Giáo trình Mạch điện - Lý Trung Chiến

i thứ nhất ξ = 0 và y1 = ụnt, ở loại thứ hai giá trị ξ được trừ đi (y1 > ụnt), ở loại thứ ba giá trị ξ được cộng vào (y1 >ụnt). Dây quấn bước ngắn hay được dùng (dấu trừ trong công thức tính bước y1) vì nó có chiều dài phần đầu nối ngắn và với một bước hơi ngắn nào đó sẽ có ảnh hưởng tốt đến đổi chiều quay của máy.
	Dây quấn xếp bắt chéo (trái) có được khi bước tổng hợp là âm y = y1 – y2 = -1 (bước thứ hai lớn hơn bước thứ nhất). Ở trường hợp này chiều di chuyển từ một cạnh sang cạnh kia của cuộn dây theo sơ đồ dây quấn ngược với chiều di chuyển trên vành góp (Do đó dây quấn xếp như vậy còn được gọi là dây quấn ngược. Khi bước tổng hợp dương ta có dây quấn xếp không bắt chéo hay quấn xuôi (phải). Dây quấn không bắt chéo được sử dụng nhiều vì đơn giản, chế tạo dùng ít đồng. Ở dây quấn xếp đơn số cọc chổi trên giá chổi luôn bằng số cực.
* Dây quấn xếp phức tạp
	Dây quấn xếp phức tạp được dùng để tăng số nhánh song song của dây quấn phần ứng và được đặc trưng bởi bội số m xác định số dây quấn xếp đơn tạo thành nó.
Phổ biến nhất là các dây quấn xếp phức tạp có bội số bằng hai và hiếm hơn bằng ba. Khi số phiến góp chẵn và yk = m = 2 ta được dây quấn hai mạch kín.
	Trong các máy với dây quấn xếp phức tạp chổi điện phải phủ lên không ít hơn m bước góp, nghĩa là có bao nhiêu dây quấn đơn thì phải phủ bấy nhiêu phiến gúp. Ở trường hợp đó các dây quấn xếp đơn được nối song song.
b. Dây quấn sóng.
	Trong dây quấn sóng các phiến góp nối với hai đầu của một phần tử được đặt cách nhau hai bước cực. Dây quấn sóng cũng có thể bắt chéo hoặc không bắt chéo. Dây quấn không bắt chéo hình thành khi các chiều đi vòng quanh phần ứng và quanh vành góp là khác nhau và do đó là dây quấn ngược. Trong dây quấn song, quấn xuôi các đầu dây của phần tử bắt chéo nhau. Để dẫn dòng điện ra ở dây quấn song, chỉ cần hai bộ chổi điện bố trí trên hai cọc chổi bắng số cực chính của máy. Ở dây quấn song, đầu máy tương đối lớn vì có nhiều phần tử nối tiếp nhau.
Như công thức xác định bước tổng hợp, dây quấn sóng, không thể thực hiện được với các giá trị bất kỳ của K và p. Thí dụ để bước y = yk biểu thị được bằng số nguyên khi số đôi cực là chẵn thì số phiến góp phải là lẻ. Nếu nó cũng chẵn thì sẽ còn lại một phần tử tự do (không nối với vành góp), ta có dây quấn phần tử "chết". Dây quấn như vậy dùng để thống nhất hóa số rãnh lõi thép phần ứng. Nếu phải sử dụng vành góp có số phiến không cho phép có được bước yk là số nguyên (thí dụ 2p = 4, Z = 42, ur = 2 và K = 84) người ta dùng dây quấn sóng khép kín nhân tạo. Bước tổng hợp và bước trên vành góp của dây quấn đó có hai giá trị. Giá trị thứ hai y’ = y’k được tính với giả thiết số phiến góp và phần tử tăng thêm một đơn vị (thêm một đơn vị vào số K trong công thức). Bước thứ hai của dây quấn sóng khép kín nhân tạo cũng có hai giá trị, vì nó bằng hiệu y2 = y – y1. Khi thực hiện dây quấn bắt đầu từ phiến góp 1 ở đó có dây đảo ngược nối vào, các bước trên vành góp yk và kk làn lượt xen kẽ nhau. Sau khi đi vòng toàn bộ dây quấn cuối của phần tử (cuối cùng) được nối vào phiến 1 nhờ dây đảo ngược nói trên.
