CÔNG NGHỆ CHẾ tạo ĐỘNG cơ KHÔNG ĐỒNG bộ BA PHA

1 CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA Chương 1: Nguyên lý làm việc và kết cấu máy điện không đồng bộ 1. Đại cương máy điện không đồng bộ Máy điện không đồng bộ do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, sử dụng và bảo quản thuận tiện, giá thành rẻ nên được sử dụng rộng rãi trong nền kinh tế quốc dân , nhất là máy điện có công suất dưới 100kW. Động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc cấu tạo đơn giản nhất là loại rôto lồng sóc đúc bằng nhôm nên chiếm một số lượng khá lớn trông loại động cơ công suất trung bình và nhỏ. Nhược điểm của động cơ là điều chình tốc độ khó khăn và dòng điện khởi động là rất lớn thường bằng 67 lần dòng điện định mức. Để khắc phục nhược điểm này, người ta chế tạo động cơ không đồng rôto lồng sóc nhiều tốc độ và dung rôto rãnh sâu, lồng sóc kép để hạ dòng điện khởi động , đồng thời môme khởi động tăng lên.Động cơ điện không đồng bộ rô to dây quấn có thể điều chỉnh tốc độ trong một chừng mực nhất định, có thể tạo ra mô men khởi động lớn mà dòng khởi động không lớn lắm, nhưng chế tạo khó hơn so với loại rô to lồng sóc, do giá thành cao hơn, bảo quản cũng khó khăn hơn. Động cơ điện không đồng bộ được sản xuất theo kiểu bảo vệ IP23 và kiểu kín IP44. Những động cơ điện theo cấp bảo vệ IP23 dùng quạt gió hướng tâm đặt ở hai đầu rôto động cơ điện. Trong các động cơ điện rôto lồng sóc đúc nhôm thì cánh quạt nhôm được đúc trược tiếp lên vành ngắn mạch. Loại động cơ bảo vệ theo cấp IP44 thường nhờ vào cách quạt đặt ngoài vỏ máy để thổi gió ngoài mặt vỏ máy, do tản nhiệt có kém hơn so với loại IP23 nhưng bảo dưỡng máy dễ hơn. Hiện nay các nước đã sản xuất động cơ điện không đồng bộ theo dãy tiêu chuẩn. Dãy động cơ không đồng bộ công suất từ 0,5590 KW ký hiệu là K theo tiêu chuẩn Việt Nam 19871994 được ghi trong bảng 101 (trang 228 TKMD). Theo tiêu chuẩn này, các động cơ điện không đồng bộ trong dãy ché tạo theo kiểu IP44.2 Ngoài tiêu chuẩn trên có tiêu chuẩn TCVN 31585, quy định dãy công suất động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc từ 110 KW1000KW, gồm công suất như sau: 110,160,200,250,320,400,500,630,800 và 1000 kW. Ký hiệu của một động cơ điện không đông bộ rô to lồng sóc được ghi theo ký hiệu về tên gọi của dãy động cơ điện, ký hiệu về chiều cao tâm trục quay, ký hiệu về kích thước lắp đặt trục và ký hiệu về số trục. I. Nguyên lý làm việc làm việc của động cơ không đồng bộ Động cơ không đồng bộ ba pha có hai phần chính : stato ( phần tĩnh ) và rôto (phần quay). Stato gồm có lõi thép trên đó có chứa dây quấn ba pha. Khi đấu dây quấn ba pha vào lưới điện ba pha, trong dây quấn có các dòng điện chạy, hệ thống dòng điện này tạo ra từ trường quay, quay với tốc độ: f p n 1 1  60 Trong đó: f1: là tần số nguồn điện p: là số đôi cực từ của dây quấn Phần quay, nằm trên trục quay bao gồm lõi thép rôto. Dây quấn rôto bao gồm một số thanh dẫn đặt trong các rãnh của mạch từ, hai đấu được nối bằng hai vành ngắn mạch. Từtrườngquaycủastatocảm ứngtrongdâyrôtosức điệnđộngE,vìdâyquấn statokínmạch nêntrongđócódòng điệnchaỵ.Sựtác dụngtươnghổgiữacácthanhdẫnmangdòngđiệnvới từtrườngcủamáytạoracáclựcđiệntừFđttácdụnglênthanhdẫncóchiều xác địnhtheoquy tắc bàn tay trái. Tập hợpcáclựctác dụnglênthanhdẫntheophươngtiếptuyến với bề mặt rôtotạora mômen