Báo cáo thực hành quấn máy điện 3 pha

1 PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
A - CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN
I. Giới thiệu chung về máy điện.
Máy điện là thiết bi điện hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện
từ. Về cấu tạo, máy điện gồm mạch từ ( lõi thép) và mạch điện ( dây cuốn)
dùng để biến đổi các dạng năng lượng khác như cơ năng thành điện năng
( máy phát đ
iện ) hoặc điện năng thành cơ năng ( đông cơ điện) hoặc dùng
để biến đổi các thông số điện như điện áp, dòng điện, tần số pha…
Sự biến đổi cơ điện trong máy điện dựa trên nguyên lý về điện từ.
Nguyên lý này cũng đặt cơ sở cho sự làm việc của các bộ biến đổi cảm
ứng
dùng để biến đổi các thông số điện. Máy điện dùng làm máy biến đổi năng
lượng là phần tử quan trong nhất của bất cứ thiết bị điện năng nào. Nó được
sủ dụng rộng rãi trong công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, các hệ
điều khiển và tự động điều chỉnh.
Máy điện có nhiều loại, được phân loại theo nhiều cách khác nhau
phân lo
ại theo công suất, theo cấu tạo, theo chức năng, theo dòng điện, theo
nguyên lý làm việc… ở đây ta phân loại theo nguyên lý biến đổi năng lượng.
+ Máy điện tĩnh:
Máy điện tĩnh thường gặp là các loại máy biến áp. Máy điện tĩnh làm
việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ do sự biến thiên từ thông giữa các

, ƒ
1
U
2
, I
2
, ƒ
2
Báo cáo thực hành quấn máy điện 3 pha

2
Máy điện
Máy điện tĩnh Máy điện có phần quay
Máy điện
một chiều
Máy điện
xoay chiều
Máy điện
Không đồng bộ
Máy điện
đồng bộ
Máy phát
Không
đồn
g
b
ộ

thuận nghịch nghĩa là máy điện có thể làm việc ở chế độ máy phát hoặc
động cơ điện. Sơ đồ phân loại máy điện thông dụng thường dùng

II. Nguyên lý máy phát điện và động cơ điệ
n.
Máy điện có tính thuận nghịch nghĩa là có thể làm việc ở chế độ máy
phát điện hoặc động cơ điện.
1. Chế độ máy phát điện.
Cho cơ năng của động cơ sơ cấp tác dụng vào thanh dẫn 1 lực cơ học
N

B i

F
đt Fc R
2. Chế độ động cơ điện.
Cung cấp điện cho máy điện, điện áp của nguồn U của nguồn điện gây
ra dòng i trong thanh dẫn. Dưới tác dụng của từ trường sẽ có lực điện từ F
đt

= Bi.l tác dụng lên thanh dẫn làm thanh dẫn chuyển động với tốc độ v. Công
suất điện dưa vào động cơ.
P = ui = ei = Bilv = F
đt
.v
Như vậy, công suất điện đưa vào động cơ đã biến thành công suất cơ
trên trục Pc = F
đt
.v. Điện năng đã biến thành cơ năng.
Ta thấy, cùng một thiết bị điện từ, tuỳ theo dạng năng lượng dựa vào
mà máy điện có thể làm việc ở chế độ máy phát điện hoặc động cơ điện. Đây

Để chế tạo mạch từ của máy điện, người ta thường dùng các loại thép
khác nhau như thép lá kỹ thuật điện, thép lá thường, thép đúc, thép rèn.
Giang ít được dùng vì dẫn từ không tốt lắm.
Người ta hay sử dụng các lá thép kỹ thuật điện có hàm lượng silic
khác nhau nhưng không được vượt quá 4,5%. Hàm l
ượng silic này dùng để
hạn chế tổn hao do từ trễ, tăng điện trở của thép để giảm tổn hao do dòng
điện xoáy.
Người ta hay sử dụng các lá thép dày 0,50 mm dùng trong máy điện
quay, ghép lại làm lõi thép để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên. Tuỳ
theo cách chế tạo người ta phân lá thép kỹ thuật điện làm 2 loại: Cán nóng
và các nguội. Loại cán nguội có đặc tính từ tốt hơn như độ từ thẩ
m cao hơn,
tổn hao thép ít hơn loại cán nóng. Thép lá cán nguội lại chia làm 2 loại: đẳng
hướng và vô hướng. Loại đẳng hướng có đặc điểm là dọc theo chiều cán thì
tính năng từ tính tốt hơn hẳn so với ngang chiều cán, do đó thường được sử
dụng trong máy biến áp còn loại vô hướng thì đặc tính từ đều theo mọi
hướng nên thường được dùng trong máy điện quay.
Ví dụ: Thép cán nóng w
21
, w
31A
; thép cán nguội: w
410
, w
310

