Thiết kế hệ thống điều khiển tự động cho hệ truyền động động cơ xoay chiều không đồng bộ 3 pha

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA ĐIỆN

--------------0&0-------------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

Tên đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển tự động cho hệ truyền động
động cơ xoay chiều không đồng bộ 3 pha

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thanh Hiếu
Mã sinh viên
:1405190459
Lớp
: DHTDHCK14A1
Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Duy Trinh

NGHỆ AN, THÁNG 8 NĂM 2022


Lời nhận xét của giáo viên hướng dẫn
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………..…………

Lời nhận xét của giáo viên phản biện
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………

2


ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN II
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

Tên đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển tự động cho hệ truyền động động cơ xoay
chiều không đồng bộ 3 pha
a/ Số liệu cơ bản của hệ truyền động:
• Tham số động cơ điện:
Cơng suất: Pđm=2,2kW
Điện áp: Uđm = 380…420V; 2p = 4, 2a =2;
Tần số: f =50Hz
Dịng điện: Iđm = 5.0A
Hệ số cơng suất: 0.81
Tốc độ: nđm 1430 vòng/phút
Vùng điều chỉnh tốc độ yêu cầu: 1:50
b/ Yêu cầu: Hệ truyền động đáp ứng các yêu cầu sau:
-

Khởi động, hãm và đảo chiều quay.

-

Có khả năng ổn định được tốc độ ở mọi giá trị đặt

-

Hệ truyền động điều chỉnh tốc độ trong phạm vi: 1:50 và tốc độ yêu cầu điều chỉnh

để thay đổi theo lượng đặt như sau:

n
1.2(nđm)
nđm

nđặt

0.7(nđm)
0.3(nđm)

t

0

-

2s

5s

7s

10s

nđặt1 nđặt1 = nđm

nđặt2 = 0.7(nđm) nđặt3 = 1.2(nđm) nđặt4 = 0.2(nđm)

nđặt5 = nđm

t

t2 =5s

t5 =12s

t1 =2s

t3 =7s

Bảo vệ hệ truyền động

3

t4 =10s


c/ Nội dung thực hiên:

-

Mô tả động cơ điện xoay chiều KĐB 3 pha.

-

Thiết kế mạch lực hệ truyền động tự động.
+ Thiết kế cấu trúc mạch lực
+ Tính chọn các tham số mạch lực

-

Thiết kế điều khiển hệ truyền động tự động.
+ Thiết kế cấu trúc điều khiển hệ truyền động
+ Thiết kế bộ điều khiển bao gồm: Thiết kế cấu trúc bộ điều khiển cho các mạch vòng

và tính chọn tham số bộ điều khiển.
-

Xây dựng mơ hình và mô phỏng đánh giá chất lượng hệ truyền động trên phần mềm

Matlab/Simulink.
-

Kết luận
d/ Tài liệu tham khảo:

1/ Bùi Quốc Khanh cùng các tác giả Cơ sở truyền động điện; NXBKHKT 2005
2/ Bùi quốc Khanh, Nguyễn Văn Liễn,......Điều chỉnh tự động truyền động điện;
NXBKHKT2003

3/ Nguyễn Doãn Phước Lý thuyết điều khiển hệ tuyến tính; NXBKHKT2002

Duyệt bộ mơn

Giảng viên hướng dẫn

4


MỤC LỤC
ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN II...........................................................................................................3
MỤC LỤC.......................................................................................................................5
LỜI MỞ ĐẦU.................................................................................................................8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ AC KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA............9
1.1.Khái niệm động cơ xoay chiều không đồng bộ 3 pha...............................................9
1.2 Cấu tạo của động cơ xoay chiều không đồng bộ 3 pha...........................................10
1.2.1 Stato......................................................................................................................11
1.2.2 Roto......................................................................................................................12
1.3 Nguyên lý làm việc của động cơ xoay chiều không đồng bộ 3 pha........................14
1.4 Điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều không đồng bộ 3 pha.................................15
1.4.1 Thay đổi tần số f...................................................................................................17
1.4.2 Thay đổi số đôi cực p...........................................................................................18
1.4.3 Thay đổi điện áp cung cấp cho stato....................................................................19
1.4.4 Thay đổi điện trở mạch roto.................................................................................20
1.5 Sơ đồ thay thế động cơ AC KĐB 3 pha và các phương trình cơ bản......................21
1.6 Ảnh hưởng của các thơng số đến đường đặc tính cơ...............................................25
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ TRUYỀN ĐỘNG TỰ ĐỘNG.................25
2.1. Tổng quan về phương pháp truyền động động cơ xoay chiều KĐB 3 pha............25
2.1.1. Phương pháp biến tần – động cơ xoay chiều không đồng bộ 3 pha....................25
2.2. Thiết kế cấu trúc mạch lực.....................................................................................28

