Giáo trình Máy điện 1 - Chương 9: Dây quấn máy phát điện xoay chiều
1
Âai Hoc Âa Nàng - Træång Âai hoc Bach Khoa
Khoa Âiãn - Nhom Chuyãn män Âiãn Cäng Nghiãp
Giao trçnh
MAY ÂIÃN 1
Biãn soan: Bui Tán Låi
Chæång 9
DÁY QUÁN MAY ÂIÃN XOAY CHIÃU
9.1. KHAI NIÃM CHUNG
Dáy quán cua may âiãn quay âæåc bä trê å hai bãn khe hå trãn loi thep cua
phán ténh hoàc cua phán quay. No la bä phán chênh âã thæc hiãn sæ biãn âäi nàng
læång cå âiãn trong may. Mät cach täng quat co thã chia dáy quán may âiãn quay
ra lam hai loai : dáy quán phán cam (dáy quán kêch tæ ); dáy quán phán æng.
Dáy quán phán cam co nhiãm vu sinh ra tæ træång å khe hå luc khäng tai. Tæ
træång nay trong cac may âiãn quay thæång co cæc tênh thay âäi (hinh 9.1 va 9.2),
nghéa la bä trê cæc N va S xen ke nhau.
Stator
N
N
S
N
S
Rotor
N
S
S
Hçnh 9.1 Dáy quán kêch tæ quán táp trung cua may âiãn âäng bä
Dáy quán phán æng co nhiãm vu cam æng âæåc mät sââ nhát âënh khi co
chuyãn âäng tæång âäi trong tæ træång khe hå va tao ra stâ cán thiãt cho sæ biãn
âäi nàng læång cå âiãn. Ro rang ràng nãu tæ træång khe hå co cæc tênh thay âäi thç
sââ cam æng la sââ xoay chiãu.
2
Stator
N
Rotor
N
S
S
Hçnh 9.2 Dáy quán kêch tæ quán rai cua may âiãn âäng bä
Nãu cac cæc tæ N va S xen ke nhau quanh khe hå, dáy quán phán æng âæåc
hçnh thanh tæ tä håp cac
bäi dáy (phán tæ) våi
nhau. Mäi bäi dáy cua
dáy quán xãp (hçnh
9.3a) hoàc dáy quán
song (hçnh 9.3b) gäm
co N vong dáy. Cac
phán ab, cd âæåc âàt
trong ranh cua loi thep
goi la cac canh tac
dung, con ad, bc nàm
ngoai ranh goi la phán
âáu näi.
c
c
b
b
y
y
a
d
a
d
(a)
(b)
Hçnh 9.3. Bäi dáy. a) Dáy quán xãp; b) Dáy quán song
Yãu cáu cua dáy quán:
• Âäi våi dáy kêch tæ thç tao ra tæ træång hçnh sin å khe hå, con dáy quán
phán æng âam bao co sââ va dong âiãn tæång æng våi cäng suát âiãn tæ
cua may.
• Kãt cáu dáy quán phai âån gian.
• Êt tän nguyãn vát liãu.
• Bã vã cå, âiãn, nhiãt, hoa.
• Làp rap va sæa chæa dã dang.
3
9.1.1. Cac âai læång dàc træng cua dáy quán may âiãn xoay chiãu
1. Bæåc cæc:
Bæåc cæc la khoang cach giæa hai cæc tæ liãn tiãt nhau.
Z
τ =
/sä ranh/.
2 p
Trong âo, Z la sä ranh, 2p sä cæc tæ.
2. Bæåc dáy quán y :
Bæåc dáy quán y1 la khoang cach giæa hai canh tac dung cua mät phán tæ.
Z
y =
± ε /sä ranh/.
2p
Váy y1 phai la sä nguyãn. Co cac træång håp:
• ε = 0 → y = τ dáy quán bæåc âu.
• ε > 0 → y > τ dáy quán bæåc dai.
• ε < 0 → y < τ dáy quán bæåc ngàn.
Muän co sââ cam æng trong phán tæ dáy quán lån nhát ept.max thç y = τ
3. Bæåc tæång âäi β :
Bæåc tæång âäi β la tè sä giæa y va τ .
y
β =
τ
Trong âo, β = 1 dáy quán bæåc âu.
β > 1 dáy quán bæåc dai.
β < 1 dáy quán bæåc ngàn.
4. Sä ranh cua mät pha dæåi mät cæc tæ :
Z
m2p
q =
/sä ranh/.
Trong âo, m la sä pha; con q co thã la sä nguyãn, cung co thã la phán sä.
5. Goc âä âiãn giæa hai ranh canh nhau :
360 p.360
α =
=
/âä âiãn/
Z/ p
6. Vung pha cua dáy quán:
γ = qα /âä âiãn/.
