Bài giảng Máy điện I - Chương 2: Những vấn đề chung về MĐ quay

Bộ Môn Thiết Bị Điện – Điện Tử Viện Điện – Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Giảng viên: Tiến sĩ Đặng Quốc Vương Email: vuong.dangquoc@hust.edu.vn Phone: +84-963286734 1 1 2 MÁY ĐIỆN I Nội dung Chương 1. Máy biến áp Chương 3. Máy điện không đồng bộ Chương 4. Máy điện đồng bộ Chương 5. Máy điện một chiều Chương 2. Những vấn đề chung về MĐ quay I. Nguyên lý biến đổi điện cơ Nội dung 3 II. Dây quấn máy điện xoay chiều III. Sức điện động của dây quấn MĐ xoay chiều IV. Sức từ động của dây quấn MĐ xoay chiều Chương 2. Những vấn đề chung về MĐ quay 4 I. Nguyên lý biến đổi điện cơ 1. Đại Cương 1.1 Kết cấu: Máy điện quay gồm 2 phần chính mạch từ và dây quấn, ở đó diễn ra sự biến đổi điện cơ: 1.2. Nguyên lý làm việc: Dựa vào 2 định luật chính là: !  Mạch từ là 2 khối đồng trục cách nhau một khe hở đảm bảo có thể chuyển động tương đối với nhau. "  Định luật cảm ứng điện từ "  Định luật về lực điện từ - Khối đứng yên gọi là phần tĩnh hay stato - Khối quay gọi là phần quay hay rotor !  Cả hai đều có mạch từ và mạch điện (tức là lõi thép và dây quấn) 5 I. Nguyên lý biến đổi điện cơ 1. Đại Cương (tiếp) 1.3. Phân loại: !  Tùy theo cách tạo ra từ trường, kết cấu mạch từ và dây quấn người ta chia máy điện quay làm 4 loại: !  Máy điện không đồng bộ !  Máy điện đồng bộ !  Máy điện một chiều !  Máy điện xoay chiều có vành góp 6 I. Nguyên lý biến đổi điện cơ 1. Đai Cương (tiếp) 1.4. Nguyên lý làm việc của MĐKĐB !  Tạo ra một từ trường quay trong lõi thép Stato với tốc độ : f – tần số p – số đôi cực !  Từ trường này quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch của Roto và cảm ứng trên đó các sđđ và dòng điện. p 60.fn1 = !  Dòng điện roto tác dụng với từ trường khe hở tạo ra mô men quay, kéo rô to quay với tốc độ n ≠ n1 !  Từ trường do dòng điện roto tạo ra kết hợp với từ trường Stato tạo thành từ trường khe hở. 7 I. Nguyên lý biến đổi điện cơ 1.4. Nguyên lý làm việc của MĐKĐB (tiếp) !  Trong phạm vi tốc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũng khác nhau !  Sự sai khác giữa hai tốc độ được biểu thị bằng hệ số trượt s 1 1 n nn −=s !  Chế độ làm việc của MĐKĐB phụ thuộc vào quan hệ giữa tốc độ n và n1 - 0 < s < 1 : Chế độ động cơ điện -  s < 0 : Chế độ máy phát điện -  s >1 : Chế độ hãm 1.5 Nguyên lý máy điện đồng bộ !  Rotor với các cực từ có từ trường Ft quay với tốc độ n1 cảm ứng lên dây quấn 3 pha ở stato các sức điện động xoay chiều eA eB eC với tần số f = p.n1/60. !  Các dòng điện iA iB iC trong day quấn stator sinh ra từ trường quay Fư có tốc độ n1 = 60f/p !  