2.3. Tính tốn tham số mạch lực...................................................................................30
2.3.1 Tính tốn tham số mạch chỉnh lưu.......................................................................30
2.3.2.Tính tốn tham mạch nghịch lưu..........................................................................31
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN HỆ TRUYỀN ĐỘNG TỰ ĐỘNG................32
3.1. Khái quát về xây dựng vecto không gian...............................................................32
3.1.1. Chuyển hệ tọa độ cho vector không gian............................................................35
3.1.2. Khái quát ưu thế của việc mô tả động cơ xoay chiều ba pha trên hệ tọa độ từ
thơng rotor.....................................................................................................................36
3.2. Tìm hiểu cấu trúc điều khiển vector tựa theo từ thơng Field Orientated Control –
FOC...............................................................................................................................38
3.2.1. Mơ hình của động cơ không đồng bộ trên hệ toạ độ từ thơng roto.....................39
3.2.2. Xây dựng cấu trúc bộ điều khiển.........................................................................41
3.3. Tính chọn các tham số bộ điều khiển.....................................................................44
3.3.1. Tính chọn mạch vịng dịng điện.........................................................................45
3.3.2. Tính chọn mạch vịng tốc độ...............................................................................47
3.3.3. Xây dựng bộ tính tốn từ thơng và tốc độ động cơ.............................................49
3.3.4. Tính tốn tham số bộ điều khiển.........................................................................51

5


CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG BẰNG MATLAB SIMULINK...................54
4.1. Giới thiệu về phần mềm matlab.............................................................................54
4.2. Mô hình hệ thống....................................................................................................55
4.2.1 Sơ đồ mô phỏng trên Matlab-Simulink................................................................55
4.2.2 Kết quả mô phỏng................................................................................................57
4.3. Kết luận..................................................................................................................57
KẾT LUẬN...................................................................................................................58
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................59

6


LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay sự phát triển nhanh chóng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung và
trong lĩnh vực điện - điện tử - tin học nói riêng làm cho bộ mặt của xã hội thay đổi từng
ngày. Trong hồn cảnh đó, để đáp ứng được những điều kiện thực tiễn của sản xuất đòi hỏi
những người kĩ sư điện tương lai phải được trang bị những kiến thức chuyên ngành một
cách sâu rộng.
Trong quá trình học mơn thiết kế hệ thống tự động hóa q trình em được nhận đề tài:
“Thiết kế hệ thống điều khiển tự động cho hệ truyền động động cơ xoay chiều khơng
đồng bộ 3 pha”
Do kiến thức cịn hạn chế, trong phạm vi thời gian có hạn, lượng kiến thức lớn nên khơng
khỏi có những sai sót. Em mong nhận được sự góp ý xây dựng của các thầy, cơ giáo cũng
như bè bạn để bản đồ án được hoàn thiện hơn. Trong quá trình làm đồ án em đã nhận được
sự giúp đỡ, hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của các thầy, cơ giáo cũng như sự góp ý xây dựng
của các bạn bè. Đặc biệt là sự giúp đỡ của thầy giáo Trần Duy Trinh và các thầy cô giáo
công tác trong khoa điện.
Em xin chân thành cảm ơn!

