TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA ĐIỆN
BỘ MÔN: CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỆN
0
GVC-ThS. NGUYỄN TRỌNG THẮNG
GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN II
TP. HCM Tháng 5/ 2006
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LỜI NÓI ĐẦU

Giáo trình MÁY ĐIỆN II là một cuốn sách trong bộ GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN gồm
2 tập nhằm giúp sinh viên bậc đại học hoặc cao đẳng ngành Điện Công Nghiệp, Điện
Tự Động của trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM làm tài liệu học tập, hoặc

Chương 1: Sưcù điện động của dây quấn máy điện xoay chiều 2
Chương 2: Dây quấn phần ứng máy điện xoay chiều 11
Chương 3: Sức từ động của dây quấn máy điện xoay chiều 30

Phần IV: Máy điện không đồng bộ (MĐKĐB) 47
Chương 1: Đại cương về MĐKĐB 48
Chương 2: Các quan hệ điện từ trong MĐKĐB 54
Chương 3: Mở máy và điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ 77
Chương 4: Máy điện không đồng bộ đặc biệt 90

Phần V: Máy điện đồng bộ (MĐĐB) 101
Chương 1: Đại cương về MĐĐB 102
Chương II: Các quan hệ điện từ trong MĐĐB 106
Chương III: Máy phát điện và động cơ điện đồng bộ 116
Chương IV: Máy điện đồng bộ đặc biệt 135

Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn Sáu, Máy điện I,II .
NXB khoa học và kỹ thuật - 1998 .
2-
Nguyễn Trọng Thắng, Nguyễn Thế Kiệt, Công nghệ chế tạo và tính toán sửa chữa
PHẦN III
CÁC VẤN ĐỀ LÍ LUẬN
CHUNG CỦA
MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

2

m
sin
ω
t (T), B
x
là từ cảm nơi thanh
dẫn quét qua.

f
pn
Dn
v
τ
τ
π
2
60
2
60
===
(m/sec).
v: Vận tốc dài của thanh dẫn.
D: Đường kính phần ứng.
Với:
p2
Dπ
=τ (m)
l: Chiều dài của thanh dẫn nằm trong từ
trường.
tB

tdtd
ω
ω
π
sinsin =
Φ
=

Trò số hiệu dụng là:
f222f
2
E
td
Φ=Φ
π
= , (1 - 1)
b) Sđđ của một vòng dây và của một bối dây:
 Sđđ của một vòng dây:
+ Trường hợp bước đủ:
Nếu vòng dây có 2 thanh dẫn 1 và 2 đặt cách nhau 1 khoảng là
τ
=y (dây quấn bước đủ) và gọi sđđ trong thanh dẫn 1 là E
1
, trong thanh dẫn 2 là
E
2
thì s.đ.đ của một vòng dây bước đủ là:

td21
E2EEE =+=

β
là bước tương đối của dây quấn và
p2
Z
=τ
(rãnh)
τ
=β
y
, π
τ
=βπ
y

Thì:
2
f444
2
E2E
td
β
π
Φ=
βπ
=
ν
sin,sin
Đặt:
2
k

π
β
π
1td
E
′
&
1td
E
′′
−
&
1td
E
′′
&
v
E
&
1td
E
′
&
1td
E
′′
−
&
1td
E

p2
Z
==τ thì
0
30=
đ
α
và nếu tại thời điểm đang xét bối dây
1 nằm trên đường trung tính hình học thì trò số
tức thời của sđđ cảm ứng trong các bối dây 1,
2, 3, 4 là:
0
sm1s
0EE sin=
0
smsm2s
30EEE sinsin
đ
=α=

0
smsm3s
60E2EE sinsin
đ
=α=
0
smsm4s
90E3EE sinsin
đ
=α=

Z
360p
pZ
2
0
.
đ
=
π
=α
H
ình 1.4 Sức điện động của một vòng dây

H
ình 1.3 Nhóm bối dây q = 4

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

5
Để tính E
q
ta vẽ đường tròn ngoại tiếp với đa giác ABCDE có bán kính R. Cuối
cùng ta tính được:
E
q
= q E
s