Chữ w chỉ thép kỹ thuật điện
Chữ A chỉ tổn hao thấp
Chữ O chỉ thép cán nguội

3. Vật liệu cách điện.
Để cách điện các bộ phận mang điện trong máy người ta sử dụng vật
liệu cách điện. Trong máy điẹn, vật liệu cách điện phải có cường độ cách
điện cao, chịu nhiệt tốt, tản nhiệ
t tốt, chống ẩm và bền về cơ học. Độ bên
vững về nhiệt của chất cách điện bọc dây dẫn quyết định nhiệt độ cho phép
của dây và do đó quyết định tải của nó. Nếu tính năng chất cách điện càng
cao thì lớp cách điện có thể mỏng và kích thước của máy giảm.
Chất cách điện của máy điện chủ yếu
ở thể rắn gồm 4 nhóm:
- Chất hữu cơ thiên nhiên như giấy, vải, lụa…
- Chất vô cơ như amiăng, mica, sợi thuỷ tinh…
- Các chất tổng hợp
- Các loại men, sơn cách điện.
Chất cách điện tốt nhất là mica song tương đối đắt nên chỉ dùng trong
các máy có điện áp cao, do đó thường dùng các vật liệu có sợi như giấy,
vãi… Chúng có độ bền cơ học tốt, r
ẻ tiền nhưng hút ẩm kém, dẫn nhiệt kém,
cách điện kém. Vì vậy, dây dẫn cách điện sợi phải được sấy, tẩm để cải thiện
tính năng của vật liệu cách điện. Ngoài ra còn có chất cách điện ở thể khí(
không khí, hyđrô, khí trơ) hoặc thể lỏng(dầu máy biến áp).
Vật liệu khí: Không khí là một chất cách điện tốt, tuy nhiên để cách
điện tố
t hơn người ta thường dùng khí trơ. Hyđrô được sử dụng trong trường
hựp cần cách điện và làm mát bên trong vật liệu.
Báo cáo thực hành quấn máy điện 3 pha

6
Vật liệu lỏng: Đây là loại vật liệu cách điện rất quan trọng trong máy
điện vì nó có thể len lỏi vào các khe hở rất nhỏ và còn có thể sủ dụng để dập

100
0

E Vài loại màng tổng hợp 120
0
115
0B
Amiăng, sợi thuỷ tinh có
chất kết dính vật liệu gốc
mica

130
0120
0F
Amiăng, vật liệu gốc
mica,sợi thuỷ tinh có chất
kết dính và tẩm tổng hợp.

155
0


việc cho phép, độ tăng quá nhiệt của các phần tử không vượt quá độ tăng
nhiệt cho phép, độ tăng nhiệt độ của các phần tử không vượt quá độ tăng
Báo cáo thực hành quấn máy điện 3 pha

7
nhiệt cho phép, tuổi thọ trung bình của vật liệu cách điện vào khoảng 10 ÷15
năm. Khi máy làm việc quá tải, độ tăng nhiệt độ sẽ vượt quá nhiệt đô cho
phép. Vì vậy khi sử dụng máy điện cần tránh để máy quá tải làm nhiệt độ
tăng cao trong một thời gian dài.
Để làm mát máy điện phải có biện pháp tan nhiệt ra ngoài môi trường
xung quanh. Sự tản nhiệt không những phụ thuộc vào bề mặ
t làm mát của
mặt máy ma còn phụ thuộc vào môi trường làm mát khác như dầu máy biến
áp… Thông thường, vỏ máy điện được chế tạo có các cách tản nhiệt và máy
điện có hệ thống có hệ thống quạt gió để làm mát.
B - 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 từcó tốc
đô quay của roto n khác với tốc độ quay
của từ trường n
1
.
Máy điện không đồng bộ có 2 dây quấn: dây quấn stato (sơ cấp) nối
với lưới điện tần số không đổi f
1