quayrôto.Nhưvậy,tathấyđiệnnănglấytừlướiđiệnđãđượcbiếnthànhcơnăngtrêntrục độngcơ.Nóicáchkhác, độngcơkhông đồngbộlàmộtthiết bị điệntừ,cókhả năng biến điện năng lấytừ lưới điện thành cơ năng đưa ra trên trục của nó. Chiều quay của rôto là chiều quay của từtrường, vì vậy phụthuộc vào thứtựphacủa điệnáplưới đăttrêndâyquấnstato.Tốc độ củarôton2làtốc3 độlàmviệcvàluônluônnhỏ hơntốc độtừtrườngvàchỉtrongtrườnghợpđó mới xảyracảm ứngsức điện độngtrongdâyquấnrôto.Hiệusốtốcđộquay củatừtrườngvà rôtođược đặc trưngbằng mộtđại lượnggọi làhệ số trượt s: s s s s 1 1  2  Khis=0nghĩalà n1=n2,tốc độrôtobằngtốc độtừtrường,chếđộnàygọilàchế độkhông tảilý tưởng(khôngcóbấtcứsứccảnnàolêntrục).Ởchếđộkhôngtảithực,s≈0vì cómộtítsứccản gió, ma sát doổ bi … Khihệ số trượt bằng s=1, lúc đó rôtođứng yên (n2=0),momen trên trục bằng momen mở máy. Hệsốtrượtứngvớitảiđịnhmứcgọilàhệsốtrựơtđịnhmức.Tươngứngvớihệsốtrượtnà ygọi tốcđộđộng cơ gọi là tốc độ định mức. Tốcđộ động cơ khôngđồng bộ bằng: n2 n1(1s) Mộtđăcđiểmquantrọngcủađộngcơkhôngđồngbộlàdâyquấnstatokhôngđượcnốit rực tiếpvớilưới điện,sức điệnđộngvà dòng điệntrongrôtocó đượclàdocảmứng,chínhvì vậy người ta cũng gọi động cơ này là động cơ cảmứng. Tần sốdòng điện trong rôto rất nhỏ,nóphụthuộc vào tốc độ trựơtcủarôtosovới từ trường: f n f p n n p n n n s 1 1 1 2 1 1 2 2 60 ( ) 60      Độngcơ khôngđồng bộcóthể làm việc ởchế độmáyphát điện nếu ta dùng một độngcơkhác quaynóvới tốc độcao hơntốc độ đồng bộ, trong khicác đầuracủanó được nối với lưới địện. Nó cũng có thể làm việc độc lập nếu trên đầu ra của nóđược kích bằng các tụđiện. Độngcơkhôngđồng bộcóthểcấutạothànhđộngcơmộtpha.Độngcơmộtphakhôngthểtự mởmáyđược, vì vậy đểkhởi động động cơ mộtphacầncócácphầntử khởiđộng nhưtụ điện, điện trở … II. Cấu tạo của động cơ không đồng bộ.4 Độngcơkhôngđồng bộ vềcấutạođượcchialàmhailoại: độngcơkhông đồng bộ ngắn mạch hay còn gọi là rôto lồng sóc và độngcơ dây quấn. Stato có hai loại như nhau. Ở phần luận văn này chỉ nghiên cứuđộng cơ khôngđồng bộ rôto lồng sóc. 1. Stato (phần tĩnh) Stato bao gồm phần vỏ máy, lõi thép và dây quấn. Vỏ máy Vỏ máy là nơi cố định lõi sắt, dây quấn và đồng thời là nơi ghép nối hay gối đỡ trục . vỏ máy có thể làm bằng gang nhôm hay thép. Để chế tạo vỏ máy người ta có thể đục, hàn, rèn. Vỏ máy có hai loại: vỏ kiểu kín và vỏ kiểu bảo vệ. Vỏ máy kiểu kín yêu cầu phải có diện tích tản nhiệt lớn người ta làm nhiều gân tản nhiệt trên bề mặt ngoài lõi thép và trong vỏ máy.5 Hộp cực là nơi để đấu điện từ lưới vào. Đối với động cơ kiểu kín hộp cực yêu cầu phải kín, giữa hộ cực và vỏ máy với nắp hộ cực phải có gang cao su. Trên vỏ máy còn có bulon vòng để cẩu máy khi nâng hạ, vận chuyển và bulon tiếp mát. Lõi sắt Lõi sắt là phần dẫn từ. Vì từ trường đi qua lõi sắt là từ trường quay, nên để giảm tổn hao lõi sắt được làm từ những lá thép kỹ thuật điện 0,5mm ép lại. Yêu cầu lõi sắt là phải dẫn từ tốt, tổn hao sắt tù nhỏ chắc chắn. Mỗi lá thép kỹ thuật điện đều được sơn phủ lên một lớp sơn cách điện trên bề mặt để giảm tổn hao do dòng điện xoay chiều gây ra (hạn chế dòng Fuco). Dây quấn Dâyquấnstator được đặtvàorãnhcủalõisắtvàđượccáchđiệntốt vớilõisắt. Dây quấn phần ứng là phần dây bằng đồng được đặt trong các rãnh phần ứng và làm thành một hoặc nhiều vòng kín. Dâyquấn đóng vaitròquantrọngcủa động cơvìnótrựctiếpthamgiacácquátrìnhbiến đổi nănglượng điện năng thành cơ năng hay ngược lại, đồngthời