c. Dây quấn sóng phức tạp
	Giống như dây quấn xếp phức tạp, dây quấn sóng phức tạp được đặc trưng bởi bội số m, bằng số dây quấn sóng đơn tạo thành dây quấn sóng phức tạp đó. Mỗi vòng quanh phần ứng dây quấn sóng phức tạp kết thúc ở phiến góp không nằm cạnh phiến xuất phát như ở dây quấn sóng đơn mà cách m bước góp. Dây quấn sóng nhiều mạch kín được hình thành khi bước yk và số đôi mạch nhánh a = m có ước số chung lớn nhất t. Khi đó dây quấn sẽ gồm có t mạch kín, khi t = 1 ta có dây quấn một mạch kín. Dây quấn hai mạch kín (t = 2) là phổ biến nhất. Nó được dùng trong các máy nhiều cực, điện áp nâng cao. Cũng như đối với dây quấn xếp phức tạp, ở dây quấn sóng phức tạp chổi điện phải phủ không dưới m phiến góp. 
9.1. Quấn lại dây quấn phần ứng.
a. Tháo và vệ sinh.
+ Tháo từ ngoài vào trong: vỏ nhựa dưới đáy, chổi than, công tắc nguồn và điều chỉnh tốc độ, vỏ nhựa ở thân máy, rô to, stato, các bánh răng giảm tốc độ.
+ Tách rời các bộ phận động cơ giữ lại phần cần quấn dây.
+ Dùng mỏ hàn, máy hút thiếc tháo mối hàn đầu bối dây với các phiến góp.
+ Tháo dây quấn hỏng ra khỏi rãnh rôto.
+ Quan sát cấu tạo các chi tiết: chổi than, rôto, stato, công tắc, ổ bạc, dây quấn, cổ góp điện.
+ Quan sát động cơ bị cháy hỏng tìm nguyên nhân để khắc phục lần sau 
+ Làm vệ sinh các phiến góp lõi thép phải quan sát bên trong rãnh vệ sinh sạch cách điện cũ , các lớp verni khô bị cháy còn sót lại bằng dao cạo hoặc rũa tròn, dùng khí nén thổi sạch.
b. Khảo sát và vẽ lại sơ đồ dây quấn.
Đầu tiên, muốn dựng sơ đồ khai triển dây quấn xếp, ta cần chú ý đến một số công thức và định nghĩa dùng trong dây quấn xếp như sau:
* Các công thức dựng cho dây quấn xếp.
Gọi: z: số rãnh thực của rôto.
z0: Số rãnh phần tử (rãnh nguyên tố) của rôto.
k: Tổng số phiến gúp.
u: Số đôi cạnh tác dụng trong một rãnh.
+ Bước thứ nhất của bối dây (ký hiệu là y1).
y1 là khoảng cách giữa 2 cạnh tác dụng của cùng một bối dây.
Ta có: y1 = số nguyên tố.
b: hệ số điều chỉnh để y1 là bước đủ, bước dài hay bước ngắn.
Hình 17-05-42
+ Bước thứ hai của bối dây (ký hiệu là y2).
y2 là khoảng cách giữa hai cạnh tác dụng thứ hai của bối trước với cạnh tác dụng thứ nhất của bối sau kế tiếp.
+ Bước tổng hợp của bối dây (ký hiệu là y).
y là khoảng cách (tính theo đơn vị đo là rãnh) giữa hai cạnh tác dụng cùng loại của hai bối dây liên tiếp nhau trong phép quấn.
Ta có: y2 = y – y1.
+ Bước phiến góp (ký hiệu yc)
Hình 17-05-43
Nếu dây quấn xếp loại phức tạp (quấn tích hay quấn bội, ví dụ xếp đôi hay xếp ba, )
yc = ± m với m = 2, 3, 4, 
Trong tính toán dây quấn xếp, yc, bằng y.
Trong công thức tính y0, nếu chọn yc dương ta có sơ đồ quấn xếp tiến, nếu chọn yc âm ta có sơ đồ dây quấn xếp lùi.
+ Số mạch nhánh song song của bộ dây quấn rôto.
Gọi a là số mạch nhánh song song của bộ dây quấn rôto, ta có công thức xác định a như sau; A = m (2p)
Chú ý:
- Khi vẽ sơ đồ quấn dây, ta chú ý liên hệ với yc với bề rộng chổi than.
Nếu yc = ± 1, bề rộng chổi than bằng bề rộng của một phiến gúp.
