Giáo Trình Máy Điện Trong Điều Khiển Tự Động

Máy Điện
Tài liệu tham khảo : 1. Máy điện nhỏ (Trần Tuấn)
2.Giáo trình máy điện 2 tập (4 tác giả)
3. Máy điện cho thiết bị tự động
Ôn tập
* MBA là một thiết bị điện từ gồm một lõi sắt và hai cuộn dây có số vòng dây lần lượt là
1
w
,
2
w
khác nhau . Khi có dòng điện xoay chiều vào cuộn sơ cấp thì xuất hiện một dòng
điện
1
i
. Dòng này sinh ra từ thông biến thiên trong lõi thép .Từ thông này móc vòng
sinh ra sđđ cảm ứng. Sđđ này sinh ra dòng điện ở cuộn thứ cấp (nếu mạch điện khép kín)
- Sức điện động là : lực đẩy điện động chuyển động trong mạch điện ( theo quán tính )
- Sức từ động là : lực đẩy từ động chuyển động trong mạch từ
- Nguyên lý làm việc của động cơ điện không đồng bộ 3 pha :


i
1
U
1
i
2
U
2
Z

 Sơ đồ thay thế MBA :

r
1
x
1
r'
2
x'2
r
m
x
m
I
1
-I'
2
I
0
U1
U'2
Phương trình điện áp của MBA :

.
U
1
= -(
.
E
1

) +
.
I
1
.Z
1
Z
1
= r
1
+ j x
1
x
1
=
ω
1

×
L
1
= 2
×
Π

×
f
1
×
L

1

.
U
2
’=
.
E
2
’ +
.
I
2
’
×
Z
2
Z
2
’ = k
2

×
Z
2
K =
2
1
W
W

=
2
1
u
u

.
I
1
=
.
I
0
+ (-
.
I
2
’)

.
E
=
.
E
2
’ =
.
I
0
’

×
Z
m
Với Z
m
= r
m
+ j x
m
1
R
m
là điện trở đặc trưng cho tổn hao của lõi sắt khi có từ thông đi qua ( không đo được
bằng
Ω
m
) dòng điện cảm ứng được sinh ra do từ thông
Φ
2
nó luôn có xu hướng chống
lại từ thông sinh ra nó .
* Động cơ không đồng bộ 3 pha:
Cho điện áp xoay chiều vào stato tạo ra từ thông quay tròn với n1 =
p
f.60
.
Φ
tạo ra sđđ
E
1

, E
2
( roto) trong dây quấn roto
Do dây quấn rôto luôn được khép kín
→
trong dây quấn roto xuất hiện dòng điện I
2
Theo định luật lực điện từ thì thanh dẫn roto mang điện nằm trong từ trường xuất hiện lực
điện từ
→
tạo ra momen quay
→
tạo nên tốc độ roto là n
≠
n
1
( tốc độ từ trường ) . Nếu
n = n
1
thì không tạo nên chuyển động tương đối
→
không có từ thông roto cảm ứng nên
E
2
→
0
→
không có I
2
n

2
= n
1
- n
s =
1
2
n
n
=
1
1
n
nn −
s : là tốc độ tương đối của roto với từ trường quay
0 < s < 1
0< n < n1
Khi n < 0 ( roto quay ngược chiều từ trường )
Chế độ hàm điện từ : MĐ lấy điện năng từ lưới làm cho roto quay ngược chiều từ trường
→
chuyển động hãm điện từ , máy điện lấy điện năng từ lưới , lấy cơ năng quay ngược
chiều từ trường

(1-s
1
).r
'
R
/s
1

I
0
-I'
2A1
I
A1
x
mA
r
mA
x'
RA
r'
RA
x
SA
r
SA

K =
2
1
w
w
Z
2
’ = k
e

×

k
i
×

Z
2
r
2
= k
e

×
k
i
×

.r
2
x
2
= k
e
×
k
i
×
x
2
Dây quấn MĐ quay không quấn tập trung trong rãnh
→

sđđ cảm ứng < sđđ MBA
kc =
2
1
W
W
.
2
1
kdq
kdq
k
dq
= k
r
×

k
n
k
r
: krải
k
n
: kngắn
k
i
=
222
111

kdqWm
kdqWm
××
××
Số pha dây quấn lồng sóc bằng số thanh trong rãnh roto
Sơ đồ thay thế khác là:

2

r
1
x
1
r
1
x
1
r'
2
x'
2
r
m
x
m
I
1
-I
2
I

0
(1-s).r
'2
/s
Sơ đồ này thuận tiện hơn : khi I tải thay đổi thì chỉ có I
2
thay đổi
→
I
1
thay đổi tương
ứng
Còn sơ đồ trên I tải thay đổi
→
( I
0
, I
2
) thay đổi
→
I
1
thay đổi

