Máy điện I phần 10
Dây quấn máy điện xoay chiều
Dây quấn máy điện quay được bố trí ở hai bên khe hở trên lõi thép của phần tĩnh hoặc phần quay
1
Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa
Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp
Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1
Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi
Chæång 9
DÁY QUÁÚN MAÏY ÂIÃÛN XOAY CHIÃÖU
9.1. KHAÏI NIÃÛM CHUNG
Dáy quáún cuía maïy âiãûn quay âæåüc bäú trê åí hai bãn khe håí trãn loîi theïp cuía
pháön ténh hoàûc cuía pháön quay. Noï laì bäü pháûn chênh âãø thæûc hiãûn sæû biãún âäøi nàng
læåüng cå âiãûn trong maïy. Mäüt caïch täøng quaït coï thãø chia dáy quáún maïy âiãûn quay
ra laìm hai loaûi : dáy quáún pháön caím (dáy quáún kêch tæì ); dáy quáún pháön æïng.
Dáy quáún pháön caím coï nhiãûm vuû sinh ra tæì træåìng åí khe håí luïc khäng taíi. Tæì
træåìng naìy trong caïc maïy âiãûn quay thæåìng coï cæûc tênh thay âäøi (hinh 9.1 vaì 9.2),
nghéa laì bäú trê cæûc N vaì S xen keí nhau.
Stator
N
Rotor
N S N S
S S
N
Hçnh 9.1 Dáy quáún kêch tæì quáún táûp trung cuía maïy âiãûn âäöng bäü
Dáy quáún pháön æïng coï nhiãûm vuû caím æïng âæåüc mäüt sââ nháút âënh khi coï
chuyãøn âäüng tæång âäúi trong tæì træåìng khe håí vaì taûo ra stâ cáön thiãút cho sæû biãún
âäøi nàng læåüng cå âiãûn. Roî raìng ràòng nãúu tæì træåìng khe håí coï cæûc tênh thay âäøi thç
sââ caím æïng laì sââ xoay chiãöu.
2
Stator
N
Rotor
N S
S
Hçnh 9.2 Dáy quáún kêch tæì quáún raîi cuía maïy âiãûn âäöng bäü
Nãúu caïc cæûc tæì N vaì S xen keí nhau quanh khe håí, dáy quáún pháön æïng âæåüc
hçnh thaình tæì täø håüp caïc
bäúi dáy (pháön tæí) våïi
nhau. Mäùi bäúi dáy cuía b c b c
dáy quáún xãúp (hçnh
9.3a) hoàûc dáy quáún y y
soïng (hçnh 9.3b) gäöm
coï N voìng dáy. Caïc a d a d
pháön ab, cd âæåüc âàût
trong raînh cuía loîi theïp
goüi laì caïc caûnh taïc
(a) (b)
duûng, coìn ad, bc nàòm
ngoaìi raînh goüi laì pháön
Hçnh 9.3. Bäúi dáy. a) Dáy quáún xãúp; b) Dáy quáún soïng
âáöu näúi.
Yãu cáöu cuía dáy quáún:
• Âäúi våïi dáy kêch tæì thç taûo ra tæì træåìng hçnh sin åí khe håí, coìn dáy quáún
pháön æïng âaím baío coï sââ vaì doìng âiãûn tæång æïng våïi cäng suáút âiãûn tæì
cuía maïy.
• Kãút cáúu dáy quáún phaíi âån giaín.
• Êt täún nguyãn váût liãûu.
• Bãö vãö cå, âiãûn, nhiãût, hoïa.
• Làõp raïp vaì sæía chæîa dãù daìng.
3
9.1.1. Caïc âaûi læåüng dàûc træng cuía dáy quáún maïy âiãûn xoay chiãöu
1. Bæåïc cæûc:
Bæåïc cæûc laì khoaíng caïch giæîa hai cæûc tæì liãn tiãút nhau.
Z
τ= /säú raînh/.
2p
Trong âoï, Z laì säú raînh, 2p säú cæûc tæì.
2. Bæåïc dáy quáún y :
Bæåïc dáy quáún y1 laì khoaíng caïch giæîa hai caûnh taïc duûng cuía mäüt pháön tæí.
Z
y= ± ε /säú raînh/.
2p
Váûy y1 phaíi laì säú nguyãn. Coï caïc træåìng håüp:
• ε = 0 → y = τ dáy quáún bæåïc âuí.