Z
4
9.1.2. Phán loai dáy quán may âiãn xoay chiãu:
1. Phán theo sä låp trong ranh:
+ Dáy quán mät
låp : Hçnh 9.4 la dáy quán
mät låp, trong mät ranh chè
âàt mät canh tac dung. Nhæ
váy sä phán tæ cua dáy
quán :
Z
S =
2
trong âo S la sä phán tæ; Z
la sä ranh.
Hçnh 9.4 Dáy quán mät låp
+ Dáy quán hai
låp: Hçnh 9.5 la dáy quán
hai låp, mät ranh âàt hai
canh tac dung cua hai phán
tæ khac nhau. Nhæ váy sä
phán tæ :
S = Z
2. Phán theo sä pha.
• Dáy quán
Hçnh 9.5 Dáy quán hai låp
mät pha.
• Dáy quán hai pha.
• Dáy quán ba pha.
3. Phán theo bæåc dáy quán.
• Dáy quán bæåc âu.
• Dáy quán bæåc dai.
• Dáy quán bæåc ngàn.
4. Phán theo cach näi cac phán tæ.
• Dáy quán xãp.
• Dáy quán song.
5. Phán theo hçnh dang phán tæ dáy quán.
• Dáy quán âäng khuän.
• Dáy quán âäng tám.
• Dáy quán phán tan ...
5
Âã hiãu ro cach näi cac phán tæ dáy quán ta dung så âä khai triãn. Så âä khai
triãn la så âä nhán âæåc bàng cach càt phán æng bàng mät âæång thàng song song
våi truc may räi trai no ra trãn mät màt phàng.
9.2. DÁY QUÁN BA PHA CO q LA SÄ NGUYÃN.
9.2.1. Dáy quán mät låp:
Xet så âä khai triãn dáy quán mät låp cua may âiãn xoay chiãu co sä liãu sau:
Z = 24; 2p = 4; m =3.
• Ve hçnh sao sââ cua cac ranh va phán tæ:
+ Tênh cac âai læång âàc træng cua dáy quán:
p3600 2.3600
α =
q =
τ =
=
= 300 (âä âiãn)
Z
24
Z
24
=
= 2
2mp 2.3.2
Z
2p
24
4
=
= 6
y = τ = 6
γ = α.q = 300.2 = 600 (âä âiãn)
(a)
(b)
Hçnh 9.6 Hçnh sao sââ ranh (a) va phán tæ (b)
+ Ta tháy:
Canh tac dung thæ 1÷12 hçnh thanh hçnh sao sââ, cac tia lãch pha nhau 300, å
âäi cæc tæ thæ nhát (hçnh 9.6a).
Canh tac dung thæ 13÷24 hçnh thanh hçnh sao sââ, å âäi cæc tæ thæ hai, do co
vë trê giäng nhau trong tæ træång, nãn hoan toan trung våi hçnh sao cua âäi cæc tæ
thæ nhát.
6
Âàc mät cung γ = 600 xac âënh âæåc vung pha, tæ âo ta biãt âæåc canh tac
dung cua tæng pha.
+ Cach näi dáy quán: y = 6, va näi 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 âä khai triãn dáy quán:
τ
τ
τ
τ
A1
A2
X1
X2
B1
C1
Hçnh 9.7 Dáy quán âäng khuän
Tæ så âä khai triãn ta tháy:
+ Mäi pha co hai nhom phán tæ dáy quán.
+ Mäi nhom co q phán tæ dáy quán.
+ Cac phán tæ cua mät nhom phai màc näi tiãp nhau.(Khäng song song ?)
+ Cac nhom co thã màc näi tiãp hoàc màc song song phu thuäc vao âiãn
ap.
+ Dáy quán gäm cac phán tæ co kêch thæåc giäng nhau goi la dáy quán
âäng khuän (hçnh 8.6).
• Xac âënh sââ cua mät pha:
Cäng cac vectå thuäc pha âo lai.
Ta nhán tháy ràng trë sä sââ cua mät pha khäng phu thuäc thæ tæ näi cac
canh tac dung thuäc pha âo. Vê du pha A co thã näi cac canh tac dung theo thæ tæ
(1-8), (2-7) å dæåi âäi cæc tæ thæ nhát va (13-20), (14-19) å dæåi âäi cæc tæ thæ hai.
Nhæ váy ta co thã näi cac canh tac dung cua cac phán tæ å cac pha theo thæ tæ 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
Våi cach näi dáy quán nhæ trãn, ta co så âä khai triãn dáy quán hçnh 9.8
τ
τ
τ
τ
X2
A2
C1
A1
B1 X1
Hçnh 9.8 Dáy quán âäng tám
Tæ hçnh 9.8, ta tháy:
• Cac bäi dáy giäng nhæ nhæng vong tron âäng tám goi la dáy quán âäng
tám.
