Giáo trình Quấn dây máy điện nâng cao

TRƯỜNG TRUNG CẤP NGHỀ KON TUM
KHOA: ĐIỆN – TIN HỌC
 (TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ DÙNG CHO TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP NGHỀ)
Giáo viên biên soạn: LÊ VĂN BÌNH 
 Kon Tum 9/2014
LỜI NÓI ĐẦU
	Mô đun quấn dây máy điện nâng cao nghiên cứu những nội dung thực hành quấn dây động cơ điện không đồng bộ 3 pha, máy khoan, máy mài, sửa chữa máy phát điện xoay chiều 3 pha. Nó được sử dụng rộng rãi trong dân dụng, nông nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải.v.v.. 
	Nhờ điện năng có thể tự động hóa mọi quá trình sản xuất, nâng cao năng suất lao động. Điện năng tuy được phát hiện chậm hơn các năng lượng khác, nhưng với việc phát hiện và sử dụng điện năng đã thúc đẩy cuộc cách mạng khoa học công nghệ phát triển như vũ bão. Giáo trình quấn dây máy điện nâng cao là một tài liệu có nội dung phong phú, trình bày toàn bộ những kiến thức cơ bản chuyên sâu về dây quấn cũng như các phương pháp tính toán các loại động cơ điện xoay chiều 3 pha, máy mài, máy khoan. Nội dung giáo trình quấn dây máy điện nâng cao gồm năm bài : 
Bài 1: Quấn dây động cơ KĐB 3 pha kiểu xếp đơn
Bài 2: Quấn dây động cơ KĐB 3 pha kiểu xếp kép 
Bài 3: Quấn dây stato động cơ KĐB 3 pha hai cấp tốc độ D//YY 
Bài 4: Quấn dây máy khoan, máy mài cầm tay
Bài 5: Sửa chữa máy phát điện xoay chiều 3 pha
	Giáo trình quấn dây máy điện nâng cao được biên soạn dựa trên kinh nghiệm giảng dạy nhiều năm ở Khoa Điện - Tin Học - Trường Trung cấp nghề Kon Tum và tham khảo giáo trình của các Trường bạn. Đây là giáo trình lưu hành nội bộ nhằm giúp cho học sinh, sinh viên chuyên ngành điện làm tài liệu tham khảo và học tập.
	Do trình độ có hạn, giáo trình quấn dây máy điện nâng cao không tránh khỏi những thiếu sót, xin hoan nghênh mọi sự góp ý của bạn đọc, các ý kiến đóng góp của đồng nghiệp để cho giáo trình này hoàn thiện hơn. Mọi đóng góp xin gởi về abobinhtcnkt@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!
BÀI 1 :
 QUẤN DÂY ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA KIỂU XẾP ĐƠN
	Mục tiêu của bài:
	Sau khi học xong bài này, người học có khả năng:
	- Tính toán chính xác số liệu dây quấn động cơ không đồng bộ xoay chiều 3pha,
	- Vẽ đúng sơ đồ dây quấn động cơ không đồng bộ xoay chiều 3pha,
	- Quấn lại động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha kiểu đồng khuôn 1 lớp theo số liệu tính toán, đảm bảo động cơ hoạt động tốt với các thông số kỹ thuật, theo tiêu chuẩn kỹ thuật điện.
- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, tư duy khoa học và sáng tạo.
 1.1. Khảo sát và vẽ lại sơ đồ dây quấn:
- Chuẩn bị:
- Stato động cơ 3 pha có bộ dây quấn kiểu xếp đơn.
- Các thiết bị dụng cụ phục vụ khảo sát
● Phương pháp khảo sát:
a. Xác định các thông số động cơ: 
- Đếm số rãnh của stator Z
- Xác định số cực từ 2p hoặc tốc độ quay của động cơ. 
- Xác định số pha m 
- Xác định dạng dây quấn (đồng khuôn xếp đơn....).
 ● Phương pháp tính toán: 
Bước 1 : Xác định tổng số rãnh của lõi thép stato (kí hiệu: Z), số cực từ động cơ; kí hiệu: 2P (tốc độ động cơ).
Bước 2 : Tính bước cực và dựa vào đó để phân ra các cực từ trên stato.
	 (rãnh/bước cực từ)
Bước 3 : Tính số rãnh phân bố cho mỗi pha trên mỗi bước cực từ. 
q = (rãnh/1pha/bước cực từ)
Trong đó: m: số pha. Ta thấy trong tất cả các sơ đồ dây quấn đồng khuôn xếp đơn có bước bối dây là bước đủ thì y = . 
Bước 4 : Tính góc lệch pha giữa hai pha kế tiếp nhau tính theo số rãnh.
	(rãnh)
 ● Phương pháp vẽ sơ đồ trải:
 - Xây dựng sơ đồ khai triển cho mỗi pha dây quấn, ta thực hiện các công đoạn sau:
- Kẻ các đoạn thẳng song song cách đều nhau tương ứng với số rãnh stato, sau đó đánh số thứ tự từ 1 đến Z.
- Dựa vào bước cực τ để phân ra các cực từ trên Stator.
	- Trong mỗi vùng cực từ, căn cứ vào giá trị q để xác định số rãnh của mỗi pha dưới 01 cực từ. Chia rãnh cho các pha theo thứ tự A, C, B.
- Xác định rãnh khởi điểm pha A, từ đó các nhóm bối dây được hình thành, bằng cách liên kết các cạnh của các bối dây của một pha ở hai bước cực kế tiếp nhau theo các kiểu đồng khuôn, đồng tâm, tập trung hay phân tán v.v...