hình trụ do các lá thép kỹ thuật điên được dập rãnh bên trong ghép lại với
nhau tạo thành các rãnh theo hướng trục vì từ trường đi qua lõi thép lá, từ
trường quay lên để giảm tổn hao lõi thép được làm bằng những lá thép kỹ
thuật điện dày 0,5 mm ép lại. Mỗi lá thép kỹ thuật điện đều có phủ sơn cách
điện trên bề mặt để giảm hao tổ
ndo dòng xoáy gay nên.
- Dây quấn.
Dây quấn stato làm bằng dây dẫn bọc cách điện (dây điện từ) và được
đặt trong các rãnh của lõi thép. Kiểu dây quấn, hình dạng và cách bố trí dây
quấn sẽ được trình bầy chi tiết trong bài sau.
- Vỏ máy.
Vỏ máy làm bằng nhôm 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 (1000kw) thường dùng thép tấ
m 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 vỏ phòng nổ… Hai đầu vỏ có nắp máy và ở đỡ
trục. Vỏ máy và nắp máy còn dùng để bảo vệ máy.
b. Roto:
Roto là phần quay gồm lõi thép, dây quấn và trục máy.
- Lõi thép:
Nói chung người ta sử dụng lá thép kỹ thuật điện như ở stato. Lõi thép
được ép trục tiếp lên một giá roto của máy, phía ngoài của lá thép có xẻ
rãnh
để đặt dây quấn.
- Dây quân stato: có 2 loại chính. roto lòng sóc và roto dây quấn
+ Loại roto kiểu dây quấn: roto có dây quấn giống như dây quấn stato.
Trong máy điện cỡ trung bình trở lên thường dùng dây quấn kiểu sóng 2 lớp
vì bớt được những đầu dây nối, kết cấu dây quấn trên roto chặt chẽ. Trong
máy điện cỡ nhở thường dùng dây quấn đồng tâm 1 lớp. Dây quấn ba pha

c. Khe hở :
Vì roto là một khối tròn nên khe hở đều. Khe hở trong máy phát
điện
không đồng bộ rất nhỏ (0,2 ÷ 1mm trong máy phát điện vừa và nhỏ), để hạn
chế dòng điện từ hóa và như vậy mới có thê làm cho hệ số công suất của
máy cao hơn
III. Công dụng của máy phát 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 gi
ản, làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá
thành hạ nên động cơ không đồng bộ là một loại máy được dùng dùng rộng
rãi nhất trong các ngành 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, cho các máy công cụ ở
các nhà máy công nghiệp nhẹ trong các hầm mỏ dùng làm máy tời hay
quạt gió. Trong nông nghiệp dùng làm máy bơm hay gia công nông sản công
nông sản. Trong đời s
ống hàng ngày, máy điện không đồng bộ cũng dần dần
chiếm một vị trí quan trọng: quạt gió, động cơ trong tủ lạnh … tóm lại, theo
sự phát triển của nền sản xuất, 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 cũng có những nhược điểm như hệ

số cosϕ của máy thường không cao, đặc tính điều chỉnh tốc độ không tốt nên
ứng dụng của máy điện không đồng bộ có phần bị hạn chế.
Máy điện không đồng bộ có thể dùng làm máy phát 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 hay tạm thời thì nó c
ũng có ý nghĩa quan
trọng.

phạm vi tốc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũng khác nhau.
Khi roto quay thuận và nhanh lên tốc độ đồng bộ dùng một động cơ sỏ
cấp nào đó quay roto của máy điện không đồng bộ vượt tốc độ đồng bộ
n > n
1
, 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 roto cũng đổi chiều nên chiều
của mome cũng ngược chiều quay của n
1
nghĩa là ngược lại với chiều của
roto nên đó là mome hãm. Máy điện đã biến cơ năng tác dụng lên trục dòng
điện nghĩa lad máy điện làm việc ở chế độ máy phát điện.
Khi roto quay ngược với chiều từ trường quay thì chiều của sức điện
động, dòng điện và cả mome vẫn giống như lúc ở chế độ động cơ đi
ện. Vì
mome sinh ra ngược với chiều quay của roto nên có tac dụng hãm roto đứng
lại.Trong trường hợp này máy điện vừa lấy điện năng ở lưới diện vào vừa
lấy cơ năng ở động cơ sơ cấp. Chế độ làm viêc nay gọi là chế độ làm hãm
điện từ.