Nếu yc = ± m, bề rộng chổi than bằng bề rộng của m phiến gúp.
- Trong các công thức, khi sử dụng chú ý thứ tự các đầu + và – để dùng cho thích hợp với nhau.
* Trình tự dựng sơ đồ khai triển.
Để thành lập sơ đồ khai triển cho dây quấn rôto của động cơ vạn năng, ta tiến thành các bước sau:
Bước 1: Thu thập các số liệu cần thiết.
Bước 2. Xác định các bước y1, y2, y của bối dây.
Xác định bước phiến góp yc.
Suy ra số mạch nhánh song song của bộ dây quấn.
Bước 3: Lập bảng xác định cách đấu nối tiếp các cạnh tác dụng của bối dây trong các mach nhánh.
Phương pháp thực hiện như sau:
- Đánh số thứ tự cho các rãnh của rôto (kể cả các rãnh phần tử).
- Trong rãnh có thể có một cặp cạnh tác dụng, số thứ tự của cặp cạnh tác dụng giống số thứ tự của rãnh phần tử mang cặp cạnh tác dụng đó.
Vì trong rãnh có hai cạnh tác dụng, số thứ tự cạnh tác dụng trên ghi bình thường, số thứ tự cạnh tác dụng dưới mang thêm dấu phẩy (xem hình 10.3).
Cạnh tác dụng
 trên 12
Cực dưới 12’
 Rãnh phần tử 12
Hình 17-05-44
Hình 10.3 . Phương pháp đánh số thứ tự cho cạnh tác dụng trong rãnh.
- Bảng xác định cách quấn dây thành lập theo hai dòng, biểu diễn cho cạnh tác dụng trên và dưới. Bắt đầu từ cạnh tác dụng 1 ta lập bảng, bảng sẽ ngừng lập khi tất cả các cạnh tác dụng xuất hiện đủ trên bảng (bảng lập đúng khi không có cạnh tác dụng nào xuất hiện hai lần trên bảng) và tiến hành của bảng tạo thành một vũng kớn.
- Bảng xác định cách quấn dây (bảng mẫu) được mô tả như sau:
Hình 17-05-45
Chú ý: Nếu trong quá trình lập bảng, số thứ tự tìm được là 0, số âm hay số dương có giá trị số lớn hơn giá trị của tổng số rãnh, ta phải tìm số thứ tự tương đương. Qui tắc như sau:
Nếu số thứ tự là số âm hay số 0
Số thứ tự tương đương = số hiện có + z (hay lớn hơn ze, nếu trường hợp dây quấn xếp loại phức tạp).
Số thứ tự tương đương = số hiện có – z
Ví dụ 1: Thành lập qui trình vẽ sơ đồ dây quấn xếp cho rôto của động cơ vạn năng có số liệu thu nhận được như sau:
- Số cực là 2.
- Số phiến góp là 12.
- Số rãnh là 12.
- Dây quấn xếp đơn hai lớp, loại quấn xếp tiến, bối dây có bước ngắn.
Bước 1: Theo giả thiết, ta có: z = 12, k = 12, 2p = 2.
Vậy 
Số rãnh phần tử ze = uz = 1.12 = 12.
Dây quấn sẽ dựng là loại xếp hai lớp đơn giản, loại tiến, bối dây bước ngắn.
Bước 2: Bước thứ nhất của bối dây
y1 = , y1 = 6 – b
Chọn b = 1 ta cú y1 = 6 – 1 = 5
(Ta dựng dấu trừ vì bối dây bước ngắn, b = 1 chứng tỏ bước bối dây ngắn hơn bước đủ một rãnh).
Vì dây quấn xếp loại đơn giản và tiến, nên yc = 1.
Bước tổng hợp y = yc = 1
Bước thứ hai của bối dây y2 = y = y1 = 1 - 5 = -4
Bước 3: Lập bảng số xác định cách quấn dây
Hình 17-05-46
Bước 4: Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn rôto. 
Hình 17-05-47
c. Thu thập các số liệu cần thiết.
- Số rãnh thực z của rôto.
- Số cực 2p.
- Số phiến góp k.
- Cách đấu đầu ra lên phiến góp, đấu trực tiếp, lệch trái, lệch phải hay lệch vào giữa.
- Bề rộng chổi than so tương đối với bề rộng phiến góp.
- Vị trí đặt chổi than so với cực từ stato và trục rôto.
