thường bố trí hai dây quấn lệnh pha trong
không gian 900, và tạo ra dòng điện qua 2 bộ dây lệnh pha nhau 900 để tạo ra
từ trường quay tròn cho động cơ.
2.1. Các phương pháp mở máy - Pha phụ mở máy. - Điện dung mở máy. - Điện dung làm việc.
2.2. Các dạng dây quấn - Đồng khuôn. - Đồng tâm. - Xếp hai lớp.
2.2.1. Dây quấn 1 lớp Gọi:
- QA: Tổng số rãnh của pha chính (pha chạy).
- QB: Tổng số rãnh của pha phụ (pha đề).
Ta có thể chọn cách phân bố sau:
- QA = QB = Z/2: Điều kiện τ là bội số của 2.
- QA = 2QB = 2Z/3: Điều kiện τ là bội số của 3. 47
Thực tập quấn dây máy điện
- QA = 3QB = 3Z/4: Điều kiện τ là bội số của 4. Các tham số: τ = 𝑍 ; q ; q ; 2𝑝 A = 𝑄𝐴 2𝑝 B = 𝑄𝐵 2𝑝
với: qA + qB = τ; 𝛼đ = 1800. τ
3.1.1. Dây quấn 2 lớp
- Xác định các tham số: τ, q, 𝛼đ.
- Chọn các phân bố: QA, QB, suy ra qA, qB.
- Dựa vào τ, qA để phân bố số rãnh / bước cực và số rãnh / pha / bước cực.
- Xác định vị trí cho các cạnh tác dụng trên. 2
Chọn bước bối dây: τ ≤ y ≤ τ – 1. 3
3.2. Các ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Vẽ sơ đồ trải dây quấn đồng khuôn tập trung 1 lớp của ĐCKĐB
1 pha có Z = 24, 2p = 4. Ta có: τ = Z = 24 =6; Q 2p 4 A = 2QB = 2Z/3 = 16; QB = 8. qA = 𝑄𝐴 = 16 = 8; q = 8 = 4; 𝛼 = 1800 = 300 (điện). 2𝑝 2 B = 𝑄𝐵 2𝑝 2 đ = 1800 τ 6 48
Thực tập quấn dây máy điện
Hình 3.7: Dây quấn kiểu đồng khuôn tập trung Z= 24, 2p = 4, QA = 2QB = 16
Ví dụ 2: Vẽ sơ đồ dàn trải dây quấn đồng khuôn tập trung 2 lớp của
ĐCKĐB 1 pha có Z = 24; 2p = 4. Ta có: τ = 𝑍 = 24 = 6, Chọn Q 2𝑝 4 A = 2QB = 2Z/3 = 16; QB = 8. qA = 𝑄𝐴 = 16 = 8; q = 8 = 4; 𝛼 = 1800 = 300 2𝑝 2 B = 𝑄𝐵 2𝑝 2 đ = 1800 τ 6
2 τ ≤ y ≤ τ – 1 ⇒ 4 ≤ y ≤ 5 3 49
Thực tập quấn dây máy điện
Hình 3.8: Sơ đồ dàn trải dây quấn xếp 2 lớp Z= 24, 2p = 4, QA = 2QB = 16
IV. Tính toán quấn dây Stator ĐCKĐB 1 pha mất số liệu - Dụng cụ + Bàn dây quấn + Bộ đồ nghề điện
+ Búa cao su, dao vô dây, nêm gạc ém dây
+ Đồng hồ VOM, Volt kế, Ampere kế,…
- Vật liệu dùng dể quấn dây + Dây điện từ + Giấy cách điện + Băng keo + Ống gen + Chỉ đai, băng vải,…
4.1. Động cơ một pha mở máy bằng pha phụ
Bước 1: Xác định kích thước lõi thép, điện áp định mức, cấp cách điện
của vật liệu sử dụng
- Kích thước cơ bản của lõi thép. 50
Thực tập quấn dây máy điện - Đường kính trong Dt. - Bề dãy lõi thép L. - Bề dày gông Stator bg. - Đường kính ngoài Dn. - Bề dày răng Stator br. - Tổng số rãnh Stator Z.
