Hướng Dẫn Cách Quấn Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha (Phần 2)

Ở phần 1 chúng ta đã tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý của động cơ không đồng bộ 3 pha, cách quấn roto của động cơ 3 pha, cách vẽ sơ đồ quấn dây động cơ không đồng bộ, cách đánh đai roto (xem bài viết phần 1: cách quấn động cơ không đồng bộ ba pha). Ở bài viết phần 2 này chúng ta sẽ tìm hiểu về cách vẽ sơ đồ quấn dây stato động cơ 3 pha kèm theo ví dụ và hình ảnh cụ thể để bạn dễ hình dung hơn.

Xem thêm:

• Điện xoay chiều 3 pha là gì
• Động cơ bơm nước 3pha Pentax: https://maybomnuoclytam.com/brand/may-bom-nuoc-pentax/
• Động cơ bơm nước 3pha Ebara: https://maybomnuoclytam.com/brand/may-bom-nuoc-ebara/

Vẽ sơ đồ quấn dây stato động cơ 3 pha

1. Các kiểu quấn thông dụng ở stato động cơ 3 pha và cách lấy dấu để vẽ sơ đồ

Bất cứ stato nào trước khi tháo các cuộn dây đã bị cháy ra để quấn mới, phải lấy dấu để vẽ sơ đồ đấu dây. Tùy theo điều kiện cụ thể và kinh nghiệm của từng người mà cách lấy dấu có khác nhau.

Bước 1:

Ghi lại nhãn hiệu gắn trên động cơ bơm nước Pentax, trong đó những số liệu: điện áp sử dụng, hộp nối dây nối hình sao hay hình tam giác, tốc độ quay định mức là bao nhiêu. Từ đó sẽ biết được số cực 2p của dây quấn stato (với f = 50 Hz).

• Nếu n₁ ~ 3000 vòng/phút thì 2p = 2
• Nếu n₁ ~ 1500 vòng/phút thì 2p = 4
• Nếu n₁ ~ 1000 vòng/phút thì 2p = 6
• Nếu n₁ ~ 750 vòng/phút thì 2p = 8
• Nếu n₁ ~ 600 vòng/phút thì 2p = 10,…

Đếm tổng số rãnh z₁ của stato, thường số rãnh z của động cơ 3 pha là: 18, 24, 27, 30, 36, 42, 48, 54, 60, 72.

Cần quan sát xem stato quấn kiểu gì? Kiểu đồng tâm (hình 3-14), hiểu đồng khuôn (hình 3-22) hay kiểu quấn 2 lớp (hình 3-23).

Dây quấn bọc sợi hay dây men, cỡ dây bao nhiêu? Có dấu song song không? Muốn vẽ sơ đồ còn phải biết:

• Bước quấn y tức là quãng hạ dây bin gồm mấy rãnh.
• Những bin hoặc tổ đấu dây nối với nhau cách mấy rãnh gọi là bước đấu dây y_d.
• Các đầu dây vào (A – B – C hoặc U – V – W) và các đầu dây ra (X – Y – Z) ở những rãnh nào?

Bước 2:

Dùng các ký hiệu và ghi số thứ tự các rãnh để vẽ sơ đồ số:

• Bước quấn dây y ký hiệu bằng dấu X
• Bước đấu dây y_đ ký hiệu bằng dấu +

Nếu bộ dây quấn kiểu 2 lớp thì:

• Đầu dây ở lớp trên, ký hiệu số có gạch ở trên
• Đầu dây ở lớp dưới, ký hiệu số có gạch ở dưới (28)
• Lấy dấy từng pha:

Từ đầu vào pha A, đến đầu ra cuối là X.

Từ đầu vào pha B, đến đầu ra cuối là Y.

Từ đầu vào pha C, đến đầu ra cuối là Z.

Quan sát kỹ từng đầu dây, từng mối nối, nếu cần thì dùng đèn thử hoặc đồng hồ ôm kế để đo thông mạch, ghi tất cả vào sổ tay (ở hiện trường) thành sơ đồ số.