- Đấu nối tiếp các nhóm bối dây thuộc một pha, sao cho khi dòng điện chạy trong nhóm bối dây của các từ cực đúng bằng số cực từ của động cơ, ta định đầu và cuối cho pha này là (A-X).
 - Căn cứ vào góc lệch pha α để xác định rãnh khởi điểm của pha B, và pha C, từ đó ta vẽ cho pha B, pha C còn lại cũng tương tự như pha A, đầu và cuối hai pha là: (B-Y); (C-Z).
+Ví dụ: Vẽ sơ đồ trải của động cơ điện không đồng bộ 3 pha có:
 Z = 24 rãnh; 2p = 4; m = 3; Dây quấn đồng khuôn xếp đơn 1 lớp
Bước 1 : Xác định tổng số rãnh của lõi thép stato (kí hiệu: Z), số cực từ 
 Z1 = 24; 2p = 4
Bước 2 : Tính bước cực; (rãnh/bước cực) 
Bước 3 : Tính số rãnh phân bố cho mỗi pha trên mỗi bước cực từ. 
 	 (rãnh/1pha/1bước cực)
Bước 4 : Tính góc lệch pha giữa hai pha kế tiếp nhau tính theo số rãnh.
α = (rãnh)
Bước 5: Xây dựng sơ đồ khai triển cho mỗi pha dây quấn
* Vẽ sơ đồ: 
A
X
B
Y
C
Z
2
1
2
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1
2
3
4
1.2. Tháo dây cũ, vệ sinh lõi thép:
- Chuẩn bị:
- Stato động cơ 3 pha có bộ dây quấn .
- Các thiết bị dụng cụ phục vụ tháo và vệ sinh như: Cọ quét, mũi đục, búa.......
a. Trước khi tháo dây quấn cũ ra khỏi Stato ta cần phải xem xét kỹ tất cả các số liệu:
	- Số đầu dây ra hộp cực;
	- Dạng dây quấn, cách đấu dây;
	- Vị trí ra dây, phương pháp đấu nối.
b. Cách tháo dây:
	- Trường hợp nếu dây quấn lớn, rời (lớp vecni cách điện mỏng) thì ta tháo rời từng sợi dây điện từ ra khỏi rãnh.
	- Trường hợp dây quấn nhỏ, sự hư hỏng lớn dẫn đến chạm, liên kết giữa cá dây thì ta phải sử dụng các dụng cụ đặc biệt để tháo dây ra (đục, chạm định hình)..:
	- Đầu tiên, ta sử dụng đục hoặc chạm để chặt đứt phần 2 đầu bbối dây (sát với rãnh Stato), sau đó dùng các thanh bằng đồng có chiều dài hơn chiều dài rãnh, chiều rộng nhỏ hơn tử 1 đến 2mm so với tiết diện rãnh dùng búa tay để đóng phần dây quán trong rãnh đã được chặt bằng.
	- Đếm cụ thể số vòng dây của các bối dây, đo kích thước đường kính dây để làm cơ sở cho việc sửa chữa cuộn dây Stato.
	- Vệ sinh sạch sẽ rãnh của Stato.
1.3. Tính toán số liệu dây quấn động cơ:
Việc tính toán dây quấn của động cơ 3 pha rất dễ dàng hơn so với cách tính toán dây quấn của động cơ 1 pha vì ở đây ta chỉ tính cho một pha còn các pha còn lại thì lấy như pha đã được tính, các số liệu được tiến hành như sau:
Bước 1: Xác định số cực từ 
 ÷
Sau khi tính toán xong ta lấy tròn mà chọn phải lớn hơn số liệu đã tính nhưng số từ cực luôn là số chẳn.
Bước 2: Xác định tốc độ quay của động cơ.
 (vòng/phút).
Trong đó: f – tần số (Hz).
 	 P – số đôi cực động cơ.
Bước 3: Tính bước từ cực:
 (cm).
Bước 4: Từ thông ở mỗi cực:
 (Wb)
Bước 5: Tính số vòng dây của 1 pha:
 (vòng/pha).
Trong đó: Kdq – hệ số dây quấn.
 Udm – Điện áp định mức của 1 pha.
	 KE – Hệ số điện áp ta chọn 0,75
Bước 6: Số vòng dây của mỗi bối của một pha.
Tính vòng dây mỗi cuộn và số dây dẫn trong rãnh. Biết tổng số vòng/pha thì dễ dàng xác định số vòng dây phân bố cho mỗi bối (bối/pha) tuỳ theo dạng dây quấn và cách đấu dây tạo từ cực, số dây dẫn trong mỗi rãnh được xác định.
Đối với dây quấn 1 lớp: (vòng/bối)
Bước 7: Tiết diện rãnh Sr
- Đối với rãnh hình thang tiết diện rãnh được tính như sau:
 (mm2).
Trong đó: h - Chiều cao của rãnh.
 d1 - Đáy bé hình thang.
 d2 - Đáy lớn hình thang.
- Đối với rãnh quả lê (hay oval) tiết diện được tính như sau:
 (mm2)
Bước 8: Tiết diện dây dẫn Sd
 (mm2).
Trong đó: fr – là hệ số lợi dụng rãnh được chọn 0,45.
Từ đây sẽ tính ra đường kính dây:
 (mm).
Bước 9 Kiểm tra hệ số lắp đầy Kld:
Nếu tính ra nhỏ hơn 0,75 thoả mãn điều kiện thì tính tiếp theo các bước sau, còn không thì phải tính lại.