1
.
U
= -(
1
E


) +
×
1
I

r
1
+ j
×
×
1
.
I
x
1
x
1
= 2
×
Π
×
f
1
×
L
1
=
.
E

2
’ - I
2
’. r
2
’ - j . I
2
’. x
2
’ – I
2
’ . (
s
s−1
. r
2
)
I
1
=
oI
.
+ (-
2
.
I
’) x
2
’ = ke. Ki . x
2

x
2
= 2.
Π
. f

f
2
= s . f
1

E
1
= E
2
’ = - ( I
o
). Z
m
Mômen điện từ M = C
m
.
Φ
stato
. I
roto
. cos
Ψ

Ψ

= arg ( E
roto
, I
roto
)
đây là biểu thức nguyên lý : C
m
∈
kết cấu .( 3fa , 1fa , … )
I
roto
≠
0
→
mạch r
oto
khép kín
Mạch roto thường có tính trở
Thường cos
Ψ
= 1
cos
Ψ
< 0
→
mômen sinh ra < 0
→
động cơ là động cơ không đồng bộ
.Động cơ quay ngược lại đảo chiều quay động cơ bằng cách đảo chiều Stato
⇔

tác động
vào đầu vào tăng
M =
])()[(2
.
2
21
2
'
2
11
'
2
2
1
xx
s
r
rf
srUp
+++××Π×
×××
p = const ( số đối cực )
Unguồn = const
F = const
→
U1 = const
⇒
M = f ( s )
M = f ( n )

⇒
Ta có đặc tính cơ:

M
s
HãmĐC
 
3
Tại s =1 ( n = 0 ) cho Momen . Điểm kởi động ( mở máy) Mômen đó là Mômen máy
Tại Mmax
⇒
có hệ số trượt tới hạn

M
s
M
max
M
mm
M
t
?
i
M
dm
1
(n=0)
s
max
s

dm
0
Khi mở máy có Mmm , Mtăng dần đến Mmax rồi giảm dần đến khi Mômen khởi động
bằng Mômen tải thì động cơ hoạt động ổn định




<
=
%30sm
mvaiphantrasdm
⇒
động cơ thông thường
Mmax =
Xf
U
,
2
1

Mmm =
Xf
RU
roto
,
,
2
1
Sm =

'
21
'
2
xx
r
+
Mmax không phụ thuộc vào điện trở của roto. Khi tăng R của roto lên thì sm tăng .Biểu
diễn ở đồ thị màu đỏ


§3.MÁY ĐỒNG BỘ
Cấu tạo : gồm hai phần : - Tĩnh ( phần cảm ) là phần tạo nên từ trường tĩnh bằng hai cách
⇒
kích thích điện từ : cuộn dây + lõi sắt . Thuộc loại kính thích từ điện : NCVC
- Quay (ứng) : lõi sắt + dây quán
Máy phát điện đồng bộ : cho điện một chiều vào kích từ
→

kichtu
Φ
không đổi : dùng
động cơ sơ cấp quay phần ứng . Theo định luật cảm ứng điện từ trong dây quấn phần
ứng tạo ra SĐĐ thanh dẫn chuyển động liên tục , lúc thì cực S , N
→
sđđ xoay chiều
máy phát điện ba pha xoay chiều , tạo ra từ trường quay với n
1
=
p

f.60
Roto ( phần ứng ) điện cơ quay với tốc độ n
→
Eư có tần số f =
60
.np
→
n = n
1
Máy điện này luôn có n = n
1
* Động cơ đồng bộ : gồm MFĐ ĐB : phải có kích thích , đặt U xoay chiều vào dây quấn
phần ứng
→
tạo Ifần ứng
→
tạo từ trường phần ứng
Φ
ư tương tác với
Φ
kích thích
⇒

tạo nên lực từ
→
tạo mômen điện từ làm roto quay với n = n
1

Fần cảm trên roto
4

Fần ứng trên stato
⇒
Kết cấu của máy điện nhỏ
- Mạch điện từ
Mđt ( đồng bộ ) =
θ
ω
sin
.
.
1
011
d
x
EUm
+
)2sin()
11
(
2
2
1
θ
dq
xx
Um
+

1
.2 f×Π×=

ω
Eo : là sđđ lúc máy không tải
Xq , xd : điện kháng đồng bộ ngang trục ,dọc trục

θ
: là góc giữa Eo , U1 .hoặc là góc giữa trục từ trường kích thích
và trục từ trường phần ứng (
θ
t ,

θ
δ
)
- Cấu tạo
Có hai loại MĐ : - Cực ẩn : nhìn vào không thấy được dây quân
- Cực lồi : nhìn thấy ngay hình rãnh. Trên mặt cực có rãnh , ở rãnh đặt
, dây quấn lồng sóc
MĐ cực ẩn : từ trường đi theo dọc trục cực từ
MĐĐB có một loại máy không kích thích : không cần kích từ , nam châm vĩnh cửu MĐ
cực lồi xd = xq = xđb
MĐ cực ẩn xd ≠ xq
§4 MÁY CÓ VÀNH GÓP ( TỰ ĐỌC )
Những máy điện có P( vài trăm w
→
gọi là máu điện nhỏ )
5
PHẦN 1: MÁY ĐIỆN NHỎ
§1. CÔNG DỤNG CUẢ MÁY ĐIỆN NHỎ
1. Dẫn động quay các động cơ
2. Thực hiện việc điều chỉnh kiểm tra từ xa