Do n = n1 nên gọi là máy điện đồng bộ I. Nguyên lý biến đổi điện cơ 1. Tổng quan về máy điện quay (tiếp) 1.6 Nguyên lý máy điện một chiều 1.7 Nguyên lý máy điện xoay chiều có vành góp Thực chất là máy điện không đồng bộ. Vành góp được sử dụng để đưa vào các sđđ nhằm cải thiện hệ số công suất và điều chỉnh tốc độ quay. Thực chất là máy điện đồng bộ mà trong đó các sđđ xoay chiều được chỉnh lưu thành một chiều nhờ vành góp. I. Nguyên lý biến đổi điện cơ 2. Tổng quan về biến đổi điện cơ I. Nguyên lý biến đổi điện cơ !  Năng lượng không tự nhiên sinh ra và cũng không tự nhiên mất đi, nó chỉ biến đổi từ dạng này sang dạng khác !  Một máy điện quay thực hiện nhiệm vụ biến đổi năng lượng từ điện sang cơ hay ngược lại – tương ứng với động cơ hay máy phát điện hÖ thèng ®iÖn hÖ thèng c¬ dßng ch¶y n¨ng luîng tæn hao ®iÖn trõ¬ngtæn hao ®iÖn tæn hao c¬ m¸y ph¸t trõ¬ng ®iÖn tõ liªn hÖ ®éng c¬ .li.Bf.lv.Be !!!!!! ==!  Thể hiện trên 2 định luật cơ bản Và 1. Khái niệm chung !  D©y quÊn lµ phÇn m¹ch ®iÖn, lµ phÇn kh«ng thÓ t¸ch rêi cña c¸c m¸y ®iÖn nãi chung vµ m¸y ®iÖn quay nãi riªng II. Dây quấn máy điện xoay chiều !  Trong m¸y ®iÖn quay, d©y quÊn lµ mét bé phËn kÕt cÊu mµ ë ®ã thùc hiÖn viÖc biÕn ®æi năng l­îng ®iÖn c¬ !  D©y quÊn ®­îc bè trÝ ®Æt trªn c¶ phÇn ®éng (r«to) vµ phÇn tÜnh (stato) !  Tïy thuéc vµo nhiÖm vô cña tõng cuén d©y mµ ng­êi ta gäi mét d©y quÊn lµ :d©y quÊn phÇn c¶m - cßn d©y quÊn cßn l¹i gäi lµ: d©y quÊn phÇn øng !  Trong đa số các loại MĐ quay, dây quấn phần cảm có nhiệm vụ tạo ra từ trường ở khe hở không khí lúc không tải. Trong những trường hợp đó, dây quấn phần cảm còn gọi là “dây quấn kích từ”. Dòng điện một chiều chạy trong cuộn dây quấn quanh các cực làm nó bị từ hoá tạo nên các cực tự phân bố xen kẽ II. Dây quấn máy điện xoay chiều 1. Khái niệm chung (tiếp) !  Tuy nhiên cũng có những trường hợp do kết cấu mà chúng tạo ra từ trường có cực tính không đổi !  Dây quấn phần ứng có nhiệm vụ cảm ứng được một sđđ theo yêu cầu khi có từ trường phần cảm chuyển động tương đối với nó. Sđđ cảm ứng trên dây quấn là xoay chiều hay một chiều tuy thuộc vào từ trường phẩn cảm là loại có cực tính thay đổi hay cực tính không đổi. Yêu cầu đối với dây quấn: !  Đảm bảo sđđ và dòng điện tương ứng với công suất điện từ của máy !  Chịu được dòng điện tương ứng với công suất của máy mà không bị phát nhiệt quá mức cho phép !  Chế tạo, lắp đặt được thuận lợi, đảm bảo được độ bền cơ khi máy hoạt động và tiết kiểm nguyên vật liệu !  