Bước 10: Xác định dòng điện Ip cho phép trong cuộn pha. Tuỳ theo dạy động cơ kiểu kín hoặc hở và cách thông gió giải nhiệt mà ta chọn mật độ dòng J để xác định dòng điện cho phép trong mỗi cuộn pha như sau:
	Ip=J.Sd (A)
Bước 11 Tính công suất định mức động cơ, áp dụng công thức.
	Chọn với 2p=2 - 0,75
 2p=2 - 0,75
1.4. Lót rãnh:
- Chuẩn bị:
- Stato động cơ 3 pha không có bộ dây quấn .
- Các thiết bị dụng cụ phục vụ
- Các loại giấy cách điện dùng trong máy điện như: Giấy PRESSPAHN, giấy LAERTHOID, giấy AMIĂNG, giấy MICA, giấy SILICON, VERNI.
a. Phương pháp lót rãnh của động cơ.
Cách điện rãnh nhằm mục đích cách điện giữa cuộn dây với stato để tránh chạm masse. Giấy cách điện phải có dạng của rãnh để ôm sát vào rãnh, tăng hệ số lắp đầy dây (Kid)
Khi lót cách điện rãnh cho các động cơ có công suất nhỏ dưới 1HP, có thể chọn giấy dày 0,2 mm, nếu động cơ lớn hơn cấp cách điện A (liệt kê ở phần sau), thì chọn bề dày giấy từ (0,35mm - 0,4mm). Đối với động cơ có công suất lớn, nên tăng cường thêm 1 lớp giấy phim hoặc mica, Tuỳ theo cấp cách điện, để tăng cường độ bền về cơ, nên gấp mí ở đầu miệng rãnh, tránh giấy cách điện bị rách trong lúc uốn nắn dây.
- Đô ướm giấy theo kích thước của rãnh và định hình cắt giấy lót theo số rãnh.
- Gấp giấy cách điện theo hình vẽ của rãnh, gấp hàng loạt đủ số rãnh đã quy định.
- Phần đầu gấp phải luôn luôn nằm ngoài lõi thép.
Hình 1.4: Giấy cách điện rãnh
Đường gấp
L
l
l/2
L’
l
(2,5 – 5) mm
Chiều dài rãnh stato
- Độ cao phải ngang miệng rãnh.
U
1.5. Làm khuôn:
Trong công việc quấn dây máy điện thì kích thước của khuôn quấn dây giữ phần quyết định đến công việc lồng dây vào stato. Khuôn làm đúng, lồng vào rãnh dễ, nhanh đảm bảo chất lượng. Khuôn làm dài hoặc rộng hơn tiêu chuẩn, vừa tốn dây, dễ bị chạm vỏ, nắp, dây chạm masse. Nếu khuôn ngắn hoặc hẹp quá thì khó khăn lồng giữa các bối dây lớp sau vào rãnh, bộ dây cũng dễ bị chạm masse và không đút roto vào stato được.
Do đó để chuẩn bị cho công tác làm khuôn ta nên dùng các công cụ cầm tay như: Cưa, đục, khoan tay,Thông thường ta sử dụng khuôn làm bằng gỗ, làm khuôn gồm hai phần:
- Phần khuôn.
- Phần kẹp để kẹp khuôn.
Sau đây là hình dáng của một loại khuôn kẹp thông dụng được sử dụng được sử dụng trong việc thực hiện quấn dây máy điện.
khuôn
Kẹp để 
kẹp khuôn
Chiều dày của khuôn
Hình 1.5: Sơ đồ khuôn và kẹp khuôn
a/. Phương pháp tính chu vi khuôn.
Muốn xác định chu vi khuôn, đầu tiên ta xác định hệ số K1, bề dài phần đầu của mối dây, tính toán khoảng cách giữa hai rãnh liên tiếp.
Cạnh tác dụng
L’
L
y
KL
Đầu nối
Hình 5.1a: Tính chu vi khuôn quấn
Hệ số KLđược xác định như sau:
2p
2
1,3
4
1,35
6
1,5
1,7
KL
Trong đó: KL: Chiều dài phần đầu nối giữa 02 rãnh kế nhau (mm).
: Là hệ số giản dài của phần đầu nối (thay đổi theo 2p).
: Là chiều cao của rãnh tính đến đỉnh răng (mm)
: Đường kính trong của stato (mm)
: Tổng số rãnh stato.
Vậy, ta có chu vi khuôn quấn dây được tính theo công thức sau:
CV = 2.( KL.y + L’ ) 
Với: L’ = (L + 10) mm
Trong đó:
L: Là chiều dài của lõi thép kể cả rãnh thông gió hướng kín.
L’: Chiều dài cạnh tác dụng lồng vào rãnh, có tính thêm phần cách điện lót dư ở hai phía.
y: Bước bối dây.
Ví dụ: Cho một động cơ 3 pha loại nội địa việt nam có lý lịch như sau: Đường kính trong Dt = 80 mm, bề dày lõi thép L = 65 mm, chiều cao của rãnh 14 mm, số từ cực 2p = 4; tổng số rãnh Z = 36.
Tính chu vi khuôn khi y = 8, y = 7.
Giải:
Tính bề dài đầu nối giữa hai rãnh liên tiếp
Trong đó: ứng với 2p = 4
KL = (mm)
Xác định chu vi khuôn như sau:
Ta có:
L=(L+10)mm = 65+10 = 75 (mm)
* Ứng với y = 8; CV8 = 2.(KL.y +) = 325,12 (mm)
Chọn CV8 = 32 (cm).