Vinh, Ngày…… tháng 08 năm 2022
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thanh Hiếu

7


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ AC KHÔNG ĐỒNG BỘ 3
PHA

1.1.Khái niệm động cơ xoay chiều không đồng bộ 3 pha
Động cơ khơng đồng bộ (KĐB) hay cịn gọi là động cơ dị bộ, được ứng dụng rộng rãi trong
công nghiệp, chiếm tỉ lệ lớn so với động cơ khác nhờ những ưu điểm như kết cấu đơn giản,
kích thước nhỏ gọn, dễ chế tạo, vận hành an toàn, chắc chắn, tin cậy, giảm chi phí khi vận
hành và sửa chữa, có thể vận hành trong nhiều mơi trường làm việc. Sử dụng trực tiếp lưới
điện xoay chiều ba pha, không cần các thiết bị biến đổi. Động cơ KĐB được khai thác tiềm
năng sử dụng nhờ sự phát triển của công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất và kĩ thuật điện
tử.
Tuy nhiên động cơ không đồng bộ vẫn cịn một số nhược điểm như: Mơmen tỉ lệ với bình
phương điện áp, cho nên khi điện áp lưới giảm xuống sẽ làm cho mômen khởi động và
mômen tới hạn giảm xuống rất nhiều. Khe hở khơng khí nhỏ làm cho độ tin cậy giảm. Khi
điện áp lưới tăng dễ sinh tình trạng nóng q mức đối với stato cũng như khi điện áp lưới
giảm xuống dễ làm rôto nóng quá mức
Với sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật bán dẫn công suất lớn và kỹ thuật vi xử lý, các hệ
thống điều tốc sử dụng kỹ thuật điện tử ngày càng được sử dụng rộng rãi và là cơng cụ
khơng thể thiếu trong q trình tự động hóa. Cùng với sự phát triển của nền sản xuất điện
khí hóa và tự động hóa thì phạm vi ứng dụng của động cơ khơng đồng bộ ngày càng rộng
rãi.
Vì có những ưu điểm vượt trội nên ngày nay động cơ không đồng bộ được sử dụng rất phổ
biến trong các ngành kinh tế quốc dân với công suất từ vài chục đến hàng nghìn kW. Các hệ
thống truyền động điện được sử dụng trong các thiết bị hoặc dây chuyền sản xuất công
nghiệp, trong giao thông vận tải và trong các thiết bị điện dân dụng.

8


1.2 Cấu tạo của động cơ xoay chiều không đồng bộ 3 pha

Hình 1.1: Mặt cắt của động cơ KĐB 3 pha
Các thông số trên động cơ không đồng bộ 3 pha là:

Cơng suất

Pđm

Điện áp dây stato

Uđm

Dịng điện dây Stato

Iđm

Tần số dịng điện stato

f

Tốc độ quay roto

n

Hệ số cơng suất

Cos φ

Hiệu suất

η

Cấu tạo của máy điện không đồng bộ 3 pha gồm hai bộ phận chính là: stato và roto, ngồi ra
cịn có vỏ máy và nắp máy

9


1.2.1 Stato
Stato là phần tĩnh gồm hai phần chính là lõi thép và dây quấn.


Lõi thép stato

Lõi thép stato do nhiều lá thép kỹ thuật điện đã dập sẵn, ghép cách điện với nhau. Chiều
dày các lá thép từ 0.35mm ÷ 0.5mm, phía trong có các rãnh đặt dây quấn. Các lá thép được
sơn cách điện với nhau để giảm tổn hao do dịng điện xốy gây nên. Nếu lá thép ngắn thì có
thể ghép lại thành một khối, nếu lá thép quá dài thì ghép lại thành các thếp, mỗi thếp dài từ
6cm ÷ 8cm, cách nhau 1cm để thơng gió. Lõi thép được ép và bên trong vỏ máy.

Hình 1.2: Lõi thép stato có các rãnh hướng trục


Dây quấn stato

Dây quấn stato làm bằng dây quấn bọc cách điện (dây điện từ) được đặt trong các rãnh lõi
thép. Hình dưới là sơ đồ triển khai dây quấn ba pha đặt trong 12 rãnh của stato, dây quấn
pha A trong các rãnh 1, 4, 7, 10, pha B đặt trong các rãnh 3, 6, 9,12, pha C đặt trong các
rãnh 2, 5, 8, 11. Dòng điện xoay chiều ba pha chạy trong ba dây quấn stato sẽ tạo ra từ
trường quay.