3. Thực hiện các biến đổi không tương đương
VD: Biến đổi tín hiệu điện thành tín hiệu cơ và ngược lại . Biến đổi lượng giác ,thực
hiện biến đổi toạ độ , biến đổi tần số , biến đổi điện áp , biến đổi dạng sóng
Thiết bị điện từ : bền
Thiết bị điện tử : không bền bằng thiết bị điện từ
VD : n =
θω
=
( góc xung roto )

dt
d
θ
ω
=
U = C’ .
dt
d
θ
→
Tín hiệu đầu vào là góc xoay roto
Tín hiệu đầu ra là một hàm của góc xoay roto :
θ
Phần một : cầu
Tín hiệu được đưa vào một bộ biến đổi ( tần số hoặc dạng sóng ) sau đó được đưa vào
khuếch đại và tiếp tục được đưa vào động cơ chấp hành ( ĐCCH ) rồi qua một cơ cấu để
giảm tốc độ xung
Có hai cơ cấu phản hôì : phản hồi tốc độ : tín hiệu sau động cơ chấp hành với bộ giảm tốc
qua khâu ứng để biến đổi để điện trở
Vị trí I : cầu cân ( thực hiện chưa biến đổi thành hệ thống nằm yên đưa vị trí con trượt từ

I
→
II
→
cầu mất cân bằng
→
xuất hiện tín hiệu điện áp
→
BĐ làm cho Đ chấp hành
xoay qua CH làm dịch vị trí R2
Hệ thống ổn định ở một ngưỡng điện áp khác
Đối với mạch xoay chiều : nếu dùng hệ thống này với MĐN thì cầu này được coi là xen
xin , biến áp xoay chiều
Bộ biến đổi , khuếch đại dùng khuếch đại từ
ĐCCH : là động cơ chấp hành xoay chiều
Cơ cấu phản hồi được gọi là tathometa : Máy phát tốc độ xoay chiều
Mạch một chiều : từ một chiều thành xoay chiều để dễ dàng khuếch đại nó lên cơ cấu
phản hồi là máy phất tốc độ một chiều

§2. Phân loại
Theo 2 kiểu :
 Theo nguyên lý làm việc : Máy biến áp , máy không đồng bộ , máy đồng bộ có vành
góp
 Theo chức năng : a. máy điện nhỏ dân dụng
b. máy điện nhỏ điều khiển
a. Phân loại theo dân dụng
6

Vạn năng : chạy được cả một chiều lẫn xoay chiều
b. Phân loại theo chức năng

Động lực : quay cơ cấu Biến áp xoay : đo góc xoay
§3. CÁC YÊU CẦU KINH TẾ KỸ THUẬT
1) Loại một : không phụ thuộc vào chức năng và nguyên lý làm việc , kết cấu
Nói cấu tạo của động cơ chấp hành và máy phát tốc độ một chiều
a) Dùng cho máy thông dụng : chỉ tiêu năng lượng :
ϕη
cos,
phải cao
- Làm việc lâu dài
- Cấu tạo đơn giản , dễ vận hành , sửa chữa , giá thành hạ
a) Dùng cho máy điều khiển :
- Độ chính xác cao ( độ chính xác về tín hiệu diều khiển )
- Đặc tính ra ổn định
- Tác động nhanh
- Độ tin cậy cao
2) Loại 2 : phụ thuộc vào lĩnh vực và điều kiện sử dụng
- Kích thước trọng lượng nhỏ
- Ổn định và bền với các tải trọng rung và đập
- Độ bền cao với các điều kiện khí hậu ( phóng xạ )
- Chống nổ : công nghiệp dầu khí , hầm mỏ .
- Ít tạo khí
7
§4. CÁC ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA MÁY NHỎ
A. Giống các máy lớn về nguyên lý cơ bản
B. Khác biệt với máy điện lớn
1. Yêu cầu rất cao về công nghệ và vật liệu , độ dung sai cho phép rất nhỏ
2. Điện trở R rất lớn so với điện kháng X
3. Công suất từ hoá và dòng không tải Io lớn
Máy có P = 100 MVA = 100 000 KVA = 109 VA
1VA có khe hở

δ
= 0,3 mm = 0,03 cm

→
Khe hở trong máy lớn
→
I
0
lớn
→
Q từ hoá lớn
4. Chế độ làm việc của mạch từ là không bão hoà


8
PHẦN 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MÁY HAI PHA
CHƯƠNG I : TỪ TRƯỜNG TRONG MÁY XOAY CHIỀU
§ 1.1 VẤN ĐỀ CHUNG

Đưa i vào cuộn dây
→
tạo nên F
→
từ trường tuỳ theo kết cấu dây quấn lõi sắt. Từ
trường có các dạng :
Từ trường đập mạch : do dây quấn 1 pha tạo nên
Fđm = F1m . sin
αω
cos.

α
: góc xác định vị trí trong không gian của điểm đang xét
→
Từ trường đập mạch là từ trường phân bố hình sin trong không gian biến đổi hình sin
theo thời gian
Có thể biểu diễn theo đồ thị không gian của khe hở trong không khí ( giữa roto và sato )
→
từ trường đập mạch kiểu quả tim
- Từ trường quay : xuất hiện với máy có số pha
≥
2 có 2 loại : Loại tròn
Loại quay elip
 Quay tròn :
Biểu thức toán học : Fq = Fqm.sin (
αω
±t
)
dấu ( - ) : quay thuận chiều ( quay cùng chiều với roto )
dấu (+) : quay ngược chiều ( quay ngược với roto )
Phương trình sóng chạy :
Biểu diễn theo không gian
Tại t1 : phân bố hình sin theo thời gian
Tại t2 : từ biểu đồ trên
⇒
đây là sóng chạy

11
2 f
πω

=
, n =
p
f.60
Sóng thuận quay cùng tốc độ với từ trường n1
Sóng ngược quay ngược chiều với từ trường n1

