Tính toán và kiểm tra dây quấn stator động cơ xoay chiều 1 pha

1. Mục Tiêu

• Đo đạc các thông số của động cơ và tính toán được số liệu dây quấn Stator theo đúng quy trình.

2. Phương Tiện, Thiết Bị

• Động cơ KĐB một pha
• Bộ dụng cụ tháo lắp
• Bút đánh dấu
• Thước kẹp
• Thước thẳng
• Kiềm cắt

3. Tháo lắp và lấy số liệu dây quấn

Bước 1: Tháo các bộ phận của động cơ.

• Tháo các ốc vít cố định trên thân động cơ và 2 mặt trục.
• Dùng búa gõ nhẹ phần trục để tách 2 mặt trục.
• Rút rotor ra khỏi gông từ.

Hình 1. Tháo ốc vít trên vỏ máy

Hình 2. Tháo trục động cơ

Hình 3. Các bộ phận của động cơ khi tháo rời

Bước 2: Xác định thông số quấn dây

• Đếm số rãnh của Stator:  (rãnh)
• Tìm và đánh dấu các đầu dây vào và ra của các tổ bối.
• Xác định kiểu quấn dây và cách đấu dây.
• Kiểu quấn: đồng tâm phân tán
• Cách đấu: cực thật (Đ-Đ, C-C).
• Xây dựng sơ đồ trải dây quấn.

Hình 4. Đánh dấu các đầu dây trên stator

Hình 5. Sơ đồ trải dây

Bước 3: Cắt dây quấn cũ và lấy số liệu dây quấn.

• Dùng búa và đục để đục dây quấn cũ.
• Đếm số vòng dây của từng bối dây và ghi lại số liệu.
• Cuộn chạy:  54 – 68 – 78 – 80 (vòng)
• Cuộn đề:  72 – 76 (vòng)
• Dùng thước kẹp để đo đường kính dây quấn:

+ Cuộn chạy: 1×0.7mm

+ Cuộn đề: 1×0.6mm

Hình 6. Đếm số vòng dây quấn

4. Xác định thông số lõi thép

Bước 1: Vệ sinh lõi thép

• Đục dây quấn cũ và thổi ba vớ.
• Thổi bụi trong các rãnh Stator.

Bước 2: Sửa lại các lá thép

• Trong quá trình đục dây quấn cũ phải chú ý tránh làm hư hỏng, trầy xướt lõi thép.

Hình 7. Lõi thép sau khi vệ sinh

Bước 3: Đo đạc các thông số của lõi thép

• Tổng số rãnh của lõi thép: Z = 24
• Đường kính trong lõi thép: D_t = 71 (mm)
• Chiều dài lõi thép: L = 40 (mm)
• Bề dày gông lõi thép: b_g =18 (mm)
• Bề dày răng lõi thép: b_r = 5 (mm)

Bước 4: Đo đạc cách thông số rãnh

• Thông thường rãnh stator có hai dạng hình thang và quả lê.
• Chiều cao rãnh: h = 13 (mm)
• Đường kính miệng rãnh: d₁ = 5 (mm)
• Đường kính đáy rãnh: d₂ = 8 (mm)

Hình 8. Đo đường kính trong lõi thép

Hình 9.Đo chiều dài lõi thép

5. Quy trình tính toán dây quấn động cơ KĐB một pha.

• Trong động cơ KĐB 1 pha người ta thường bố trí 2 dây quấn lệch nhau trong không gian để tạo ra từ trường khởi động cho máy.
• Phân bố rãnh cho pha chính và phụ.

Q_a = Q_b ⇒ q_A = q_B = τ/2 (τ là bội số của 2)

Q_a = 2Q_b ⇒ q_A = 2q_B = 2τ/3 (τ là bội số của 3)

Q_a = 3Q_b ⇒ q_A = 3q_B = 3τ/4 (τ là bội số của 4)

• Từ (2) và (3) ta có:  Bảng 1

Bδ(T)	0,64	0,65	0,66
Br(T)	1,37	1,39	1,41
Bg(T)	1,19	1,21	1,23

• Lựa chọn thông số B_r B_g gần giới hạn nhất theo bảng 2. Sau đó, lấy thông số B_δ trừ đi 0,02 .

Bảng 2

Pdm	< 1KW	1~10KW	10~100KW
Bgmax	1 – 1,4	1,1 – 1,5	1,2 – 1,5
Brmax	1,2 – 1,5	1,3-1,6	1,4 -1,8

Tính lại từ thông qua một cực từ Φ ở bước 4.Suy ra: B_δ = 0.63

(1) ⇒ Φ = α_δ.τLB_δ = 0,64.11,15.10².4.10^-2.0,63 ≈ 1,8.10^-3(Wb)

 

• Với τ = 12 (rãnh/bước cực). Giá trị của là bội của 2, 3 và 4, như vậy có thể áp dụng các phân bố Q_a = Q_b, Q_a = 2Q_b và Q_a = 3Q_b.
• Do động cơ thuộc dạng khởi động không dùng tụ, nên ta chọn phân bố rãnh stator dạng Q_a = Q_b hay q_A = 2q_B .

• Dây quấn đồng tâm, bối dây phía trong có bước quấn ít hơn 2 rãnh.

– Bước quấn dây cuộn chạy y_A : 12 – 10 – 8 – 6 (rãnh) .

– Bước quấn dây cuộn đề y_B : 12 – 10 (rãnh) .

Hình 10. Bước quấn dây trong một tổ bối

Bảng 3

τ.L (cm)	15 ~ 50	50 ~ 100	100 ~ 150	150 ~ 400
KE	0,75 – 0,86	0,86 – 0,9	0,9 – 0,93	0,95 – 0,97

Ta có: τ.L = 11,15.4 =44,6 (cm² )

Bảng 4

Pđm	< ½ Hp	½ ~ ¾ Hp	> ¾ Hp
a	0,6 – 0,8	0,8 – 1	0,9 – 1

Ta có:

• Lưu ý: Khi làm tròn số vòng phải đảm bảo :

• Dây quấn pha phụ (cuộn đề): Cách tính tương tự dây quấn pha chính, với là số vòng dây quấn trong một tổ bối của pha phụ

Bước 11: Xác định diện tích rãnh và tiết diện dây quấn

Bảng 5.

Hình dạng rãnh	Loại dây quấn	Kld
Hình thang	1 lớp	0,33 – 0,4
	2 lớp	0,36 – 0,43
Quả lê	1 lớp	0,36 – 0,43
	2 lớp	0,36 – 0,46

• Chọn mật độ dòng điện cho phép qua dây dẫn
• Động cơ trung bình: J = 3~4 (A/mm²)
• Động cơ kiểu hở, có cánh tản nhiệt: J = 4~5.5 (A/mm²)
• Động cơ kín: J = 3(A/mm²)
• Chọn J =4 ta có: I_dm = S_A(cd).J.n =0.41.4.1 =1.64 (A)

Bước 14: Tính công suất định mức động cơ

Bước 15: Tính chọn tụ điện

Hình 11. Một số kiểu đấu tụ trong động cơ 1 pha

Hình 12. Tụ chạy 15μF ~ 400 VAC