về mặtkinhtế thì giá thành của dây quấn cũng chiếm mộtphần khá cao trong toàn bộ giá thành máy. 2. Rôto (phần quay)6 Rôtocủa độngcơkhôngđồngbộgồmlõisắt,dâyquấnvàtrục(đối với động cơ dây quấncòn có vành trượt). Lõi sắt Lõisắtcủarôtobaogồmcácláthépkỹthuậtđiệnnhưcủastator,điểmkhácbiệtởđâylà khôngcầnsơncách điệngiữacácláthépvìtầnsốlàmviệctrongrôtorấtthấp,chỉvàiHz,nên tổn hao do dòng phuco trongrôtorất thấp.Lõisắt được ép trực tiếp lên trụcmáyhoặc lên một giá rôto củamáy. Phía ngoài của lõi thép có xẻ rãnh đểđặt dây quấn rôto. Dây quấn rôto Phân làm hai loại chính: loại rôtokiểu dây quấn và loại rôto kiểu lồng sóc Loại rôto kiểu dây quấn Rôtocódâyquấngiống nhưdâyquấnstato. Máy điệnkiểutrungbìnhtrởlên dung dâyquấn kiểu sóng hai lớp, vì bớt những dây đầu nối, kết cấu dây quấntrênrôtochặt chẽ. Máy điệncỡ nhỏ dung dâyquấnđồng tâm một lớp.Dâyquấn ba pha của rôto thườngđấu hình sao. Đặc điểm của loại độngcơ kiểudâyquấnlàcóthể thong quachổithanđưa điệntrởphụ hay suấtđiệnđộngphụvàomạchrôtođểcảithiệntínhnăngmởmáy,điềuchinhtốcđộhaycả i thiện hệ số côngsuất của máy. Loại rôto kiểu lồng sóc Kết cấu của loại dây quấn rất khác với dây quấn stato. Trong mỗi rãnh của lõi sắt rôto, đặt các thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài khỏi lõi sắt và được nối tắt hai đầu bằng vòng ngắn mạch bằng đồng hay bằng nhôm. Nếu là rôto đúc nhôm thì trên vành ngắn mạch còn có cánh khoáy gió. Rôto thanh đồng được chế tạo từ hợp kim đồng có điện trở suất cao nhằm múc đích nâng cao mômen mở máy. Để cải thiện tính năng mở máy, đối với máy có công suất lớn, người ta làm rãnh rôto sâu hoặc dung lồng sóc kép. Đối với máy điện cỡ nhỏ, rãnh rôto được làm chéo góc so với tâm trục.7 Dây quấn lồng sóc không cần cách điện với lỗi sắt. Trục Trục máy điện mang rô to quay trong long stato. Vì vậy nó cũng là chi tiết quan trọng. trục của máy điện tùy theo kích thước có thể chế tạo từ thép Cacbon từ 5 đến 45. Trên trục của rôto có lõi thép, dây quấn vành trượt và quạt gió. 3. Khe hở Vì rô to là khối tròn nên khe hở đều. Khe hở trong máy điện không đồng bộ rất nhỏ (0,21  1mm trong máy cỡ nhỏ và vừa ) để hạn chế dòng từ khóa lấy từ lưới vào, nhờ đó hệ số công suất cao hơn. III. Công dụng Máyđiệnkhôngđồngbộlàmáyđiệnchủyếu dung làmđộngcơđiện.Dokếtcấuđơngiản, làmviệcchắcchắn,hiệuquảcao,giáthànhrẻ, dễ bảo quản…Nênđộngcơkhông đồng bộlà loạimáy điệnđượcsử dụngrộngrãinhấttrongcácngànhkinhtế quốcdân vớicôngsuấtvài chục W đến hang chụckW.Trongcôngnghiệpthường dung máy điện khôngđồngbộlàm nguồnđộnglựcchomáycánthéploạivừavànhỏ,độnglựcchocácmáycôngcụởcácnhà máycôngnghiệp nhẹ…Tronghầmmỏ dung làmmáytướihayquạtgió.8 Trongnôngnghiệp dunglàmmáybơmhaymáygiacôngnôngphẩm.Trongđờisống hang ngày,máyđiệnkhông đồngbộcũng đãchiếm một vịtríquantrọngnhưquạtgió,quayđĩa độngcơtrongtủlạnh,máy giặt, máy bơm …nhất là loại rôto lồng sóc. Tómlại sựphát triển của nền sảnsuất điện khí hóa, tự động hóa và sinh hoạt hằngngày,phạmvi của máyđiện không bộ ngày càng được rộng rãi. Máy điện không đồng bộcóthể dung làm máyphát điện,nhưng đặctínhkhôngtốtsovới máy điện đồng bộ, nên chỉ trong vài trường hợp nào đó(nhưtrongquátrình điện khí hóa nông thôn) cần nguồn điện phụ hay tạm thời thì nó cũng có một ý nghĩa rất quan trọng. CHƯƠNG 2:CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Các bộ phận trong động cơ không đồng bộ 1.Công nghệ chế tạo mạch từ Stato và Công nghệ chế tạo dây quấn và hướng dẫn chọn dây 1.1.công nghệ chế tạo mạch từ stato a. Mạch từ stato gồm nhiều lá thép kỹ thuật điện được ghép lại với nhau và được chế tạo từ vật liệu : là các tấm tôn(hay thép) kỹ thuật điện Gồm 2 loại công nghệ cán tôn Tôn cán nóng9 Tôn cán nguội Tôn cán nóng chưa sơn có màu không đồng nhất,hàm lương silic cao, giòn, dẫn từ đẳng hướng Được sản xuất nhiều loại khác nhau theo ký hiệu của Nga: 1211,1212,1213….. Loại tôn này được sản xuất dưới dạng tấm,chiều rộng lên đến 1m,chiều dài gấp đôi chiều rộng. Bề dày tiêu chuẩn la 0.1, 0.2, 0.35, 0.5, 0.6,1 mm Tôn cán nóng ít bị ảnh hưởng bởi tác động cơ học nên có thể bỏ qua khâu ủ nhiệt khi chế tạo mạch từ máy điên nhỏ Tôn cán nguội gồm 2 loại: dẫn từ đẳng hướng và dẫn từ không đẳng hướng. Trong chế tạo mạch từ stator thường dùng loại dẫn từ đẳng hướng Tôn cán nguội dẫn từ đẳng hướng thường có ký hiệu con số đầu tiên là 2, và được sản xuất làm nhiều loại: 2011, 2012, 2013…dưới dạng tấm hoặc cuộn,chiều rộng 500 đến 1000mm. Hiện nay vật liệu chế tạo chủ yếu là tôn cán nguội đẳng hướng. Việc sử dụng tôn cán nguội thay thế cho tôn cán nóng cho phép nâng cao từ cảm trong mạch từ từ 1,45 – 1,72T,giảm được khối lượng mạch từ đồng thời giảm được tổn hao và dòng điện không tải. Trình độ chế tạo mạch từ ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng của thiết bị điện Khi đôt dập lá tôn phải đảm bảo cho lá tôn được dập chính xác,bavia thấp,tiết kiệm nguyên vật liệu. Khi mài bavia phải đảm bảo sao cho đạt đươc độ phẳng cần thiết,không bị rìa xờm sẽ ảnh hưởng đến độ ép chặt. Các lá tôn sau khi gia công phải được ủ lại để phục hồi tính dẫn từ. Các lá tôn phải được sơn cách điện với độ dày vừa phải. Lực ép các lá tôn với nhau phải chính xác,đảm bảo các lá tôn phải được ép chặt với nhau.10 a. b.1 b.2 Hình a: ảnh một là thép Hình b.1 và b.2: ảnh nhiều lá thép ghép lại vơi nhau Các bước chế tạo mạch tư stato11 b. Thiết kế sơ đồ dập lá tôn: Dựa trên kích thước lá tôn và yêu cầu kỹ thuật của stator. Các kỹ sư sẽ dựa trên máy tính để thiết kế sơ đồ dập trên máy dập. Tôn kỹ thuật điện được sản xuất dưới dạng băng cuộn thành rulo hoặc dạng tấm. Tôn cuộn rulo chỉ dùng khi dập tự động .Yêu cầu thiết kế sơ đồ dập sao cho hệ số lợi dụng tôn là cao nhất,tiết kiệm nguyên vật liệu nhất.12 Hình ảnh thiết kế sơ đồ dập các lá tôn trên máy tính. Đột dập các rãnh cho lá thép: Dập nóng: là dập có gia nhiệt phôi dập Dập nguội: là không gia nhiệt phôi dập Trong chế tạo máy điện chỉ sử dụng công nghệ dập nguội.bởi vì dập nguội là công nghệ tiên tiến nhất hiện nay bởi vì có nhiều ưu điểm, dập nguội có thể tạo ra các chi tiết có hình dạng phức tạp,có độ bền và độ cứng cao nhưng nhẹ và chính xác. Lá tôn của những mạch từ có đường kính từ 500 – 990mm,được dập trên các thiết bị dập vạn năng hoặc xoay tự động.cấp và liệu và lấy sản phẩm bằng tay.13 Lá tôn của những máy điện từ lớn(đường kính lớn hơn 1000mm) được chia thành các thành phần nhỏ gọi là xecmang và được dập trên các máy dập vạn năng. Các stator máy lớn thường được ghép từ 15 – 21 xecmang để tạo thành lá thép. Thông thường chúng được làm từ tôn cán nguội dày 0.35 hoặc 0.5mm. Hình ảnh xecmang.14 Hình ảnh một số khuôn dập. c. Kĩ thuật dập lá thép: Máy dập: tùy vào công suất,người ta đặt các máy dập có công suất khác nhau,16, 35, 63, 160 tấn … Lực dập và công suất của