- Xác định tỷ số: u = 
- Định số rãnh phần tử z0 = uz (do đó, ta luôn luôn có:z0 = uz = k).
- Xác định các bước y1, y2, y của bối dây.
- Xác định bước phiến góp yc.
Suy ra số mạch nhánh song song của bộ dây quấn. 
- Xác định kiểu quấn.
d. Lót cách điện ở rãnh.
+ Yêu cầu giấy cách điện 
- Bề dày phự hợp : 0,1¸0,2 mm
- Giấy cách điện phải có cường độ cách điện cao, chịu nhiệt độ cao, ít hút ẩm thẩm nước 
+ Cách lót 
- Phải đảm bảo chiếu cao cách điện = h 
- Phải đảm bảo chiều dài cách điện 
 l = l rãnh + l ngoài rãnh 
 l ngoài rãnh = 10 ¸ 15 mm
 Giấy cách điện được giấp mép hai đầu.
Trong quá trình lót cách điện rãnh dung thanh tre đẩy cách điện ép sát vách rãnh
e. Quấn dây.
+ Ghi lại bối dây theo ký hiệu đầu ra và vào của lối quấn thực tế.
(Ký hiệu S: đầu vào, ký hiệu F: đầu ra)
Lớp trờn
Lớp dưới
+ Từ bảng số quy đổi cách ghi của lối quấn thực tế, ta áp dụng cách đổi này để ghi lại cho bảng số trong sơ đồ khai triển.
Từ sơ đồ quy đổi này ta thấy rằng để đưa ra phiến góp 2 ta phải đấu đầu F1 với S10 để ra phiến góp 3 ta phải đấu đầu F10 với S3
Từ giản đồ quy đổi của giản đồ bằng số dựng vẽ sơ đồ khai triển dây quấn, ta rút ra cách đấu các đầu cuối bối dây lên phiến góp như sau đây. (trường hợp đấu ra phiến góp thẳng trực tiếp).
Phiến gúp
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Đầu ra
F8
F1
F10
F3
F12
F5
F7
F2
F9
F4
F11
F6
Đầu vào
S1
S10
S3
S12
S5
S7
S2
S9
S4
S11
S6
S8
Đầu ra
+ Khi bắt đầu quấn bối dây, đầu vào của bối dây nằm cùng phía cổ góp (so với thân của rôto). 
Hình 17-05-48
Sau đó bắt quấn theo chiều kim đồng hồ, quấn sát vào đáy rãnh, dùng thanh siết ép cho dây sát đáy rãnh, lót cách điện giữa hai lớp dây trong cùng một rãnh.
Chú ý: Trong quá trình quấn không để dây chồng chéo lên nhau và luôn giữ cho dây có độ căng vừa phải.
+ Sơ đồ quấn dây hoàn công.
Hình 17-05-49
f. Hàn nối các bin dây.
- Quan sát sự phự hợp các số đánh dấu và đầu dây ra so với sơ đồ trải, sơ đồ đấu dây.
- Đặt thang đo VOM về vị trí Rx1 rồi chỉnh kim chỉ thị về 0.
- Đặt 2 que đo VOM vào từng cặp đấu cuộn dây quấn để kiểm tra sự liền mạch, kiểm tra cách điện với lõi thép rôto.
- Ướm thử các đầu dây nối theo sơ đồ đấu dây để định các vị trí hàn nối dây với phiến giúp cho phù hợp.
- Cạo lớp êmay cách điện bằng dao con và giấy nhám ở các vị trí đầu nối hàn. 
 - Hàn các đầu dây ra của cuộn dây vào các phiến góp.
- Yêu cầu mối hàn phải chắc chắn tiếp súc tốt để điện trở tiếp súc nhỏ, khi có dòng điện chạy qua không làm nóng nhả mối hàn, sau khi hàn phải tẩy sạch mối hàn rồi quét một lớp sơn cách điện.
- Xếp gọn các đầu nối cho thẩm mỹ rồi đai gọn, chắc chắn bằng sợi cotton.
10.1. Quấn lại dây quấn kích từ.
a. Tháo và vệ sinh.
Hình 17-05-50
+ Dùng mỏ hàn, máy hút thiếc tháo mối hàn đầu bối dây.
+ Tháo dây quấn hỏng ra khỏi rãnh stato.
+ Quan sát cuộn dây bị cháy hỏng tìm nguyên nhân để khắc phục lần sau.