- Hình dạng và kích thước của rãnh.
Hình 3.9: Các kích thước lõi thép Stator cần xác định
Bước 2: Kiểm tra lại số cực có thể thiết kế động cơ
2pmin = (0,4 đến 0,5) 𝐷𝑡 (1.5) 𝑏𝑔
Tốc độ quay của Roto: n = n1(1-s) với n1 = 60f/p.
Bước 3: Lập biểu thức quan hệ giữa từ thông Ф qua một cực từ với giá trị
mật độ từ thông Bδ qua khe hở không khí giữa Stator và Rotor (1.6) 51
Thực tập quấn dây máy điện Ф = Dt.L.Bδ p Dt [m], L [m]; Bδ [T]; Ф [Wb]; p: số cực
Bước 4: Xác định quan hệ Bδ và Bg Bg = Dt.Bδ (1.7) 2p.bg
Bước 5: Xác định quan hệ Bδ và Br Br = (𝜋𝐷𝑡) 𝐵 (1.8) 𝑍𝑏 𝛿 𝑟
Bước 6: Lập quan hệ giữa Bδ, Br, Bg tùy chọn giá trị cho Bδ ta có giá trị Br,
Bg tương ứng. Căn cứ theo giá trị tối đa cho phép của Br, Bg để tìm giá trị
của Bδ sao cho các giá trị Br, Bg không vượt giá trị tối đa
Mật độ từ qua răng Br.
- Động cơ vận hành ít tiếng ồn Br ≤ 1,3T.
- Động cơ vận hành bình thường Br =1,47T.
- Khi yêu cầu mở máy mạnh hay khi động cơ có công suất bé số cực 2p
lớn ta có thể chọn 1,47T ≤ Br 1,8T.
Mật độ từ qua gông Bg.
- Động cơ vận hành ít tiếng ồn Bg ≤ 1T.
- Động cơ vận hành bình thường Bg =1,25T.
- Khi yêu cầu mở máy mạnh 1,25T ≤ Bg ≤ 1,4T.
Bước 7: Chọn kiểu dây quấn pha chính và pha phụ
Trường hợp dây quấn 1 lớp (1.9) 52
Thực tập quấn dây máy điện sin(𝑞 𝛼𝑑) K 𝐴 2 dqchính = kr.kn = ( ) 𝑞𝐴 sin(𝛼𝑑) 2 sin(𝑞 𝛼𝑑) K 𝐵 2 dqphụ = ( ) 𝑞 (1.10) 𝐵 sin(𝛼𝑑) 2
Trường hợp dây quấn hai lớp. sin(𝑞 𝛼𝑑) K 𝐴 2 dqchính = ( ).(sin (𝑦 900)) (1.11) 𝑞𝐴 sin(𝛼𝑑) 𝜏 2 sin(q αd) K B 2 dqphụ = ( ).(sin (y 900)) (1.12) qB sin(αd) τ 2
Bước 8: Xác định tổng số vòng dây cho dây quấn pha Nchính = KEUđmpha 4,44f∅K (1.13) dpchính
Với KE là tỉ số điện áp nhập vào mỗi pha dây quấn so với sức điện
động cảm ứng trên bộ dây của mỗi pha. KE phụ thuộc vào công suất động cơ
và thường được cho theo quan hệ của diện tích mặt cực từ. 53
Thực tập quấn dây máy điện 𝝉L(cm2) 15 – 50 50 – 100 100 – 150 150 – 400 > 400 KE
0,75 – 0,86 0,86 – 0,9 0,9 – 0,93 0,93 – 0,95 0,96 – 0,97
Bước 9: Xác định tiết diện rãnh Stator, chọn hệ số lắp đầy, đường kính
dây quấn không lớp tráng men
Với rãnh hình thang: Sr = 𝑑1+ 𝑑2 h (1.14) 2 Vơi rãnh hình quả lê:
Sr = (𝑑1+ 𝑑2) (ℎ − 𝑑2) + 𝜋𝑑2 2 2 8 (1.15) Hệ số lắp đầy: Kld = nurNbScd S (1.16) r Trong đó: - n là số sợ chập.