* Ứng với y = 7; CV7 = 2.(11,07+75) = 303,91 (mm)
Chọn CV7 = 30 (cm).
b/. Kỹ thuật làm khuôn đơn giản:
Cách làm khuôn đơn giản nhất là lấy một đoạn dây đồng cỡ từ (0,5 mm đến 1 mm đặt gá vào lòng trong của stato, theo đường kính của bối dây để làm chuẩn và theo đó mà đo kích thước.
- Chiều dài khuôn L.
- Chiều rộng khuôn N.
- Chiều dày khuôn D thường lấy thấp hơn chiều cao của rãnh khoảng 3 mm.
Nếu động cơ không còn sô bối dây mẫu cũ thì đo kích thước stato để làm khuôn theo kinh nghiệm sau.
- Chiều dài khuôn: L= (1+15) mm
- Chiều dài ngang khuôn: N = (n+3) mm
- Chiều dài khuôn: D = (d-3)mm.
Trong đó:
L: Chiều dài lõi thép.
N: Là khoảng cách nhỏ nhất giữa 2 rãnh hạ dây.
D: Chiều sâu của rãnh.
Khi đã chọn quy cách khuôn hợp lý thì lấy một miếng gỗ thông bằng chiều dày D, cưa chiều dài L và chiều ngang N đúng kích thước, ở giữa khoan một lỗ để bắt trục (khoan đúng tâm) của máy quấn dây.
Đi đôi với khuôn phải có phần kẹp để kẹp khuôn để giữ khi quấn dây. Phần kẹp có chiều ngang lớn hơn 2cm; kích thước chiều dài rộng hơn khuôn khoảng 20mm; 4 cạnh cưa 4 rãnh để đặt dây buộc bối dây khi quấn xong, cùng một lúc có thể làm nhiều khuôn như các bước trên.
1.6. Ra dây:
a/. Kỹ thuật quấn và làm khuôn quấn cho các bối dây.
Dây quấn máy điện xoay chiều có trách nhiệm 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 cơ điện trong máy. Bối dây còn gọi là phần tử dây quấn, gồm nhiều vòng dây có hình dạng và kích thước giống nhau, được quấn nối tiếp và đặt cùng một vị trí trên stato; bối dây có nhiều hình dạng khác nhau và nhiều sơ đồ dây quấn khác nhau, bối dây được biểu diễn như sau:
Hình 1.6: Kỹ thuật quấn dây với các bối dây khác nhau 
1. Cạnh tác dụng	a. Bôi dây có 5 vòng dây
2. Phần đầu nối	b. Ký hiệu bối dây
2
1
1
b/
a/
Trong thực tế, quấn dây là công việc phức tạp, vì kích thước tạo ra phải phù hợp với khoảng cách cho phép của thân stato, thông qua đó ta có thể quấn từng bối dây hoặc các bối liên tiếp trong cùng một nhóm bối. Do đó vị trí của khuôn và kẹp khuôn được đặt như vẽ bên.
Sau khi làm khuôn xong, ta tiến hành quấn các bối dây của nhóm bối dây quấn cho các pha và chuyển sang các bước sau.
b/. Chọn dây điện từ để quấn động cơ điện.
Khi sửa chữa bất cứ một máy điện nào, tốt nhất là lấy mẫu thật đầy đủ các số liệu: Quy cách dây quấn, trọng lượng, số vòng, tính chất cách điện, cách đấu dâyQuấn lại đúng như cũ, máy sẽ vận hành an toàn đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật của nhà chế tạo.
Thực tế thị trường hiện nay có ba loại dây: Dây tròn, dây dẹt
Dây tròn thường được bọc cách điện bằng sợi bông, lụa, tơ thuỷ tinh hoặc men cách điện (tráng êmay) được gọi là dây điện tử.
Dây dẹt và dây cáp chủ yếu được bọc bằng hai lần sợi, một lần giấy hay một lần sợi hoặc bọc tơ thuỷ tinh, cũng có thể có loại để trần, khi quấn vào máy điện: Rôto động cơ, cuộn dây hạ áp của máy biến thế, máy hạn điện có công suất lớiMới lót bìa cách điện.
c. Ký hiệu dây quấn cho động cơ điện.
Dây quấn máy điện thường dùng là đồng điện phân, mềm, điện trở nhỏ (có thể dùng dây điện từ lõi nhóm) dây quấn có 3 yêu cầu sau:
- Ký hiệu và quy cách quấn dây.
- Kích thước dây.
- Trọng lượng dây cần có để quấn vào máy.
Tuỳ theo từng kiểu động cơ, nhiệt độ làm việc, cấp cách điện mà chọn ký hiệu dây cho phù hợp.
Dây quấn do Liên Xô cũ sản xuất có nhiều cấp cách điện khác nhau được phân loại theo độ bền nhiệt để quấn vào máy, có nhiệt độ làm việc từ 900C (cấp Y) tới 1800C (cấp H).
Sữa chữa máy điện ở ta hiện nay phổ biến dùng dây quấn cho động cơ điện cấp A, nhiệt độ làm việc tối đa 1050C.
- Những động cơ điện cấp B rất thích hợp với khí hậu nóng ẩm ở nước ta, nhiệt độ tối đa (1100C ÷ 1250C).
d. Kích thước dây quấn.	
Dây đồng tròn là loại thông dụng nhất để quấn các loại động cơ điện nhỏ và trung bình, có các cỡ từ (0,02mm ÷ 5,2mm).
Dây quấn cho stato động cơ thường chỉ dùng dây điện từ dưới 2mm, máy cần cỡ dây lớn hơn thường lấy nhiều dây nhỏ quấn song song để dễ làm, cuộn dây tản nhiệt nhanh, máy chạy mát và tốt  ... úng đắn các bước quấn dây được giới thiệu dưới đây
- Đảm bảo an toàn mọi mặt trong học tập .
