Điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha bằng biến tần công nghiệp

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên sinh viên:

Trần Văn Tọa MSSV: 18142228
Ngành: CNKT Điện – Điện tử

Tên đề tài: Điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha bằng biến tần công nghiệp
Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Thọ
NHẬN XÉT
1. Về nội dung thực hiện:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
2. Ưu điểm:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
3. Khuyết điểm:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
4. Đánh giá:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
5. Điểm: ..............................(Bằng chữ.........................................................................)
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 7 tháng 12 năm 2021
Giáo viên hướng dẫn

TS. Trần Quang Thọ


ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG
ĐIỆN

GVHD: TS. TRẦN QUANG THO

LỜI MỞ ĐẦU
Với nền cơng nghiệp đang phát triển hiện nay, thì động cơ không đồng bộ ngày
càng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, nông nghiệp và đời sống hàng ngày…
Động cơ khơng đồng bộ có nhiều ưu điểm hơn so với những động cơ khác: kết cấu
đơn giản, chế tạo dễ, vận hành dễ dàng, nguồn cấp được lấy ngay từ lưới điện công
nghiệp, hệ số công suất cao, vận hành tin cậy, giá thành rẻ và chi phí vận hành hằng
năm thấp. Vì thế trong cơng nghiệp, động cơ không đồng bộ ba pha chiểm một tỉ lệ rất
lớn. Dải công suất của động cơ cũng rất rộng từ vài trăm W đến hàng nghìn kW. Các
hệ truyền động có điều chỉnh tốc độ động cơ lại chiếm tỉ lệ nhỏ so với động cơ một
chiều. Đó là do việc điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ gặp nhiều khó khăn và
dải điều chỉnh hẹp. Chỉ khi có linh kiện bán dẫn cơng suất lớn phát triển thì các hệ
thống truyền động dùng động cơ khơng đồng bộ mới được khai thác mạnh hơn.
Sử dụng biến tần là phương pháp để điều khiển động cơ tiên tiến hiện nay, được
ứng dụng rộng rãi với nhiều tính năng, đảm bảo các yêu cầu điều khiển và có thể làm
việc trong nhiều điều kiện khác nhau. Vì thế nhóm chúng em chọn đề tài “Điều khiển
tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha bằng biến tần công nghiệp” để tìm hiểu cũng như
làm rõ hơn biện pháp khởi động động cơ thông qua máy biến tần công nghiệp.
Chúng em xin cảm ơn thầy Trần Quang Thọ cùng với các giảng viên trong khoa
Điện – Điện tử đã hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình để nhóm chúng em hồn thành đồ án
này.


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI..........................................................1
1.1.

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI......................................................1

1.2.

NỘI DUNG ĐỀ TÀI............................................................................ 2

1.3.

GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI....................................................................2

1.4.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...................................................... 2

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KĐB BA PHA...........................3
2.1.

TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA........3

2.2.

CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐC KĐB..............3

2.2.1.

Cấu tạo............................................................................................3

2.2.2.

Nguyên lý hoạt động......................................................................9

2.3. CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN.................................................................13

2.3.1. Hệ số trượt....................................................................................... 13
2.3.2. Sức điện động trong dây quấn máy điện không đồng bộ.............13
2.3.3. Các đại lượng định mức..................................................................14
2.3.4. Đặc tính cơ của động cơ điện khơng đồng bộ............................... 15
2.3.5.
2.4.

Ưu nhược điểm của động cơ không đồng bộ.............................17

CÁC YÊU CẦU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG
CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA................................................... 18

2.4.5.

Những yêu cầu đặt ra trong quá trình điều khiển động cơ.....18

2.4.6.

Các phương pháp khởi động động cơ không đồng bộ.............19

2.4.7.

Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ khơng đồng bộ. 27

2.5.