Xem thêm:

Vật Liệu, Công Cụ Thông Dụng Để Sửa Chữa, Quấn Lại Máy Điện

Bước 3 :

Dùng sơ đồ số để vẽ lại bằng sơ đồ tròn hoặc sơ đồ khai triển (trải rộng) sẽ được một sơ đồ cấu tạo của các cuộn dây stato.

Nếu gặp phải stato dây quấn quá nhỏ, cậy lên để đo đạc rất dễ bị đứt, những bin bị chạm, nổ đứt các mối đấu dây, những động cơ bị mất hết cuộn dây thì phải tự chọn lấy kiểu quấn cho phù hợp, tùy yêu cầu thực tế mà chọn một trong 3 kiểu quấn phổ biến sau đây :

• Kiểu quấn đồng tâm có đặc điểm là các bin dây có hình dạng to nhỏ khác nhau (mỗi bin hơn kém nhau hai rãnh) và được quấn liền thành từng tổ thường gọi là quấn dính đôi, dính ba,… Kiểu đồng tâm dễ quấn, dễ lồng và dễ đấu dây, cuộn dây khi hỏng dễ sửa chữa, lót cách điện đơn giản nhưng có nhược điểm là phải làm nhiều khuôn, tốn nhiều dây quấn. Các cuộn dây của 3 pha có loại không cùng nằm trên một mặt phẳng nên tổng trở của từng pha thường không bằng nhau, khi cần đầu song song (a >=2) không thuận lợi và không tốt.

Khi hạ dây kiểu quấn đồng tâm một mặt phẳng thường có một số bin chờ, chỉ hạ 1/2 dưới, hạ liền cà một tổ, để cách một số rãnh (bằng số bin của một tổ) rồi hạ tiếp tổ khác, tuần tự cho đến hết các bin, cuối cùng mới hạ các nửa trên của bin chờ.

• Kiểu quấn đồng khuôn  thì dây quấn rất đối xứng, chỉ cần làm một khuôn hình thang cho cả stato, nhưng khi hạ dây xuống rãnh cũng phải có một số bin “để chờ” chiếm phạm vi một bước cực. Quá trình hạ dây cứ cách một rãnh hạ một bin cho đến hết vòng trong stato. Các cạnh trên của bin chờ gây khó khăn cho việc lồng dây, khi cần sửa chữa lại phải nâng các cạnh trên này rất trở ngại, dễ hỏng dây. Tuy có nhược điểm là hạ dây, đấu dây, sửa chữa khó hơn kiểu quấn đồng tâm nhưng lại tiết kiệm được dây điện từ và có thể bố trí bước ngắn.
• Kiểu quấn hai lớp thường gặp ở những động cơ Nhật bãi, những động cơ điện hạ thế trên 10kW, khác với hai kiểu trên là tổng số bin bằng 1/2 số rãnh của stato, riêng kiểu quấn hai lớp có đặc điểm là tổng số bin bằng số rãnh z₁ của stato. Kiểu quấn này cũng chỉ cần một cỡ khuôn nhưng hạ dây khó khăn, vì cũng phải có một số bin chờ mà trong rãnh lại đầy (hệ số lấp đầy không được cao) do phải lót cách điện giữa hai lớp dây của hai bin khác nhau trong cùng một rãnh.

Quá trình hạ từng bin (không cách) liên tiếp cho đến hết bộ dây. Máy điện xoay chiều phổ thông thường dùng kiểu quấn hai lớp vì dễ bố trí cuộn dây bước ngắn (có thể rút ngắn một vài rãnh), dễ đấu song song khi cần thiết. Thường chọn bước ngắn (y = 0,8) để cải thiện dạng đường cong sức điện động và từ trường do dây quấn sinh ra gần hình sin nhất, động cơ chạy êm tốt.

Chỉ chọn bước ngắn nhiều nhất là 2/3, nếu lấy bước quấn dây ngắn hơn nữa sẽ làm giảm hệ số quấn dây.