Vật liệu để chế tạo dây quấn MĐ quay thường là đồng đỏ hoặc nhôm, tuy nhiên đồng đỏ được sử dụng phổ biến hơn cả D©y quÊn r«to m¸y đồng bộ cùc låi II. Dây quấn máy điện xoay chiều 2. Dây quấn a. Dây quấn phần cảm D©y quÊn r« to m¸y §B cùc Èn II. Dây quấn máy điện xoay chiều a. Dây quấn phần cảm (tiếp) D©y quÊn cùc tõ M§ 1 chiÒu II. Dây quấn máy điện xoay chiều a. Dây quấn phần cảm (tiếp) W =2b W =1b Ph ần tá c d ụn g Ph ần tá c d ụn g Phần đầu ốinPhần đầu ốin Phần đầu ốin Phần đầu ốin Bước dây quấn y Bước dây quấn y C hi ều d ài lõ i t hé p C hi ều d ài lõ i t hé p II. Dây quấn máy điện xoay chiều 2. Dây quấn b. Dây quấn phần ứng II. Dây quấn máy điện xoay chiều 2. Dây quấn b. Dây quấn phần ứng (tiếp) II. Dây quấn máy điện xoay chiều 2. Dây quấn b. Dây quấn phần ứng (tiếp) Dây quấn và lõi thép α = op.360 zz 2p ζ = = o op.360 zx 180 z 2p II. Dây quấn máy điện xoay chiều 2. Dây quấn b. Bước dây quấn và bước cực !  Nếu phần ứng có Z rãnh và máy có số đôi cực là p thi góc độ điện giữa 2 rãnh liên tiếp được tính theo công thức: !  Dây quấn bước đủ: y = τ = !  Góc lệch pha giữa sđđ của 2 cạnh tác dụng của một bối dây !  Nếu sđđ cảm ứng trên mỗi cạnh tác dụng được biểu diễn là một véc tơ thì sđđ của bối dây là tổng của 2 véc tơ như hình vẽ a b a b Eb Ebζ ζ II. Dây quấn máy điện xoay chiều 2. Dây quấn c. Số pha và số rãnh (tiếp) !  Đối với MĐ xoay chiều, nếu dây quấn có số pha là “m” thi mỗi pha chiếm số rãnh là: Z/m !  Với dây quấn một lớp, số bối dây của một pha tương ứng sẽ là Z/2m bối !  Tương tự với dây quấn 2 lớp, do mỗi bối dây có 2 cạnh tác dụng và mỗi cạnh tác dụng chỉ chiếm 1/2 rãnh, nên số bối dây chính bằng số rãnh của một pha tức bằng z/m bối z2m XÐt m¸y ®iÖn xoay chiÒu 2 cùc víi sè pha m =3 vµ sè r·nh lµ z = 6. DÔ thÊy rµng mçi pha sÏ chiÕm 2 r·nh vµ sè bèi d©y cña mçi pha lµ D©y quÊn b­íc ®ñ nªn y = τ = 3 hay y = 1 – 4. ĐiÒu nµy cã nghÜa lµ mét c¹nh cña bèi d©y ®Æt ë r·nh 1 thì c¹nh cßn l¹i sÏ ®Æt ë r·nh 4.$ = 1 bối 3 1.2 6 2 === p ZτBước cực II. Dây quấn máy điện xoay chiều 2. Dây quấn (tiếp) d. Xây dựng sơ đồ dây quấn Sơ đồ xây quấn MĐ xoay chiếu với q là số nguyên A Z B X C Y 1 2 3 4 5 6 Z =6, 2p = 2, m = 3 , a = 1 S¬ ®å trßn S¬ ®å tr¶i II. Dây quấn máy điện xoay chiều d. Xây dựng sơ đồ dây quấn (tiếp) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 A B C X Y Z A A Z Z B B X X C C Y Y A A Z Z B B X X C C Y Y Z =24, 2p = 4, m = 3 , a = 1 S¬ ®å tr¶i d©y quÊn ®ång khu«n ®¬n gi¶n II. Dây quấn máy điện xoay chiều 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 A Z B X C Y A A Z Z B B X X C C Y Y A A Z Z B B X X C C Y Y Z =24, 2p = 4, m = 3 , a = 1 S¬ ®å tr¶i d©y quÊn ®ång khu«n ph©n t¸n II. Dây quấn máy điện xoay chiều A A Z Z B B X X C C Y Y A A Z Z B B X X C C