- Ur số cạnh tác dụng chứa trong một rãnh.
- Scd tiết diện một sợi dây kể cả cách điện.
Một số tiêu chuẩn của hệ số lắp đầy Hình dạng rãnh Loại dây quấn Kld 2 lớp 0,33 – 0,40
Hình thang hay hình chữ nhật 1 lớp 0,36 – 0,43 2 lớp 0,36 – 0,43 Hình quả lê 1 lớp 0,33 – 0,48 54
Thực tập quấn dây máy điện
Tiết diện dây kể cả cách điện:
Scd = 𝐾𝑙𝑑𝑆𝑟 (𝑚𝑚2) (1.17) 𝑛𝑢𝑟𝑁𝑏 Đường kính dây:
dcd = 1,128√𝑆𝑐𝑑 (𝑚𝑚) (1.18)
Chọn mật độ dòng điện J và dong điện định mức qua mỗi pha dây quấn.
- J = 5,5 – 6,5 A/mm2 (cách điện ấp A).
- J = 6,5 – 7,5 A/mm2 (cách điện ấp B). πd2 - Idmpha = n. J2a 4
- 2a là số đôi mạch nhánh song song.
Bước 10: Xác định công suất định mức cho động cơ
Pdm = Udmpha.Idmpha.𝜂.cos 𝜑 (1.19)
Bước 11: Xác định dây quấn pha phụ dph = dch [(0,9)2+5𝑎] (1.20)
Với a là tỷ số vòng dây giữa pha chính và pha phụ được chọn ứng với công suất động cơ. 55
Thực tập quấn dây máy điện Pdm 1/20hHP – 1/12HP 1/12HP – 1/8HP 1/8HP – 1/2HP a 0,3 – 0,6 0,6 – 0,7 0,7 - 1
Sau khi chọn a và dph ta có số vòng pha phụ.
Nph = aNch 𝑘𝑑𝑞𝑐ℎ 𝑘 (1.21) 𝑑𝑞𝑝ℎ
Bước 12: Kiểm tra hệ số lắp đầy rãnh, chú ý tại các rãnh chung pha chính và pha phụ
Bước 13: Xác định chu vi khuôn và khối lượng dây quấn
Với hệ số γ hệ số dãn dài và đầu nối phụ thuộc vào số cặp cực 2p. 2p 2 4 6 ≥ 8 1,27 – 1,3 1,33 – 1,35 1,5 1,7
Chu vi được tính theo công thức. CVch = 2(KKch . y + L’) (1.22) Với: - y là bước bối dây.
- L’ = L + (5 – 10mm) chiều dài cạnh tác dụng.
Tổng chiều dài mỗi pha dây quấn: (1.23) 56
Thực tập quấn dây máy điện L n ph = ∑i=1 NiCVi Khối lượng dây quấn:
Wdq = 1.1(8.9kg/dm3).3.Lpha.a.n.πd2 10-4 (1.24) 4
Tương tự với dây quấn pha phụ.
V. Quấn dây động cơ KĐB một pha mở máy bằng tụ
Từ bước 1 đến bước 9 tương tự với động cơ một pha mở máy bằng dây quấn phụ.
Bước 10: Xác định chu vi khuôn pha chính, tổng chiều dài dây quấn pha
chính, khối lượng dây quấn pha chính
Điện trở dây quấn pha chính. Rch = 0,0192.4. 𝐿𝑐ℎ 𝜋𝑑2 (1.25) 𝑐ℎ
Trong đó 0,0192 là điện trở suất của đồng.