máy dập được tính theo chiều dài vết cắt và chiều dày lá tôn,loại tôn và quy trình dập lá tôn. Khuôn dập các lá tôn gồm 2 phần: chày và cối Chày là phần lồi,có kích thước tương ứng với các lỗ trên lá tôn được bắt chặt vào phần động của máy dập. Cối là phần lỗ được bắt chặt vào bàn máy. d. Công nghệ dập phúc hợp:Dùng khi dập các lá tôn trên các máy dập trục khuỷu vạn năng. Nguyên công thứ nhất dập được stator hoàn chỉnh và thu được stator và phôi roto.15 Hình ảnh phôi dập Nguyên công thứ hai gia công dập phôi roto,ta thu được roto hoàn chỉnh.Phương pháp dập phức hợp dùng cho động cơ có đường kính đến 350mm. d. Dập nhiều nguyên công liên tiếp: Thường dùng trong dập tự động đối với tôn cuộn trong sản xuất lớn và sản xuất hàng loại,nhưng tôn phải cắt thành băng hoặc dải dùng cho động cơ đường kính đến 350mm16 Hình ảnh máy dập và phôi dập e. Phương pháp dập xoay: Dập xoay từng rãnh được thực hiện trên các máy van năng hoặc máy tự động,những lá tôn được gá trên 1 mâm quay có thể quay 1 góc sau một hành trình dập. Phương pháp này áp dụng cho các trường hợp sản xuất đơn chiếc hoặc loạt nhỏ theo đơn đặt hàng,sản phẩm chế thử hoặc nghiên cứu khoa học,hoặc lá tôn có đường kính lớn(từ 400 – 990mm). Có thể dập xoay tự động hoặc bằng tay. f. Xu hướng sản xuất lõi thép stato hiện nay: Lõi thép chế tạo theo phương pháp dập thành lá tôn tròn có nhược điểm là hệ số sử dụng tôn thấp,chỉ dùng được 50% tôn nguyên liệu.còn lại là hao tổn. Động cơ KDB chiếm 90% tổng số các loai động cơ.tần số dòng điện roto thấp(1 – 3 Hz),nên tổn hao trong lõi thép thấp.vì vậy roto có thể chế tạo từ thép kết cấu để hạ giá thành,nhưng khi gia công bằng phương pháp dập lá tôn thì phần bên trong lá tôn không dùng làm gì được,nên phải tận dụng làm roto  điều này làm tăng giá thành sản phẩm. Để khắc phục điều này,nhiều hãng trên thế giớ đã nghiên cứu chế tạo mạch từ stator bằng phương pháp uốn từ các băng tôn đã dập rãnh.17 Bước tiếp theo là ủ tôn để phục hồi tính dẫn từ:Khi dập,kết cấu các phần tử thép bị biến đổi,do đó làm giảm khả năng dẫn từ của thép ở gần các gờ mép. Để phục hồi tính dẫn từ,người ta tiến hành ủ lại các lá tôn,việc ủ tiến hành trong môi trường khí trơ,ở nhiệt độ 700 – 800oC tùy theo tôn cán nóng hay cán nguội.Tốc độ hạ nhiệt từ 50 – 100o c giờ. Nhược điểm: làm gián đoạn quy trình công nghệ(4 – 8h).tốn lượng nhiệt lớn.Đối với các máy nhỏ có thể bỏ qua khâu này. Sơn cách điện các lá tôn:Các lá tôn cần được sơn cách điện để tăng điện trở đối với dòng điện fuco.lớp sơn này cần phải chịu được nhiệt độ tương đối cao,thông thường người ta kết hợp các nguyên công mài bavia, sơn, và sấy lá tôn trên 1 dây chuyền công nghệ. Sau khi qua công đoạn sơn,dây chuyền đưa các lá tôn đến lò sấy.Lò sấy được tính toán sao cho lớp sơn vừa đủ khô, không bị cháy hoặc có chỗ chưa khô.Nhiệt độ trong lò có thể khống chế trong các khoảng sau: đầu lò 400 – 800oC, giữa lò 500 – 600oC, cuối lò 100 – 120oC.Tốc độ của băng tải nằm trong khoảng 8 – 12 mphút đến 15 – 24mphút. Tốc độ càng nhanh thì nhiệt độ lò càng phải cao. Chế độ buồng làm nguội(phun nước) phải làm sao cho khi lá tôn ra khỏi dây chuyền nhiệt độ của nó vào khoảng 30 – 40oC. 1.2 Công nghệ chế tạo dây quấn và hướng dẫn chọn dây stato.18 Dây quấn là phần dẫn điện, được làm bằng dây đồng có bọc cách điện. Dây quấn stato đặt vào rãnh của lõi thép stato và được cách điện