C – CƠ SỞ THIẾT KẾ BỘ DÂY QUẤN STATO
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
I. Khái niệ
m và các thông số cơ bản.
1. Số cặp cực p.
Được hình thành bởi một cuôn dây hay nhóm dây và được đấu dây
sao cho khi dùng có dòng điện đi qua sẽ tạo được các cặp cực N-S xen kẽ
nhau trong cùng một pha.
Báo cáo thực hành quấn máy điện 3 pha


4.Nhóm cuộn dây.
Quấn dây trong máy điện nhìn chung có thể được thực hiện với 2 loại
nhóm dây
- Nhóm cuộn dây đồng tâm
- Nhóm cuộn dây đồng khuân
a. Nhóm cuộn dây đồng tâm.
Nhóm cuộn dây đồng tâm được hình thành bởi nhiều cuộn dây có bước
cuốn dây khác nhau và được mắc nối tiếp với nhau theo cùng một chiều
cuốc. Các cạnh dây củ
a mỗi cuốn chiếm các rãnh kề cận nhau để tạo thành
cực từ.
Để tạo thành nhóm cuộn dây đồng tâm người ta quấn liên tiếp các dây
dần theo cùng một hiều quấn lên trên một bộ khuôn có kích thước khác nhau
và đặt đồng tâm trên cùng 1 trục quấn. Ưu điểm của cách quấn dây này dễ
lắp đặt cuộn dây vào stato nhưng có nhược điểm là các đầu cuộn dâychiếm
chỗ nhiều hơn so với cách qu
ấn khác. Dạnh nhóm cuộn dây đồng tâm
thường phổ biến trong các động cơ điện công suất nhỏ.

Báo cáo thực hành quấn máy điện 3 pha

12
1. Đấu dây các nhóm tạo các từ cực thậ
t.
Trong cách đấu này các nhóm dây cùng 1 pha được bố trí sat nhau và
nối dây giữa các nhóm sao cho dòng điện qua các nhóm tạo thành các cực từ
N-S xen kẽ nhau. Đặc điểm của cách đấu này là số nhóm cuộn dây trong một
pha bằng số cặp cực. Khi đấu dây có thể áp dụng nguyên tắc
“ đầu - đầu”, “ cuối – cuối”.
Báo cáo thực hành quấn máy điện 3 pha

13
2. Đấu dây các nhóm tạo các từ cực giả.
Khi muốn đấu dây tạo các cực từ giả tức là ực từ cùng dấu người ta
phải bố trí các nhóm cuộn dây trong cùng 1 pha phải cách xa nhau ít nhất là
1 rãnh trống. Khi đấu dây áp dụng nguyên tắc “đầu – cuối” bằng cách nói
đầu cua nhóm này với cuối của nhóm kế tiếp. Đặc điểm của cách đấu này là
số nhóm dây trong 1 pha bằng nửa số cặp cực và cách đấu này chỉ ap dụng
khi 2p > 2.
Khi các cụm dây của cùng 1 pha nằm ở những vị trí khác nhau trên
thân máy thì ta gọi đó là dây quấn tập trung.
Nếu ta tách nhỏ cá phần tử dây cuốn tập trung và rải đều trên thân máy
thì ta sẽ có dây quấn phân tán.
III. Cách dựng sơ đồ dây quấn động cơ 3 pha.
1. Dựng sơ đồ dây quấn động cỏ 3 pha:
Muốn dựng sơ đồ dây quấn động cỏ 3 pha ta cần phải xác định các
thôn số cỏ bản sau củ
a stato:
- Dạng dây quấn định thiết kế
- Tổng số rãnh z của stato
- Số cặp cực 2p và sự phân bố của dây trên stato
2. Các bước thành lập.

b. Thành lâp sơ đồ dây quấn đồng khuôn phân tán 1 lớp có:
Z = 24, 2p = 4, y = 5, q = 2
Báo cáo thực hành quấn máy điện 3 pha

14
c. Thành lập sơ đồ dây quấn đồng tâm tập trung 1 lớp có:
Z = 36. 2p = 4. y = 9, q = 3
Báo cáo thực hành quấn máy điện 3 pha

15 Báo cáo thực hành quấn máy điện 3 pha

17


II. Dụng cụ lắp đặt dây :
Khi lắp bộ dây quấn vào các rãnh của stato cần phải có các dụng cụ
chuyên dùng : búa, kéo, kìm, dao……
III. Kỹ thuật cách điện rãnh :
Cách diện rãnh nhẵm mục đích cắch điện giữa cuộn dây với stato để
tránh chạm masse và phải có hình dạng của rãnh để ôm sát vào rãnh thuận
tiện cho việc vào dây
1. Yêu cầu cách đi
ện :
Báo cáo thực hành quấn máy điện 3 pha