Bước 11: Tính gần đúng khối lượng của tụ khởi động C = 3180t2 = K1t2 (1.26) (1+ a2).rchCw 1 + a2 Trong đó: 57
Thực tập quấn dây máy điện kdq(k y C L'ph tbph + L') w = at = K k
2at là tỷ số khối lượng pha phụ so dqph(KLchytbph + L') với pha chính. Suy ra:
t = K3/a; t = 𝑆𝑝ℎ Tỷ số tiết diện pha phụ và pha chính. 𝑆𝑐ℎ
a = 𝑁𝑝ℎ𝑘𝑑𝑞𝑝ℎ = 𝑈𝑝ℎ 𝑁𝑐ℎ𝑘𝑑𝑞𝑐ℎ 𝑈𝑐ℎ
Nếu giá trị điện dung chọn trước ta tính được số vòng, đường kính dây quấn pha phụ.
Bước 12: Kiểm tra hệ số lắp đầy cho các rãnh khi đã bố trí dây pha phụ
chung với dây pha chính
Bước 13: Tính bội số dòng điện mở máy m1 từ công thức: C = 3180Pdmm1 U2 (1.27) dm(1+ a2)η cos φ
Nếu m1 = 4 – 6 xem như đạt yêu cầu. 𝑚 Kiểm tra J 1𝐽𝑐ℎ phmm = . 𝑡√1+ 𝑎2
Nếu J = 50a/mm – 60a/mm là phù hợp.
Bước 14: Xác định chu vi dây quấn pha phụ
- Tính khối lượng bộ dây quấn pha chính và pha phụ.
- Trong trường hợp động cơ khởi động hai cấp điện áp 110/220.
- Tính toán tương tự như động cơ mở máy bằng pha phụ.
- Đầu tiên tính toán ở 220V.
- Kế đến quy đổi về 110V. 58
Thực tập quấn dây máy điện
Trong đó: Nph110 = 𝑁𝑝ℎ220, d 2 ph110 = √2𝑑𝑝ℎ220
- Điện dung tụ khởi động ở 110V bằng 4 giá trị 220V.
- Trong trường hợp quấn lại động cơ ba pha có dây quấn thông số về
làm việc ở động cơ một pha.
Phương án 1: Chế độ tính toán theo chế độ ba pha thông thường, sau đó đấu
lại để vận hành một pha.
Phương án 2: Tính toán lại số liệu ở dạng động cơ một pha lúc đó sơ đồ dây
quấn được xác định theo trình tự sau:
B1: Vẽ sơ đồ ở dạng ba pha.
B2: Quy đổi hai trong ba thành pha chính, pha còn lại là pha phụ.
C. QUẤN DÂY ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA I. Mục tiêu
Học xong bài này sinh viên đạt được.
- Xây dựng và phân biệt được các loại sơ đồ trải dây quấn Stator động cơ.
- Quấn dây và lồng dây vào rãnh Stato động cơ đúng quy trình.
- Kiểm tra và vận hành động cơ đúng nguyên lý. II. Nội dung
2.1. Kết cấu dây quấn Stato
a. Động cơ xoay chiều ba pha một cấp tốc độ
Dây quấn Stator động cơ xoay chiều ba pha một cấp độ bao gồm ba
cuộn dây được làm bằng dây điện từ, có thống số giống nhau và đặt mỗi pha
lệnh nhau 1200 trong lõi sắt từ Stator, các đầu dây ra của ba cuộn được ký hiệu là: 59
Thực tập quấn dây máy điện
A – X; B – Y; C – Z. Động cơ có thể được vận hành ở chế độ Sao (Y) hoặc
Tam giác (∆) tùy thuộc vào quan hệ giữa điện áp định mức của động cơ với
điện áp đinh mức của lưới điện. Ta có:
- Ud0: Điện áp dây của nguồn.
- Ufđc: Điện áp định mức một cuộc dây Stator.
- Điều kiện động cơ vận hành chế độ Y : Ud0 = √3 Ufđc.
- Điều kiện động cơ vận hành chế độ sao (∆): Ud0 = Ufđc.
Hình 3.10: Sơ đồ nguyên lý động cơ vận hành chế độ Y
Tùy thuộc vào công suất động cơ, kết cấu dây quấn Stator được lựa
chọn và chế tạo từ một trong các kiểu sơ đồ trải sao:
- Dây quấn kiểu đồng tâm ba mặt phẳng.