R sinsin2
==
: hệ số quấn rải của dây quấn.
Chứng minh:
Ta có
4s3s2s1sq
EEEEE

+++=
Về mặt trò số E
q
= AE = 2AF =
2
R2
đ
q
sin
α
.
Tính R theo E
q
, xét tam giác OO
1
A ta có:
2
R2E
s
đ
sin
α

2
q
2
qqE
=
α
α
=
đ
đ
sin
sinrnsq
kfkqwE
Φ
=⇒ 44,4

(1-5)

Đặt k
dq
= k
n
k
r
: là hệ số dây quấn.
dqsq
fkqwE

τ tương ứng với số đôi cực p. Những sóng điều hoà bậc cao có biên
dq
fkw
Φ
= 44,4
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

6
độ B
m3
, B
m5
,
νm
B và những bước cực
3
τ
,
5
τ
,
ν
τ
tương ứng với số đôi cực 3p, 5p,…,
pν . Tần số
1
ff ν
=
ν
.

2
Bl
Các sức điện động:
11m11tb111td
fBl2fBl
2
f
2
E τ=τ
π
=Φ
π
=
13m13m333td
fBl2f3B
2
l
3
2
f
2
E τ=
π
τ
π
=Φ
π
=
…
1mtd

E
E
1E
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
++
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+=
ν2
1m
m
2
1m
3m

3B1td
kk1E
ν
+++=

2
B
2
3B11
kk1f
2
ν
++Φ
π
=
Những hệ số:
1m
m
B
1m
3m
3B
B
B
k
B
B
k
ν
ν

Φ
Φ
±Φ=
ν
11
5
1
3
1
1 ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
ν
±±±±Φ=
ν
1m
m
1m
5m
1m
3m
1

7
Từ đó ta có:
ν
ν
ν
±±±
+++
Φ
π
=
B3B
2
B
2
3B
1td
k
1
k
3
1
1
kk1
f
2
E.


B3B
2
B
2
33B
11dqtd
k
1
k
3
1
1
kkkk1
fkw
2
2
E

Trong đó:
1dq
dq
1dq
3dq
3
k
k
k

δ
÷
=δ 6251 ,,
max

với
()
τ÷= 750650b ,,
Tuy nhiên biện pháp trên chưa cho
được kết quả mong muốn. Vì vậy cần làm
giảm hoặc triệt tiêu các sức điện động bậc
cao bằng các cách sau:
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

8
2. Rút ngắn bước dây quấn:
Khi quấn bước đủ 1y
±
=
τ
=
νn
biết
k
, nghóa là tất cả các sóng hài bậc cao
đều tồn tại. Để cho các sđđ bậc cao bò triệt tiêu người ta phải chọn
β thế nào đó
để
0k
n

π
ν
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
ν
−=⇒
ν
2
1
2
1
1k
n
sin.sin

Khi
0E0k5
55n
=⇒=⇒=ν tương ứng với
5
4
=β .
Khi
0E0k7
77n
=⇒=⇒=ν tương ứng với

, tức là tất cả các sóng bậc cao đều tồn tại.
Khi q > 1 và q càng tăng thì
νr
k càng giảm, song
νr
k sẽ lập lại trò số ban đầu sau
1 số sóng bậc cao nào đó theo những chu kì tương ứng. Một số sóng bậc cao có
νr
k = k
r1
được gọi là sóng điều hoà tăng (
z
ν
=
ν
với 1mqk2
z
±=ν và k = 1, 2,
3 ). Tóm lại phương án này chỉ cải thiện dạng sóng được phần nào.
4. Rãnh chéo:
Tác dụng của nó để khử sóng điều hoà răng.
Từ hình vẽ ta thấy sức điện động có từ cảm
z
m
B
ν

cảm ứng trong thanh dẫn có chiều ngược nhau và
bò triệt tiêu. Bước rãnh chéo cần phải chọn
z