IV. TÓM TẮT LÝ THUYẾT LIÊN QUAN :
1/ Định Nghĩa Các Đai Lương
Phân loại dây quấn :
Dây quấn xếp : xếp đơn giản và xếp phức tạp .
Dây quấn sóng : Sóng đơn giản và sóng phức tạp .
Dây quấn hỗn hợp : Kết hợp giữa xếp đơn giản và sóng phức tạp cùng nối lên 1 cổ góp .
Phần tử (bối dây):
Rãnh thực — rãnh phần tử ( rãnh nguyên tố ) :
- Rãnh thực z : là rãnh hiện hữu trên kết cấu của Rotor nhìn thấy được,
 - Rãnh phần tử znt : là rãnh tưởng tượng chỉ chứa 1 cạnh tác dụng trên và 1 cạnh tác dụng dưới của 2 bối dây khác nhau . Một rãnh thực có thể chứa 1 rãnh hay nhiều rãnh nguyên tố.
* Các bước dây và bước phiến góp :
	Bước thứ nhất yi : là khoảng cách giữa 2 cạnh tác dụng của bối dây .
	Bước thứ hai y2 : là khoảng cách giữa cạnh chứâ đầu ra của bấi trước đến cạnh chứa đầu vào của bối kế tiếp .
	Bước tổng hợp y : là khoảng cách giữa 2 cạnh tác dụng cùng chứa đầu vào hoặc đầu ra của 2 bối dây kế tiếp nhau.
	Bước phiến góp Ỵg : là khoảng cách giữa 2 cạnh tác dụng của 1 phần tử nối lên phiến góp .
Ví dụ:
Động cơ vạn năng z = 12 , K = 12 , 2p = 2 có trục chổi than lệch 60° so với trung tính hình học, ta xác định được trục phân chia 2 nhóm dòng điện nằm ở rãnh 6 và rãnh 12 nhờ vẽ sơ đồ trải dây lên thẳng va' cho dòng điện vào (xem hình ):
Sơ đồ xác định trục phân chia 2 nhóm dòng điện trên Rotor
Vẽ sơ đồ biểu diễn các đường trục :
Lựu Ỷ : Chiều đánh số thứ tự rãnh và số thứ tự phiến góp ngược với chiều quay của Rotor.
Sơ đồ xác định vị trí đầu dây vào nốĩ lên phiến góp
Sơ đồ cho thấy hướng dời trục là hướng trái ;số lượng rãnh cần rời là 1 => Đầu dây vào lên phiến góp phải đá lệch về hướng phải, số lượng rãnh cần đá là 1 rãnh .
- Vẽ lại sơ đồ và cho dòng điện vào, thấy trục phân chia 2 nhóm dòng điện nằm ở rãnh 5 và rãnh 11, trùng vđi trang tính hình học như mong muốn
Sơ đồ khai triển dây quấn Rotor động vạn năng có đầu dây vào đá phải 1 rãnh 
z = 12, K = 12, 2p = 2
BÀI 5:
SỬA CHỮA MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU 3 PHA
Mục tiêu của bài:
Sau khi học xong bài này, người học có khả năng:
- Vận hành máy phát điện xoay chiều 3pha đúng quy trình, đảm bảo an toàn.
- Kiểm tra sửa chữa mạch kích từ máy phát điện xoay chiều pha
- Kiểm tra sửa chữa hệ thống ổn áp máy phát điện xoay chiều 3pha 
- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, tư duy khoa học và sáng tạo.
 MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU KÍCH THÍCH BẰNG ĐIỆN TỪ CÓ VÒNG TIẾP ĐIỆN
5.1. Cấu tạo
	5.2. Phần cảm rotor:
Gồm hai má cực từ có nam châm hình móng ngựa bọc ngoài cuộn dây phần cảm lắp trên một trục. Có hai vòng than góp điện cách điện và trục. Khi có dòng điện kích thích đi vào trong cuộn dây thì hai má cực từ trở thành nam châm điện. nam châm điện có từ cực N – B xen kẻ nhau. 
 Hình 5.2.1: Cấu tạo rotor.
 Hình 5.2.2: Cấu tạo rotor.
1. Chùm cực từ tính S 2. Chùm cực từ tính N 3. Cuộn dây kích thích 4. Trục rotor 5. Đường sức từ 6. Ổ bi 7. Vòng tiếp điện.
 2. Phần ứng stator:
 Gồm một khối cực từ làm bằng nhiều lá thép non ghép lại có nhiều rãnh chứa cuộn dây phần ứng. Cuộn dây phần ứng gồm có ba pha đặt lệch nhau một góc 120 độ và nối nhau hình sao – hình tam giác.
 Hình 5.2.3: Cấu tạo Stator
 Hình 5.2.4: Các kiểu đấu dây
 Hình 5.2.5: stato của máy phát 
 a.bố trí chung: 1.khối thép từ stator 2.cuộn dây 3.pha stator
 b. sơ đồ cuộn dây 3 pha mắc hình sao.
3. Bộ chỉnh lưu:
Có nhiệm vụ biến dòng điện xoay chiều thành một chiều để chỉnh lưu dòng điện trong máy phát xoay chiều. Thường sử dụng diot silic để chỉnh lưu, trong bộ chỉnh lưu thông thường dùng 6diot, các diot được lắp trên tấm tản nhiệt làm bằng hợp kim nhôm.
Ba diot dương có cực tính ở thân là ca tốt ép chặt lên tấm tản nhiệt, tấm tản nhiệt này phải cách mass với vỏ máy phát và trên tấm tản có lắp cọc dương (B).