KẾT QUẢ MƠ PHỎNG ẢNH HƯỞNG CỦA TẦN SỐ ĐẾN TỐC
ĐỘ VÀ MOMEN CỦA ĐỘNG CƠ..................................................32

CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU CHUNG VỀ BIẾN TẦN....................................... 36
3.1. KHÁI QUÁT BIẾN TẦN VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA BIẾN TẦN. 36
3.2. PHÂN LOẠI BIẾN TẦN....................................................................... 37
3.2.1. Biến tần trực tiếp.............................................................................37
3.2.2. Biến tần gián tiếp.................................................................................38
3.3.1. Cấu trúc cơ bản của một bộ biến tần.............................................42
3.3.2. Nguyên lý hoạt động........................................................................42
3.4 MỘT SỐ LƯU Ý KHI SỬ DỤNG BIẾN TẦN..................................... 44
CHƯƠNG 4: KẾT NỐI BIẾN TẦN LS IG5A VỚI ĐỘNG CƠ...................45
KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA..........................................................................45
4.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BIẾN TẦN HÃNG SCHNEIDER......45
4.2. BIẾN TẦN ATV320 SCHNEIDER.................................................. 49
4.2.1. Các kiểu biến tần họ ATV320.........................................................50
4.2.2. Các tính năng nổi bật...................................................................... 52
4.3. KẾT NỐI BIẾN TẦN VỚI ĐỘNG CƠ........................................... 54
4.4. KHỞI ĐỘNG VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG
ĐỒNG BỘ BẰNG BIẾN TẦN AVT320 SCHNEIDER.......................55
4.4.1. Cài đặt thông số mặc định của nhà sản xuất cho biến tần...........55
KẾT LUẬN........................................................................................................ 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................ 59


ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG
ĐIỆN

GVHD: TS. TRẦN QUANG THO

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1.

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Khi sử dụng động cơ không đồng bộ đặc biệt đối với các động cơ có cơng suất

lớn trong cơng nghiệp cần chú ý tới quá trình khởi động do khi khởi động roto ở trạng
thái ngắn mạch sẽ dẫn đến dòng điện khởi động và moment khởi động lớn. Do đó, nếu
khơng có những biện pháp khởi động thích hợp thì có thể gây tác động xấu về cơ học,
gây sụt áp nguồn điện ảnh hưởng đến các thiết bị khác cùng thời điểm nối chung, gây
tác động ngắt các thiết bị đóng cắt dẫn đến khơng khởi động được động cơ hoặc gây
quá nhiệt động cơ làm hỏng cách điện của chúng…
Hiện nay có rất nhiều hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB, chẳng hạn như:
điều tốc giảm điện áp, điều tốc bộ ly hợp trượt điện từ, điều tốc thay đổi số đôi cực,
điều tốc bằng biến tần…. Trong đó hệ thống điều tốc biến tần có hiệu suất cao nhất,
chất lượng tốt nhất, được sử dụng rộng rãi nhất và là phương hướng phát triển chủ yếu
của điều tốc xoay chiều. Trong giới hạn đồ án này chỉ đề cập vấn đề điều chỉnh tốc độ
động cơ KĐB bằng biến tần.
Sự ra đời của các bộ biến tần đã giải quyết những nhược điểm mà các phương
pháp điều khiển truyền thống mắc phải bằng việc giảm điện áp đặt vào động cơ trong
quá trình khởi động và điều chỉnh tăng mômen mở máy một cách hợp lý, cho nên các
chi tiết của động cơ chịu độ dồn nén về cơ khí ít hơn, tăng tuổi thọ làm việc an tồn
cho động cơ, từ đó làm cho điện áp nguồn ổn định hơn không gây ảnh hưởng xấu đến
các thiết bị khác trong lưới và tránh dòng đỉnh trong khi khởi động.

5


1.2.

NỘI DUNG ĐỀ TÀI

Đề tài bao gồm các nội dung:

-

Tổng quan về động cơ không đồng bộ ba pha.

-

Giới thiệu, nghiên cứu và ứng dụng của biến tần.

-

Kết nối biến tần với động cơ không đồng bộ ba pha..