- Dây quấn kiểu đồng tâm hai mặt phẳng.
- Dây quấn kiểu đồng tâm xếp đơn.
- Dây quấn kiểu đồng khuôn tập trung.
- Dây quấn kiểu đồng khuôn phân tán đơn giản (bổ đôi).
- Dây quấn kiểu đồng khuôn phân tán móc xích.
- Dây quấn kiểu đồng khuôn phân xếp kép (dây quấn hai lớp). 60
Thực tập quấn dây máy điện
Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lý động cơ vận hành chế độ (∆)
b. Đông cơ xoay chiều ba pha hai cấp độ
Dây quấn Stator động cơ điện xoay chiều ba pha hai cấp tốc độ bao
gồm sáu cuộn dây được làm bằng dây điện từ, có thông số giống nhau.
Trong đó, mỗi pha có hai cuộn và được ký hiệu là: A1 – X1, A2 – X2;
B1 – Y1, B2 – Y2; C1 – Z1, C2 – Z2.
Hình 3.12: Ký hiệu các cuộn dây Stator động cơ hai cấp tốc độ
Các cuộc dây của ba pha cũng lệnh nhau 1200 trong lõi sắt từ Stator.
Tùy thuộc vào cách đấu dây trong sơ đồ trải dây quấn, động cơ có thể được 61
Thực tập quấn dây máy điện
lựa chọn vận hành ở chế độ thấp/Sao song song tốc độ cao ∆/Y, hoặc Tam
giác nối tiếp tốc độ cao/Sao song song tốc độ thấp.
Đấu tam giác tốc độ thấp
Đấu sao song song tốc độ cao T4, T5, T6: hở mạch.
T4, T5, T6: nguồn 3 pha vào.
T1, T2, T3: nguồn 3 pha vào.
T1, T2, T3: nối tắt với nhau.
Hình 3.13: Đấu ∆ tốc độ thấp, YY tốc độ cao.
Đấu tam giác tốc độ cao
Đấu sao song song tốc độ thấp T4, T5, T6: hở mạch
T4, T5, T6: nguồn 3 pha vào
T1, T2, T3: nguồn 3 pha vào
T1, T2, T3: nối tắt với nhau
Hình 3.14: Đấu ∆ tốc độ cao, YY tốc độ thấp 62
Thực tập quấn dây máy điện
III. Quy trình thực hành 3.1. Chuẩn bị 3.1.1. Dụng cụ - Bàn dây quấn - Bộ đồ nghề điện
- Búa cao su, dao vô dây, nêm gạc ém dây
- Đồng hồ VOM, Volt kế, Ampere kế,…
3.1.2. Vật liệu dùng dể quấn dây - Dây điện từ - Giấy cách điện - Băng keo - Ống gen - Chỉ đai, băng vải,…
3.1.3. Lấy mẫu dây quấn
Bước 1: Lấy mẫu các thông số định mức của động cơ
- Công suất định mức: Pdm [kW].
- Điện áp và dòng điện định mức: 𝑈đ𝑚𝑌 / 𝑈đ𝑚∆ [V] và 𝐼đ𝑚𝑌 / 𝐼đ𝑚∆ [A].
- Số cực từ, tần số và tốc độ định mức: 2p, fđm [Hz] và nđm [v/p].
- Hệ số công suất và hiệu suất định mức: Cos𝜑đ𝑚, 𝜂đ𝑚.
Bước 2: Lấy mẫu các thông số của dây quấn Stator
- Kiểu dây quấn và cách thức đấu dây của mỗi pha.
- Hình thức cách điện và đai đầu các bối dây.
- Số sợi chập và số mạch nhánh song song.
- Đường kính dây và số vòng dây của mỗi bối. 63
Thực tập quấn dây máy điện
Thông số cơ bản của sơ đồ trải dây quấn Stator.
- Thông số lõi thép Stator: + 2p: Số cực từ. + Z: Số rãnh Stator.