Y Y A Z B C X Y Z =24, 2p = 4, m = 3 , a = 1 S¬ ®å tr¶i d©y quÊn ®ång t©m 2 mÆt ph¼ng II. Dây quấn máy điện xoay chiều 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 A A Z Z B B X X C C Y Y A A Z Z B B X X C C Y Y A B Z C X Y Z =24, 2p = 4, m = 3 , a = 1 S¬ ®å tr¶i d©y quÊn sãng II. Dây quấn máy điện xoay chiều 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 A A Z Z B B X X C C Y Y A A Z Z B B X X C C Y Y A X B Z C Y Z =24, 2p = 4, m = 3 , a = 1 S¬ ®å tr¶i d©y quÊn 2 líp b­íc ng¾n II. Dây quấn máy điện xoay chiều 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 A Z Z B B X X C C Y Y A A Z Z B B X X C C Y Y A A X B Z C Y A A Z Z B B X X C C Y Y A A Z Z B B X X C C Y Y Z =24, 2p = 4, m = 3 , a = 2 S¬ ®å tr¶i d©y quÊn 2 líp b­íc ng¾n II. Dây quấn máy điện xoay chiều 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 A X Z =24, 2p = 4, m = 3 , a = 4 S¬ ®å tr¶i d©y quÊn 2 líp b­íc ng¾n ChØ vÏ pha A II. Dây quấn máy điện xoay chiều A B X Y Dây quấn 2 pha Z =24, 2p = 4, m = 2 , a = 1 II. Dây quấn máy điện xoay chiều 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 A X 25 26 27 28 29 30 Z =30, 2p = 4, m = 3 , a = 1 II. Dây quấn máy điện xoay chiều Sơ đồ xây quấn MĐ xoay chiếu với q là phân số !  Th­êng sö dông cho r«to ®éng c¬ kh«ng ®ång bé, d©y quÊn c¶n hoÆc d©y quÊn më m¸y cña m¸y ®iÖn ®ång bé. !  D©y quÊn lång sãc ®­îc t¹o thµnh tõ c¸c thanh dÉn ®­îc ®Æt vµo r·nh.$ !  VËt liÖu chÕ t¹o th­êng b»ng nh«m ®óc hoÆc b»ng ®ång.$ !  Hai ®Çu cña c¸c thanh dÉn ®­îc nèi víi 2 vßng ng¾n m¹ch. II. Dây quấn máy điện xoay chiều Dây quấn rotor lồng sóc ĐÓ tăng m«men vµ h¹n chÕ dßng ®iÖn më m¸y, ng­êi ta th­êng lµm r·nh s©u, r·nh cã hình d¸ng phøc t¹p, lång sãc kÐp hoÆc 2 lång sãc ®Ó phï hîp víi viÖc øng dông hiÖu øng mÆt ngoµi lµm tăng ®iÖn trë r«to trong qu¸ trình khëi ®éng R·nh s©u! R·nh ®Æc biÖt !Lång sãc kÐp! II. Dây quấn máy điện xoay chiều Dây quấn rotor lồng sóc Đèi víi d©y quÊn kiÓu nµy, mçi thanh dÉn sÏ lµ mét pha vµ sè vßng d©y cña mçi pha wf = 1 2 D©y quÊn lång sãc lµ quÊn tËp trung vµ coi nh­ b­íc ®ñ.$ ĐÓ tăng c­êng m«men më m¸y vµ h¹n chÕ dao ®éng m«men, ng­êi chÕ t¹o thªm mét hoÆc mét sè vßng ng¾n m¹ch n»m ë giữa r«to II. Dây quấn máy điện xoay chiều Dây quấn rotor lồng sóc (tiếp) 1. S®® c¶m øng khi d©y quÊn phÇn øng chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi víi tõ tr­êng phÇn c¶m ! a.  Tõ tr­êng phÇn c¶m cã cùc tÝnh xen kÏ`! ! -  Tõ tr­êng lµ tæng hîp cña c¸c sãng cã tÇn sè c¬ b¶n (bËc 1) vµ c¸c sãng bËc cao -  ChØ xÐt víi tõ c¶m bËc 1 (từ trường cơ bản) Ph©n bè tõ c¶m cña m¸y ®iÖn ®ång bé cùc låi III. Sđđ của dây quấn điện xoay chiều !  