Kiểu quấn hai lớp tiết kiệm dây (khi chế tạo hàng loạt có thể cơ giới hóa), khi tính toán chọn số vòng của một pha rất thuận lợi khi cần điều chỉnh tỷ lệ giữa phụ tải điện và phụ tải từ, ngoài ra có khả năng bố trí sơ đồ dễ hơn khi q là phân số.

Ví dụ 1 :

Lấy mẫu để vẽ sơ đồ điện động cơ 3 pha 220V/380V, tốc độ 1450 vòng/phút, 2p = 4 , z = 24. Quan sát rồi ghi số thứ tự (dùng phấn viết vào các rãnh từ 1 – > 24) 6 đầu dây nối ra ngoài ở những rãnh nào. Hình 3 – 14 minh họa sơ đồ triển khai dây quấn đồng tâm.

Ta có :

• Pha A : 1 x 8 + 2 x 7 + 13 x 20 + 14 x 19 -> cuối X
• Pha B : 5 x 12 + 6 x 11 + 17 x 24 + 18 x 29 -> cuối Y
• Pha C : 9 x 16 + 10 x 15 + 21 x 4 + 22 x 3 -> cuối Z

Đây chính là sơ đồ số ghi nhanh vào sổ tay.

Giải thích cách lấy mẫu : Lần theo dòng điện vào pha A đi từ rãnh số 1 sang rãnh số 8, vắt chéo (nối) sang rãnh số 2 để sang rãnh số 7, nối với rãnh số 13 để sang rãnh số 20, vắt chéo (nối) sang rãnh số 14 rồi đi ra ở rãnh số 19 là X. Điện vào pha B (ở rãnh số 5) và pha C (ở rãnh ôs 9) cũng tương tự như trên. Vậy mỗi pha sẽ chiếm 8 rãnh. Từ các số liệu này vẽ được sơ đồ trải 3 – 14.

Xem thêm: cách quấn máy điện xoay chiều một pha

2. Các sơ đồ quấn động cơ không đồng bộ ba pha có z = 18 đến z = 54

Ví dụ 2 :

Lấy mẫu để vẽ sơ đồ điện động cơ 3 pha, 380V tốc độ đồng bộ ~ 1500 vòng/phút (2p = 4).

Z₁ = 36 rãnh, quấn đồng tâm.

Ghi số thứ tự từ 1 đến 36 vào các rãnh ở stato, lấy các đầu vào : pha A ở rãnh số 7, pha B ở rãnh số 13 và pha C ở rãnh số 19 ta có :

• Pha A : 7 x 18 + 8 x 17 + 9 x 16 + 25 x 36 + 26 x 35 + 27 x 33 -> cuối X.
• Pha B : 13 x 24 + 14 x 23 + 15 x 22 + 31 x 6 + 32 x 5 + 33 x 4 -> cuối Y.
• Pha C : 19 x 30 + 20 x 29 + 21 x 28 + 1 x 12 + 2 x 11 + 3 x 10 -> cuối Z.

Dùng sơ đồ số đã lấy mẫu để vẽ sơ đồ tròn ở hình 3-27 hoặc vẽ sơ đồ khai triển ở hình 3-28.

Ba đầu cuối X, Y, Z nối lại thành hình sao trong bộ dây.

Ví dụ 3 :

Lấy mẫu để vẽ sơ đồ điện động cơ máy bơm nước điện 3 pha 380V, tốc độ đồng bộ 3000 vòng/phút (2p = 2)

Z₁ = 24 rãnh, quấn đồng khuôn.

Ghi số thứ tự từ 1 đến 24 vào các rãnh ở stato, lấy các đầu vào : pha A ở rãnh số 1, pha B ở rãnh số 9 và pha C ở rãnh số 17, ta có :

• Pha A : 1 x 11 + 2 x 12 + 24 x 14 + 23 x 13 -> cuối X.
• Pha B : 9 x 19 + 10 x 20 + 8 x 22 + 7 x 21 -> cuối Y.
• Pha C : 17 x 3 + 18 x 4 + 16 x 6 + 15 x 5 -> cuối Z.

