Số mạch nhánh song song là gì

Dây quấn phần ứng máy điện ba pha

1. Một số định nghĩa cơ bản về thông số

Hình 1. Stator và dây quấn.

Z: tổng số rãnh phần ứng;
2p: số cực;
p: số đôi cực;
a: số mạch nhánh song song;
q: số rãnh của một pha trên một cực;
m: số pha;

q=\frac{\tau}{m}

τ [bước cực]: là bề rộng của một cực từ hay là khoảng cách giữa 2 tâm cực từ kế cận nhau, trong dây quấn τ được tính theo đơn vị đo là rãnh;

\tau=\frac{Z}{2p}

γ[bước quấn dây]: khoảng các giữa cạnh đầu đến cạnh cuối của cuộn dây có khoảng cách nhỏ nhất;
Hình 2. Bước quấn dây γ.
αđ: góc độ điện giữa 2 rãnh liên tiếp;

\alpha_đ=\frac{p360^o}{Z}=\frac{180^o}{\tau}

θ [khoảng cách 2 pha]: khoảng cách giữa cạnh đầu của pha thứ nhất đến cạnh đầu của pha thứ hai.

\theta_{[A-B-C]}=\frac{120^o}{\alpha_đ}

2. Nguyên tắc đấu dây giữa các nhóm bối dây

Các nhóm bối dây trong cùng một pha được đấu nối tiếp hoặc song song với nhau, cách đấu phải đảm bảo sao cho khi có dòng điện chạy trong các nhóm bối dây từ cực hình thành trái dấu nhau xen kẽ.

* Đấu cực thật: cuối nhóm bối dây thứ nhất nối với cuối nhóm bối dây thứ 2, đầu của nhóm bối dây thứ hai nối với đầu của nhóm bối dây thứ ba,[Cuối Cuối ; Đầu Đầu]

Hình 3. Đấu cực thật.

Đặc điểm:

Số nhóm bối dây của một pha bằng số cực từ [2p]
Giữa 2 nhóm bối dây kế tiếp nhau [cùng 1 pha] không có chứa rãnh trống.

* Đấu cực giả: cuối nhóm bối dây thứ nhất nối với đầu nhóm bối dây thứ hai, cuối nhóm bối dây thứ hai nối với đầu nhóm bối dây thứ ba,[Cuối Đầu]

Hình 4. Đấu cực giả.

Đặc điểm:

Số nhóm bối dây của một pha bằng số đôi cực từ [p]
Giữa 2 nhóm bối dây liên tiếp [trong cùng 1 pha] có rãnh trống.

3. Trình tự vẽ sơ đồ quấn dây

Bước 1: Xác định thông số: Z, 2p, τ, q, αđ.
Bước 2: Vẽ các đoạn thẳng song song và cách đều đặc trưng cho số rãnh của máy.
Bước 3: Dựa vào bước cực t phân bố rãnh cho mỗi bước cực.
Bước 4: Trong mỗi bước cực, căn cứ vào q xác định số rãnh của một pha dưới một cực.
Bước 5: Căn cứ vào kiểu dây quấn, liên kết các cạnh tác dụng trong 1 pha để hình thành sơ đồ khai triển của 1 pha và tiến hành tương tự cho 2 pha còn lại.
Bước 6: Nối dây giữa các nhóm bối dây trong một pha.
Bước 7: Căn cứ vào αđ để xác định rãnh khởi điểm của pha B, vẽ pha B, tương tự cho pha C.

4. Các kiểu quấn dây phần ứng máy điện ba pha

Khi phân loại các dạng dây quấn cho máy điện xoay chiều ta có thể dựa vào các yếu tố sau:

Căn cứ theo số cạnh tác dụng bố trí trong mỗi rãnh ta có dây quấn một lớp hay dây quấn hai lớp.
Căn cứ theo hình dạng của một bối dây ta có dây quấn đồng tâm [kích thước các bối dây khác nhau nhưng cùng một tâm] hay dây quấn đồng khuôn [kích thước các bối dây như nhau].
Ngoài ra còn có thể căn cứ theo đầu nối của nhóm bối dây ta chia dây quấn tập trung hay dây quấn phân tán. Nếu căn cứ số rãnh phân bố cho mỗi pha trên mỗi khoảng bước cực ta có các dạng dây quấn q nguyên hay q phân số.