§ 1-2 TỪ TRƯỜNG TRÒN
Từ trường tròn dễ dàng nghiên cứu chỉ cần viết phương trình cho 1 pha
cho hiệu suất cao
1) Máy 3 pha : có hai điều kiện để có từ trường tròn
a. Kết cấu máy đối xứng : + Có dây quấn 3 pha giống nhau
WA . kqA = WB . kdqB = WC . kdqC
Số vòng dây hiệu dụng và có ích của 3 pha là như nhau
+ Lệch pha trong không gian là 120˚ độ điện
Độ điện là góc độ về mặt từ trường . Góc lệch pha trong từ trường
Biểu thức góc độ điện :

z
hinhhoc
0
360
=
α

z
p
dien
360.
=

α
b. Nguồn đối xứng
Điện áp các pha trị số bằng : UA = UB = UC
IA = IB = IC
Góc lệch pha về thời gian là :
3
.2
π
9
2) Máy 2 pha
a. Kết cấu máy là đối xứng
dây quấn 2 pha là như nhau : UA = UB
góc lệch pha là :
2
π
( giữa I và điện áp )
b. Nguồn đối xứng
§1-3.QUAN HỆ GIỮA CÁC LOẠI TỪ TRƯỜNG
1. Từ trường đập mạch
- Có thể phân tích thành tổng 2 từ trường quay tròn ( thuận và nghịch ) : quay cùng tốc
độ
- Từ trường đập mạch có thể chia thành 2 phần :
Từ trường quay tròn thuận nghịch có cùng tốc độ quay
Biên độ 2 từ trường này bằng nhau và bằng biên độ từ trường đập mạch
Fđm =
t
F
.
+
n

F
.

t
F
.
=
n
F
.
=
2
1

dm
F
.

2. Từ trường quay tròn bằng tổng 2 từ trường đập mạch
2 từ trường này lệch pha trong không gian là
2
π
Chậm pha nhau về thời gian là
2
π
3. Từ trườg quay elip
Phân tích thành tổng 2 từ trường quay thuận và nghịch có biên độ khác nhau

Fe
F

1
F
2
=
+
-w
2
w
1
§1-4 MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNG HAI PHA
- Không đối xứng về kết cấu dây quấn
WA . kdqA
≠
WB . kdqB
+ Góc lệch không gian
2
π
θ
≠

- Không đối xứng về nguồn : UA
≠
UB
Góc lệch pha thời gian là
2
π
β
≠

Véctơ sức từ động do I đi vào các dây quấn tạo ra

1. Phân tích sức từ động đập mạch bằng tổng 2 từ trường thuận và nghịch

2

1
.
A
A
A
FFF +=

Với
==
.
.
21 AA
FF
2
A
F

2
.
1

BBB
FFF +=
10

2

.
2

1
B
B
B
F
FF ==
- Tổng hợp các sóng thuận nhau , nghịch với nhau
- Tổng hợp hai sóng thuận và nghịch
Vẽ đồ thị vecto xác định biểu thức các sóng thuận và nghịch
Góc
θ
bất kì
Góc
β
bất kì
UA
→
A
→
IA
→
FAđm
UB
→
B
→
IB

→
FBđm
Góc ODC
2. Điều kiện có từ trường tròn
Điều kiện : hoặc F1 = 0 hoặc F2 = 0
→
khi đó máy chỉ còn từ trường quay tròn

)cos( 2
22
βθ
+++
BABA
FFFF
= 0
F
2
A
+
)cos(.2
2
βθ
++
BAB
FFF
= 0
F
A
= F
B

cos(
θβ
+
) = - ( 1 )

⇒
θβ
+
= 180
o

I
A
. k
dqA
.W
A
= I
B
. k
dqB
.W
B

o
180=+
βθ

⇒
Là điều kiện để có từ trường tròn

3. Máy 2 pha thực tế
- Thường chế tạo
2
π
θ
=
( 2 dây quấn lệch nhau 90
o
)
N
A
= N
B
( số thanh dẫn của A bằng của B )
Biểu thức Mômen
M
2fa
= M
1
+ (- M
2
)
M1 : mômen thuận
M2 : mômen nghịch
Mômen máy KĐB : M = C
M
.
Rs
I.
φ

s
φ
: stot của stato
⇒
F1 + F2
IR : stot của roto
⇒
F1 + F2

⇒
M tỉ lệ với F2 ( M
2
F≡
)
Ta được: M2fa = CM . FA . FB . sin
βθ
sin.
Với máy thực tế thì
2
π
θ
=

β
sin,,
BA
IIM ∈⇒

11

§1-5 ĐẶC ĐIỂM TỪ TRƯỜNG ELIP
.
2
.
1
.
FFF
e
+=
4
1
ba
F
−
=
4
2
ba
F
−
=
Tốc độ quay
const≠
ω
Điều khiển máy điện bằng cách tạo nên từ trường elip
CHƯƠNG 2: MÁY HAI PHA CÔNG SUẤT NHỎ
§ 2.1 CẤU TẠO CHUNG VÀ ĐẶC ĐIỂM
1) Cấu tạo :
Máy 2 fa dùng nguồn 1 fa → Máy 2 fa
 Stato : Lõi Fe KTĐ rãnh 2 dây quấn (giống nhau)