19

giảm khó khan lắ
p roto.
Phải kiểm tra thông mạch, đấu đúng cực tính sao cho động cơ chạy
được. Thường khi đặt dây vào máy ta phải kiểm tra thông mạch ngay từ bối
dây đầu tiên đồng thời kiểm tra sự chạm masse giữa bối dây và vỏ máy.
Quy định chung : Đấu máy 22C/ 38C _ Δ/Y
1. Lắp nhóm cuộn dây đồng tâm :
Chọn vị chí đầu tiên sẽ lắp dây vàng, nắn cuộn dây sao cho thu gọn
vừa lọt vào lòng stato. Sau khi đặt cuộn bé nhất của bối dây th
ứ nhất vào
stato, cân thận đưa từng lượng nhỏ dây nằm gần miệng rãnh cho vào rãnh.
Nếu thấy lượng dây đưa vào rẵnh hơi chiếm chỗ, dùng dao tre dạt dây cho
thẳng hàng rồi nén chặt xuống. Khi dây đã vào rãnh hết, gạt lớp cách điện
Báo cáo thực hành quấn máy điện 3 pha

20
miệng rãnh. Chú ý nén chặt lớp cách điện này vì khe hở giữa stato và roto là
rất bé, nếu ta không nén chặt thì roto sẽ không quay được. Chú ý luồn vào
búi dây nhỏ trước, búi dây lớn sau để thuận tiện cho việc vào dây. Với mỗi
búi dây đã vừa cần cân đối 2 đầu cuộn dây rồi uốn cácđầu cuộn dây sao cho
cong vòng xuống để rọng chỗcho nhóm cuộn dây sau. Sau khi vào hết các
bối dây ta theo sơ đồ thành lập và nối dây.
2. Lắp dây nhóm cuộn dây đồng khuôn :
Đố
i với dạng dây cuốn đồng khuôn ta cũng phải thực hiện các kỹ
thuật vào dây như trên, nhưng cần chú ý đối vơi dạng dây cuốn đồng khuôn
phải luôn lót giấy cách điện giữa các bối của các pha để đạt được sự cách
điện pha hoàn toàn.
- Sau khi đã vào dây và nhét lớp cách điện 0,1 mm xong, ta tiến hành
lót cách điện pha và dùng dao tre nắn cho các bối dây nằm ép sát vào nhau
cho gọn. Vì bài tâp này không yêu cầu chạy máy nên không cần đai máy.
+ Đấu máy.
- Chọn một đầu của bối bất kỳ quy định là pha A. Đấu đầu dây cuối
bối A
1
với đầu cuối bối A
2
, đầu vào bốiA
2
đấu với đầu vào của bói A
3
, đầu
cuối bối A
3
đấu với đầu cuối A
4
còn đầu còn lại của bối A4 là đầu X. Từ đầu
vào pha A ta cách ra 3 rãnh đến rãnh thứ 4 là đầu vào của pha B. Đấu pha C
và hoàn thành bài tập.
+ Nhận xét:
- Ưu điểm: Hoàn thành cuốn và lắp đặt sớm. Đã biết xác định cực
tính. Cho pha A tìm được pha C và đấu pha C nhanh đặt yêu cầu.
- Khuyết điểm: Do bài tập đầu còn bbỡ ngỡ, kỹ thuạt chưa thành
thạo, dây cũ nhiều mối nối nên cá bói dây còn chưa gọn, hình thứ
c lắp đặt
chưa được đẹp mắt. Khi tập đấu dây do không chú ý nên có nhiều rãnh lớp
giấy 0,1 mm không được ép chặt.
2. Bài tập 2

giấy cách điện ba pha vào 2 đầu rồi nắn dẹp, tròn đều để khi vào không bị
chạm dây.
Báo cáo thực hành quấn máy điện 3 pha

22
* Đấu dây theo sơ đồ đã có. Khi đấu máy xong ta xác định được 6 đầu
là A,B,C và X,Y,Z ta chọn 3 dây cùng ra ba dây cùng mầu còn ba đầu X,Y,Z
ta chọn 3 dây cùng mầu khác.
* Sau khi vào dây xong, dùng dây sợi đại máy cho gọn gàng. Chỉnh
lại lớp giấy cách điện, sửa lại cá bối dây cho hoàn chỉnh để lắp roto và chuẩn
bị chạy máy.
- Kết quả:

Imm(A) IA (A) IB (A) IC (A) UA (V) UB (V) UC (V) N (v/p)
4 1,1 1,2 1,5 210 210 210 1480

- Nhận xét:
+ Ưu điểm: hoàn thành bài làm dúng thờ gian quy định. Mặc dù dây
xấu, nhiều mối nối nhưng máy vẫn chạy được.
+ Khuyết điểm: do không chú ý trong lúc quấn dây, không cạo sạch
lớp oxi hoá trên cá mối nối, lúc vào dây còn để bị xước, nhét ống gen chưa
bảo đảm, giấy lót cách điện nhét chưa chặt nên dòng mở máy và dòng pha
cao hơn so với yêu cầu.