99
CHƯƠNG 2. SỨC ĐIỆN ĐỘNG CỦA MÁY ĐIỆN QUAY

Mục tiêu:
Sau khi học xong chương này SV phải :
1. Giải thích được mục đích nghiên cứu sức điện động của dây quấn máy điện
xoay chiều.
2.
Lập được công thức xác đònh sức điện động sinh ra trong dây quấn.
3. Hiểu được ý nghóa hệ số rút ngắn bước quấn, hệ số quấn rải.
4.
Tính được hệ số rút ngắn bước quấn và hệ số quấn rải.
5. Phân tích được khả năng hạn chế sức điện động bậc cao của từng phương
pháp.
6. Lựa chọn được phương pháp hạn chế sức điện động bậc cao phù hợp với máy cụ
thể.
.Nội dung:

I. SỨC ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG DÂY QUẤN MĐX C

Để cho các máy điện xoay chiều làm việc được tốt, sđđ cảm ứng trong các dây quấn phải có dạng hình
sin. Nhưng thực tế do những nguyên nhân về cấu tạo, từ trường ở khe hở không khí giữa rotor và stato thường
phân bố có dạng không sin. Để nghiên cứu, ta phân tích từ trường không sin này thành tổng của các sóng hình
sin bậc 1 (sóng cơ bản) và bậc cao B
1
; B
3
; B
5
… Khi có chuyển động tương đối giữa từ trường của cực từ và
dây quấn, trong dây quấn sẽ cảm ứng các sđđ hình sin e

p
.
.
2
60
n
.
D
.
v






B: từ cảm nơi thanh dẫn đi qua
t
.
sin
.
B
B
m


với



x
B
0
B
m
B
x
v


x
l
Hình 2.1.S.đ.đ thanh dẫn

Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn
Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM
100
b.Sức điện động của một vòng dây:
Sđđ của một vòng dây gồm hai thanh dẫn đặt trong hai rãnh cách nhau
khoảng cách y bằng một
bước cực (


y
) là tổng đđ
của hai cạnh tác dụng
t.sin.E2)E(EE

2
.
sin.CA.2AO.2BAE
tdV





2
sin f.44,4E
V



Đặt
n
K
2
sin 


: gọi là hệ số rút ngắn bước quấn,
1
K
n


Hệ số rút ngắn bước quấn nói lên sự giảm sđđ khi dùng dây quấn bước ngắn.
Vậy:





d.Sức điện động của một nhóm q bối dây:
Với q = 1: dây quấn tập trung

1
q

: dây quấn rải (dây quấn đặt ở các rãnh
kề nhau)
Giả sử q = 4 và góc giữa 2 rãnh liên tiếp là


Gọi
q
E

là tổng số học của các sđđ của q phần tử ø
E
q
là tổng hình học của các sđđ của phần tử
Thì




q
q

E
’’
td


.
y






1



E
’’
td

-
E
’’
td
f
.
q
.
W
.
44
,
4
K
.
E
.
q
E

Với
rndq
K
K
K


nên
dqSrSq
K
.
.
f
.

n
.
44
,
4
K
.
E
.
q
.
n
E
.
n
E


Mà
W
W
.
q
.
n
S

là số vòng dây nối tiếp trong pha nên:

dqf





;
2
sin.q
2
2 qsin
K
r



 
;








 ;
y
;f.f

Vậy sđđ toàn bộ dây quấn một pha là:
22

x.cos

Thường bề rộng mặt cực

).
75
,
0
65
,
0
(
b
nên khe hở ở mỏm cực

).
6
,
2
5
,
1
(
max

2.RÚT NGẮN BƯỚC QUẤN
Khi quấn bước đủ


y


nếu chọn
5
4

thì
02sin
2
.
5
4
.5sinK
5.n




-Giả sử muốn khử sóng bậc 7 nghóa là tạo ra
0
K
7.n


Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn
Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM
102
Mà
2
.7sinK

.
6
5
y 
. Khi đó hệ số
rút ngắn bước quấn của các bậc 5 và 7 là:

259,015sin375sin
2
.
6
5
.5sinK
00
5.n

259,0165sin525sin
2
.
6
5
.7sinK
00
7.n





thì
1
K
r


và khi q càng lớn thì
r
K
càng giảm.Thực tế thường chọn
3
q

.
Vì nếu chọn q quá lớn thì số rãnh Z tăng dẫn đến kích thước máy điện tăng hoặc
kích thước răng giảm sẽ giảm khả năng chòu lực cơ học.
4.XẺ RÃNH CHÉO
Sau khi đã thực hiện cả ba biện pháp trên mà vẫn còn
một số sóng bậc cao không bò giảm yếu. Đó là các sóng
điều hòa răng với bậc
Z
1
k
.
q
.