• ε > 0 → y > τ dáy quáún bæåïc daìi.
• ε < 0 → y < τ dáy quáún bæåïc ngàõn.
Muäún coï sââ caím æïng trong pháön tæí dáy quáún låïn nháút ept.max thç y = τ
3. Bæåïc tæång âäúi β :
Bæåïc tæång âäúi β laì tè säú giæîa y vaì τ .
y
β=
τ
Trong âoï, β = 1 dáy quáún bæåïc âuí.
β > 1 dáy quáún bæåïc daìi.
β < 1 dáy quáún bæåïc ngàõn.
4. Säú raînh cuía mäüt pha dæåïi mäüt cæûc tæì :
Z
q= /säú raînh/.
m 2p
Trong âoï, m laì säú pha; coìn q coï thãø laì säú nguyãn, cuîng coï thãø laì phán säú.
5. Goïc âäü âiãûn giæîa hai raînh caûnh nhau :
360 p.360
α= = /âäü âiãûn/
Z/ p Z
6. Vuìng pha cuía dáy quáún:
γ = qα /âäü âiãûn/.
4
9.1.2. Phán loaûi dáy quáún maïy âiãûn xoay chiãöu:
1. Phán theo säú låïp trong raînh:
+ Dáy quáún mäüt
låïp : Hçnh 9.4 laì dáy quáún
mäüt låïp, trong mäüt raînh chè
âàût mäüt caûnh taïc duûng. Nhæ
váy säú pháön tæí cuía dáy
quáún :
Z
S=
2
trong âoï S laì säú pháön tæí; Z
Hçnh 9.4 Dáy quáún mäüt låïp
laì säú raînh.
+ Dáy quáún hai
låïp: Hçnh 9.5 laì dáy quáún
hai låïp, mäüt raînh âàût hai
caûnh taïc duûng cuía hai pháön
tæí khaïc nhau. Nhæ váy säú
pháön tæí :
S=Z
2. Phán theo säú pha.
• Dáy quáún Hçnh 9.5 Dáy quáún hai låïp
mäüt pha.
• Dáy quáún hai pha.
• Dáy quáún ba pha.
3. Phán theo bæåïc dáy quáún.
• Dáy quáún bæåïc âuí.
• Dáy quáún bæåïc daìi.
• Dáy quáún bæåïc ngàõn.
4. Phán theo caïch näúi caïc pháön tæí.
• Dáy quáún xãúp.
• Dáy quáún soïng.
5. Phán theo hçnh daûng pháön tæí dáy quáún.
• Dáy quáún âäöng khuän.
• Dáy quáún âäöng tám.
• Dáy quáún phán taïn ...
5
Âãø hiãøu roî caïch näúi caïc pháön tæí dáy quáún ta duìng så âäö khai triãøn. Så âäö khai
triãøn laì så âäö nháûn âæåüc bàòng caïch càõt pháön æïng bàòng mäüt âæåìng thàóng song song
våïi truûc maïy räöi traíi noï ra trãn mäüt màût phàóng.
9.2. DÁY QUÁÚN BA PHA COÏ q LAÌ SÄÚ NGUYÃN.
9.2.1. Dáy quáún mäüt låïp:
Xeït så âäö khai triãøn dáy quáún mäüt låïp cuía maïy âiãûn xoay chiãöu coï säú liãûu sau:
Z = 24; 2p = 4; m =3.
• Veî hçnh sao sââ cuía caïc raînh vaì pháön tæí:
+ Tênh caïc âaûi læåüng âàûc træng cuía dáy quáún:
p360 0 2.360 0
α= = = 30 0 (âäü âiãûn)
Z 24
Z 24
q= = =2
2mp 2.3.2
Z 24
τ= = =6
2p 4
y=τ=6
γ = α.q = 30 0.2 = 60 0 (âäü âiãûn)
(a) (b)
Hçnh 9.6 Hçnh sao sââ raînh (a) vaì pháön tæí (b)
+ Ta tháúy:
Caûnh taïc duûng thæï 1÷12 hçnh thaình hçnh sao sââ, caïc tia lãûch pha nhau 300, åí
âäi cæûc tæì thæï nháút (hçnh 9.6a).
Caûnh taïc duûng thæï 13÷24 hçnh thaình hçnh sao sââ, åí âäi cæûc tæì thæï hai, do coï
vë trê giäúng nhau trong tæì træåìng, nãn hoaìn toaìn truìng våïi hçnh sao cuía âäi cæûc tæì
thæï nháút.