-

Nhận xét – đánh giá: Ưu nhược điểm của đề tài, khả năng áp dụng thực tế, nhận
xét về sự tiếp thu của bản thân đối với vấn đề của đề tài.

-

Tài liệu tham khảo.

1.3. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
Với đề tài “ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA
BẰNG TẦN SỐ SỬ DỤNG BIẾN TẦN” đã giải quyết được vấn đề giảm dòng khởi
cho động cơ khi khởi động, điều chỉnh tốc độ của động cơ và điều khiển điện áp ở đầu
cực động cơ nhưng vẫn còn hạn chế là chưa thể nghiên cứu sâu hơn nữa những tính
năng thực tế của biến tần được bán trên thị trường hiện nay như:
-

Tích hợp hình thức giao tiếp mạng kiểu Modbus.

-

Điều khiển thông qua thiết bị thông minh.

-

Các ngõ vào ra đa chức năng…

1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Phương pháp sử dụng đê thực hiện đề tài là:
-

Phương pháp thu thập và phân tích tài liệu: bao gồm các tài liệu chun mơn,
bài giảng và giáo trình liên quan đến đề tài, tổng hợp các tài liệu từ Internet….


CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KĐB BA PHA
2.1.

TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
Động cơ không đồng bộ ba pha do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, sử dụng

và bảo quản thuận tiện, giá thành rẻ nên được sử dụng rộng rãi trong nền kinh tế quốc
dân, nhất là loại công suất dưới 100 kW.
Động cơ điện khơng đồng bộ rotor lồng sóc cấu tạo đơn giản nhất (nhất là loại
rotor lồng sóc đúc nhôm) nên chiếm một số lượng khá lớn trong loại động cơ cơng
suất nhỏ và trung bình. Nhược điểm của động cơ này là điều chỉnh tốc độ khó khăn và
dòng điện khởi động lớn thường bằng 5-7 lần dòng điện định mức. Để bổ khuyết cho
nhược điểm này, người ta chế tạo đông cơ không đồng bộ rotor lồng sóc nhiều tốc độ

và dùng rotor rãnh sâu, lồng sóc kép để hạ dịng điện khởi động, đồng thời tăng
mơmen khởi động lên.

Hình 2.1. Động cơ khơng đồng bộ 3 pha
2.2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ KĐB
2.2.1. Cấu tạo:
Động cơ không đồng bộ ba pha gồm 2 phần chính: phần tĩnh (stator) và phần
quay (rotor)
2.2.1.1.

Phần tĩnh (Stator)

2.2.1.1.1. Lõi thép:


Lõi thép hay còn gọi là lõi sắt là phần dẫn từ. Vì từ trường đi qua lõi sắt là từ trường
quay nên để giảm tổn hao lõi sắt được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện ép lại. Khi


đường kính ngồi lớn hơn thì dùng những tấm hình rẻ quạt ghép lại. Mỗi lỗi thép kỹ
thuật điện đều có phủ sơn cách điện trên bề mặt để giảm hao tổn do dịng điện xốy
gây nên. Lõi thép được ghép thành từ mỗi tấm thép được đặt cách nhau 1cm để thơng
gió.

Hình 2.2. Lõi thép Stator; Lá thép kĩ thuật; Rãnh chứa dây quấn

Mặt trong của lõi thép có các rãnh để đặt dây quấn.
Rãnh chứa dây quấn có nhiều hình dạng khác nhau. Trong đó, phổ biến là rãnh hình
thang và rãnh quả lê

Hình 2.3. Các dạng rãnh mặt trong Stator
2.2.1.1.2. Dây quấn:
Dây quấn Stator được làm bằng dây điện từ, đặt vào các rãnh của lõi thép Stator và
được cách điện tốt với rãnh.