Sđđ của dây quấn do từ trường cơ bản (bậc 1) f Tt xvđóTrong xlvBlvBE mxtd ττ τ π 22: sin.... === == Φ= 2 π Bmτ l nên : etd = π fΦsinωt Và trị hiệu dụng bằng III. Sđđ của dây quấn điện xoay chiều Etd = π 2 fΦ= 2,22 fΦ Với tốc độ góc ω = 2πf và từ thông tương ứng với một bước cực bằng: EVòng = Etd' − Etd'' = 2Etd sin y τ π 2 = 4,44 fΦkn;kn = sin y τ π 2 = sinβ π 2 III. Sđđ của dây quấn điện xoay chiều !  Sđđ của một bối dây gồm 2 thanh dẫn Es = 4,44 fwsΦkn !  Nếu hai thanh dẫn có đặt một bối dây gồm có ws vòng dây thì sđđ của bối dây đó bằng: 2 sin 2 sin . 44,4 .44,4 α α q q sđđcáchocsôtông sđđcáchochìnhtông kvà kkk kfqwE kkfqwE r rndq dqsq rnsq == = Φ= Φ= Trong đó kr gọi là Hệ số quấn rải III. Sđđ của dây quấn điện xoay chiều !  Trường hợp với một nhóm bối dây quấn rải Giả sử ta có q bối dây nối tiếp và được đặt rải trong các rãnh liên tiếp nhau như trên hình vẽ, sđđ của q bối dây là: !  Sđđ của dây quấn một pha dqf kfwE Φ= 44,4 Nếu xét cả sđđ do từ trường bậc cao sinh ra thì: ...... 225 2 3 2 1 ++++= νEEEEE 2 sin 2 sin ; 2 sin 22 44,4 αν ανπνβ τ νπ τ π νν νν νννν q q kk lBlB kwfE rn mm dq == ==Φ Φ=Trong đó III. Sđđ của dây quấn điện xoay chiều a.  Tõ tr­êng phÇn c¶m cã cùc tÝnh xen kÏ (tiÕp)! !  Ảnh hưởng của sóng bậc cao sẽ làm cho sđđ không sin, ảnh hưởng đến hiệu suất và các đặc tính của máy. !  Trong thực tế, người ta tìm mọi cách để cải thiện dạng sóng sức điện động, nghĩa là làm cho sóng sức điện động gần sin nhất. !  Các giải pháp cải thiện dạng sóng sức điện động Từ công thức : Nhận thấy: Để cải thiện dạng sóng sđđ cần tác động vào 2 yếu tố: - Thứ nhất: Cải thiện từ trường phần cảm - Thứ hai: Thay đổi hệ số dây quấn với sóng bậc cao dqf kfwE Φ= 44,4 III. Sđđ của dây quấn điện xoay chiều !  Các giải pháp cải thiện dạng sóng sức điện động (tiếp) "  Để cải thiện từ trường phần cảm cần tác động trực tiếp đến kết cấu máy ( cực từ, khe hở ) "  Để thay đổi hệ số dây quấn cần áp dụng các giải pháp như quấn bước ngắn và quấn rải (tăng q): Ví dụ với sóng bậc 5: Nếu chọn β = 8/10 thì: ; 2 5sin 44,4 5 5555 πβ= Φ= n dq k kwfE 0 02sin 210 85sin 5 5 ===> === E kn π π III. Sđđ của dây quấn điện xoay chiều 1. Khái niệm chung IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều !  Dòng điện chạy trong dây quấn tạo ra sức từ động và sinh ra từ trường bao quanh dây quấn. !  Từ trường gồm: + Từ trường khe hở + Từ trường ở rãnh + Từ trường ở phần đầu nối Chương này chỉ xét Từ trường khe hở. Giả thiết: "  Khe hở không khí đều "  Từ trở của lõi thép không đáng kể Sự phân bố từ trường khe hở cũng là sự phân bố của sức từ động (stđ) dây quấn IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều Stđ phụ thuộc kiểu dây quấn (quấn tập trung ( q=1) hay quấn rải ( q>1)) và vào dòng điện. !  