Ba diot âm có cực tính ở thân là anot được ép trên cùng một tấm tản nhiệt và lắp tiếp mass với máy phát.
Các diot âm, diot dương được đấu nối tiếp nhau và nối với các đầu dây pha như hình vẽ. 
 Hình 5.2.6 :Bộ chỉnh lưu dùng 6 diot.
¯Nguyên lý chỉnh lưu:
Sơ đồ trên trình bày nguyên lý chỉnh lưu của máy phát xoay chiều ba pha đấu sao. Khi rotor quay từ thông xuyên qua các cuộn dây stator lệch nhau 1200. Qúa trình chỉnh lưu được mô tả như sau:
 ØGỉa sử khi rotor quay ở vị trí a =300 . Khoảng này điện áp trên Fiii dương nhất, áp trên fII âm nên có dòng điện chỉnh lưu như hình a.
 ØỞ vị trí a =300-600 trong khoảng này điện áp trên FI dương nhất, áp trên fII âm nên có dòng điện chỉnh lưu như hình vẽ.
 ØỞ vị trí a =1800 trong khoảng này điện áp trên fII dương nhất, áp trên f III âm nên có dòng chỉnh lưu như hình c.
 Như vậy : Dòng điện qua R lúc nào cũng theo một chiều và điện áp chỉnh lưu (Uct) vẫn còn dạng nhấp nhô như đồ thị.
Để biến đổi dòng điện xoay chiều của máy phát sang dòng điện một chiều, ta dùng bộ chỉnh lưu 6 diot, 8 diot hoặc 14 diot. Đối với máy phát có công suất lớn (P>1000), sự xuất hiện sóng đa hài bậc ba trong thành phần của hiệu điện thế pha do ảnh hưởng của từ trường các cuộn kích làm giảm công suất máy phát.
 Hình 5.2.7 :Bộ chỉnh lưu dùng 8 diot.
	Vì vậy người ta sử dụng cặp diot mắc từ dây trung hòa để tận dụng sóng đa hài bậc 3, làm tăng công suất máy phát khoảng 10-15%
 Hình 5.2.8 :Bộ chỉnh lưu dùng 14 diot
	Các nắp trước, sau: đều đúc bằng hợp kim nhôm, loại vật liệu không dẫn từ, một mặt đỡ hở từ, mặt khác lại có ưu điểm gọn nhẹ tản nhiệt tốt .
	Chổi điện và giá đỡ: chổi điện đặt trong lỗ giá đỡ rồi dùng lò xo tỳ lên trên để chổi than luôn luôn tiếp xúc tốt với vòng tiếp điện trong dây dẫn từ II thì I được nối cột F của dòng điện từ trường, còn dây khác nối với cọc mass.
Quạt gió: được dập từ lá thép 1.5 mm hoặc đúc từ hợp kim nhôm thông thường để tránh cộng hưởng, gây ồn ào, các cánh quạt gió không phân bố đều theo chu kỳ.
II.Nguyên lý làm việc : 
 Hình 5.2.9 : cấu tạo máy phát xoay chiều kích thích kiểu điện từ
 Máy phát điện xoay chiều làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
 	Rotor: có cuộn dây kích thích quấn trên lõi sắt từ , khi cung cấp dòng điện một chiều vào cuộn dây kích thích thông qua hai chổi than và dòng tiếp điện thì rotor sẽ trở thành một nam châm điện ( chính là phần cảm của máy phát ).
	Stator: Gồm ba cuộn dây pha đặt lệch nhau 1200trên vỏ máy phát.Trong cách đấu hình sao, đầu các cuộn dây pha đã được cách điện ,các đầu còn lại nối chung với nhau (dung để nối với dây dẫn trung tính).
	Khi rotor trường điện từ trên các cực của rotor sẽ lần lượt cắt ngang qua các vòng dây dẫn của các bối dây pha ở stator . Như vậy trong mỗi cuộn dây pha sẽ xuất hiện một xuất điện động cảm ứng có dạng hình sin và lệch nhau 1200.
	Sức điện động của máy phát phụ thuộc vào số vòng quay của rotor , cường độ từ trường của rotor hay từ thông F và kết cấu của máy phát.
 E = C .n. F
 E : sức điện động .
 C : kết cấu máy phát.
 F : Từ thông.
* Nguyên lý chỉnh lưu dòng điện dòng điện xoay chiều :
 Hình 5.2.10 :Nguyên lý làm việc và chỉnh lưu máy phát xoay chiều.
Đặc điểm của diot là nếu cực dương của diot có điện áp lớn hơn so với cực âm thì diot sẽ cho dòng điện đi qua, ngược lại nếu điện áp cực dương nhỏ hơn so với cực âm thì dòng điện bị chặn lại không qua được. Bộ chỉnh lưu máy phát điện xoay chiều trong máy phát điện ba pha thường dùng 6diot chỉnh lưu như hình vẽ trên.Trong đó nối ba cực âm của các diot D1,D3,D5 với nhau, một trong 3 diot trên sẽ cho dòng điện đi qua nếu nó có điện áp cao nhất và nối ba cực dương của các diot D2,D4,D6 với nhau, và một trong 3 diot này sẽ cho dòng điện đi qua nếu cái nào có điện áp nhỏ nhất tại các điểm nối với các dây pha của máy phát.