Lệch fa π/2
 Roto : Lồng sóc
Rãnh nghiêng
2) Điều kiện có từ trường tròn:
 Tổng quát : F
A
= F
B
θ + β = 180°
Thực tế : θ = 90° → cần β = 90˚ từ thông
Nếu lấy F
A
làm chuẩn thì
. .
A B
F j F=

Là điều kiện có từ trường tròn F
A
= F
B
→ φ
A
= φ
B
 Ở dây quấn A : đặt vào điện áp U
A
→ I
A
→ φ

A
→ E
A

 Nếu bỏ qua điện áp rơi thì U
A
= E
A

E
A
≈ U
A
= 4.44 . f . W
A
. k
dqA
. φ
A

12
4,44. . .
4,44. . .
.
.
A
A
A dqA
B
b

B dqB
A dqA
A
B B dqB
U
f W k
U
f W k
W k
U
k
U W k
θ
θ
=
=
→ = =
k : tỉ số biến áp
→ U
A
= U
’
B
= k . U
B
§2.2 CÁC PHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN VÀ SƠ ĐỒ THAY
THẾ
 Chú ý : Xem lại lý thuyết MĐKĐB : cách tính toán và phương pháp
Lập pt tính toán giống như ở máy 3 fa → lập cho 1 fa
a) Sơ đồ thay thế :

Fa A : sơ đồ thay thế thuận nghịch
Fa B : sơ đồ thay thế thuận nghịch

(1-s1).r'R/s1
I0
-I'2A1
IA1
xmA
rmA
x'RA
r'RA
xSA
rSA
r
SA
: điện trở của stato của fa A
r
‘
SB
: điện trở quy đổi của roto của fa A
s
1
: hệ số trượt thứ tự thuận
1
1
n n
s
n
−
=

hệ số thứ tự nghịch
1
2 1
1
( )
2 2
n n
s s s
n
− −
= = − = −
b) Pt cân bằng : giống máy 3 fa
r
1
, x
1
: điện trở, điện kháng của dây quấn stato
. . . .
1 1 1
1
1 1
, , , ,
. . . . .
, , ,
2 2 2 2
2
2 2 2
,
. . .
1 0 2

,
. . .
1 2 0
. .
1
0 . . . .
( )
( )
m m
U E I r j I x
s
U E I r j I x I r
s
I I I
E E I r jx
= − + +
−
= = − − −
= + −
= = − +
Muốn β = π/2 thì thông thường đặt vào 1 fa 1 tụ điện thường là mắc vào fa B
→ Sơ đồ fa B có thêm tụ điện:
Sau khi tính toán ta có :
13
điều kiện có từ trường tròn ở máy 2 fa có tụ:
2
1 1
2
1 1
. . . . 0

. . . . 0
A C A
A C A
k r r k x
k r x k r
α α
α α

+ − =


+ + =


k : tỉ số biến áp
.
.
A dqA
B dqB
W k
k
W k
=
α : hệ số tín hiệu
A
B
U
U
α
=

r
c
: điện trở của tụ điện
x
c
: trở kháng của tụ điện
14
PHẦN 3 MÁY ĐỘNG LỰC
CHƯƠNG 3 : ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA
§3.1 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
Stato có 1 dây quấn
Roto lồng sóc
 U
∼
→ vào dây quấn → I → φ
1fa
 φ
∼
với f xuyên qua các dây dẫn roto cảm ứng trong dây dẫn tạo thành I nếu mạch khép
kín
→ gọi là sức điện động kiểu biến áp
 Xác định của sức điện động . Nếu trong mạch có e , i thì tạo ra φ
2
. φ
2
có xu hướng
chống lại φ.
Từ φ ⇒ φ
2
⇒ chiều e , i

Tổng hợp các loại lực tác động lên roto = 0
td
0F =
∑
Từ trường đập mạch : φ
1
+ φ
2
= φ
đm
φ
1
cảm ứng ra các sức điện động cảm ứng ở roto tạo nên I thuận ( i
1
) ở roto
φ
1
→ E
21
→ I
21
→ M
1
( momen thuận )
sự tương tác giữa I
21
và E
21
tạo nên M
1

Tương tự có φ
2
→ E
22
→ I
22
→ M
2
( momen nghịch )
Biểu diễn M
1
và M
2
theo hệ số trượt s

M
1
1M
M0
2
S2
M2k
M1k
M(s)
M1(s1)
1,5
0,5
2
0
S1

M2(S2)
Cộng : M
1fa
= M
1
+ M
2

Tại s = 2 ( n = 0 ) thì M
1fa
= 0 , tức là động cơ mở máy được
Dùng lực bên ngoài tác động theo chiều thuận n > 0 → s < 1 → M > 0 → quay trở lại
Nếu quay theo chiều nghịch n < 0 → s > 1 → Nhận được M < 0 → động cơ tiếp tục
chạy theo chiều ngược.
15
§3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP MỞ MÁY
Muốn mở máy động cơ pải có momen quay , có M
q
khi có φ
q
→ phải có 2 dây quấn và I
trong dây quấn phải lệch pha : M
2fa
= I
A
. I
B
. sinβ . sinθ
ĐCKĐB 1 fa có 2 dây quấn đặt lệch nhau 1 góc θ = π/2
Giả thiết coi 2 dây quấn là giống nhau. Khi đó sơ đồ động cơ 2 dây quấn này sẽ là :

Làm việc : dây quấn làm việc, mở máy ( phụ ) phần tử dịch pha có thể là R , L , C