Dòng điện một chiều: "  stđ khe hở không đổi nếu từ dẫn khe hở không đổi "  stđ là đập mạch nếu từ dẫn khe hở thay đổi !  Dòng điện xoay chiều: "  1 pha thì stđ là đập mạch "  m pha đối xứng ( m≠1) thì stđ sẽ quay tròn "  m pha không đối xứng ( m≠1) thì stđ sẽ quay elip IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều !  Biểu thức của stđ đập mạch: F = Fm sinωtcosα α là góc không gian "  Nếu t = const # F = Fm1 cosα với Fm1 = Fm sinωt Sự phân bố của F là hình sin trong không gian. "  Nếu α = const # F = Fm2 sinωt với Fm2 = Fm cosα Tại vị trí góc α, F biến đổi tuần hoàn theo thời gian Vậy : stđ đập mạch là một sóng đứng (nghĩa là sự phân bố hình sin trong không gian và biến đổi hình sin theo thời gian) IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều !  Biểu thức của stđ quay tròn: F = Fm sin(ωt ± α) Xét tại một điểm bất kỳ tùy ý của sóng stđ khong đổi thì: sin(ωt ± α) = const hay ωt ± α = const # d dt α ω= ± IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều Quay ngược Quay thuận Biểu thị bằng véc tơ quay IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều Sức từ động đập mạch bằng tổng 2 sức từ động quay tròn. Sức từ động quay tròn bằng tổng 2 sức từ động đập mạch. Fm sinωt cosα = 1 2 Fm sin(ωt −α )+ 1 2 Fm sin(ωt +α ) = F1 + F2 Fm sinωt ∓α = Fm sinωtcosα ∓ Fmcosωt sinα = Fm sinωtcosα ∓ Fm sin(ωt − π 2 )cos(α − π 2 ) IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều Nếu Fm khác nhau sẽ không quay tròn mà sẽ quay elip. Nếu góc lệch nhau cũng quay elip. Nhưng người ta mong muốn quay tròn và trong một số trường hợp người ta thích quay elip, e.g. quạt điện gia đình Lưu ý: ,sin os sin( ) os( ) 2 2m m F F tc F t cπ πω α ω α= − −m sin os sin( ) os( ) 2m m F F tc F t c πω α ω β α= − −m sin os sin( ) os( ) 2m m F F tc F t cπω α ω α γ= − −m Sức từ động quay elip IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều 2. Stđ của dây quấn phần cảm !  Máy cực lồi: "  Dây quấn được quấn thành các cuộn dây gồm nhiều vòng bao quanh cực từ. "  Stđ của mỗi cực : "  Khe hở không đều nên mật độ từ thông ở đỉnh cực lớn hơn mỏm cực. w 2 t t t IF p = IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều 1tm t tm Bk B =δ mδ / 1 2,5mδ δ = ÷ 0,95 1,15tk = ÷ IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều Sự phân phố của từ trường được thể hiện thông qua sơ đồ sau: Khe hở chỗ lớn nhất bằng 2,5 lần chỗ nhỏ nhất Máy cực ẩn: Dây quấn được quấn rải thành nhiều bối dây, đường biểu diễn stđ có dạng hình thang. Khe hở không khí đều. IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều kt = Btm1 Btm = 8sinγ π 2 γ π 2 kt =1,065÷0,965 / 2γπ / 2γπ(1 )γ π− δ 3. Stđ của dây quấn phần ứng a.  