III. Những hư hỏng thường gặp
Thông thường máy phát điện xoay chiều làm việc có độ tin cậy cao hơn máy phát điện một chiều . Khi máy phát điện xoay chiều có chế độ làm việc không bình thường thì phải xem xét kỹ hiện tượng để phán đoán vị trí hư hỏng rồi từ đó mới tiến hành kiểm tra cụ thể để khắc phục .Sau đây là một số hiện tượng hư hỏng và nguyên nhân gây ra hư hỏng đó :
a/ Máy phát điện bị nóng quá mức qui định :
Do máy làm việc ở chế độ quá tải hoặc bộ phận làm mát có sự cố : cách kiểm tra và giải quyết như đối với máy phát điện một chiều .Ngoài ra phải kiểm tra xem các điot chỉnh lưu có bị chập không , nếu thấy điôt nào bị chập thì phải thay thế ngay .
Dây quấn phần ứng hoặc dây quấn kích từ phát nóng : Dùng đồng hồ đo điện trở (ôm kế ) để kiểm tra từng bối dây ,so sánh các kết quả xem có bối dây nào bị chạm chập hay không hoặc chạm mát hay không ,phát hiện ra sự cố ở bối dây nào thì chọn cách xử lý theo cách sẽ trình bày trong phần sửa chữa dây quấn máy phát xoay chiều .
b/ Điện áp phát ra không ổn định :
- Đứt hoặc tiếp xúc không tốt trong mạch kích từ 
- Ngắn mạch giữa các vòng dây trong bối dây phần ứng
- Diôt chỉnh lưu của một pha nào đó đã bị hỏng tình trạng đứt mạch
- Chổi than tiếp xúc không tốt do bị ôxy hóa hoặc bị dính dầu ở các vòng tiếp xúc, vòng tiếp xúc bị mòn không điều, chổi than bị kênh, lực căn lò xo trên chổi than bị kém. Những hiện tượng này làm cho điện trở trong mạch kích thích tăng lên, do đó cường độ của dòng kích thích sẽ giảm xuống và công suất phát ra của máy bị giảm xuống.
c.Máy phát không phát ra điện:
- Đầu nối dây từ bộ chỉnh lưu tới đầu vào của bộ chia điện bị hở.
- Cuộn dây kích thích bị hở mạch hoặc bị đứt ở bên trong.
- Cuộn dây phần ứng bị chạm mass hoặc bộ chỉnh lưu đã bị hỏng không còn tác dụng chỉnh lưu để đưa dòng điện một chiều đến bộ chia điện và mạch ngoài của máy phát.
d. Máy phát không nạp điện cho acquy: (ampemet chỉ sự phóng điện của ac quy khi tốc độ quay của động cơ lớn).
Nguyên nhân: Dòng tiếp xúc bị bẩn, đứt đầu dây cuộn kích thích, chổi bị kênh, cần lấy dẻ tẩm xăng lau sạch bụi bẩn chỗ bị kém ở vòng cực cần đánh sạch bằng giấy nhám. Nếu chổi than bị kênh thì lấy chổi ra và lau bụi. Đứt hoặc tiếp xúc xấu trong mạch điện khắc phục bằng cách thay dây dẫn bị hư hoặc làm sạch chỗ tiếp xúc. Máy phát có pha hoặc cuộn dây kích thích bị đứt phải tháo ra để sửa. Trường hợp chập mạch cuộn dây kích thích với mass thì tách mass của bộ ăcquy hoặc bộ đánh lửa ra và tìm chỗ chập.
e. Máy phát không phát đủ công suất:
Nguyên nhân: Do đai truyền đứt hoặc chập mạch cuộn dây pha của stator, hư hỏng một trong các của bộ chỉnh lưu, đứt mạch một trong các ống dây của cuộn dây kích thích cần kiểm tra cuộn dây stator, bộ chỉnh lưu, cuộn dây kích thích.
f. Máy phát khi quay có tiếng kêu:
Do cổ trượt và sức căng lớn của đai truyền, hư ổ bi, không đủ lượng mỡ trong ổ bi, chỗ lắp ghép ổ bi bị mòn, rotor chạm vào cực của stator.
IV-Trình tự tháo lắp: 
1.Trình tự tháo:
a/ Tháo ra khỏi động cơ:
+ Tháo các đầu dây đến máy phát ( chú ý vị trí lắp).
+ Nới lỏng đai ốc giữ puli.
+ Giảm lực căng dây đai ,tháo dây ra khỏi puli.
+ Tháo máy phát ra khỏi động cơ.
 Hình 5.2.11: Tháo máy phát
1.dây đai 2.máy phát 3.thanh giữ
b/ Tháo chi tiết ra:
+Vệ sinh sơ bộ máy
+ Vam lấy puli ra ngoài(tránh chờn ren đầu trục ).
+ Vam lấy then bán nguyệt ra.
+ Làm dấu nắp trước ,nắp sau với stator.
+ Tháo bốn vít giữ nắp trước, nắp sau (như hình vẽ).
+ Tháo nắp trước ra khỏi stator(phía có puli).
+ Tháo rotor.
+ Tháo các đầu dây stator với giàn diot
+ Tháo giàn diot ra khỏi nắp sau.
 Hình 5.2.12: Tháo đai ốc giữ pully
 Hình 13: Vam lấy pully ra ngoài
2. Trình tự lắp:
+ Được thực hiện ngược với khi tháo nhưng cần chú ý.
+ Các chi tiết phải vệ sinh sạch sẽ và sấy khô.
+ Cho một ít mỡ bò vào ổ bi.
+ Lắp nắp trước , nắp sau và stator phải đúng dấu .
+ Sau khi lắp lên động cơ có phải căng dây đai và kiểm tra sự phát điện .
+ Tuỳ theo kết cấu của từng loại máy phát mà ta tháo chổi than trước hoặc sau.
+ Đối với loại máy phát tháo chổi than sau. Khi lắp phải dung que chêm chổi than.