Phần tử dịch pha là R:
Dây quấn A ( dây quấn làm việc ) có tổng trở : Z
A
= r
A
+ jx
A
số rãnh Q
A
Dây quấn B ( mở máy ) có tổng trở : Z
B
= r
B
+ jx
B
số rãnh Q
B
Q
A
= Q
B
= Q/2
Z
A
= Z
B
Phần tử dịch pha là R nên : Z
B

= r
B
+ R + jx
B
≠ Z
A
→ dây quấn B có tính chất trở hơn
→ I của góc U
B
nhỏ hơn
β = U
A
– U
B
≠ 0
Vậy momen M ≠ 0 → khởi động
⇒ động cơ tự quay
 Phần tử dịch pha là L :
Fa B có tính cảm hơn : Z
B
= r
B
+ j( x
B
+ x
L
) ≠ Z
A

ϕ
Α
ϕ
Β
ϕ
β
I
A
I
B
U
AC
β = ϕ
A
- ϕ
B
≠ 0
→ M
kđ
≠ 0
16
 Phần tử dịch pha là C:
Fa B có tính dung hơn : Z
B
= r
B
+ j( x
B
– x
C

) ≠ Z
B

U
AC
I
B
I
A
ϕ
Β
ϕ
β
ϕ
Α
β khá lớn nếu chọn tụ C thích hợp có thể nhận được β = U
A
+ U
B
= π/2
Khi đó M
kđ
đạt max
 Nhận xét :
 Hai phương pháp đầu dùng R và L :
 Ưu điểm : đều có momen mở máy
 Nhược : Mạch có R thì tăng tổn hao
Mạch có L làm cosϕ thấp đi → momen sinh ra là nhỏ
Thực tế không dùng phương pháp mở máy = L , chỉ dùng phương pháp mở máy = R
 Dùng C thì cosϕ của máy tốt hơn → momen mở máy là max. Do đó thực tế dùng

phần tử dịch pha là C nhiều
§3.3 CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ MỘT PHA
1) Động cơ mở máy điện trở :
 Điều kiện có từ trường tròn ở máy 2 fa :
W
A
. k
dqA
= W
B
. k
dqB
Góc fa θ + β = 180°
Cụ thể với máy 2 fa có các điều kiện :
1
.
.
==
dqBB
dqAA
kW
kW
k
tỉ số biến áp
A
B
U
U
=
α

tỉ số tín hiệu
Trị số R
fụ
mắc vào fa B
Trị số C mắc vào fa B
Chọn thích hợp 1 trong 4 thành phần trên thì có φ quay tròn → M max nhưng chỉ ở 1 tốc
độ nhất định , M nhất định.
 Muốn mở máy động cơ ta đóng khoá k , như phân tích ở trên ta có:

I
B
B
A
I
A
I
K
R
17
U∼ , I
A
, I
B
, θ , β → M ≠ 0
Động cơ khởi động → n ↑ → n ≈ n
đm
mở K
→ động cơ từ 2 fa trở thành động cơ 1 fa đã khởi động → tiếp tục làm việc đến khi M
đc
=

M
cản

Cách làm việc của động cơ : khi đóng điện vào động cơ thì M
đc
↑ = M
c
→ n
đc
↑ = n
đm
→
khoá K mở → động cơ trở thành động cơ 1 fa
Q
mm
= 1/3Q
Q
lv
= 2/3 Q

M
k
M
(A+B)
M
dm
1
s
k
0

M
m
a
A
s
0,5
Khoá K có thể là rơle
 Thực tế người ta không mắc điện trở vào giống sơ đồ 1 mà tăng điện trở = cách giảm
tiết diện dây → R của cuộn dây ↑. Cuộn khởi động làm việc trong thời gian ngắn nên cho
phép nó làm việc với mật độ dòng lớn. một số động cơ tăng R = cách quấn chập đôi dây
→ ↓ điện kháng → ↑ điện trở
 Thường gặp trong thực tế là các loại tủ lạnh Hitachi
2) Động cơ mở máy = tụ điện
Quá trình làm việc ( mở máy ) lâu dài giống động cơ ở trên nhưng khác là động cơ này
cho momen mở máy lớn.

LV
mm
K
C
Tụ C thường được tính toán sao cho có φ tròn lúc mở máy
Ưu điểm : M mở máy lớn
Tụ dễ cháy → tốn tiền
3) Động cơ có tụ mở máy và tụ làm việc
 Khi khởi động ta đóng khoá k → Ta có C
kđ
:
C
kđ
= C

1
+ C
2

18

A
C
l
L
B
I
A
I
B
I
U
C
k
Khi n = 0 → M
kđ
max
Khi tốc độ ổn định → K mở , động cơ tiếp tục làm việc với 2 dây quấn (động cơ 2 fa )
với tụ C
2
. C
2
gọi là tụ làm việc
Tụ C
2

ứng với từ trường tròn
Khi n = n
đm
→ M = M
đm

Chú ý : φ tròn trong máy điện 2 fa chỉ tốn tại ở 1 M nhất định và 1 tốc độ nhất định →
cấu tạo động cơ này khác các động cơ trên
Q
A
= Q
B
= Q/2
 Ưu điểm : M
mm
lớn , M
đm
lớn , cosϕ cao . Đây là động cơ của hầu hết tất cả các loại tủ
lạnh
4) Động cơ có điện dung
 Đây là động cơ 2 fa , mở máy làm việc liên tục Q
A
= Q
B
= Q/2 . Số vòng dây và tiết
diện dây ở 2 fa khác nhau.