10

Hình 1.3: Sơ đồ triển khai hdây quấn ba pha đặt trong 12 rãnh


Vỏ máy

Vỏ máy làm bằng nhôm hoặc bằng gang, dùng để giữ chặt lõi thép và cố định máy trên bệ.
Hai đầu vỏ có nắp máy, ổ đỡ trục. Võ máy và nắp máy còn dùng để bảo vệ máy.
1.2.2 Roto
Roto là phần quay gồm lõi thép, dây quấn và trục máy.


Lõi thép

Lõi thép gồm các lá thép kỹ thuật điện được dập rãnh mặt ngoài ghép lại, tạo thành các rãnh
theo hướng trục, ở giữa có lỗ để lắp trục.

Hình 1.4: Mặt cắt ngang của lõi thép stato


Dây quấn roto

Dây quấn roto có hai kiểu: dây quấn kiểu roto lồng sóc và dây quấn kiểu roto dây quấn.



Kiểu Roto lồng sóc:

Động cơ điện có roto lồng sóc gọi là động cơ KĐB lồng sóc. Loại roto lồng sóc cơng suất
trên 100 kW, trong các rãnh của lõi thép roto đặt các thanh đồng, hai đầu nối ngắn mạch hai
vịng đồng tạo thành các lồng sóc. Ở động cơ roto lồng sóc cơng suất nhỏ được chế tạo bằng

cách đúc nhôm vào các rãnh lõi thép roto, tạo thành thanh nhôm, hai đầu đúc ngắn mạch và
cánh quạt làm mát.

11




Kiểu Roto dây quấn

Loại động cơ có roto dây quấn gọi là động cơ không đồng bộ ba pha roto dây quấn. Trong
rãnh lõi thép roto người ta đặt dây quấn ba pha. Dây quấn roto thường nối sao, ba đầu ra nối
với ba vòng tiếp xúc bằng đồng, cố định trên trục roto và được cách điện với trục.

Hình 1.6a: Roto dây quấn

Hình 1.6b:Dây quấn roto có thể nối với biến trở ngồi

Nhờ ba chổi than tì sát vào ba vòng tiếp xúc, dây quấn roto được nối với 3 vịng tiếp xúc,
nhờ đó chổi than dây quấn roto nối được với ba biến trở bên ngoài để mở máy hay điều
chỉnh tốc độ.
Động cơ lồng sóc là loại rất phổ biến do giá thành rẻ và làm việc đảm bảo. Động cơ roto dây
quấn có ưu điểm về mở máy và điều chỉnh tốc độ song giá thành đắt và vận hành kém tin
cậy hơn động cơ lồng sóc, nên chỉ được dùng khi động cơ lồng sóc không đáp ứng được các
yêu cầu về truyền động.

12


1.3 Nguyên lý làm việc của động cơ xoay chiều khơng đồng bộ 3 pha

Khi ta cho dịng điện ba pha tần số f vào ba cuộn dây đặt lệch nhau 120o, sẽ tạo ra từ trường
quay, quay với tốc độ

. Từ trường quay cắt các thanh dẫn của dây quấn roto, cảm

ứng các sức điện động. Vì trong dây quấn roto nối ngắn mạch, nên sức điện động cảm ứng
sinh sẽ sinh ra dòng điện chạy trong các thanh dẫn roto. Lực tác dụng tương hỗ giữa từ
trường qua của máy với thanh dẫn mang dòng điện roto, kéo roto quay cùng chiều quay với
từ trường với tốc độ.
Để minh họa, hình bên dưới vẽ từ trường quay tốc độ n1, chiều sức điện động và dòng điện
cảm ứng trong thanh dẫn roto, chiều vẽ lực điện từ Fđt.

Hình 1.7: Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ ba pha
Khi xác định chiều sức điện động cảm ứng theo quy tắc bàn tay phải, ta căn cứ vào chiều
chuyển động tương đối của thanh dẫn với từ trường. Nếu coi từ trường đứng yên, thì chiều
chuyển động tương đối của thanh dẫn ngược với chiều n1, từ đó áp dụng quy tắc bàn tay
phải, xác định được chiều suất điện động như hình vẽ (dấu ⨂ chỉ chiều đi từ ngoài vào
trang giấy).
Chiều lực điện từ xác định theo quy tắc bàn tay trái, trùng với chiều quay n1. Tốc độ n của
máy nhỏ hơn tốc độ từ trường quay n1 vì nếu tốc độ bằng nhau thì khơng có sự chuyển động
tương đối, trong dây quấn roto khơng có suất điện động do đó dịng điện cảm ứng, lực điện
từ bằng không.