 Hình 5.214 : Lắp máy phát
 	V- Kiểm tra sửa chữa :
1.Kiểm tra sữa chữa phần cơ:
a/ Kiểm tra tổng quát:
Kiểm tra nắp trước và nắp sau xem có biến dạng,nứt mẻ không , ren đầu trục rotor có bị chờn không .
b/ Kiểm tra rotor:
 Hình 5.2.15: kiểm tra độ côn của rotor
+Dùng panme để đo độ côn méo của vành trượt ,độ côn méo cho phép phải nhỏ hơn 0.05mm.
+Kiểm tra độ lỏng vòng ngoài ổ bi với vỏ như máy phát một chiều .
+Kiểm tra độ lỏng vòng trong ổ bi với trục , nếu có thì hàn đấp rồi gia công lại.
+Ổ bi bị rơ thì thay mới.
c/ Kiểm tra chổi than:
+ Kiểm tra sự tiếp xúc của chổi than với vành trượt . Nếu thấy tiếp xúc không tốt thì hàn lại.
+ Kiểm tra chiều dài chổi than yêu cầu phải nhỏ hơn hoặc bằng ½ chiều dài nguyên thuỷ.
 Hình 5.2.16:Kiểm tra chiều dài chổi than 
2. Kiểm tra sữa chữa phần điện:
a/ kiểm tra phần ứng stator:
+Kiểm tra sự cách mát:
 Hình 5.2.17.Kiểm tra sự cách mass stator
Dùng bóng đèn hoặc đồng hồ ôm để kiểm tra . Một đầu que dò đặt vào vỏ , một đầu đặt vào một trong ba đầu dây pha. Đèn không sáng hoặc kim đồng hồ không báo là tốt . Nếu đèn sáng hoặc kim đồng hồ báo là cuộn stator chạm mát. Ta lần lượt kiểm tra xem cuộn nào bị chạm mát bằng cách tách đầu dây chung .
+ Kiểm tra sự thông mạch cuộn stator: 
 Hình 5.2.18.Kiểm tra sự thông mạch cuộn stator
Dùng đèn hoặc đồng hồ để kiểm tra, ta lần lượt đặt que dòvào các đầu dây pha. Nếu đèn sáng hoặc đồng báo là tốt.
+ Kiểm tra sự chạm chập :
 Hình 5.2.19: Kiểm tra sự chạm chập của staor
Dùng đồng hồ ôm lần lượt đo giá trị điện trở như hình trên của hai cuộn dây. Nếu điện trơ nhỏ hơn qui định là có sự chạm chập giữa các pha với nhau hoặc cuộn dây trong một pha. Nếu không có giá trị qui định ta so sánh giá trị ở ba lần đo UAB, UAC,UBC. Nếu bằng nhau là tốt .Nếu có chạm chập ít thì ta tẩm vecni cách điện . Nếu nhiều thì quấn lại.
b/ Kiểm tra rotor phần cảm:
+Kiểm tra sự cách mát cuộn dây:
 Hình 20: Kiểm tra sự cách mass cuộn dây rotor
Dùng bóng đèn hợăc đồng hồ ôm để kiểm tra một đầu que dò đặt vào vành trượt ,một đầu đặt vào trục nếu đèn không sáng hoặc kim đồng hồ không báo là tốt.Nếu đèn sáng hoặc kim đồng hồ báo chứng tỏ chạm mát,ta phải quấn lại rôtor.
+Kiểm tra sự thông mạch cuộn dây :
 Hình 5.2.21: Kiểm tra sự thông mạch cuộn dây rotor
Dùng bóng đèn hoặc đồng hồ ôm để kiểm tra .Nếu đèn sáng hoặc kim đồng hồ báo là tốt.
+Kiểm tra sự chạm chập :
Kiểm tra như trên nhưng điện trở nhỏ hơn qui định là cuộn dây bị chạm chập.
1.Kiểm tra diốt:
+Dùng bóng đèn và nguồn điện ắc qui để kiểm tra :
Như hình vẽ , ở hình a phân cực thuận thì đèn sáng .Hình b phân cực nghịch thì đèn không sáng. Chứng tỏ điốt còn tốt.
 Hình 5.2.22: Kiểm tra diot
+ Dùng đồng hồ ôm để kiểm tra :
 Hình 22.2: Kiểm tra diot
Nếu đồng hồ ôm chỉ ở vị trí như hình vẽ thì điốt còn tốt.
VI. Kiểm tra sức phát điện sau khi lắp:
 Sau khi lắp máy phát xong ta có thể kiểm tra sức phát điện của máy phát như sau:
- Đấu dương với cọc kích thích của máy phát như hình 9.34.
- Cho động cơ làm việc tăng dần tốc độ động cơ lên trên không tải dùng đoạn dây nối từ(+) ắc qui chạm (+) máy phát khoảng vài giây lấy ra , sau đó tăng tốc độ động cơ lên khoảng trung bình .
- Dùng đồng hồ vôn kiểm tra điện áp máy phát phải lớn , nếu không có đồng hồ vôn thì dùng bóng đèn ,yêu cầu cường độ sáng phải mạnh (khi dùng bóng đèn tăng tốc động cơ từ từ để xem cường sáng, không được tăng tốc quá caosẽ làm đứt bóng đèn .
*CHÚ Ý: 
Khi kiểm tra sức phát điện của máy phát xoay chiều tuyệt đối không dùng đoạn dây nối từ dương máy phát quẹt ra mát . Vì như thế sẽ làm thủng diốt.
Hình Kiểm tra sức phát điện sau khi lắp