+ Bước cực từ τ: τ = Z [rãnh]. 2p
- Thông số dây quấn:
+ m: Số pha dây quấn (động cơ 3 pha có m = 3).
+ a: Số mạch nhánh song song.
- Số rãnh q của một pha trên một bước cực từ 𝝉. + q = τ = Z [rãnh] m 2qm
- Góc lệch sức điện động 𝜶đ giữa hai rãnh liên tiếp. + αđ = 1800 = 3600 p τ Z
- Khoảng cách giữa các pha A – B – C:
+ θ(A−B−C) = 1200 [rãnh]. αđ
3.2. Xây dựng sơ đồ trải dây quấn
3.2.1. Sơ đồ trải dây quấn đồng tâm
Quy trình xây dựng sơ đồ dây quấn Stator kiểu đồng tâm hai mặt
phẳng: Z = 24, 2p = 4, m = 3, a = 1.
Bước 1: Xác định thông số lõi sắt từ Stator động cơ: Z = 24, 2p = 4, a = 1.
Bước 2: Tính bước cực từ 24 : τ = Z = = 6 [rãnh]. 2p 4
Bước 3: Tính số rãnh một pha trong một bước cực: q = 𝜏 = 6 = 2 [rãnh]. 3 3 64
Thực tập quấn dây máy điện
Hình 3.15: Sơ đồ trải dây quấn Stator kiểu đồng tâm hai mặt phẳng Z = 24, 2p = 4, a = 1
Bước 4: Tìm góc lệnh pha sức điện động giữa hai rãnh liên tiếp. αđ = 1800 = 1800 = 300 τ 6
Bước 5: Tính khoảng cách giữa các khoa. θ 1200 (A−B−C) = = 1200 αđ 300
Bước 6: Vẽ sơ đồ trải dây quấn như hình 3.1
Bước 7: Xác định quy trình lồng dây.
Thứ tự lòng các dây vào rãnh của lõi sắt từ Stator được thực hiện lần lượt như sau:
1,2 → 7,8 → 9,10 → 15,16 → 17,18 → 23,24 → 5,6 → 11,12 → 13,14 → 19,20 → 21,22 → 3,4.
3.2.2. Sơ đồ trải dây quấn đồng khuôn 65
Thực tập quấn dây máy điện
Quy trình xây dựng sơ đồ dây quấn Stator kiểu đồng khuôn tập trung,
có: Z = 36, 2p = 4, m = 3, a = 1.
Bước 1: Xác định thông số lõi sắt từ Stator động cơ: Z = 36, 2p = 4, a = 1.
Bước 2: Tính bước cực từ: τ = Z = 36 = 9 [rãnh]. 2p 4
Hình 3.16: Sơ đồ trải dây quấn Stator kiểu đồng tâm hai mặt
phẳng Z = 36, 2p = 4, a = 1
Bước 3: Tính số rãnh 1 pha trong một bước cực. q = 𝜏 = 9 = 3 [rãnh]. 3 3
Bước 4: Tính góc lệnh pha sức điện động giữa hai rãnh liên tiếp. αđ = 1800 = 1800 = 200 τ 9
Bước 5: Tính khoảng cách giữa các khoa. 66
Thực tập quấn dây máy điện
θ(A−B−C) = 1200 = 1200 = 6 [Rãnh] αđ 200
Bước 6: Vẽ sơ đồ trải dây quấn được minh họa như hình 3.16
Bước 7: Xác định quy trình lồng dây.
Thứ tự lồng các bối dây vào rãnh của lõi sắt từ Stator được thực hiện lần lượt như sau: Chờ: 1, 2, 3.
Lồng: 10, 11, 12 → 7, 8, 9 → 16, 17, 18 → 13, 14, 15 → 22, 23, 24 →
19, 20, 21 → 28, 29, 30 → 25, 26, 27 → 34, 35, 36 → 31, 32, 33 → 1, 2, 3.