13


Vì dây quấn roto nối kín mạch nên sức điện động cảm ứng sẽ sinh ra dòng điện trong các
thanh dẫn roto. Dòng điện trong từ trường chịu tác động của lực điện từ và sinh ra moment
quay làm roto quay với tốc độ n.
Nếu gọi tốc độ từ trường quay là ω1 (rad/s) hay n1 (vịng/phút) thì tốc độ quay của rôto là ω

(hay n) luôn nhỏ hơn (ω<ω1 ; n < n1). Độ chênh lệch giữa tốc độ từ trường quay và tốc độ
máy gọi là tốc độ trượt.

Hệ số trượt là:
Từ đó ta có:

hay
ω = ω1(1 – s)

Với:

Tốc độ ω1 là tốc độ lớn nhất mà rôto có thể đạt được nếu khơng có lực cản nào. Tốc độ này
gọi là tốc độ không tải lý tưởng hay tốc độ đồng bộ. Ở chế độ động cơ, độ trượt s có giá trị 0
≤ s ≤ 1.
Dịng điện cảm ứng trong cuộn dây phần ứng ở rôto cũng là dòng điện xoay chiều với tần số
xác định bởi tốc độ tương đối của rôto đối với từ trường quay:

1.4 Điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều không đồng bộ 3 pha
Điều chỉnh tốc độ động cơ là dùng các biện pháp nhân tạo để thay đổi các thông số nguồn
như điện áp, tần số hay các thông số mạch như điện trở phụ, thay đổi từ thơng. Từ đó tạo ra
các đặc tính cơ mới để có những tốc độ làm việc mới phù hợp với yêu cầu của phụ tải cơ.
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 rơto, 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.

14


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 cơng suất rất thấp. Khi tải tăng 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 cơng suất cũng lên. Khi động cơ làm việc với hệ số
cơng suất nhở 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.

Tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha tính theo cơng thức:

[vịng/phút]

Nhìn vào biểu thức ta thấy:
Với động cơ điện KĐB lồng sốc có thể điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi tần số
dòng điện stato bằng cách đổi nối dây quấn stato để thay đổi số đôi cực từ p của từ trường,
hoặc thay đổi điện áp đặt vào stato để thay đổi hệ số trượt s. Tất cả các phương pháp trên
được thực hiện ở phía stato.
Với động cơ roto dây quấn thường được điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở roto
để thay đổi hệ số trượt s, việc điều chỉnh thực hiện ở phía roto.

15


Hình 1.8. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều không đồng bộ ba pha
1.4.1 Thay đổi tần số f
Việc thay đổi tần số f của dòng điện stato thực hiện bằng bộ biến đổi tần số (bộ biến tần).
Như ta đã biết từ thông (Φmax) tỷ lê thuận với tỉ số U1/f, khi thay đổi tần số người ta mong
muốn giữ cho từ thông (Φmax) không đổi, để mạch từ máy ở trạng thái định mức. Nếu cung
cấp cho động cơ bằng một nguồn điện có tần số thay đổi thì tốc độ động cơ thay đổi và dạng
đặc tính cơ cũng thay đổi. Muốn vậy phải điều chỉnh đồng thời tần số và điện áp, giữ cho tỉ
số giữa điện áp U1 và tần số f không đổi.