• Âáy la dáy quán dã tæ âäng hoa trong qua trçnh âàt dáy quán vao ranh.
• Khi thæc hiãn dáy quán âäng tám phai be phán âáu näi mäi nhom lãn âã
chung khäng chäng cheo nhau.
Cac kiãu dáy quán âäng tám, âäng khuän goi la dáy quán táp trung vç cac
nhom phán tæ táp trung dæåi cac cæc tæ nhát âënh.
τ
τ
τ
τ
A
B
X
Hçnh 9.9 Dáy quán phán tan
Co thã näi cac canh tac dung cua cac phán tæ theo thæ tæ khac la (2-7), (8-13)
va (14-19), (20-1). Nhæ váy ta co thã näi cac canh tac dung cua cac phán tæ å cac
pha theo thæ tæ 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).
Våi cach näi trãn ta âæåc så âä khai triãn hinh 9.9 goi la dáy quán phán tan.
9.2.2. Dáy quán hai låp
Co hai loai : dáy quán xãp va dáy quán song.
Æu âiãm : Lam bæåc ngàn âã cai thiãn dang song sââ.
Nhæåc âiãm: Läng dáy va sæa chæa kho khàn.
a/ Dáy quán xãp:
Xet dq xãp hai låp co: Z=24; 2p=4; m=3.
+ Tênh cac âai læång âàc træng cua dáy quán:
p3600 2.3600
α =
=
= 300 âiãn
Z
24
Z
24
q =
=
= 2
2mp 2.3.2
Z
2p
24
τ =
=
= 6
4
y1
τ
5
6
y1 = 5;β =
=
γ = α.q = 300.2 = 600 âiãn
+ Ve hçnh sao sââ cac phán tæ.
Hçnh 9.10 Hçnh sao sââ ranh
Tæ hçnh sao sââ, ta tháy:
Cac phán tæ lãch pha nhau mät goc 300. Tæ hçnh 9.10, ta tháy :
+ Pha a co cac phán tæ: 1,2,7,8; 13,14,19,20.
+ Pha a co cac phán tæ: 5,6,11,12; 17,18,23,24.
+ Pha a co cac phán tæ: 9,10,15,16; 21,22,3,4.
Cach näi cac pha: y1 = 5
Pha A: låp trãn: 1 2
Låp dæåi: 6 7
Pha B: låp trãn: 5 6
Låp dæåi: 10 11 15 17
Pha C: låp trãn: 9 10 15 16
Låp dæåi: 14 15 20 21
7 8
12 13
11 12
13 14
18 19
17 18
22 23
21 22
19 20
24 1
23 24
4 5
3 4
8 9
2
3
Ve så âä khai triãn: Ve cho pha a con pha b va c ve tæång tæ
Ta tháy:
+ Do q = 2 nãn mäi cæc tæ co hai phán tæ.
9
+ Cac phán tæ trong mäi nhom phai màc näi tiãp nhau.
+ Cac nhom co thã màc song song hoàc näi tiãp phu thuäc âiãn ap.
+ Sä nhanh song song nhiãu nhát bàng sä cæc tæ (n ≤ 2p).
τ
τ
τ
τ
C
X
A
B
Hçnh 9.11 Dáy quán xãp hai låp bæåc ngàn
b/ Dáy quán song : våi Z = 18, 2p = 4, m = 3. Hçnh 9.12.
τ
τ
τ
τ
X1
A2
X2
A1
Hçnh 9.12 Dáy quán song hai låp bæåc ngàn
9.3. DÁY QUÁN CO q LA PHÁN SÄ
Sä phán tæ cua mät pha dæåi mät cæc tæ:
Z
a
c
d
q =
=
= b +
2mp d
Ta tháy:
+ Sä phán tæ cua mät pha dæåi cac cæc tæ khäng âãu nhau.
+ Nhom co nhiãu phán tæ goi la nhom lån: (b+1) phán tæ.
10
+ Nhom co êt phán tæ goi la nhom nho: b phán tæ.
+ Dæåi d cæc tæ co c nhom lån va (d-c) nhom nho.
Xet vê du : Ve gian âä khai triãn dáy quán co Z = 18; 2p = 4 ; m = 3.
+ Tênh cac âai læång âàc træng cua dáy quán:
p3600 2.3600
α =
=
= 400 âiãn
Z
18
Z
18
3
2
1
= 1+
2
q =
=
=
2mp 2.3.2
3
γ = α.q = 400. = 600 âiãn
2
Z
2p
18
4
τ =
=
= 4.5; y = 4
Váy a = 3; d = 2; b = c = 1.
Nhom lån co b+1 = 2 phán tæ .
Nhom nho co b = 1 phán tæ.
Phán vung 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 âä näi dáy cac pha: y = 4.