1 bước răng
0
=
Δ
z
E
υSimpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

9

Câu hỏi:
1. Vì sao yêu cầu sức điện động của máy
điện xoay chiều phải có dạng hình sin.
Làm thế nào để đảm bảo yêu cầu đó?
2. Hãy xác đònh biểu thức sức điện động của dây quấn 1 pha khi từ trường không
hình sin?
3. Các biện pháp để cải thiện dạng sóng sức điện động và hiệu lực của các biện
pháp đó?
4. Khi dùng rãnh chéo thì trò số sức điện động do từ trường cơ bản của dây quấn
thay đổi như thế nào?
Thí dụ:
1. Cho 1 máy phát điện có p = 2, đường kính trong của Stator D = 0.7m từ cảm
trung bình B
tb1
= 0,6T, chiều dài tính toán của Stator l = 1,3m. Cho biết
B
tb3


1m11dq111r1n1
Bfkwl22fkkw2E τ=Φπ=
Thanh dẫn:
11m1
fBl2E τ=
Với
550
22
70
p2
D
,
.
,.
=
π
=
π
=τ

1tb1m
B
2
B
π
=11tb1

fBl2E τ= = 0,15E
1
= 7,14(V)
Sức điện động tổng của 1 thanh dẫn:

2
5B
2
3B1td
kk1EE ++=

22
150325016347 ,,, ++= = 50,6(V)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

10
Bài tập:
1.1. Tính hệ số dây quấn k
dq
của dây quấn hai lớp có q = 2; p = 2; z = 24;
6
5
=β . Biết rằng mỗi bối dây có w
s
= 5 vòng và sức điện động của thanh dẫn E
td

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

11
CHƯƠNG II: DÂY QUẤN PHẦN ỨNG MÁY ĐIỆN
XOAY CHIỀU
§ 2.1 ĐẠI CƯƠNG
Dây quấn máy điện xoay chiều có nhiệm vụ cảm ứng được sức điện động
(s.đ.đ) nhất đònh đồng thời cũng tham gia vào việc tạo nên từ trường cần thiết
cho sự biến đổi năng lượng điện từ trong máy.
Kết cấu của dây quấn phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:
+ Tiết kiệm dây quấn (phần đầu nối).
+ Bền về cơ, nhiệt, điện.
+ Chế tạo đơn giản, lắp ráp, sửa chữa dễ dàng.


Nên cạnh tác dụng từ 1 đến 12 dưới đôi cực thứ nhất làm thành hình sao
s.đ.đ có 12 tia như hình 2 -1a. Do vò trí các cạnh 13 đến 24 dưới đôi cực thứ 2
hoàn toàn giống vò trí của các cạnh 1 đến 12 dưới đôi cực thứ nhất nên s.đ.đ của
chúng được biểu thò bằng hình sao s.đ.đ trùng với hình sao s.đ.đ thứ nhất.
- Số rãnh của 1 pha dưới 1 cực:
2
232
24
mp2
Z
q
===Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

12
- Số phần tử dây quấn:
12
2
24
2
Z
S
===
-
Số phần tử dây quấn trong một pha:
4
3

α
đ
rãnh.
- Bước dây quấn
.6y =τ=
- Giản đồ khai triển dây quấn:

H
ình 2.1 Hình sao sức điện động 12 tia
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

13

2. Dây quấn 2 lớp:
Là loại dây quấn mà trong mỗi
rãnh đặt 2 cạnh tác dụng, nên số phần
tử bằng số rãnh của lõi thép
⇒S = Z.
so với dây quấn 1 lớp dây quấn 2 lớp
có những ưu điểm sau:
- Loại này có thể thực hiện được
bước ngắn làm giảm sức điện động
bậc cao, cải thiện được dạng sóng sức
điện động, đặc tính làm việc của máy
tốt hơn.
- Đầu nối của các bối dây chắc
chắn, gọn, ít choán chỗ, tránh được


p2
Z
=τ : bước cực
τ
=β
y
: hệ số rút ngắn bước dây
y: bước dây
- Số rãnh của 1 pha dưới 1 bước cực:
2
232
24
mp2
Z
q
===- Số phần tử dây quấn: S = Z = 24
- Số phần tử trong 1 pha:
8
3
24
m
S
S
pha
===
- Số nhóm bối dây trong 1 pha: Cách vẽ:

Đầu tiên ta phân bố cuộn dây theo vùng pha với q = 2 cho mỗi
vùng. Nếu rãnh 1 và 2 thuộc vùng pha A thì vùng pha B phải đặt ở rãnh 5, 6 vì
pha B cần phải dòch chuyển so với pha A là 120
0
tức 4 rãnh (1 + 4 = 5, 2 + 4 = 6).
4
2.3
24
.
===
qm
S
n
H
ình 2.4 Dây quấn xếp 2 lớp với Z = 24, 2p = 2, q = 5, β =5/6.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

15
Pha C cũng dòch chuyển tương đối với pha B và chiếm các rãnh (5 + 4 = 9, 6 + 4
= 10). Còn khoảng rãnh từ 13…24 cũng được phân bố xen kẽ các pha A, B, C với
cùng 1 quy luật như vậy (pha A: 13, 14, pha B: 17, 18, pha C: 21, 22). Như vậy
một nửa vùng pha và lớp trên đã được phân bố, còn các vùng pha khác cũng
được phân bố theo các pha A, B, C và được kí hiệu tương ứng X, Y, Z. Lúc này
vùng X thuộc pha A dòch chuyển so với vùng A là t = 6 tức là ở các rãnh (1 + 6 =

6
−
N
) cạnh tác dụng,
nhánh còn lại có (
1
6
+
N
) cạnh tác dụng.
Bước 4: Lập bảng số xác đònh cách quấn dây, bảng số thiết lập như sau:
• Chia bảng dây quấn thành 2p cột.
• Lần lượt ghi lớp trên, lớp dưới, lớp trên, lớp dưới, … vào đầu mỗi cột biểu
thò cho cạnh tác dụng trên và dưới của mỗi bối dây. Sau đó, ghi số thứ tự
rãnh vào mỗi ô. Gọi y
1
là bước bối dây và bước y
2
tính như sau:
y
2
= y – y
1
.
Ta ghi số sau cách số trước một bước y
1
, rồi y
2
.
• Mỗi khi ghi hết một dòng, trước khi viết ô đầu của dòng tiếp theo, ta xem

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

16
2
p
cột
CH: Chuyển hướng
• Lập bảng số qui đònh đầu dây, suy ra số thanh nối chuyển hướng trong
mỗi pha.
Bước 5: Thực hiện sơ đồ khai triển dây quấn. Nên vẽ các thanh chuyển hướng và
các đầu vào ra của mỗi nhóm bối trước tiên.
Hình dạng của bảng số xác đònh các nhóm của các pha được mô tả trong
hình vẽ sau.
Bảng xác đònh cách đấu các pha:
Lớp trên Lớp dưới Lớp trên Lớp dưới … Lớp trên Lớp dưới

2
43
24
mp2
Z
q ===
.

Số phần tử S = Z =24.
 Bảng xác đònh cách đấu các pha:
Bảng có 4 cột tương ứng với 4 cực. Số hàng =
12
4
2.24
= (hàng)
+(y
2
+ 1)
Đầu
Nhóm bối dây Pha
Vào Ra CH

A C B
Lôùp treân Lôùp döôùi Lôùp treân Lôùp döôùi
1 +y
1 6’ +y
2
13 +y
1
18’
2 7’ 14 19’
3 8’ 15 2’
4 9’ 16 21’
5 10’ 17 22’
6 11’ 18 23’
7 12’ 19 24’
8 13’ 20 1’
9 14’ 21 2’
10 15’ 22 3’
11 16’ 23 4’
12 17’ 24 5’
}
}
}
}
}

q .
Viết q dưới dạng sau:

d
c
bq
+=
Trong đó b, c, d là số nguyên (c < d và c/d là phân số tối giản không rút gọn
được).
Bước 2: Lập bảng số xác đònh phân bố rãnh cho 3 pha.
• Bảng số thành lập gồm 3 cột (tương ứng 3 pha A, B, C) số hàng của bảng
luôn luôn bằng 2p.
• Sau khi kẻ xong bảng, ta điền các giá trò vào các ô chứa trong bảng (tổng
số ô trong bảng là 6p ô).