Hình 2.4: (a) Sơ đồ bố trí ba cuộn dây
(b) Dây quấn ba pha đặt trong
Dây quấn phần ứng là phần dây bằng đồng được đặt trong các rãnh phần ứng và
làm thành một hoặc nhiều vịng kín. Dây quấn là bộ phân quan trọng nhất của động cơ
vì nó trực tiếp tham gia vào quá trình biến đổi năng lượng từ điện năng thành cơ năng.
Đối với động cơ 3 pha, dây quấn stator gồm 3 bộ dây, đặt trong các rãnh của lõi
thép, giữa lõi thép và dây quấn có một lớp cách điện. Các pha dây quấn đặt lệch nhau
120o

Quy ước: A, B, B: Đầu đầu
X, Y, Z: Đầu cuối
Có 2 kiểu đấu dây cho dây quấn

Dây quấn Stator

stator: Đấu hình sao (Y):

Sơ đồ lý thuyết

Sơ đồ đấu nối thực tế


Đấu hình tam giác(Δ):

Sơ đồ lý thuyết

Sơ đồ đấu nối thực tế

2.2.1.1.3. Vỏ máy:
Vỏ máy để bảo vệ và giữ chặt lõi thép stator, không dùng để làm mạch dẫn từ.
Thường vỏ máy được làm bằng gang. Đối với máy có cơng suất tương đối lớn
(1000kW) thường dùng thép tấm hàn lại làm thành vỏ máy. Tùy theo cách làm nguội
máy mà dạng vỏ cũng khác nhau.
Vỏ máy có chân máy để cố định máy trên bệ, hai đầu có nắp máy để đỡ trục rotor
và bảo vệ dây quấn.

Hình 2.5: Vỏ máy động cơ KĐB ba pha


2.2.1.2.

Phần quay (Rotor)
Rotor có hai loại chính: Rotor kiểu dây quấn và rotor kiểu lồng sóc.

2.2.1.2.1. Rotor dây quấn (Wound Rotor hay Slip Ring):
Dây quấn được làm bằng dây điện từ, được đặt trong các rãnh của lõi thép rotor.
Ba đầu dây bên trong Rotor của ba pha dây quấn được nối sao, đặt lệch nhau 120 o. Ba
đầu dây cịn lại được đưa ra ngồi và nối vào ba vành trượt (thường làm bằng đồng
thau) được đặt cố định ở một đầu trục Rotor. Tỳ trên ba vành trượt là ba chổi than.
Thông qua chổi than, dây quấn Rotor được nối với các điện trở phụ ở mạch ngoài để
mở máy và điều chỉnh tốc độ động cơ. Khi máy làm việc bình thường dây quấn Rotor
ln được nối kín mạch.

Động cơ khơng đồng bộ Rotor dây quấn

a)

b)
Hình 2.6: (a) Rotor kiểu dây quấn

(b) Sơ đồ mạch điện của Rotor dây quấn
2.2.1.2.2. Rotor lồng sóc (Squirrel Cage Rotor):
Dây quấn là các thanh dẫn bằng đồng hoặc bằng nhôm được đặt trong mỗi rãnh
của lõi thép Rotor. Hai đầu các thanh dẫn nối với hai vành đồng hay nhơm, gọi là vịng
ngắn mạch, dây quấn rotor hình thành một cái lồng, gọi là lồng sóc. Vì Rotor là một
khối tròn nên khe hở đều. Khe hở trong máy điện khơng đồng bộ rất nhỏ để hạn chế
dịng điện từ hóa lấy từ lưới và như vậy mới có thể làm cho hệ số cơng suất của máy
cao hơn.

a

b

Hình 2.7: (a) Rotor kiểu lồng sóc
(b) Rotor lồng
sóc

Cấu tạo của rotor lồng sóc


2.2.2. Nguyên lý hoạt động
Xét stator động cơ không đồng bộ ba pha đơn giản có 6 rãnh, trên stator được bố
trí ba cuộn dây Ax, By và Cz.

Khi đặt điện áp xoay chiều ba pha có tần số f vào bap ha dây quấn stator, hệ
thống dòng điện xoay chiều ba pha chạy vào dây quấn sẽ sinh ra từ trường quay, quay
với tốc độ:

(2.1)

Trong đó:
•

f: tần số nguồn điện (Hz).