với lõi thép. Dây quấn có nhiệm vụ cảm ứng được sức điện động nhất định, đồng thời cũng tham gia vào việc tạo nên từ trường cần thiết cho sự biến đổi năng lượng điện có trong máy. a. Các yêu cầu của dây quấn. Đối với dây quấn ba pha điện trở và điện kháng của các pha bằng nhau và của mạch nhánh song song cũng bằng nhau. Dây quấn được thực hiện sao cho có thể đấu thành mạch nhánh song song một cách dễ dàng .Dây quấn được chế tạo và thiết kế sao cho tiết kiệm được lượng đồng, dễ chế tạo, sữa chữa, kết cấu chắc chắn, chịu được ứng lực khi máy bị ngắn mạch đột ngột.Việc chọn dây quấn stato phải thỏa mãn tính kinh tế và kỹ thuật: Tính kinh tế: tiết kiệm vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện, thời gian lồng dây. Tính kỹ thuật: dễ thi công, hạn chế những ảnh hưởng xấu đến đặc tính điện của động cơ. b. Dây quấn stato của máy điện không đồng bộ 3 pha gồm ba dây quấn pha đặt lệch nhau trong không gian 120 độ điện, mỗi pha gồm nhiều bối dây, mỗi bối dây gồm nhiều vòng dây (hình a). Các bối dây được đặt vào rãnh của lõi thép stato (hình b) và được nối với nhau theo một quy luật nhất định. a b19 Hình dây quấn stato Dây quấn stato gồm nhiều cách quấn đây và kiểu quấn dây. Thứ nhất : dây quấn 1 lớp, dây quấn một lớp thường được dùng trong các động cơ điện công suất dưới 10kw và trong các máy phát điện tuabin nước.Trong dây quấn một lớp, số rãnh của một pha dưới một bước cực q thường là số nguyên, cạnh của bối dây chiếm cả rãnh nên số cạnh của bối dây của một pha dưới một bước cực đúng bằng q và dưới mỗi đôi cực mỗi pha có một tổ bối dây gồm q bối dây. Hình ảnh người thợ lồng dây quấn stato vào rãnh stato. Thứ hai: dây quấn hai lớp, dây quấn hai lớp là loại dây quấn mà trong mỗi rãnh có đặt hai cạnh tác dụng, như vậy số bối dây bằng số rãnh S = Z, số tổ bối dây trong một pha bằng Zmq = 2mpqmq = 2p, nghĩa là bằng số cực của máy. c. Một số hình ảnh quấn và lồng dây quấn stator.2021 Hình ảnh một số công nhân đang lồng dây vào động cơ22 Các cuộn dây được lồng hoàn chỉnh vào stator23 Hình ảnh cắt ngang của bộ đây quấn d. Roto dây quấn.Rôto có dây quấn giống như dây quấn stato. Trong máy điện cỡ trung bình trở lên thường dùng dây quấn kiểu sóng hai lớp vì bớt được những dây đầu nối, kết cấu dây quấn trên rôto chặt chẽ. Trong máy điện cỡ nhỏ thường dùng dây quấn đồng tâm một lớp.Dây quấn ba pha của rôto thường đấu hình sao, còn ba đầu kia được nối vào ba vành trượtthường làm bằng đồng được đặt cố định ở một đầu trục và thông qua chổi than có thể đấu với mạch điện bên ngoài.24 Hình ảnh rôto dây quấn Đặc điểm của loại động cơ điện rôto kiểu dây quấn là có thể thông qua chổi than đưa điện trở phụ hay sức điện động phụ vào mạch điện rôto để cải thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện hệ số công suất của máy. Khi máy làm việc bình thường dây quấn rôto được nối ngắn mạch. Roto dây quấn25 Loại rôto kiểu dây quấn: Dây quấn được đặt trong rãnh của lõi thép rôto. Dây quấn 3 pha của rôto thường đấu hình sao (Y), ba đầu còn lại được nối với ba vòng trượt làm bằng đồng cố định ở đầu trục tì lên ba vòng trượt là ba chổi than.Thông qua chổi than có thể ghép thêm điện trở phụ hay đưa sức điện động phụ vào mạch rôto để cải thiện đặc tính mở máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện cos. Khi làm việc bình thường dây quấn rôto được nối ngắn mạch. e. Loại rôto kiểu