6
Âàûc mäüt cung γ = 600 xaïc âënh âæåüc vuìng pha, tæì âoï ta biãút âæåüc caûnh taïc
duûng cuía tæìng pha.
+ Caïch näúi dáy quáún: y = 6, vaì näúi nhæ sau:
Pha A: (1-7), (2-8); (13-19), (14-20).
Pha B: (5-11), (6-12); (17-23), (18-24).
Pha C: (9-15), (10-16); (21-3), (22-4).
• Så âäö khai triãøn dáy quáún:
τ τ τ τ
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A1 X1 B1 C1 A2 X2
Hçnh 9.7 Dáy quáún âäöng khuän
Tæì så âäö khai triãøn ta tháúy:
+ Mäùi pha coï hai nhoïm pháön tæí dáy quáún.
+ Mäùi nhoïm coï q pháön tæí dáy quáún.
+ Caïc pháön tæí cuía mäüt nhoïm phaíi màõc näúi tiãúp nhau.(Khäng song song ?)
+ Caïc nhoïm coï thãø màõc näúi tiãúp hoàûc màõc song song phuû thuäüc vaìo âiãûn
aïp.
+ Dáy quáún gäöm caïc pháön tæí coï kêch thæåïc giäúng nhau goüi laì dáy quáún
âäöng khuän (hçnh 8.6).
• Xaïc âënh sââ cuía mäüt pha:
Cäüng caïc vectå thuäüc pha âoï laûi.
Ta nháûn tháúy ràòng trë säú sââ cuía mäüt pha khäng phuû thuäüc thæï tæû näúi caïc
caûnh taïc duûng thuäüc pha âoï. Vê duû pha A coï thãø näúi caïc caûnh taïc duûng theo thæï tæû
(1-8), (2-7) åí dæåïi âäi cæûc tæì thæï nháút vaì (13-20), (14-19) åí dæåïi âäi cæûc tæì thæï hai.
Nhæ váûy ta coï thãø näúi caïc caûnh taïc duûng cuía caïc pháön tæí åí caïc pha theo thæï tæû sau:
Pha A: (1-8), (2-7); (13-20), (14-19).
Pha B: (5-12), (6-11); (17-24), (18-23).
Pha C: (9-16), (10-15); (21-4), (22-3).
7
Våïi caïch näúi dáy quáún nhæ trãn, ta coï så âäö khai triãùn dáy quáún hçnh 9.8
τ τ τ τ
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
1
2
3
4
5
6
7
8
9
C1 A2 X2
A1 B1 X1
Hçnh 9.8 Dáy quáún âäöng tám
Tæì hçnh 9.8, ta tháúy:
• Caïc bäúi dáy giäúng nhæ nhæîng voìng troìn âäöng tám goüi laì dáy quáún âäöng
tám.
• Âáy laì dáy quáún dãù tæû âäüng hoïa trong quaï trçnh âàût dáy quáún vaìo raînh.
• Khi thæûc hiãûn dáy quáún âäöng tám phaíi beí pháön âáöu näúi mäùi nhoïm lãn âãø
chuïng khäng chäöng cheïo nhau.
Caïc kiãøu dáy quáún âäöng tám, âäöng khuän goüi laì dáy quáún táûp trung vç caïc
nhoïm pháön tæí táûp trung dæåïi caïc cæûc tæì nháút âënh.
τ τ τ τ
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A B X
Hçnh 9.9 Dáy quáún phán taïn
Coï thãø näúi caïc caûnh taïc duûng cuía caïc pháön tæí theo thæï tæû khaïc laì (2-7), (8-13)
vaì (14-19), (20-1). Nhæ váûy ta coï thãø näúi caïc caûnh taïc duûng cuía caïc pháön tæí åí caïc
pha theo thæï tæû sau :
8
Pha A: (2-7), (8-13); (14-19), (20-1).
Pha B: (6-11), (12-17); (18-23), (24-5).
Pha C: (10-15), (16-21); (22-3), (4-9).
Våïi caïch näúi trãn ta âæåüc så âäö khai triãùn hinh 9.9 goüi laì dáy quáún phán taïn.
9.2.2. Dáy quáún hai låïp
Coï hai loaûi : dáy quáún xãúp vaì dáy quáún soïng.