3.3. Gia công dây quấn Stator
3.3.1. Làm khuôn
Bước 1: Tính chu vi khuôn quấn dây theo biểu thức sau: CV = 2(KL.y + L’ ) [mm]. Trong đó: 𝜋𝛾(𝐷 - K 𝑡 + ℎ𝑟)
L: Hệ số được tính theo biểu thức: KL = . 𝑍
- y: Bước quấn được xác định theo số cực từ bảng:
- L: Chiều dài cạnh tác dụng của bối dây, biểu thức sau: - L’= L + (6 ÷ 10) [mm].
- Dt: Đường kính trong rotor [mm].
- Z: Tổng số rãnh Stator [rãnh].
- γ: Hệ số được xác định theo số cực từ theo bảng sau: 67
Thực tập quấn dây máy điện 2p 𝛾 2 1,27 ÷ 1,3 4 1,33 ÷ 1,35 6 1,5 8 1,7 -
L: Chiều dài từ lõi sắt Stator [mm]. Cạnh tác dụng
Hình 3.17: Thông số làm chu vi khuôn
Hình 3.18: Kiểu dáng khuôn vạn năng 68
Thực tập quấn dây máy điện
Bước 2: Gia công khuôn quấn dây vạn năng dựa theo kích thước của chu vi
khuôn đã tính như minh họa 3.18
3.3.2. Lót cách điện
Cách điện cho bộ dây, bao gồm: Cách điện thân rãnh, cách điện miệng
rãnh (bìa úp) và nêm chèn cách điện (hình 3.20) cách điện đầu bối dây (lót vai).
Hình 3.19: Hình dạng rãnh Stator và vị trí đặt cách điện Trong đó:
Cách điện rãnh và cách điện miệng rãnh thường đường làm bằng giấy
cách điện có độ dày khoảng 0,2 mm (tùy thuộc vào công suất của máy điện)
và kích thước phù hợp với kích thước rãnh Stator như minh họa hình 3.19.
Nêm chèn cách điện thường làm bằng tre hoặc gỗ phíp, có tác dụng
tăng cường cách điện và độ bền cơ cho bối dây.
Cách điện đầu các bối dây thường được làm giấy cách điện có độ dày
khoảng 0,1 mm (tùy thuộc vào công suất của máy điện). Kích thước, hình
dáng và kích thước lót cách điện các đầu bối dây phụ thuộc vào kiểu dây quấn. 69
Thực tập quấn dây máy điện
Hình 3.20: Hình dạng cách điện rãnh và miệng rãnh
3.3.3. Quấn dây lên khuôn
Bước 1: Quấn thử một bối dây, tiến hành quấn bối dây vào rãnh Stotor động
cơ và điều chình cho phù hợp (kích thước khuôn vừa).
Bước 2: Tiến hành quấn các bối dây còn lại.
Quấn các vòng dây xếp song song và đều nhau, không chồng chéo lên nhau.
Trong quá trình quấn dây, nếu phải nối dây, thì các mối nối bắt buộc
phải đặt ở vị trí đầu bối dây, nhằm thuận tiện cho việc kiểm tra sửa chữa (nếu
bị sự cố). Mối nói phải được hàn chì cố định và cách điện bằng ống gen.
3.3.4. Lồng dây vào rãnh
Sử dụng các dụng cụ lòng dây như: dưỡng (cữ) để sửa rãnh, dao gạt
dây trong rãnh (hình 3.21), dụng cụ chèn bối dây trong rãnh khi đã cách điện
miệng rãnh để đặt nêm chèn.
Hình 3.21: Dao chảy dây bằng tre
Trước khi lồng dây phải quan sát vỏ động cơ để đưa đầu dây về phía
có chừa lỗ ra dây để đấu vào hợp đấu dây động cơ. 70
Thực tập quấn dây máy điện
Đặt các cạnh bối dây vào rãnh theo thứ tự của quy trình lòng dây. Lần
lượt gạt từng sợi dây qua khe rãnh vào gọn trong lớp giấy cách điện rãnh (hình 3.22).
Hình 3.22: Thao tác lồng dây vào rãnh
Chú ý: Hai đầu dây ra của nhóm bối được luồng ống gen cách điện và
đặt nằm trong rãnh khoảng 2 cm.