lồng sóc:Kết cấu của loại dây quấn rôto này rất khác với dây quấn stato. Trong mỗi rãnh của lõi sắt rôto đặt các thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài ra khỏi lõi sắt và được nối ngắn mạch ở hai đầu bằng hai vành ngắn mạch bằng đồng hay nhôm làm thành một cái lồng mà người ta quen gọi là lồng sóc. Dây quấn lồng sóc không cần cách điện với lõi sắt. Để cải thiện tính năng mở máy, trong máy công suất tương đối lớn, rãnh rôto có thể làm thành dạng rãnh sâu hoặc làm thành hai rãnh lồng sóc hay còn gọi là lồng sóc kép Trong máy điện cỡ nhỏ rãnh rôto thường được làm chéo đi một góc so với tâm trục . f.Chọn vật liệu cách điện. Vật liệu cách điện là một trong những vật liệu chủ yếu dùng trong ngành chế tạomáy điên. Khi thiết kếmáy điện,chọn vậtliệucáchđiện là mộtkhâurấtquantrọng vì phải đảm bảomáylàm việc tốt với tuổi thọnhất định, đồng thời giá thành của máy lại không cao. Những điềukiện này phụ thuộcphần lớn vào việc chọncáchđiện của máy. Khi chọn vậ liệu cách điện cần chú ý đến những vẫn đề sau: V ậtliệucáchdiệnphảicóđộbềncao,chịutácdụngcơhọctốt,chịunhiệtvàdẫnnhiệttốtl ại ít thấmnước. Phảichọn vậtliệucáchđiệncótínhcách điệncaođể đảm bảothờigianlàm việccủamáyít nhất là 1520 năm trong điều kiệnlàm việc bìnhthường,đồngthời đảm bảo giáthànhcủa máy không cao. Mộttrongnhững yếutốcơbản nhấtlàlàmgiảmtuổithọcủa vật liệucách điện(cũnglàtuổi thọcủamáy)lànhiệt độ. Nếunhiệt độ vượt quá nhiệtđộchophépthìchất điệnmôi,độbềncơ học của vật liệu giảm đi nhiều, dẫn đến sự già hóa nhanh chóng chất cáchđiện.26 Vật liệu cách điện thuộc các cấp cách điện trên đại thể có các loại sau: C ấpY:Gồmcósợbông,tơ,sợinhântạo,giấyvàchếphẩmcủagiấy,cactông,gỗvv…Tấ t cả dều không tẩm sơncách điện.Hiện nay không dùng cách này vìchịu nhiệt kém. CấpA:Vật liệucáchđiệnchủyếucủa cấpnàycũnggiống nhưcấpYnhưng có tẩm sơncách điện.CấpA đượcdùngrộngrãichocácmáy điệncôngsuấtđến100kW,nhưngchịuẩm kém, sử dụng ởvùngnhiệt đới không tốt. CấpE:Dùngcácmàngmỏng và sợi bằngpolyetylentereftalat,cácsợitẩmsơntổnghợplàm từepoxy,trealatvàacetonbuteratxenlulo,cácmàngsơncách điện gốcvôcơtrángngoài dây dẫn(dâyemaycóđộbềncơcao).CấpEđượcdùngrộngrãichocácmáyđiệncócôngsuất nhỏ và trung bình (đến 100 kW hoặc hơnnữa), chịu ẩmtốt nên thích hợp cho vùng nhiệt đới. CấpB:Dùngvậtliệulấytừvôcơnhưmica,amiăng,sợithủytinh, dầusơn cácđiệnchiệu nhiệt độ cao. CấpB được sử dụng nhiều trong các máy công suất trung bình và lớn. CấpF:Vậtliệucũng tươngtựnhưcấpBnhưngcótẩm sơncách điệngốcsilicatchịunhiệt độ cao. Ở cấp F không dùng các chấthữu cơ như vải lụa, giấy và cactông. CấpH:Vậtliệuchủ yếu ởcấpnàylàsợithủytinh,mica,amiăngnhưởcấpF.Cácchất này đượctẩmsơncách điện gốcsilicatchịunhiệt đến180ºC.Ngườitadùng cấpHtrongcácmáy điện làmviệc ở điều kiện phức tạp có nhiệt độcao. C ấpC:Dùngcácchấtnhưsợithủytinh,thạchanh,sứchịunhiệtđộcao.CấpCđượcdùng ở các máy làm việc với điều kiện đặc biệt có nhiệt độ cao. Việcchọnvậtliệucáchđiệntrongcácmáyđiệncómộtýnghĩaquyếtđịnhđếntuổithọvà độ tincậylúcvậnhànhcủamáy.Do vậtliệucách điệncónhiềuchủngloại,kỹthuậtchếtạocách điệnngàycàngpháttriển,nênviệcchọn kếtcấucách điệncàngkhókhănvàthường phảichọn tổng hợpnhiều loại cách điệnđể thỏa mãnđược những yêu cầu về cáchđiện. Vật liệu cách điện trong ngành chế tạo máy điệnthường do nhiều vật liệu hợplại nhưmica phiến, chấtphụgia (giấyhaysợi thủy tinh) và chất kếtdính(sơnhaykeodán).