Dùng sơ đồ số đã lấy mẫu để vẽ sơ đồ khai triển ở hình 3-11. Các dây cuối đấu hình sao.

Ví dụ 4 :

Lấy mẫu để vẽ sơ đồ điện động cơ máy bơm nước Ebara điện 3 pha, tốc độ đồng bộ 1500 vòng/phút (2p = 4).

Z = 36 rãnh, quấn 2 lớp.

Những động cơ quấn 2 lớp thì lấy mẫu khó hơn những kiểu quấn ở trên vì mỗi rãnh có đến 2 đầu dây ra ngoài (1 đầu dây nằm ở lớp trên còn 1 đầu dây lại nằm ở lớp dưới). Cần quan sát 6 đầu dây nối ra ngoài (kể cả các đầu nối) nằm ở những rãnh nào, lớp trên hay lớp dưới. Mỗi pha từ A đến X gồm mấy nhóm (các nhóm thường lót bìa cách điện để tách nhau), mỗi nhóm quấn dính nhau mấy bin ? ta được :

• Pha A : 1 x 8 + 2 x 9 + 3 x 10 + 19 x 12 + 18 x 11 + 17 x 10 + 19 x 26 + 20 x 27 + 21 x 28 + 1 x 30 + 36 x 29 + 35 x 28 -> X.
• Pha B : 13 x 20 + 14 x 21 + 15 x 22 + 31 x 24 + 30 x 23 + 29 x 22 + 31 x 2 + 32 x 3 + 33 x 4 + 13 x 6 + 12 x 5 + 11 x 4 -> Y.
• Pha C : 25 x 32 + 26 x 33 + 27 x 34 + 7 x 36 + 6 x 35 + 5 x 34 + 7 x 14 + 8 x 15 + 9 x 16 + 25 x 18 + 24 x 17 + 23 x 16 -> Z.

Dùng sơ đồ số đã lấy mẫu để vẽ sơ đồ khai triển như hình 3 – 23.

Nhận xét : các đầu dây vào A, B, C nằm ở các rãnh phía trên (1, 13, 25) và các đầu dây ra X, Y, Z cũng nằm ở các rãnh phía trên (28, 4, 16).

Những động cơ đã bị tháo hết dây cũ, mất mẫu thì phải tính lại để vẽ sơ đồ.

3. Tính toán đơn giản để vẽ sơ đồ dây quấn có q là số nguyên

(Chỉ áp dụng cho động cơ mà số rãnh q của 1 pha dưới 1 cực là số nguyên)

Muốn vẽ sơ đồ phải dùng một số công thức sau :

a. Tính số rãnh ở mỗi cực q của stato: vẫn theo công thức 3-2 (z₂ được thay bằng z₁).

b. Tính bước quấn y: tức là khoảng cách tính bằng số rãnh giữa hai cạnh của một bin (từ rãnh số 1 đến rãnh số mấy để hạ bin), ở đây dùng công thức theo kinh nghiệm và lấy q là số nguyên (phàn lớn các động cơ chọn số nguyên để triệt tiêu các sóng bậc cao, cải thiện đặc tính làm việc, chạy êm…)

– Nếu động cơ quấn kiểu đồng tâm, cuộn dây nhỏ nhất được tính như sau :

y = 2q + 2                (3-5)

• Động cơ quấn kiểu đồng khuôn nhưng số rãnh q chẵn thì :

y = 3q           (3-6a)

• Động cơ quấn kiểu đồng khuôn mà số rãnh q lẻ phải dùng công thức :

y = 3q + 1      (3-6b)

• Động cơ quấn hai lớp bước đủ :

y = 3q + 1       (3-7)

• Động cơ quấn hai lớp bước ngắn :

y = 0,8 (3q + 1)      (3-8)

Những máy có một đôi cực, đôi khi còn dùng bước ngắn hơn nữa (để tiết kiệm dây, dây quấn không chạm nắp vì đầu bin dài) và tính theo :

y = 1,5q + 1 đến 2q + 1

c. Đấu dây các nhóm

Các kiểu quấn đồng tâm quấn hai lớp thường quấn nhiều bin nối tiếp nhau (quấn dính đôi, dính ba,…) q lần.