Giữ các cạnh tác dụng sao cho thẳng rồi dùng dao vào dây chải dọc
khe rãnh (hình 3.23) để đẩy từ từ từng sợi dây vào rãnh Stator.
Chú ý: Không làm công hoặc gấp khúc đoạn dây nằm trong rãnh Stator. 71
Thực tập quấn dây máy điện
Hình 3.23: Chải thẳng các sợi dây trong rãnh
Dùng tay đẩy cách điện miệng rãnh vào miệng rãnh. Chú ý không để
vòng dây nằm ngoài giấy cách điện rãnh hoặc cách điện miệng rãnh.
Nắn hai đầu của bối dây để tạo khoảng không gian rộng cho việc lồng các bối dây tiếp theo.
3.3.5. Lót giấy cách điện giữa các nhóm bối dây
Cắt và lót giấy cách điện giữa các nhóm bối giây phía ngoài rãnh để
phân lớp các nhóm bối dây giữa các pha với nhau (hình 3.24).
Chú ý: Giấy cách điện giữa các nhóm bối chỉ vừa đủ cách điện giữa
hai nhóm bối dây, mà không nên cắt quá thừa vì sẽ gây trở ngại cho việc đai
dây cũng như sự thoát nhiệt và độ đồng đều của lớp sơn khi tẩm sơn cách
điện cho các bối dây quấn động cơ. 3.3.6. Đấu dây
Đấu liên kết các nhóm bối dây theo sơ đồ trải dây quấn. Tại chỗ nối
liên kết nhóm bối dây phải được lồng ống gen cách điện. 72
Thực tập quấn dây máy điện
Đưa các đầu dây ra ngoài: dùng dây điện mềm nhiều sợi có 2 màu
khác nhau để nối các đầu dây ra (đầu A, B, C một màu và đầu cuối X, Y, Z một màu).
Chú ý: Đưa các đầu A, B, C ra hộp cực theo một phía, các đầu X, Y,
Z theo phía còn lại (mục đích dễ phân biệt).
Lắp các đầu dây trên hộp cực theo sơ đồ điện hộp cực (sau khi cố định phần đầu bối). 3.3.7. Đai dây
Dùng dây nắn lại các đầu bối dây sao cho gọn và thẩm mỹ. Hai đầu
dây Stator được nắn tròn đều và đủ rộng để đưa Rotor vào dễ dàng, không
chạm các cách điện phần đầu bối dây và nắp máy.
Hình 3.24: Lót cách điện và đai đầu đối dây
Dây một đoạn băng chỉ đai và một đoạn dây điện từ gấp từ gấp làm
đôi để làm kim đai dây và tiến hành đai dây tại các vị trí đai dây tại các vị trí
giao nhau của hai nhóm bối.
Chú ý: Khi đai dây, phải giữ cố định giấy lót cách điện, không bị xê dịch.
3.3.8. Kiểm tra bộ dây sau khi gia công.
Dùng đồng hồ VOM đo kiểm tra thông mạch bộ dây quấn, sau đó dùng
đồng hồ Megaohm đo điện trở cách điện giữa các pha với nhau, giữa các pha 73
Thực tập quấn dây máy điện
với vỏ máy. Nếu điện trở cách điện không đạt yêu cầu, phải tăng cường cách
điện và chèn lại các nêm tre vào rãnh để cố định phần dây quấn trong rãnh.
Điện trở cách điện pha với vỏ máy: R (100+𝑈đ𝑚) cđ ≥ 1000 [MΩ].
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] ThS. Nguyễn Trọng Thắng, “Lý thuyết và bài tập tính toán sửa chữa máy điện”,
Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh.
[2] Trần Duy Phụng, “Kỹ thuật quấn dây”, Trung tâm KTTH hướng nghiệp – dạy
nghề Lê Thị Hồng Gấm.
[3] KS. Bùi Văn Yên, “Sửa chữa và quấn lại động cơ điện”, Nhà xuất bản Giáo dục. 74