U
I
I

B
I
A
B
L
C
A
 Tụ C được chọn sao cho có φ tròn lúc định mức → lúc mở máy thì momen nhỏ
 Động cơ này được dùng cho các tải không yêu cầu M
mm
lớn : Quạt
 Đổi chiều quay động cơ :
M = I
A
. I
B
. sinβ . sinθ
Thay I
A
, I
B
, sinθ khó → thay góc β → β ∈ tụ C
⇒ muốn đổi chiều động cơ này phải thay tụ C → tốn kém → đổi chiều đấu dây của cuộn
dây mở máy.
19
5) Động cơ có vành ngắn mạch :

S
S
K

K
 Lõi thép stato có dạng cực từ. Bối dây quấn tập trung. Ở 1/3 cực từ ta sẻ rãnh và đặt
vào đó 1 vòng đồng có tiết diện lớn . Nối giữa các mỏm cực từ dùng tôn liên cực.
 U∼ → I → φ trên stato chia thành 2 phần là φ’ và φ’’
φ = φ’ + φ’’
LVLVLV
LVLV
Từ thông φ’’ xuyên qua vòng ngắn mạch sinh ra Evòng nhỏ vì R của vòng cu cũng rất
nhỏ nên ta có I vòng là khó lớn. Iv tạo nên từ thông φ
nm
. Có φ
nm
luôn ngược chiều với φ
Tại vùng cực từ tiết diện nhỏ ta có :
φ
v
= φ’’ + φ
nm
φ đi từ stato sang roto
 từ thông khép mạch là φ’ và φ’’. Hai từ thông này ngược fa nhau . Vì vậy về mặt hiện
tượng vật lý giống như đây là 1 động cơ 2 fa có 1 cuộn dây lệch nhau 1 góc θ.
 Trên thực tế góc β rất nhỏ → M khởi động là nhỏ → động cơ tự quay được
 Ưu điểm : cấu tạo đơn giản , giá thành hạ
 Nhược :
 Do Iv = I
nm
lớn → tổn hao lớn → η ≤ 0,2.
 Từ thông ở vòng ngắn mạch bão hoà → tạo nên từ thông tản lớn → x lớn → cosϕ
thấp + tổn hao do bão hoà.
 Để giảm từ thông tản này người ta đã dùng tôn liên cực

 Để nâng cao hiệu suất của động cơ này người ta chế tạo nhiều vòng ngắn mạch.
(3 vòng ngắn mạch)

20
CHƯƠNG 4 : ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ
θθ
2sin
11
2
sin
2
0








−+=
dqd
dt
xx
mU
x
UmE
P
d
e

x
UmE
P
0
=
∈ E
0
→ ∈ φ
t
→ ∈ It → máy phải có kích từ








−=
dq
u
xx
mU
P
11
2
2
∈ x
q
, x

d
. Nếu x
d
≠ x
q
thì mới có P
đt
→ M
đt

θ
ω
2sin
11
2
1
2
min








−=
dq
xx
mU

M
= M
pk

§4.1:ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ ROTO NAM CHÂM VĨNH CỬU
1) Cấu tạo :
 Stato có lõi Fe trên đó đặt 2 dây quấn lệch 2 fa nhau và thường có tụ ở 1 dây quấn.
Tạo nên từ trường quay

U
AC
N
b,
S
 Roto là 1 NCVC 2 hay nhiều cực (nhiều cực gọi là roto cánh sao)
 Ưu điểm : Dễ chế tạo
 Nhược : Từ cảm bị tổn hao
 Từ hoá sau : Dùng vật liệu chế tạo NC nhưng chưa từ hoá . Sau khi chế tạo xong thành
stato và roto rồi mới từ hoá. Phương pháp này chính xác hơn về từ cảm nhưng tốn kém
hơn.
2) Cách làm việc :
 Trên bề mặt NC ( mặt cực từ ) ta đặt dây quấn lồng sóc U∼ → tạo ra φquay → sức
điện động ở dây quấn lồng sóc ở roto hoặc ở bề mặt roto → tạo nên momen khôngđồng
bộ giống ở ĐCKĐB → làm cho roto quay. Khi tốc độ roto gần = tốc độ từ trường quay
thì mới xuất hiện momen đồng bộ. M đồng bộ kéo roto lên tốc độ đồng bộ.
 Lúc này M
kđb
= 0 và M
đb
tạo nên tốc độ quay n = n

1
= const
 Khi roto quay ở tốc độ n
1
thì NCVC ở roto sẽ cảm ứng sức điện động ở dây quấn stato
như ở chế độ máy phát điện → E
fát
→ I
fát
vì mạch stato khép kín quanh dòng điện →
φ
roto
→ M
đt

 Chú ý : Chiều của momen điện từ ở máy phát ngược chiều với momen cơ. Ở đây ,
M
đtMF
ngược M
đb
→ ↑ M
c
trên trục của roto . Coi đây là 1 loại tổn hao.
21
§ 4.2 ĐỘNG CƠ PHẢN KHÁNG
 Là loại động cơ không có kích từ . M sinh ra là momen phản kháng dựa trên sự khác
nhau của từ trở theo trục d và q → φ
d
≠ φ
q