Giá trò của mỗi ô xác đònh như sau:
Nếu 50
d
c
,<
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
: ta ghi giá trò b cho mỗi ô trong bảng.
Nếu 50
d
c


19
¾ Từ ô đầu tiên ta đánh dấu *, sau đó bắt đầu đếm từ trái sang phải, từ trên
xuống dưới một khoảng cách bằng đúng số cực 2p, dừng lại tại ô nào
đánh tại ô đó; tiếp tục thực hiện phép đánh dấu bằng phương pháp này
cho đến khi về đúng ô mở đầu.
¾ Trên cùng một cột ngay hàng bên dưới của các ô vừa được đánh dấu, ta
đánh dấu tiếp. Thông thường, với phương pháp trên mỗi lần đánh dấu trên
bảng ta có 6 hay bội số của 6 ô được đánh dấu.
¾ Tại các ô đã đánh dấu ta điều chỉnh giá trò ghi trong mỗi ô theo qui tắc
sau:
o Nếu trò số ghi trong ô là b ta chỉnh thành (b + 1).
o Nếu trò số ghi trong ô là (b + 1) ta chỉnh thành b.
Bước 4: Căn cứ theo giá trò trong bảng phân bố theo Clement vừa hiệu chỉnh ta
xác đònh phân bố rãnh cho mỗi pha trên mỗi bước cực.
Sau đó, tuỳ theo dạng sơ đồ dây quấn 1 lớp muốn thực hiện ta vẽ sơ đồ
(phương pháp vẽ sơ đồ lúc này thực hiện tương tự như đã thực hiện ở dây quấn 1
lớp q nguyên).
Thí dụ: Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn cho động cơ 3 pha có Z = 30, 2p = 4.
Ta có:
57
4
30
p2
Z
,===τ

2
1
2

2
*
2
2 2
*
2
*
2 2 2
*
A C B
3

2 2
3

3

2
2 3

3

2 2 3

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

20
Trình tự xây dựng sơ đồ dây quấn theo Py
δ
o.

⎜
⎝
⎛
)()(
tự thứ sốnhóm của
hạngsố các Tổng

Xác đònh tỉ số M được đònh nghóa là:

b
dc
Z
M
+
=

Vì
d
cbd
d
c
bq
+
=+=

Hay qd = bd + c
Vậy
d
p23
p2

ình 2.6 Dây quấn 1 lớp đồng khuôn tập trung, đầu vào 2
pha liên tiếp lệch
0
120
(
Z = 30
;
2
p
= 4
;
Phân bố theo Clement
)
.

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

21
Theo Py
δ o, M chính là số lần viết lập lại nhóm số thứ tự và chuỗi số tuần
hoàn tìm được bằng cách viết M lần nhóm số thứ tự xác đònh xác đònh phân bố
rãnh cho mỗi pha dây quấn trên stator.
Bước 3: Chọn y và theo phân bố rãnh đònh ở bước 2 ta vẽ sơ đồ dây quấn 2 lớp.
Thí dụ: Dây quấn 3 pha với q là phân số, Z = 15, 2p = 4.
4
1
1
12
15
mp2

3
4
1
13qm +=+==τ
(tính bằng số rãnh)
Chúng ta có thể lấy bước rãnh y = 3.
Khi đó:
80
5
4
4
3
3
3y
,==
+
=
τ
=β

Trong trường hợp này ta có d = 4 nhóm bối dây phân bố trên 4 cực, phải có
d - c = 4 - 1 = 3 nhóm có b = 1 bối dây, phải có c = 1 nhóm có b + 1 = 1 + 1 = 2
bối dây.

0
48
15
3602
Z
360p