16


Hình 1.9: Đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi tỉ số U/f
Như vậy Mth sẽ giữ không đổi ở vùng f1< f1dm. Ở vùng f1> f1dm thì khơng thể tăng điện
áp nguồn mà giữ U1 = U1dm nên ở vùng này Mth sẽ giảm tỉ lệ nghịch với bình phương tần
số, đồng thời phải điều chỉnh điện áp theo quy luật để giữ cho động cơ không bị quá tải về
công suất. Việc điều chỉnh tốc độ quay bằng các thay đổi tần số thích hợp khi điều chỉnh cả
nhóm động cơ lồng sóc. Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi tần số cho phép điều chỉnh ở tốc
độ một cách bằng phẳng trong phạm vi rộng.
1.4.2 Thay đổi số đôi cực p
Số đôi cực của từ trường quay phụ thuộc vào cấu tạo dây quấn. Động cơ KĐB 3 pha có cấu
tạo dây quấn để thay đổi số đôi cực từ được gọi là động cơ không đồng bộ 3 pha nhiều cấp
tốc độ. Khi thay đổi số đơi cực p ta có:

Phương pháp này chỉ sử dụng cho loại roto lồng sóc. Mặc dù điều chỉnh tốc độ nhảy cấp,
nhưng có ưu điểm là giữ nguyên độ cứng của đặc tính cơ, động cơ nhiều cấp tốc độ được sử
dụng rộng rãi trong các máy luyện kim, máy tàu thủy.

17


Hình 1.10: Đặc tính của động cơ khi thay đổi số cặp cực
1.4.3 Thay đổi điện áp cung cấp cho stato
Phương pháp này chỉ được thực hiện trong việc giảm điện áp. Khi giảm điện áp đường đặc
tính M = f(s) sẽ thay đổi do đó hệ số trượt thay đổi, tốc độ động cơ thay đổi. Hệ số trượt s1,
s2, s3 ứng điện áp U1đm, 0,85 U1đm và 0,7U1đm. Khi điện áp thay đổi độ trượt tới hạn của động
cơ khơng thay đổi, cịn mơ men tới hạn của động cơ thay đổi tỉ lệ với bình phương của điện
áp lưới

Hình 1.11: Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện áp cấp cho stato

18


Nhược điểm: giảm khả năng quá tải của động cơ, dải điều chỉnh tốc độ hẹp, tăng tổn hao ở
dây quấn roto. Việc điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện áp được dùng chủ yếu với các
động cơ công suất nhỏ có hệ số trượt tới hạn Sth lớn.
1.4.4 Thay đổi điện trở mạch roto

Hình 1.12a: Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện trở roto
Phương pháp này chỉ áp dụng đối với động cơ roto dây quấn, người ta mắc biến trở ba pha
vào mạch roto. Biến trở điều chỉnh tốc độ phải làm việc lâu dài nên có kích thước lớn hơn
so với biến trở mở máy. Khi tăng điện trở thì tốc độ quay của động cơ sẽ giảm.

Hình 1.12b: Đường đặc tính cơ thi thay đổi điện trở phụ rôto
Khi thay đổi điện trở mạch rơto thì độ trượt tới hạn của động cơ thay đổi, cịn mơ men tới
hạn của động cơ khơng thay đổi.

19


Nếu moment cản, dịng roto khơng đổi, khi tăng điện trở để giảm tốc độ sẽ tăng tổn hao
công suất trong biến trở, do đó phương pháp này khơng kinh tế. Tuy nhiên phương pháp
đơn giản, điều chỉnh đơn và khoảng điều chỉnh tương đối rộng, được sử dụng điều chỉnh tốc
độ quay của động cơ công suất cỡ trung bình.
1.5 Sơ đồ thay thế động cơ AC KĐB 3 pha và các phương trình cơ bản
Để thành lập phương trình đặc tính cơ và biểu diễn sơ đồ thay thế một pha của động cơ
KĐB, ta cho yêu cầu giả thuyết:

-

Các thông số của mạch không thay đổi nghĩa là không phụ thuộc nhiệt độ, điện trở

roto không phụ thuộc vào tần số dịng điện roto, mạch từ khơng bão hồ nên điện kháng của
động cơ X1, X2 khơng thay đổi.
-

Tổng dẫn của mạch vịng từ hố khơng thay đổi, dịng từ hố khơng phụ thuộc tải mà

chỉ phụ thuộc điện áp đặt vào stato.
-

Bỏ qua các tổn thất ma sát, tổn thất trong lõi thép.

Hình 1.13: Sơ đồ thay thế một pha của động cơ KĐB 3 pha
Trong đó:



U1



: Điện áp pha stato
: Dịng điện từ hóa, dịng điện stator, dịng điện rotor đã quy đổi về

phía stator.

20