Stđ của dây quấn 1 pha IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều / 2τ τ / 2τ / 2siw 1sF 3sF sF δ i i = 2I sinωt H .dl = iws∫ Theo định luật toàn dòng điện d a b c Stđ phân bố hình chữ nhật trong không gian và biến đổi hình sin theo thời gian được phân tích theo Fourier Stđ ứng với 1 khe hở : 1 2s s F iw= 1 3 5 1,3,5.. os os3 os5 ... os os s s s s s s F F c F c F c F c F c υ υ υ α α α υα υα = = + + + + = ∑ Trong đó /2 /2 2 oss sF F c d π υ π υα α π − = ∫ IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều Từ trở của thép rất nhỏ (µ =∞) nên Hfe = 0 và stđ xem như chỉ cần thiết để sinh ra từ thông đi qua hai lần khe hở δ Hδ = iws Stđ này phân bố hình chữ nhật trong không gian và biến đổi hình sin theo thời gian được phân tích theo Fourier 1,3,5 os sins smF F c tυ υ υα ω = = ∑ 0,9 ssm iwF υ υ =Với Như vậy: Sức từ động của một phần tử có dòng điện xoay chiều chạy qua là tổng hợp của ν sóng đập mạch phân bố hình sin trong không gian và biến đổi hình sin theo thời gian. IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều Và cuối cùng tìm được: 1,3,5 os sinq sm rF qF k c tυ υ υα ω = = ∑ Stđ của dây quấn 1 lớp bước đủ với q phần tử ta có Stđ của dây quấn 1 pha 2 lớp bước ngắn 1,3,5 2 os sinf sm r nF qF k k c tυ υ υ υ υα ω = = ∑ Lưu ý số vòng dây 1 pha w = 2pqws Như vậy: Sức từ động của dây quấn 1 pha là tổng hợp của một dãy sóng đập mạch IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều b. Stđ của dây quấn m pha Các pha đặt lệch nhau trong không gian góc 2π/m, dòng điện m pha đối xứng lệch nhau về thời gian góc 2π/m IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều 1 2 2 sin 22 sin( ) ........ 22 sin ( 1)m i I t i I t m i I t m m ω πω πω = = − ⎡ ⎤= − −⎢ ⎥⎣ ⎦ 1 1,3,5 2 1,3,5 1,3,5 sin os 2 2sin( ) os ( ) ........ 2 2sin ( 1) os ( 1) f f m f F F tc F F t c m m F F t m c m m m υ υ υ υ υ υ ω υα π πω υ α π πω υ α = = = = = − − ⎡ ⎤ ⎡ ⎤= − − − −⎢ ⎥ ⎢ ⎥⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ∑ ∑ ∑ IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều 1 1,3,5 2 1,3,5 1,3,5 sin os sin( ) sin( ) 2 2 2 2sin( ) os ( ) 2 2sin ( ) ( 1) sin ( ) ( 1) 2 2 ........ 