Đối với vật liệu cách điện, không những yêucầu cóđộbềncơcao,chếtạodểmàcòn cóyêucầuvềtính năng điện:có độcáchđiệncao,rò điệnít.Ngoàiracòncóyêucầuvềtính năng nhiệt:chịunhiệttốt, dẫnnhiệt tốt và yêu cầu chịu ẩmtốt. Vậtliệucách điệndùngtrongmột máyđiệnhợpthànhmột hệthốngcách27 điện.Việctổhợpcác vậtliệucáchđiện,việc dùngsơnhaykeođể gắnchặcchúnglại,ảnh hưởnggiữacácchấtcách điện vớinhau,cáchgiacôngvàtìnhtrạng bề mặtvậtliệuv.v…sẽ quyết địnhtínhnăngvềcơ, điện, nhiệtcủa hệ thốngcách điện,vàtính năngcủa hệthốngcách điệnnàykhôngthể hiệnmột cách đơn giản là tổng hợp tính năng của từngloại vật liệu cáchđiện. CHƯƠNG 3. DÂY QUẤN, RÃNH STATO VÀ KHE HỞKHÔNGKHÍ 1. Mã hiệu thép và bềdầy lá thép Tachọnthépkỹthuậtđiệncánnguôiđẳnghướnglàmlõithépstato,chọnloạithépNga mã hiệu 2211 bề dầy lá thép là 0,5 mm, hệ số ghép chặt kc=0,95. 2. Kết cấustato của vỏ máy điện xoay chiều a) Vỏ máy Khithiếtkế kếtcấuvỏstatophải kết hợpvớiyêucầu vềtruyền nhiệtvàthônggió, đồngthời phảicóđủđộcứngvàđộbền,khôngnhữngsaukhilắplõisắtvàcảkhigiacôngvỏ.Thườ ng đủđộcứngthì đủđộbền.Vỏcóthểchialàm hailoại:Loạicógântrongvàloạikhôngcógân trong.Loạikhôngcógântrongthườngdùngđốivớimáyđiệncỡnhỏhoặckiểukín,lúc đó lưnglõisắt ápsátvàomặttrongcủavỏmáyvàtruyềnnhiệttrựctiếplênvỏmáy.Loạicógân trongcó đặcdiểm làtronglúcgiacông,tốc độcắtgọtchậm nhưngphếliệubỏ điíthơn loại không có gân trong. Loạivỏbằngthéptấmhàngồmítnhấtlàhaivòngthéptấmtrởlênvànhữnggânnganglà m thành khung. Những dạngkhác đều xuất phát từ dạng cơ bản đó. b) Lõi sắt stato Khiđường kínhngoàilõisắtnhỏ hơn1m thìdùngtấm nguyên đểlàmlõisắt.Lõisắtsaukhiép vàovỏ sẽ có một chốtcố địnhvớivỏđể khỏibịquaydưới tác độngcủa momen điện từ. Nếuđườngkínhngoài củalõisắtlớnhơn1m thìdùngcáctấmhìnhrẽ quạtghéplại.Khiấyđể ghéplõisắt ,thường dùng hai tấmthépdầy ép hai đầu.Để tránh được lực hướng tâm và lựchút cáctấm,thườnglàmnhữngcánh đuôi28 nhạnhìnhrẽ quạttrêncáctấm đểghépcáctấm vàocác gân trên vỏmáy. 8. Kiểu dây quấn Dâyquấnstato đặtvàorãnhcủalõithépstatovà đượccáchđiệnvớilõithép.Dâyquấncó nhiệm vụcảm ứng đượcsức điện độngnhất định,đồng thờicũngtham giavàoviệcchếtạonên từ trường cần thiết cho sự biến đổinăng lượng điện có trong máy. Các yêu cầu của dây quấn: +Đốivớidâyquấnbaphađiệntrởvàđiệnkhángcủacácphabằngnhauvàcủamạchnhá nh song song cũngbằng nhau. +Dây quấn được thựchiện sao cho có thểđấu thành mạch nhánh song song một cách dễdàng. Dâyquấnđượcchếtạovàthiếtkếsaochotiếtkiệm đượclượngđồng,dễchếtạo,sữachữa, kết cấu chắc chắn, chịuđược ứng lực khi máy bịngắn mạch độtngột. Việc chọn dây quấn stato phải thỏa mãn tính kinh tế và kỹ thuật: +Tính kinh tế: tiết kiệmvật liệudẫnđiện, vật liệu cách điện, thờigianlồng dây. +Tímh kỹ thuật: dễ thi công, hạn chế nhữngảnhhưởngxấuđếnđặc tính điệncủa động cơ. T ừyêucầutrêntachọndâyquấnhailớpdạngđồngkhuônbốidâybướcngắn.Côngdụn glà đểgiảmlượngđồngsửdụng,khửsóngbậccao,giảmtừtrườngtảnởphầnbốidâyvàtro ng rãnhstato,làmtăngcosφ,cảithiệnđặctínhmởmáyđộngcơ,giảmtiếngồnđiệntừlúc độngcơ vậnhàn h. Các hệ quả xấu tồn tại trongđộng cơ khi sóngbậccaokhôngbị khử: +Tínhnăngmởmáyxấudocáctrườngtrên29 đặctuyếnmomen(dosóngbậc5và7gâyra)làm chođộng cơ không đạt đến tốc độđịnh mức. +Nếusốrăngcủa stato và roto không phù hợp độngcơgâyratiếng ồn điệntừ khi vận hành, có khi roto bịhút lệch tâm(do lực hút điện từ tạo nên). +Sóngbậc cao gây tổn hao nhiệt trong lõi thép dưới tác dụng do dòng phuco.