Æu âiãøm : Laìm bæåïc ngàõn âãø caíi thiãûn daûng soïng sââ.
Nhæåüc âiãøm: Läöng dáy vaì sæía chæîa khoï khàn.
a/ Dáy quáún xãúp:
Xeït dq xãúp hai låïp coï: Z=24; 2p=4; m=3.
+ Tênh caïc âaûi læåüng âàûc træng cuía dáy quáún:
p360 0 2.360 0
α= = = 30 0 âiãûn
Z 24
Z 24
q= = =2
2mp 2.3.2
Z 24
τ= = =6
2p 4
y 5
y1 = 5; β = 1 =
τ 6
γ = α.q = 30 0.2 = 60 0 âiãûn
+ Veî hçnh sao sââ caïc pháön tæí. Hçnh 9.10 Hçnh sao sââ raînh
Tæì hçnh sao sââ, ta tháúy:
Caïc pháön tæí lãûch pha nhau mäüt goïc 300. Tæì hçnh 9.10, ta tháúy :
+ Pha a coï caïc pháön tæí: 1,2,7,8; 13,14,19,20.
+ Pha a coï caïc pháön tæí: 5,6,11,12; 17,18,23,24.
+ Pha a coï caïc pháön tæí: 9,10,15,16; 21,22,3,4.
Caïch näúi caïc pha: y1 = 5
Pha A: låïp trãn: 1 2 7 8 13 14 19 20
Låïp dæåïi: 6 7 12 13 18 19 24 1
Pha B: låïp trãn: 5 6 11 12 17 18 23 24
Låïp dæåïi: 10 11 15 17 22 23 4 5
Pha C: låïp trãn: 9 10 15 16 21 22 3 4
Låïp dæåïi: 14 15 20 21 2 3 8 9
Veî så âäö khai triãùn: Veî cho pha a coìn pha b vaì c veî tæång tæû
Ta tháúy:
+ Do q = 2 nãn mäùi cæûc tæì coï hai pháön tæí.
9
+ Caïc pháön tæí trong mäùi nhoïm phaíi màõc näúi tiãúp nhau.
+ Caïc nhoïm coï thãø màõc song song hoàûc näúi tiãúp phuû thuäüc âiãûn aïp.
+ Säú nhaïnh song song nhiãöu nháút bàòng säú cæûc tæì (n ≤ 2p).
τ τ τ τ
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
A B C X
Hçnh 9.11 Dáy quáún xãúp hai låïp bæåïc ngàõn
b/ Dáy quáún soïng : våïi Z = 18, 2p = 4, m = 3. Hçnh 9.12.
τ τ τ τ
19
20
21
22
23
24
10
11
12
13
14
15
16
17
18
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
X1 A2
A1 X2
Hçnh 9.12 Dáy quáún soïng hai låïp bæåïc ngàõn
9.3. DÁY QUÁÚN COÏ q LAÌ PHÁN SÄÚ
Säú pháön tæí cuía mäüt pha dæåïi mäüt cæûc tæì:
Z a c
q= = = b+
2mp d d
Ta tháúy:
+ Säú pháön tæí cuía mäüt pha dæåïi caïc cæûc tæì khäng âãöu nhau.
+ Nhoïm coï nhiãöu pháön tæí goüi laì nhoïm låïn: (b+1) pháön tæí.
10
+ Nhoïm coï êt pháön tæí goüi laì nhoïm nhoí: b pháön tæí.
+ Dæåïi d cæûc tæì coï c nhoïm låïn vaì (d-c) nhoïm nhoí.
Xeït vê duû : Veî giaín âäö khai triãøn dáy quáún coï Z = 18; 2p = 4 ; m = 3.
+ Tênh caïc âaûi læåüng âàûc træng cuía dáy quáún:
p360 0 2.360 0
α= = = 40 0 âiãûn
Z 18
Z 18 3 1
q= = = = 1+
2 mp 2.3.2 2 2
3
γ = α.q = 40 0. = 60 0 âiãûn
2
Z 18
τ= = = 4.5 ; y = 4
2p 4
Váûy a = 3; d = 2; b = c = 1.
Nhoïm låïn coï b+1 = 2 pháön tæí .
Nhoïm nhoí coï b = 1 pháön tæí.
Phán vuìng 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.
Så âäö näúi dáy caïc pha: y = 4.