Pha a: låp trãn:1
Låp dæåi: 5
Pha b: låp trãn: 4 5
Låp dæåi: 8
Pha c: låp trãn: 7 8
Låp dæåi: 11 12
2
6
6
10
9
13
3
10 11
14 15
13 14
17 18
16 17
15
1
18
4
12
16
9
7
2
3
Ve så âä khai triãn dáy quán: (hçnh 9.13)
τ
τ
τ
τ
1
2
3
4
5 6 7 8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 1
A
Hçnh 9.13 Dáy quán xãp hai låp våi q la phán sä
11
9.4 DÁY QUÁN NGÀN MACH KIÃU LÄNG SOC:
Âáy quán ngàn mach kiãu läng soc âæåc tao thanh båi cac thanh dán bàng
âäng âàt trong cac ranh cua räto, hai âáu cua chung han våi hai vanh ngàn mach
cung bàng âäng. Cac thanh dán va vanh ngàn mach noi trãn cung co thã âuc bàng
nhäm.
Sââ cua cac thanh dán lãch pha nhau mät goc: α = 2πp/Z. Trong tênh toan
thæc tã, thæång xem mäi thanh dán la mät pha: m2 = Z2, va sä vong dáy cua mät
pha: N = 1/2, cac hã sä k = k ν = 1.
ν
n
r
Så âä mach âiãn cua dáy quán läng soc:
&
&
&
&
&
&
&
&
Iv21
Iv21
Iv12 Iv23 Iv34
Iv12 Iv23 Iv34
2
2
3
1
3
1
rv
rt
r
&
It1
&
It2
&
It3
&
It2
&
It1
&
It3
&
&
&
&
&
&
&
&
Iv21
Iv34
Iv21
Iv34
Iv12 Iv23
Iv12 Iv23
(a)
(b)
Hçnh 9.15 Så âä mach âiãn thæc (a) va tæång âæång (b) cua dáy quán kiãu läng soc
Så âä mach âiãn cua dáy quán läng soc nhæ trãn hçnh 8.14a, trong âo: rt - âiãn
trå thanh dán; rv - âiãn trå cua tæng âoan giæa hai thanh dán cua vanh ngàn mach;
Ta thay thã mach âiãn thæc noi trãn bàng mach âiãn tæång âæång dæa trãn cå så
tän hao cua hai mach âiãn âo bàng nhau (hçnh 8.14b).
Âäi våi mät nut bát ky, thê du nut hai ta co:
&
It2
it2 = iv23 - iv12
Do dong âiãn trong cac âoan cua vong
ngàn mach cung lãch pha nhau mät goc α , ta co:
&
Iv23
&
Iv12
α
α
2
πp
Z
It = 2Iv sin = 2Iv sin
It
Iv =
va
pπ
Z
2sin
Hçnh 9.15 Quan hã giæa
dong âiãn trong thanh dán
va dong trong vanh ngàn
mach
Vç tän hao trãn âiãn trå cua mach âiãn thæc
va mach âiãn thay thã phai bàng nhau, nghéa la:
ZI2t rt + 2ZI2vrv = ZI2t r
12
Kãt håp våi phæång trçnh trãn, ta tçm âæåc âiãn trå pha cua dáy quán kiãu läng
soc:
rv
r = rt +
pπ
2sin2
Z
9.5. CACH THÆC HIÃN DÁY QUÁN MAY ÂIÃN XOAY CHIÃU:
Dáy quán may âiãn xoay chiãu âæåc âàt trong cac ranh trãn stato hay roto.
Cac ranh náy co cac dang nhæ sau:
a) Ranh kên
b) Ranh næa kên
c) Ranh næa hå
d) Ranh hå
Hçnh 9.16 Cac dang ranh cua dáy quán may âiãn
Ranh næa kên dung cho dáy quán stato may âiãn cäng suát P< 100 kW, âiãn
ap U<1000V. Loai ranh náy chè dung dáy dán tiãt diãn tron dæång kênh < 2,5mm.
Ranh næa hå dung cho dáy quán stato cua cac may âiãn co cäng suát lån P =
300-400 kW, âiãn ap U<1000V
Ranh hå dung cho dáy quán stato may âiãn cäng suát lån, âiãn ap cao. Dáy
quán loai náy thæång dung tiãt diãn chæ nhát, lam thanh nhæng bäi dáy træåc räi
sau âo âàt vao ranh.
Å nhæng may âiãn cäng suát lån, âã tranh læc âiãn tæ rát manh luc xay ra ngàn
mach tac dung lãn phán âáu näi, lam hong phán âáu näi dáy quán stato, bä phán
náy buäc chàt vao cac vong thep co bouläng bàt vao thán may./.
]R
R^
12 trang
17400
Free
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Máy điện 1 - Chương 9: Dây quấn máy phát điện xoay chiều", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_may_dien_1_chuong_9_day_quan_may_phat_dien_xoay_c.pdf