+ Làm vệ sinh lõi thép phải quan sát bên trong rãnh vệ sinh sạch cách điện cũ , các lớp verni khô bị cháy cũn sút lại bằng dao cạo hoặc rũa tròn, dùng khí nén thổi sạch.
b. Thu thập các số liệu cần thiết.
- Xác định vật liệu quấn bối dây.
- Xác định số vòng dây quấn bằng cách đếm từng vòng dây của bối dây.
- Xác định đường kính dây quấn, cạo sạch lớp men cách điện của dây quấn dùng panme đo đường kính dây quấn. 
c. Quấn các bối dây
- Dùng một khuôn gỗ lắp vào bàn quấn dây bằng ốp khuôn hai đầu rồi quấn đúng kích cỡ dây theo nguyên bản của máy.
Chỳ ý: Khi quấn dây phải luôn luôn thẳng và xếp thành lượt từ trong ra ngoài thật đều. khi quấn đủ số vòng dây chánh gập đầu dây lại tiếp tục quấn luôn cuộn dây cùng tốc độ và phải quấn cùng chiều với cuộn dây chính.
Hình 17-05-51
d. Lồng dãy vào rãnh stato.
- Sơ đồ khai triển dây quấn.
 Hình 17-05-52
- Vuốt thẳng 2 cạnh tác dụng của bối dây.
- Bóp cong phần hai đầu bối dây rồi lồng dây vào rãnh nếu có mối nối ta để về phía để sau cùng nối dây dễ dàng.
- Xem chiều dây quấn trong bối dây rồi chọn rãnh đúng sơ đồ để lắp các cạnh tác dụng.
- Bóp dẹp cạnh tác dụng bằng tay theo phương thẳng đứng với rãnh rồi đưa lần lượt từng sợi dây dẫn qua khe rãnh vào gọn trong lớp giấy cách điện đã lót.
- Giữ cạnh tác dụng thẳng và song song rồi dùng đũa tre đó chuốt dẹp bằng tay phải trải dọc theo khe rãnh để đẩy từ từ từng dây dẫn vào rãnh chú ý không nên phủ lên cạnh tác dụng được theo khe rãnh.
- Vuốt lại hai đầu dây của bối dây và cạnh tác dụng còn lại rồi đưa cạnh tác dụng còn lại vào đúng vị trí rãnh cần lắp theo sơ đồ.
- Sửa lại đầu bối dây vừa lắp xong cho gọn và không gây ảnh hưởng đến việc lắp các bối dây còn lại.
- Lắp bối dây còn lại theo thứ tự sơ đồ khai triển, sửa lại các bối dây cho gọn và thẩm mỹ.
e. Lót cách điện đầu nối, hàn dây ra và đai phần đầu bộ dây.
- Quan sát sự phù hợp các số đánh dấu và đầu dây ra so với sơ đồ đấu dây.
- Đặt thang đo VOM về vị trí Rx1 rồi chỉnh kim chỉ thị về 0.
- Đặt 2 que đo VOM vào từng cặp đấu cuộn dây quấn để kiểm tra sự liền mạch, kiểm tra cách điện với lõi thép rôto.
- Ướm thử các đầu dây nối theo sơ đồ đấu dây để định các vị trí nối dây với dây dẫn ra cho phù hợp.
- Cắt các đầu dây ra của mỗi pha dây quấn chỉ để chừa các đoạn nối phù hợp bằng kìm cắt dây.
- Cạo lớp êmay cách điện bằng dao con và giấy nhám ở các vị trí đầu nối, rồi nối dây theo sơ đồ nối dây, bọc các mối nối bằng ống gen.
- Khi hàn cần phải thực hiện ở ngoài dây quấn của động cơ, để mỏ hàn và chì hàn nhỏ giọt xuống không làm hỏng dây quấn, các mối đó hàn được bao phủ bằng gen cách điện.
- Xếp gọn các đầu nối cho thẩm mỹ rồi đai gọn, chắc chắn bằng sợi cotton
f. Chạy thử nghiệm.
- Lắp ráp stato và roto
- Kiểm tra cách điện, thông mạch cuộn dây kích từ.
- Kiểm tra cách điện, thông mạch các cuộn dây phần ứng, 
- Kiểm tra chổi than .
- Chạy thử : Đóng điện cho động cơ chạy không tải với U = Uđm, cần theo dõi
+ Tiếng kêu của động cơ
+ Tốc độ quay của động cơ
+ Hiện tượng đánh lửa dưới chổi than