•

p: số đơi cực từ của dây quấn.


i

iU

iV

iW

t
0

t=/2+2/3

t=/2

t=/2+4/3
A

A

A
Y

Z Y

C

B

Z

C

B

Y

C

Z

B

Hình 2.8:X Từ trường quay Xstator và sự hình Xthành các cực từ.

Từ trường quay quét qua các thanh dẫn rotor, cảm ứng trong rotor sức điện động
E2.
Dây quấn rotor nối ngắn mạch nên E2 sẽ sinh ra dòng điện I2 chạy trong dây quấn
rotor. Chiều của E2, và chiều của I2 được xác định theo quy tắc bàn tay phải.
Dòng điện I2 cũng tạo ra từ trường quay với tốc độ n1 cùng chiều với từ trường
stator. Từ trường trong khe hở khơng khí của máy là tổng từ trường do dòng điện
stator và dòng điện rotor tạo ra và cũng là từ trường quay với tốc độ n 1. Từ trường khe
hở khơng khí sẽ tác dụng lên dòng điện I2 lực F (chiều của F xác định theo qui tắc bàn
tay trái (hình 2.8). Tập hợp các lực tác dụng lên thanh dẫn theo phương tiếp tuyến với
bề mặt rotor tạo ra mômen quay rotor. Và rotor sẽ quay cùng chiều từ trường với tốc
độ n2 nhỏ hơn tốc độ n1. Vì tốc độ của rotor khác với tốc độ của từ trường quay Stator
nên ta gọi là động cơ không đồng bộ.
Hiệu số giữa tốc độ từ trường và tốc độ rotor gọi là tốc độ trượt (n):
� = �1 − �2
Tỷ số:

(2.2)


ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG
ĐIỆN

GVHD: TS. TRẦN QUANG THO

Đây chính là hệ số trượt của động cơ.

Hình 2.9. Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ ba
Khi s = 0 nghĩa là n1 = n2, tốc độ rotor bằng tốc độ từ trường, chế độ này gọi là
chế độ khơng tải lý tưởng (khơng có bất cứ sức cản nào lên trục). Ở chế độ không tải

thực, s ≈ 0 vì có một ít sức cản gió, ma sát do ổ bi …
Khi hệ số trượt bằng s = 1, lúc đó rotor đứng yên (n 2 = 0), momen trên trục bằng
momen mở máy.
Hệ số trượt ứng với tải định mức gọi là hệ số trượt định mức. Tương ứng với hệ
số trượt này gọi tốc độ động cơ là tốc độ định mức.
Tốc độ động cơ không đồng bộ bằng:

n2 = n1 * (1 −
s)

(2.4)

Một đặc điểm quan trọng của động cơ không đồng bộ là dây quấn rotor không
được nối trực tiếp với lưới điện, sức điện động và dịng điện trong rotor có được là do
cảm ứng, chính vì vậy người ta cũng gọi động cơ này là động cơ cảm ứng.

16


ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG
GVHD: TS. TRẦN QUANG THO
ĐIỆN
Tần
số dòng điện trong rotor rất nhỏ, nó phụ thuộc vào tốc độ trượt của rotor so

với từ trường:

17

ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG
ĐIỆN

GVHD: TS. TRẦN QUANG THO

Động cơ không đồng bộ có thể làm việc ở chế độ máy phát điện nếu ta dùng một
động cơ khác quay nó với tốc độ cao hơn tốc độ đồng bộ, trong khi các đầu ra của nó
được nối với lưới địện. Nó cũng có thể làm việc độc lập nếu trên đầu ra của nó được
kích bằng các tụ điện.
Động cơ khơng đồng bộ có thể cấu tạo thành động cơ một pha. Động cơ một pha
không thể tự mở máy được, vì vậy để khởi động động cơ một pha cần có các phần tử
khởi động như tụ điện, điện trở …