2sin ( 1) os ( f f f f f f m f F F F F tc t t F F t c m m F F t t m m F F t m c m m υ υ υ υ υ υ υ υ υ υ ω υα ω υα ω υα π πω υ α π πω υα υ ω υα υ πω υ α = = = = = − + + = − − = ⎡ ⎤ ⎡ ⎤− + − + + + +⎢ ⎥ ⎢ ⎥⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎡ ⎤= − − −⎢ ⎥⎣ ⎦ ∑ ∑ ∑ 21) 2sin ( ) ( 1)( 1) 2 2sin ( ) ( 1)( 1) 2 f f m F t m m F t m m υ υ π πω υα υ πω υα υ ⎡ ⎤− =⎢ ⎥⎣ ⎦ ⎡ ⎤= − + − − +⎢ ⎥⎣ ⎦ ⎡ ⎤+ + + − +⎢ ⎥⎣ ⎦ IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều Để có stđ của dây quấn m pha ta lấy tổng của m stđ đập mạch đó. Với ν = 1,3,5 có thể chia làm 3 nhóm: 1)  ν = mk - từ trường đối xứng không nên xét 2)  ν = 2mk+1 – quay thuận 3)  ν = 2mk-1 – quay ngược IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều 12 sin( ) 2 2sin ( ) ( 1) 2 ........ 2sin ( ) ( 1)( 1) 2 f f f m F F t F F t m F F t m m υ υ υ ω υα πω υα υ πω υα υ = − ⎡ ⎤= − + −⎢ ⎥⎣ ⎦ ⎡ ⎤= − + − −⎢ ⎥⎣ ⎦ Xét nhóm quay thuận IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều !  Với ν = mk Với mỗi trj số của k và m, stđ là những sóng hình sin quay cùng tốc độ, các véc tơ tương ứng lệch nhau góc 2π/m làm thành một hình sao đối xứng và tổng bằng 0 2 2 2( 1) ( 1) 2mk k m m m π π πυ π− = − = − IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều !  Với ν = 2mk+1 Với mỗi trị số của k, các stđ quay thuận trùng pha nhau và có trị số: 2( 1) 4k m πυ π− = 2 1 sin( ) 2t fmk mF F tυ υ ω υα = + = −∑ !  Với ν = 2mk-1 Với mỗi trj số của k, các stđ quay với cùng tốc độ và lệch nhau góc 4π/m, do đó tổng bằng 0. 2 4( 1) 4k m m π πυ π− = − IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều Tương tự với nhóm quay ngược: Tổng hợp ta có: Với 2 1 sin( ) 2n fmk mF F tυ υ ω υα = − = +∑ F(m) = m 2υ =2mk±1∑ Ffυ sin(ωt ∓υα ) m 2 Ffυ = 0,45m w.kdq υ p I IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều Với dây quấn 3 pha Và dây quấn 2 pha F(3) = 3 2υ =6k±1∑ Ffυ sin(ωt ∓υα ) F(2) = 2 2υ =4k±1∑ Ffυ sin(ωt ∓υα ) Tốc độ quay của stđ quay bậc ν Với 60 nn fn p υ υ = ± = IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều Khi dòng trong m pha không đối xứng thì có thể phân tích thành các phân lượng đối xứng: Với dòng thứ tự thuận: Với dòng thứ tự nghịch: Với dòng thứ tự không: Sinh ra trong dây quấn m pha các stđ đập mạch cùng pha về thời gian và lệch nhau trong không gian góc 2π/m F1(m) = m 2υ =2mk±1∑ F1 fυ sin(ωt ∓υα ) 2( ) 2 2 1 sin( ) 2m fmk mF F tυ υ ω υα = ± = ±∑ 01 02 03 0 0... 2 sinmi i i i I tω= = = = = IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều 01 0 02 0 0 0 sin os 2sin os ............................. 2sin os ( 1) f f m f F F tc F F tc m F F tc m m υ υ υ ω υα πω υ α πω υ α =⎧ ⎪ ⎡ ⎤⎪ = −⎢ ⎥⎪ ⎣ ⎦ ⎨ ⎪ ⎪ ⎡ ⎤= − −⎪ ⎢ ⎥⎣ ⎦⎩ Với ν = mk các stđ đập mạch do dòng thứ tự không ở m pha lệch nhau 2kπ trong không gian và công với nhau: 0( ) 2 sin osm f mk F F tcυ υ ω υα = = ∑ IV. Từ trường của dây quấn MĐ xoay chiều