Nhưng trong bài viết này chúng ta chỉ tập trung tìm hiểu 6 kiểu quấn 1 lớp thông thường: đồng khuôn tập trung, đồng khuôn phân tán đơn giản, đồng khuôn bổ đôi, đồng tâm một mặt phẳng, đồng tâm hai mặt phẳng và đồng tâm ba mặt phẳng.

4.1. Dây quấn đồng khuôn

Kiểu dây quấn mà các bối dây trong một tổ bối có kích thước khuôn giống nhau [cùng bước quấn y]. Các cạnh của hai bối dây liên tiếp trong cùng một tổ bối được đặt cách nhau một rãnh theo chiều tiến hoặc lùi của sơ đồ trải.

Hình 5. Dây quấn đồng khuôn.

4.1.1. Dây quấn đồng khuôn tập trung

Kiểu dây quấn mà các cạnh bối dây của một pha ở hai bước cực kề nhau liên kết với nhau theo cùng một chiều để tạo thành một nhóm bối dây. Khi đó tổng số nhóm bối dây trong một pha sẽ bằng số đôi cực từ p của động cơ.

Ví dụ 1: Vẽ sơ đồ triển khai dây quấn đồng khuôn tập trung 1 lớp của phần ứng máy điện xoay chiều 3 pha có Z = 24, 2p = 4.

Bước 1: Xác định số rãnh stator Z = 24.
Bước 2: Tính bước cực và phân bố rãnh trên mỗi bước cực [hình 6]

\tau=\frac{Z}{2p}=\frac{24}{4}=6\ [rãnh]

Hình 6: Bước cực từ τ = 6 của stator có Z = 24, 2p = 4.

Bước 3: Tính số rãnh q của một pha trên một bước cực từ τ [hình 7].

q=\frac{\tau}{m}=\frac{6}{3}=2\ [rãnh]

Hình 7: Số rãnh q = 2 của stator có Z = 24, 2p = 4.

Bước 4: Vẽ trước pha A, và nối dây theo cách đấu cực giả [hình 8].
Bước 5: Tính góc lệch sức điện động giữa hai rãnh liên tiếp:

\alpha_đ=\frac{p360^o}{Z}=\frac{180^o}{6}=30^o

Hình 8: Pha A của dây quấn đồng khuôn tập trung.

Bước 6: Tính khoảng cách giữa các pha A B C:

\theta_{[A-B-C]}=\frac{120^o}{\alpha_đ}=\frac{120^o}{30^o}= 4\ [rãnh]

Bước 7: Vẽ tiếp pha B cách pha A 4 rãnh [hình 9]:

Hình 9: Pha A và pha B của dây quấn đồng khuôn tập trung.

Bước 8: Vẽ tiếp pha C cách pha B 4 rãnh, và hoàn chỉnh sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng khuôn tập trung [hình 10].

Hình 10: Sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng khuôn tập trung
Z = 24, 2p = 4, m = 3, a = 1.

4.1.2. Đồng khuôn phân tán đơn giản

Kiểu quấn dây mà các cạnh bối dây của một pha trong một bước cực được chia làm đôi để liên kết với các cạnh cùng pha nằm trong các cực từ kề nhau theo hai chiều ngược nhau để tạo thành hai nhóm bối dây. Khi đó số tổ bối trong một pha sẽ bằng số cực từ.

Ví dụ 2: Vẽ sơ đồ dây quấn đồng khuôn phân tán đơn giản Z = 24; 2p = 4.

Hình 11. Sơ đồ dây quấn đồng khuôn phân tán đơn giản.

