Chương 3
DÂY QUẤN VÀ LÕI SẮT STATO

3.1.Dây quấn stato
Dây quấn stato có hai loại, dây quấn một lớp và dây quấn hai lớp. Dây
quấn một lớp lại chia làm hai kiểu: dây quấn đồng tâm và dây quấn đồng khuôn.
Hình 3-1.Dây quấn đồng tâm hai mặt phẳng với z = 24, 2p = 4.


Hình 3-2. Dây quấn đồng khuôn với Z = 24, 2p = 4.

Trong dây quấn mắt xích, mặc dầu có thể làm thành bước ngắn nhưng
nhì
n toàn bộ dây quấn thì giố
ng như một dây quấn bước đủ vì vậy ưu điểm của
dây quấn này là tiết kiệm đồng ở phần đầu nối. Khuyết điểm của loại dâ
y quấn
đồng khuôn là lồng dây vào rãnh khó khăn hơn và mất thời gian hơn vì các cạnh
chồng đè lên nhau.
Có thể kết hợp cả hai kiều đồng tâm và đồng khuôn trong một dây quấn.
Dây quấn một lớp chế tạo đơn giản nên thường được dùng trong động cơ
điện công suất dưới 10kW.
Trong động cơ điện c
ông suất trên 10kW thường dùng dây quấn hai lớp
(hình 3-3). Dây quấn hai lớp có thể làm thành bước ngắn (thường bước ngắn y =
0,8) để cải thiện đặc tính của máy. Kích thước các bối dây của dây quấn hai lớp
giống nhau, phần đầu nối của các bối dây chồng đè lên nhau nên tiết kiệm được
dây đồng nhưng lồng dây khó khăn và tốn c
ông hơn nhất là khi đường kính trong
lõi sắt stato nhỏ. Vì có cách điện giữa hai lớp trong rãnh nên hệ số lợi dụng rãnh

càng ít được dùng. Ngày nay nhờ kỹ thuật hóa chất phát triển người ta sử dụng
phổ biến dây tráng men có độ bền cơ cao, cách điện vừa mỏng vừa chịu được ma
sát, chịu N
m, nóng tốt hơn. Hiện nay Liên X
ô dùng phổ biến loại dây men có độ
bền cao bằng viniflex (ký hiệu ÝB-2) đối với cách điện cấp A và dây men có
độ bền cao chịu nhiệt ÝTB đối với cấp B trở lên.
Khi thiết kế dây quấn stato, trước hết phải xác định số rãnh của mỗi pha
dưới mỗi cực q. Nên chọn q trong khoảng từ 2 đến 5. Thường chọn q=34. Đối
với máy công suất nhỏ hoặc tốc độ thấp thì chọn q=
2. Máy tốc độ cao công suất
lớn có thể chọn q = 6. Chọn q nhiều hay ít có ảnh hưởng đến số rãnh stato Z
1
. Số
rãnh Z
1
này không nên nhiều quá vì như vậy tổng diện tích cách điện các rãnh sẽ
nhiều hơn so với tổng diện tích cách điện các rãnh sẽ nhiều hơn so với số rãnh ít
do đó hệ số lợi dụng rãnh sẽ kém. Hơn nữa xét về mặt bền cơ thì răng sẽ yếu vì
quá mảnh, đồng thời quá trình chế tạo lõi sắt và dây quấn cũng tốn công hơn. Số
rãnh ít quá sẽ làm cho dây quấn phân bố không đều trên bề mặt lõi sắt do đó sức
từ động phần ứng có nhiều sóng bậc cao, khó chọn được hệ số dây quấn thí
ch
hợp để triệt tiêu các sóng bậc cao đó.
Trị số q nói chung nên chọn số nguyên vì như vậy có thể cải thiện đặc tính
làm việc và có khả năng làm giảm tiếng kêu của máy. Chỉ trong trường hợp
không thể tránh được mới dùng q là phân số với mẫu số bằng 2. Sở dĩ như vậy vì
sức từ động sóng bậc cao và s
óng rãnh của dây quấn có q là phân số trong máy
điện không đồng bộ là loại máy có khe hở rất nhỏ rất dễ sinh ra chấn động,