của máy phải có đặc điểm gì.
2.
Thực tế từ trường cực từ và từ trường dây quấn có biến đổi hình sin không.
3. Khi từ trường không phân bố hình sin, người ta thường tiến hành làm thế nào
để nghiên cứu về từ trường.
4. Làm thế nào để xác đònh sức điện động tổng sinh ra trong dây quấn khi từ
trường phân bố không hình sin.
5.
Các bước xây dựng công thức xác đònh sđđ dây quấn 1 pha.
z
2
b


Hình 2.5.S.đ.đ thanh
dẫn khi rãnh chéo

Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn
Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM
103
6. Công thức tính sức điện động dây quấn 1 pha khi từ trường là hình sin
7. Công thức tính sức điện động dây quấn 1 pha khi từ trường không hình sin.
8.
Vì sao dây quấn 2 lớp thường chọn vùng pha 60
0

9. Khái niệm rút ngắn bước quấn?.Khái niệm quấn rải?
10. Khi rút ngắn bước quấn sức điện động trong bối dây thay đổi như thế nào.
11.

.
với k
n
: hệ số bước ngắn, nếu là dây quấn bước đủ thì k
n
= 1.
k
n
= sin
2
.

 (với hệ số


y
).
k
r
=
2
sin.q
2
.qsin
đ
đ


là hệ số quấn rải của dây quấn.
Công thức tính sức điện động một thanh dẫn:

. k
dq
.

.f.q. (V).
BÀI GIẢI
Số rãnh của 1 pha dưới 1 bước cực:
q =
p.m2
Z
=
2
.
3
.
2
36
= 3 (rãnh).
Bước cực của dây quấn:

p2
D
.

 =
2
.
2
10.30.
2

20
Hệ số dây quấn 1 lớp bước đủ của máy phát điện 3 pha:
k
dq
= k
n
. k
r
= 0,96
Hệ số quấn dây bước ngắn:
k
n
= sin
2
.

 = 1 (chọn bước đủ có y =

).
Hệ số quấn rải:
k
r
=
2
sin.q
2
.qsin
đ
đ


.0,8.0,234.35.10
-2
= 0,042 (Wb).
Máy phát điện có 288 thanh dẫn tương ứng có W = 288/2 = 144 vòng dây (tổng cả
3 pha dây quấn).
Do đó số vòng dây trong một pha là:
W
s
=
q
W
=
3
144
= 48 (vòng).
Sức điện động trên một pha dây quấn:
E
f
= 4,44.W. k
dq
.

.f
= 4,44.48.0,96.0,042.50 = 429,6 (V).

BÀI TẬP 2
Cho một động cơ điện xoay chiều ba pha rotor dây quấn , số vòng dây pha stato W
1

= 96 vòng, rotor W

E
1
= 4,44.f.W
1
. k
dq1
.
max
 .
E
2
= 4,44.f.W
2
. k
dq2
.
max
 .
Hệ số trượt của động cơ: s =
1
1
n
n
n


Khi qui đổi rotor về stato thì sức điện động rotor được tính theo công thức:
E
2S
= s.E

E
2
= 4,44.f.W
2
. k
dq2
.
max
 = 4,44.50.80.0,96.0,02 = 341 (V).
Lúc rotor quay với tốc độ n = 950 vg/ph, hệ số trượt là:
s =
1
1
n
n
n

=
1000
9501000

= 0,05.
b/ Sức điện động rotor khi rotor quay với n = 950 vg/ph là:
E
2S
= s.E
2
= 0,05.341 = 17
Dòng điện rotor lúc rotor không quay:
I

)1,0.05,0(06,0
17

= 282 (A).
Nhận xét: Khi rotor bò ghìm lại thì dòng điện rotor tăng lên rất lớn, cần phải khống
chế trò số dòng phù hợp.

BÀI TẬP TỰ GIẢI
Bài 1
Tính hệ số dây quấn k
dq
của dây quấn hai lớp có q = 2; p = 2; Z = 24;

= 5/6. Biết
rằng mỗi bối dây có W
s
= 5 vòng và và sức điện động của thanh dẫn E
td
= 5 V. Hãy tính
sức điện động pha của dây quấn đó.
ĐS: E
f
= 93,3 V.

Bài 2
Cho một máy phát điện 3 pha 6000 kW; 6300 V; 3000 vg/ph; f = 50 Hz; cos

=
0,8; đường kính trong của stato D = 0,7 m; chiều dài stato l = 1,35 m; từ cảm trung bình B
tb