→ x
d
≠ x
q

θθ
2sin
11
2
sin
2
0








−+=
dqd
xx
mU
x
UmE
M
Động cơ phản kháng là loại động cơ có x
d
≠ x

q
. Nghĩa là từ thông dọc trục khác từ
thông ngang trục. Từ trở theo dọc trục d và q khác nhau.
1) Cấu tạo : Stato : 3 hoặc 2 fa có tụ tạo φ quay tròn

U
AC
c,
2) Cách làm việc : U∼ → φquay . φquay tác động giống máy KĐB tạo M
KĐB
roto quay n
< n
1
. Khi n ≈ n
1
thì xuất hiện momen phản kháng → M
kh
kéo roto với n = n
1

§4.3 ĐỘNG CƠ TỪ TRỄ
1) Cấu tạo :


d,
 Stato : giống các ĐCĐB khác
 Roto : làm bằng vật liệu từ cứng có đặc tính từ hoá mắt trễ lớn
22

2) Nguyên lý làm việc:

 Đặt U∼ vào stato tạo nên φ quay. φ quay đầu tiên từ hoá lõi thép roto.
 Vật liệu từ cứng gồm các phần tử lưỡng cực rất nhỏ sắp xếp 1 cách hỗn độn. Dưới tác
động của từ trường thì nó sẽ sắp xếp lại như hình vẽ sau:

S
N
N
S
S
N
N
S
S
N
N
S
 Khi φ dịch chuyển đến do tính chất trễ của vật liệu nên các vật liệu lưỡng cực vẫn giữ
nguyên trạng thái. Lúc này xuất hiện F
đt
hút. Các f
đt
này tạo nên momen từ trễ và kéo roto
luôn quay với tốc độ n = n
1

CHƯƠNG 5: ĐỘNG CƠ 1 CHIỀU
§5.1: ĐẶC ĐIỂM CHUNG
1. Quan hệ điện từ:
U = E + Iư
×

Rư Rư: điện trở phần ứng

utecD
ICM ×Φ×=
1

2. Cấu tạo:
- Stato = phần cảm = phần cực từ: + = NCVC → gọi là kích thích kiểu từ điện
+ = cuộn dây và lõi sắt → gọi là kích thích kiểu điện từ
- Roto: + phần ứng thông thường: lõi sắt phần ứng trên đó đặt dây quấn phần ứng và
phiến góp tạo nên vành góp và có chỏi than tì lên nó
+ phần ứng rỗng
23
 Roto làm bằng vật liệu dẫn từ : Al…,Trên bề mặt roto được dán các phần tử dây quấn.
dây quấn này nới ra vành góp và chổi than.
 Trong lòng của roto có 1 khối Fe từ gọi là stato trong
 Ưu điểm : Nguyên lý làm việc không khác các động cơ thường
 dây quấn roto không đặt trong rãnh → roto rất nhẹ → momen quán tính nhỏ → I
kđ
và
M
kđ
nhỏ → làm việc có tính tác động rất nhanh.
 Không có răng rãnh → không có hiện tượng bão hoà
 Máy điện 1 chiều làm việc luôn luôn có hiện tượng đổi chiều. Khi có răng rãnh quá
trình đổi chiều xấu đi → tia lửa mạnh ⇒ vì vậy động cơ này đổi chiều tốt hơn do không
có răng rãnh.
 Phần ứng nhẵn :

 Roto là 1 lõi Fe từ. Trên bề mặt roto đặt dây quấn 2 lớp. Sau đó đúc toàn bộ trong vỏ

cách điện vd : nhựa êpôcxy
 Ưu điểm : giống của phần trên ( không có răng rãnh , không có đổi chiều → tốt hơn )
 Đồng thời kéo tải → cần momen quán tính lớn
⇒ Dùng cho động cơ công suất nhỏ và trung bình
 Phần ứng đĩa mạch in :
24

 Không có vành góp, có chổi than tì lên đĩa roto, đĩa roto tì chổi than lên dây quấn
 Ưu điểm : không có răng rãnh, không có vành góp , momen quán tính rất nhỏ. Loại
này trong công nghiệp chế tạo hàng loạt
3) Mạch khử nhiễu :
Máy điện 1 chiều khi làm việc xuất hiện tia lửa ở vành góp và chổi than do I trong phần
ứng là dòng xoay chiều qua cơ cấu vành góp chổi than → tạo thành 1 chiều
Tần số đổi chiều f = G . n
Tia lửa = nguồn phát …
→ Gây nhiễu cho thiết bị điện tử.
 Dùng dây bọc kim và vỏ bọc kim loại. động cơ 1 chiều đều có vỏ bọc chắn tất cả các
sóng bậc cao. Dây dẫn điện 1 chiều nối các động cơ 1 chiều là các dây bọc kim.
 Dùng mạch lọc thông cao. :

-
+
C
1
C
1
C
2
C
2

C
1
C
1
+
-
C
1
L

Tụ C
1
: chính là dây bọc kim
Tụ C
2
: là mạch lọc
§ 5.2:ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU KÍCH THÍCH NỐI TIÉP
1) Cấu tạo :
Có cấu tạo giống động cơ 1 chiều kích thích nối tiếp thông thường
 Stato có dạng cực từ có dây quấn kích thích kiểu nối tiếp
 Máy điện 1 chiều có 2 cuộn dây kích từ , cuộn kích từ có I
kt
nhỏ , Iư lớn . Iư , I
kt
,vành
góp chổi than luôn có tia lửa.
25