Pha a: låïp trãn:1 2 6 10 11 15
Låïp dæåïi: 5 6 10 14 15 1
Pha b: låïp trãn: 4 5 9 13 14 18
Låïp dæåïi: 8 9 13 17 18 4
Pha c: låïp trãn: 7 8 3 16 17 12
Låïp dæåïi: 11 12 7 2 3 16
Veî så âäö khai triãøn dáy quáún: (hçnh 9.13)
τ τ τ τ
1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1
A B C X
Hçnh 9.13 Dáy quáún xãúp hai låïp våïi q laì phán säú
11
9.4 DÁY QUÁÚN NGÀÕN MAÛCH KIÃØU LÄÖNG SOÏC:
Âáy quáún ngàõn maûch kiãøu läöng soïc âæåüc taûo thaình båíi caïc thanh dáùn bàòng
âäöng âàût trong caïc raînh cuía räto, hai âáöu cuía chuïng haìn våïi hai vaình ngàõn maûch
cuîng bàòng âäöng. Caïc thanh dáùn vaì vaình ngàõn maûch noïi trãn cuîng coï thãø âuïc bàòng
nhäm.
Sââ cuía caïc thanh dáùn lãûch pha nhau mäüt goïc: α = 2πp/Z. Trong tênh toaïn
thæûc tãú, thæåìng xem mäùi thanh dáùn laì mäüt pha: m2 = Z2, vaì säú voìng dáy cuía mäüt
pha: N = 1/2, caïc hãû säú knν = krν = 1.
Så âäö maûch âiãûn cuía dáy quáún läöng soïc:
& v 21
I & v12 & v 23
I I & v 34
I & v 21
I & v12 & v 23
I I & v 34
I
1 2 3 1 2 3
rv
rt & t1 &t2 & t3 r & t1 &t2 & t3
I I I I I I
& v 21
I & v12
I & v 23
I & v 34
I & v 21
I & v12
I & v 23
I & v 34
I
(a) (b)
Hçnh 9.15 Så âäö maûch âiãûn thæûc (a) vaì tæång âæång (b) cuía dáy quáún kiãøu läöng soïc
Så âäö maûch âiãûn cuía dáy quáún läöng soïc nhæ trãn hçnh 8.14a, trong âoï: rt - âiãûn
tråí thanh dáùn; rv - âiãûn tråí cuía tæìng âoaûn giæîa hai thanh dáùn cuía vaình ngàõn maûch;
Ta thay thãú maûch âiãûn thæûc noïi trãn bàòng maûch âiãûn tæång âæång dæûa trãn cå såí
täøn hao cuía hai maûch âiãûn âoï bàòng nhau (hçnh 8.14b).
Âäúi våïi mäüt nuït báút kyì, thê duû nuït hai ta coï:
it2 = iv23 - iv12 &
It2
Do doìng âiãûn trong caïc âoaûn cuía voìng
ngàõn maûch cuîng lãûch pha nhau mäüt goïc α , ta coï: &
I v 23
&
I v12
α πp α
I t = 2I v sin = 2I v sin
2 Z
It
vaì Iv =
pπ
2 sin
Z
Hçnh 9.15 Quan hãû giæîa
Vç täøn hao trãn âiãûn tråí cuía maûch âiãûn thæûc
doìng âiãûn trong thanh dáùn
vaì maûch âiãûn thay thãú phaíi bàòng nhau, nghéa laì: vaì doìng trong vaình ngàõn
ZI t rt + 2ZI v rv = ZI t r
2 2 2 maûch
12
Kãút håüp våïi phæång trçnh trãn, ta tçm âæåüc âiãûn tråí pha cuía dáy quáún kiãøu läöng
soïc:
rv
r = rt +
pπ
2 sin 2
Z
9.5. CAÏCH THÆÛC HIÃÛN DÁY QUÁÚN MAÏY ÂIÃÛN XOAY CHIÃÖU:
Dáy quáún maïy âiãûn xoay chiãöu âæåüc âàût trong caïc raînh trãn stato hay roto.
Caïc raînh náöy coï caïc daûng nhæ sau:
a) Raînh kên b) Raînh næîa kên c) Raînh næîa håí d) Raînh håí
Hçnh 9.16 Caïc daûng raînh cuía dáy quáún maïy âiãûn
Raînh næîa kên duìng cho dáy quáún stato maïy âiãûn cäng suáút P< 100 kW, âiãûn
aïp U