2 4 6 8
Ch. cao
h (mm)
2 4 6 8
50
56
63,71
80
90
100
112
132
160
180
12
24
24
24
24
24
24/22
-
36/28
36/28
24
24
24
36
36
36

355
H355
400
450
36/28
36/28
48/40
48/38
48/38
60/50
72/58
72/56
72/56
72/58
72/56
72/56Sau khi chọn được số rãnh của một pha dưới một cực, ta tính các bước
tiếp theo như sau:
- Số rãnh của stato:
Z
1
= 2mpq
1
(3-1)
- Bước răng stato:

cm
Z

phải là số
chẵn.
- Số vòng dây nối tiếp của một pha:

1
11
a
u
pqN
r
 (3-4a)
Có thể tính tiết diện dây nối tiếp của một pha theo công thức sau:
11
1
'
1
Jna
I
S
1
âm

, mm
2
. (3-4b)
trong đó: a
1
- số mạch nhánh song song của dây quấn;
n
1


(tính theo rãnh).
- Theo phụ lục VI hoặc tính để có hệ số dây quấn k
dq1
.
- Từ thông khe hở không khí của máy:

11
1
4
Φ
Nkk
U
k
dqs
E
 , Wb (3-5)
-Mật độ từ thông khe hở không khí:

δδ
δ
τα
Φ
l
B 
,Tesla (3-6)
trong đó: k
s
, 


2011, 0-0,4 7,8 0,5 3,5
2012 0-0,4 7,8 0,5 2,9
2013,
2211
0-0,4
0,8-1,8
7,8 0,5 2,5
2312 1,8-2,8 7,75 0,5 1,75
2411 2,8-3,8 7,65 0,5 1,10
2412 2,8-3,8 7,65 0,5 0,95
2413 2,8-3,8 7,65 0,5 0,80
2414 2,8-3,8 7,65 0,5 0,70

Chiều dày của tôn silic thường có hai loại 0,5 mm và 0,35 mm. Loại tôn dày 0,5
mm giá rẻ, hệ số ép chặt lại cao hơn khi ép lõi sắt nhưng tổn hao sắt lớn hơn so
với loại dày 0,35 mm. Trong máy điện thường dùng loại dày 0,5 mm.

Lõi sắt làm bằng nhiều lá tôn silic ép lại (trong máy lớn còn phủ sơn cách
điện) nên không thể ép chặt như một khối thép được, giữa các lá còn có khe hở;
vì vậy người ta dùng hệ số ép chặt k
c
để chỉ độ ép chặt đó. k
c
là tỷ số giữa chiều
dài thực của sắt với chiều dài hình học của lõi sắt. Hiện nay những máy công suất
dưới 10kW không cần phủ sơn cách điện trên lá tôn trước khi ép chặt, chỉ những
máy trên 10kW mới phủ sơn cách điện để giảm tổn hao sắt. Tùy theo cách xử lý

(T) Chiều cao tâm
trục h (cm)
Điện áp U(V)
Số cực từ
2p
Kiểu máy IP44 Kiểu máy IP23
50-132
 660
2, 4
6
8
1,5-1,65
1,45-1,6
1,1-1,30

160 - 250
 660
2, 4
6
8
1,45-1,60
1,35-1,50
1,10-1,20
1,55-1,7
1,45-1,6
1,2-1,30
280 - 355
 660
2,4,6
8,10

2p
Kiểu máy IP44 Kiểu máy IP23
50-132 2, 4, 6
8
1,75-1,95
1,70-1,90
1,80-2,00
1,80-2,00
160 - 250 2,
4, 6, 8
1,75-1,95
1,70-1,85
1,90-2,10
1,80-2,00
280 - 315 10, 12 1,60-1,80 1,70-1,90 Bảng 3.
3c. Trị số mật độ từ thông răng ở chỗ hẹp nhất
khi có cạnh song song

Mật độ từ thông răng B
Z max
(T) Chiều cao
tâm trục h
(cm)
Kiểu rãnh
Số cực từ
2p
Kiểu máy IP44 Kiểu máy IP23

phải bảo đảm cho đầu răng đủ cứng. Trong máy công suất nhỏ hơn 100kW, h
4S

thường lấy bằng 0,5  1,0mm.