18


2.3. CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN
2.3.1. Hệ số trượt
Hệ số trượt biểu thị mức độ đồng bộ giữa tốc độ quay của Rotor n2 và tốc độ của
từ trường quay Stator n1
Ta có:
s=

�1−� 2
�1

Tính theo phần trăm:
S% =

� 1− 2

.100%

�1

Xét về mặt lý thuyết giá trị S sẽ biến thiên từ 0 ÷ 100%
Trong đó:

n1 =

00
6
�

n2 = n1*( 1 – s )
2.3.2. Sức điện động trong dây quấn máy điện không đồng bộ
 Khi rotor đứng yên (n=0, s=1)
E20 = 4,44K 2 f 20W2 Φ m

Trong đó: Φm trị số cực đại của từ thông trong mạch từ
K2 là hệ số dây quấn Rotor của động cơ.
f20 tần số xác định ở tốc độ biến đổi của từ thông quay qua cuộn dây,
vì rotor đứng yên nên:
f20 =

�� 1
60

f20 bằng với tần số dòng điện đưa vào f1

 Khi rotor quay (n≠0, 0Tần số trong dấy quấn Rotor là:
f2s =

((−)
1−)
−)

=

60

�1

(2.8)

x
�1�

60

Vậy f2s = sf1 (2.9)
Sức điện động trên dấy quấn lúc đó là:
E2s = 4,44f2sW2K2Φm

(2.10)

Với f2s = sf1 thế vào (2.10), ta được:
E2s = 4,44f1W2K2ΦmS

2.3.3. Các đại lượng định mức
 Công suất định mức mà động cơ điện tiêu thu
đ

Trong đó:
P1đm: Cơng suất định mức mà động cơ điện tiêu thụ
(kW) Pđm: Công suất định mức ở đầu trục (kW)
ηđm: Hiệu suất định mức
Uđm: Điện áp dây định mức (kV)
Iđm: Dòng điện dây định mức (A)
cosϕđm: Hệ số công suất định mức
 Moment quay định mức ở đầu truc
Mđm =

�đ
�

Trong đó:

.

1

9,81

= 0,955

�đ

�đ

nđm: tốc độ quay định mức (vg/p)
ω = 2đ

: tốc độ quay (rad/s)

(2.11)


60


2.3.4. Đặc tính cơ của động cơ điện khơng đồng bộ

Hình 2.3.4.1. Sơ đồ tương đương 1 pha
Dựa vào sơ đồ thay thế 1 pha ở hình trên, ta có:

Theo giản đồ công suất và biểu thức 1−s =
ω

1
ωs


Theo giản đồ công suất và biểu thức 1−s =
ω

1

, ta có phương trình đặc tính cơ của

ωs

động cơ khơng đồng bộ như sau:

Biểu diễn mối quan hệ giữa moment động cơ và độ trượt tốc độ s và đặc tính cơ
của động cơ khơng đồng bộ 3 pha có dạng bậc 3 theo s. Do đó, khi lấy đạo hàm cấp 1
của Td theo s ta sẽ được biểu thức bậc 2, và khi cho bằng 0 sẽ có 2 nghiệm. Vị trí các
nghiệm chính là các cực trị của đặc tính cơ.
Trong chế độ động cơ, T1 gọi là moment cực đại Tmax tại độ trượt s1 hay smax. Tỷ
số giữa Tmax và moment định mức Tn gọi là hệ số q tải λ. Khi đó: λ=

T1

=

Tmax

Tn

Hình 2.3.4.3. Đặc tính cơ của động cơ khơng đồng bộ 3 pha

Tn


Đặc tính cơ của động cơ khơng đồng bộ 3 pha được thể hiện ở hình trên biểu diễn
mối quan hệ giữa moment và tốc độ của động cơ.

Hình 2.3.4.4. Đặc tính cơ của động cơ khơng đồng bộ 3 pha
2.3.5. Ưu nhược điểm của động cơ không đồng bộ

2.3.5.1.