Vì số nhóm bối dây bằng số cực nên ta tiến hành đấu cực thật.

4.1.3. Đồng khuôn bổ đôi

Ví dụ 3: Vẽ sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng khuôn bổ đôi cho động cơ điện xoay chiều ba pha, có: Z = 36, 2p = 4, m = 3 và a = 1.

Hình 12. Pha A của sơ đồ trải dây quấn đồng khuôn bổ đôi.

Hình 13. Sơ đồ trải dây quấn dạng đồng khuôn bổ đôi Z = 36, 2p = 4, m = 3, a = 1.

4.2. Dây quấn đồng tâm

Kiểu dây quấn mà các tổ có kích thước khuôn nhỏ dần. Các bối trong cùng một tổ bối được đặt đồng tâm với nhau. Hai bối liên tiếp nhau có bước quấn chênh lệch nhau hai rãnh.

Hình 14. Dây quấn đồng tâm.

4.2.1. Đồng tâm một mặt phẳng

Ví dụ 4: Vẽ sơ đồ dây quấn đồng tâm một mặt phẳng Z = 24; 2p = 4.

Bước 1: Xác định số rãnh stator Z = 24.
Bước 2: Tính bước cực từ và phân bố rãnh trên mỗi bước cực.

\tau=\frac{Z}{2p}=\frac{24}{4}=6\ [rãnh]

Bước 3: Tính số rãnh q của một pha trên một bước cực từ τ.

q=\frac{\tau}{m}=\frac{6}{3}=2\ [rãnh]

Bước 4: Vẽ trước pha A, và nối dây theo cách đấu cực giả [hình 15].
Bước 5:Tính góc lệch sức điện động giữa hai rãnh liên tiếp.

\alpha_đ=\frac{p360^o}{Z}=\frac{180^o}{6}=30^o

Bước 6: Tính khoảng cách giữa các pha A B C.

\theta_{[A-B-C]}=\frac{120^o}{\alpha_đ}=\frac{120^o}{30^o}= 4\ [rãnh]

Hình 15: Pha A của sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng tâm một mặt phẳng.

Bước 7: Vẽ tiếp pha B cách pha A 4 rãnh, pha C cách pha B 4 rãnh, và hoàn chỉnh sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng tâm xếp đơn [hình 16].

Hình 16: Sơ đồ trải dây quấn kiểu đồng tâm một mặt phẳng
Z = 24, 2p = 4, m = 3, a = 1

4.2.2. Đồng tâm hai mặt phẳng

Ví dụ 5: Vẽ sơ đồ dây quấn 3 pha đồng tâm hai mặt phẳng Z = 24; 2p = 4.

Hình 17. Sơ đồ dây quấn dạng đồng tâm hai mặt phẳng.

Đây là dạng dây quấn đồng tâm 2 mặt phẳng vì phần đầu nối của các nhóm bối dây bố trí trên 2 mặt phẳng, 2 nhóm bối dây của một pha bố trí trên 2 mặt phẳng khác nhau. Dây quấn đồng tâm 2 mặt phẳng luôn luôn đấu cực từ giả.

Hình 18. Hình dạng phân bố dây quấn đồng tâm hai mặt phẳng.

4.2.3. Dây quấn đồng tâm ba mặt phẳng

Ví dụ 6: Vẽ sơ đồ dây quấn 3 pha đồng tâm ba mặt phẳng Z = 24; 2p = 4.

Hình 19. Sơ đồ dây quấn dạng đồng tâm ba mặt phẳng.

Đây là dạng dây cuốn được hình thành bởi các cuộn đồng tâm, dạng dây quấn 1 lớp luôn luôn đấu cực thật, nên có số nhóm cuộn bằng số từ cực của động cơ. Khi trình bày dạng dây quấn này, phải vẽ thể hiện các đầu cuộn dây của mỗi pha, nằm trên 3 lớp phân cách khác nhau.