Trình tự thiết kế như sau:
(
a
)

(
b
)
Hình 3- 4. Vài dạng rãnh stato.
a. Rãnh quả lê; b. Rãnh nửa quả lê; c. Rãnh hình than
(
c
)

,cm
Trong đó mật độ từ thông ở răng B
Z1
và gông B
g1
chọn theo bảng 3-3.
- Căn cứ vào những trị số của b
z1
và h
g1
và số thanh dẫn trong một rãnh để
thiết kế rãnh.
Khi thiết kế rãnh, diện tích rãnh phải đảm bảo chứa tất cả các dây dẫn mà
không quá chặt hoặc quá lỏng. Thường dùng hệ số lấp đầy rãnh k
d
để xác định độ
lấp đầy đó. Hệ số k
đ
được tính theo công thức sau:

r
cdr
d
S
du
k
2

(3-7)
trong đó: u

bd
S 

 với rãnh hình nửa quả lê;
trong đó: h
n
- chiều cao nêm, thường lấy h
n
= 2,5  3mm.
Các kích thước khác được tính như sau :
Rãnh hình quả lê (hình 3-4a) :

π
)2(π
4
1




S
SZSS
Z
Zb
h
D
d
(3-8)
π
)2(π

h
12
= h
rS
- 0,5(d
2
+ d
1
+ 2h
4S
) (3-11)
Diện tích rãnh :
)(5,0
8
)(π
2112
2
2
2
1
ddh
dd
S
r


 (3-12)
Diện tích cách điện rãnh :
S
cd





Z
Zb
h
D
d
Z
(3-13)
1
1
1
2
)2(π
Z
gn
b
Z
h
D
b 


(3-14)
trong đó D và D
n
lần lược là đường kính trong và ngoài stato.
Chiều cao rãnh :

bdd
S
r


(3-17)
Diện tích cách điện rãnh :
S
cđ
= C(2h
1
+ b
2
) + C’(d
1
+ b
2
) với dây quấn hai lớp;
S
cđ
= C(2h
1
+ b
2
) với dây quấn một lớp.
C và C’ là chiều dày cách điện rãnh và cách điện giữa hai lớp (Phụ luc V.1).
Rãnh hình thang (hình 3-4c) :

π
)2(π

Chiều cao rãnh :

2
2
1
1
gn
r
h
DD
h


(3-20)
Chiều cao phần thẳng của rãnh :
h
12
= h
r1
- (2h
41
+
2
411
bb

) (3-21)
Diện tích rãnh :
42
2

1
+ b
2
) với dây quấn một lớp
C và C’ là chiều dày cách điện rãnh và cách điện giữa hai lớp.
Chiều dày cách điện rãnh phụ thuộc vào điện áp và cấp cách điện của
máy. Kết cấu cách điện rãnh hạ áp (dưới 1000V) được ghi trong
phụ lục V.
Trị số của hệ số lấp đầy k
đ
= 0,7  0,75 là hợp lý nhất, k
đ
không nên vượt
quá 0,8 vì như vậy khi đặt dây vào rất chặt ảnh hưởng đến thời gian lồng dây và
dễ làm cho dây bị xây xát, k
đ
nhỏ quá thì không lợi dụng triệt để được rãnh và
khi máy làm việc, do lực điện từ, dây bị rung làm hỏng cách điện.
Sau khi đã thiết kế rãnh, tính toán lại chính xác b
Z1
. Có thể tính b
Z1
bằng
phương pháp vẽ chính xác hoặc bằng giải tích. Chiều cao gông tính toán được
tính như sau:
Nếu rãnh đáy phẳng:

11
2
r

1
= đường kính xem ở hình 3-4a, b.