Sau khi đã lồng hoàn chỉnh vào stato, khi đấu dây phải biết các nhóm bin này đấu với nhau thế nào để các pha không bị trái cực nhau.

Khi vẽ sơ đồ cũng như lúc làm thực tế phải đấu theo từng pha một thì mới dễ dàng, không bị nhầm lẫn. Các đấu dây của 3 pha giống hệt nhau, như vậy ta chỉ cần xác định các mối đấu chính của một pha là làm được.

Với dây quấn hai lớp thì khoảng cách đấu dây của nhóm là cạnh ngoài với cạnh ngoài, cạnh trong với cạnh trong của từng nhóm (ví dụ 3 phần 2 mục 3-6).

Khoảng cách giữa các rãnh để đấu dây kiểu đồng tâm và kiểu đồng khuôn (q chẵn) là :

y_d = 3q + 1              (3-9a)

Riêng kiểu quấn đồng khuôn (q >= 3) mà q lẻ thì :

y_d = 3q                    (3-9b)

d. Tính rãnh cho các dây đầu vào

Tính được bước quấn y, bước đấu dây y_d, còn phải tính rãnh cho điện vào ở 3 pha thật đúng thì mới vẽ xong được sơ đồ đấu dây (chỉ vô ý nhầm một rãnh cũng gây tai họa làm động cơ gầm lên và cháy sau vài phút).

Rãnh cho điện vào thường chia đều ra 3 điểm của chu vi stato (giống như roto) hoặc có thể lấy theo công thức sau :

A -> B -> C = 2q + 1         (3-10)

Ví dụ 5 : Vẽ sơ đồ quấn dây cho động cơ 3 pha (m = 3). Tốc độ n₁ = 1500 vòng/phút. Quấn kiểu đồng tâm.

Ta có : z = 24     2p = 4        (hình 3-14)

• Số rãnh ở mỗi cực của một pha là (công thức 3-2) :

q = 24 / (4 x 3) = 2 (cũng là 2 bin quấn nối tiếp)

• Bước quấn y (bước hạ của bin nhỏ nhất) theo công thức 3-5 :

y = 2 x 2 + 2 = 6 rãnh

• Khoảng cách y_d giữa các rãnh để đấu dây (công thức 3-9a) :

y_d = 3 x 2 + 1 = 7 rãnh

• Rãnh cho điện vào sẽ cách nhau ( công thức 3-10) :

A -> B -> C = 2 x 2 + 1 = 5 rãnh.

Tức là từ rãnh lấy điện vào của pha thứ nhất A, chọn là số 1 thì đến rãnh số 5 sẽ là pha thứ hai B và từ rãnh số 5 đến C cũng cách nhau 5 rãnh nữa (tức là rãnh số 9 ở hình 3-14).

Ví dụ 6 : Vẽ sơ đồ quấn dây cho động cơ 3 pha (m = 3)

Tốc độ n₁ = 1500 vòng/phút. Quấn kiểu đồng khuôn.

Ta có z = 24 ; 2p = 4    (hình 3-13)

• Số rãnh ở mỗi cực của 1 pha là (công thức 3-2)

q = 24 / (4 x 3) = 2 (q chẵn)

• Bước quấn theo công thức (q chẵn) 3-6a là :

y = 3q = 3 x 3 = 9 rãnh

• Khoảng cách y_d giữa các rãnh đấu dây là (công thức 3-9a):

y_d = 3q + 1 = (3 x 2) + 1 = 7 rãnh

• Rãnh cho điện vào (công thức 3- 10) cách nhau:

B -> A -> C = 2q + 1 = (2 x 2) + 1 = 5 rãnh.

Từ các số liệu này sẽ vẽ được sơ đồ tròn hoặc sơ đồ khai triển.

Như vậy ta đã biết được các kiểu quấn dây và cách lên sơ đồ quấn động cơ không đồng bộ 3 pha như thế nào rồi. Chúc các bạn thành công với bài hướng dẫn trên đây.