Ưu điểm

-

Trong công nghiệp hiện nay phần lớn đều sử dụng động cơ khơng đồng bộ ba
pha. Vì nó tiện lợi hơn

-

Cấu tạo mẫu mã đơn giản

-

Giá thành hạ so với động cơ điện một chiều.

-

Động cơ điện không đồng bộ ba pha dùng trực tiếp với lưới điện xoay chiều ba
pha, không phải tốn kém thêm các thiết bị biến đổi.

-

Vận hành tin cậy, giảm chi phí vận hành bảo trì sửa chữa.
Theo cấu tạo người ta chia động cơ không đồng bộ ba pha làm hai loại: Động cơ

Rotor dây quấn và động cơ Rotor lồng sóc.
2.3.5.2.

Nhược điểm

Dễ phát nóng đối với Stator, nhất là khi điện áp lưới tăng và đối với rotor khi
điên áp lưới giảm.
Làm giảm bới độ tin cậy vì khe hở khơng khí nhỏ.
Khi điện áp sụt xuống thì Momen khởi động và momen cực đại giảm rất nhiều vì
momen tỉ lệ với bình phương điện áp.


2.4. CÁC YÊU CẦU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
2.4.5. Những yêu cầu đặt ra trong quá trình điều khiển động cơ
Những động cơ trước đây thường được chế tạo để làm việc với tải khơng đổi
trong suốt q trình làm việc. Điều này làm cho hiệu suất làm việc của hệ thống thấp,
một phần đáng kể công suất đầu vào không được sử dụng hiệu quả. Hầu hết thời gian
momen động cơ sinh ra điều lớn hơn momen yêu cầu của tải.
Khi khởi động trực tiếp từ lưới nguồn, dòng khởi động rất lớn. Điều này làm tổn
thất công suất lớn trên đường truyền và trong rotor, làm nóng động cơ, thậm chí có thể
làm hỏng lớp cách điện. Dịng khởi động lớn có thể làm sụt điện áp nguồn, ảnh hưởng
đến các thiết bị khác dùng chung nguồn với động cơ.
Khi chạy khơng tải, dịng điện chạy trong động cơ chủ yếu là dịng từ hóa, tải hầu
như chỉ có tính cảm. Kết quả là hệ số công suất (PF: Power Factor) rất thấp, khoảng
0,1. Khi tăng tải lên dòng điện làm việc bắt đầu tăng. Dịng điện từ hóa duy trì hầu như
khơng đổi trong suốt q trình hoạt động từ khơng tải đến đầy tải. Vì vậy, khi tải tăng
hệ số công suất cũng tăng lên. Khi động cơ làm việc với hệ số cơng suất lớn hơn 1,
dịng điện trong động cơ khơng hồn tồn sin. Điều này cũng làm giảm chất lượng công
suất nguồn, ảnh hưởng đến các thiết bị khác dùng chung nguồn với động cơ.
Trong quá trình làm việc, nhiều lúc cần dừng khẩn cấp hoặc đảo chiều động cơ.
Độ chính xác trong tốc độ, khả năng dừng chính xác, đảo chiều tốt làm tăng năng suất
lao động cũng như chất lượng sản phẩm. Trong các ứng dụng trước đây, các phương

pháp hãm cơ thường được sử dụng. Lực ma sát phần cơ và má phanh có tác dụng hãm.
Tuy nhiên, việc hãm này rất kém hiệu quả và tổn hao nhiệt lớn.
Trong nhiều ứng dụng, công suất đầu vào là một hàm phụ thuộc vào tốc độ như
quạt, máy bơm. Ở những tải loại này, momen cản tỷ lệ với bình phương tốc độ, cơng
suất tỷ lệ với lập phương của tốc độ. Do đó việc điều chỉnh tốc độ, điều này phụ thuộc
vào tải, có thể tiết kiệm điện năng. Tính tốn cho thấy việc giảm 20% tốc độ động cơ
có thể tiết kiệm được 50% công suất đầu vào. Mà điều này là không thể thực hiện
được đối với những động cơ sử dụng trực tiếp điện áp lưới.