Đồ án mh1, Nghiên cứu, chế tạo modul đấu động cơ điện 1 pha 5 đầu dây

MỤC LỤC
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN...............................................2
LỜI NÓI ĐẦU.....................................................................................................3
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
1 PHA...................................................................................................................4
1.1

Khái niệm chung....................................................................................4

1.2

Cấu tạo....................................................................................................4

1.3

Nguyên lý làm việc.................................................................................5

1.4

Phạm vi áp dụng.....................................................................................6

1.5.Các phương pháp khởi động động cơ một pha.......................................7
1.5.1 Động cơ không đồng bộ dùng cuộn dây phụ.....................................7
1.5.2 Động cơ dùng tụ điện..........................................................................7
CHƯƠNG II : ĐẤU ĐỘNG CƠ MỘT PHA..................................................10
2.1. Đấu động cơ một pha ba đầu dây.........................................................10
2.1.1.Cách xác định đầu dây......................................................................10
2.1.2 Đấu động cơ.......................................................................................10
2.2 Đấu động cơ có 5 đầu dây.......................................................................11
2.2.1 Xác định đầu dây...............................................................................11
2.2.2. Cách đấu nối.....................................................................................13

CHƯƠNG III : THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ 1 PHA 5 ĐẦU DÂY.......................14
3.1 Khái niệm động cơ 1 pha........................................................................14
3.2 Quy trình chế tạo động cơ 1 pha 5 đầu dây..........................................14
KẾT LUẬN........................................................................................................16

1


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
Hưng Yên , Ngày

Tháng

Năm 2022

Ký Tên

LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của nhân loại ngành công nghệ kỹ thuật Điện –
Điện Tử đang từng bước đến với tầm cao của tri thức và khoa học . Tuy là một
nước đi sau về ngành công nghệ kỹ thuật Điện – Điện Tử và ứng dụng nó vào

2


đời sống nhưng Việt Nam cũng đang từng bước hòa nhập để đi cùng với xu
hướng chung của thời đại . Máy móc sẽ thay thế con người thúc đẩy sự phát
triển của nền kinh tế .
Việc sử dụng động cơ điện trong sản xuất và đời sống là rất rộng rãi , đặc
biệt là động cơ điện một chiều bởi vì động cơ điện một chiều có rất nhiều ưu
điểm so với động cơ xoay chiều . Nhưng gắn liền với việc sử dụng động cơ điện
một chiều là quá trình điều chỉnh tốc độ động cơ sao cho phù hợp với yêu cầu
thực tế . Vì vậy để đáp ứng nhu cầu đó nhóm chúng em thực hiện với đề tài :
“Nghiên cứu , chế tạo modul đấu động cơ điện 1 pha 5 đầu dây.”
Trong thời gian làm đồ án với sự cố gắng của cả nhóm cùng với sự giúp
đỡ tận tình của cơ Nguyễn Thị Vân Anh và các thầy cô trong khoa Điện – Điện
Tử đến nay đồ án của chúng em đã hoàn thành .
Tuy đồ án của chúng em đã được hoàn thành nhưng do kiến thức cũng
như tài liệu còn hạn chế cho nên bản đồ án của chúng em không tránh khỏi
những sai sót . Vậy chúng em kính mong thầy cơ và các bạn đóng góp ý kiến
xây dựng để đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn và chúng em có kinh

nghiệm bổ sung kiến thức được tốt hơn .
Chúng em xin chân thành cảm ơn !
Nhóm sinh viên thực hiện : 1. Ngô Qúy Anh
2. Lê Xuân Ánh
3. Phạm Xuân Bách

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
1 PHA
1.1 Khái niệm chung

3


Máy điện không đồng bộ là máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý
cảm ứng điện từ, có tốc độ của rotor n khác với tốc độ từ trường quay trong máy
n1 . Máy điện khơng đồng bộ có thể làm việc ở hai chế độ: Động cơ và máy
phát. Máy phát điện khơng đồng bộ ít dùng vì có đặc tính làm việc khơng tốt ,
nên trong chương trình này ta chủ yếu là xét động cơ khơng đồng bộ. Động cơ
không đồng bộ được sử dụng nhiều trong sản xuất và trong sinh hoạt vì chế tạo
đơn giản, hiệu suất cao và gần như khơng bảo trì. Gần đây do kỹ thuật điện tử
phát triển, nên động cơ không đồng bộ đã đáp ứng được yêu cầu điều chỉnh tốc
độ vì vậy động cơ càng sử dụng rộng rãi hơn. Dãy cơng suất của nó rất rộng từ
vài wat đến hàng ngàn kilowat. Hầu hết là động cơ ba pha, có một số động cơ
cơng suất nhỏ là một pha.
1.2 Cấu tạo
+ Starto: là phần cố định, bao gồm lõi thép và vỏ máy. Lõi thép Startor được
ghép bằng các lá thép kỹ thuật điện và được xẻ rãnh để đặt bộ dây quấn Startor.
Vỏ máy thường được đúng bằng Gang hoặc hợp kim nhơm có cấu tạo phù hợp
cho việc thơng gió, làm mát trong q trình làm việc.
Dây quấn Startor là dây điện tử, được quấn thành các bối dây lồng vào các

rãnh trên lõi thép Startor và đấu nối theo quy luật nhất định.
+ Roto: là phần quay, phổ biến là rotor lồng sóc có cấu tạo như sau:
- Lõi thép được ghép bởi các lá thép kỹ thuật điện.
- Thanh dẫn : được làm bằng đồng hoặc nhơm.
- Vịng đoản mạch: gồm 2 vòng ở 2 đầu rotor ( thanh dẫn được
nối với vịng đoản mạch.
 Ngồi ra cịn có loại rotor dây quấn ( dùng cho động cơ công
suất lớn)
- Lõi thép được ghép bởi lá thép kỹ thuật điện ( có rãnh để quấn
dây).
- Dây quấn là đây điện tử được quấn quanh lõi thép.
1.3 Nguyên lý làm việc
4


Hình 1.1 : Sơ đồ nguyên lý của động cơ KĐ bộ một pha một dây quấn
a) Từ trường đập mạch phân thành quay thuận và quay ngược
b) Từ thông và lực điện từ tác dụng lên roto
Khi nối dây quấn một pha stato vào lưới điện có điện áp u1 thì trong dây
quấn có dịng điện xoay chiều hình sin chạy qua:
i1 = √ 2I1sinωt
Dòng điện này sinh ra từ trường stato có phương khơng đổi nhưng có độ lớn
thay đổi hình sin theo thời gian, gọi là từ trường đập mạch:
F = Fm.sinωt.cosα
Ta phân sdt đập mạch này thanh hai std quay:
 Std quay thuận : F11me j ω t
1

 Std quay nghịch : F12me− j ω t
1

Hai std quay này có :
- Biên độ tự trường đập mạch :
F1m
√ 2 vW 1 k dq
I
=F 11m=F 12m =
2
p

- Tốc độ quay :
-

Sóng quay thuận : Ω1 =

ω1
p

- Sóng quay ngược : Ω2 = - Ω1 ngược chiều quay roto. So với roto
có hệ số trượt:
Ω1−Ω
=s
Ω1
(−Ω ¿¿ 1)−Ω
Ngược : s2 = (Ω¿¿ 1)=(2−s) ¿ ¿

- Thuận : s1 =
-

5

- Phương trình cân bằng std tổng :
- Thuận : F 01m = F 11m + F 12m sinh ra từ cảm B1 m e j(ω t+ α )
- Ngược : F 02m = F 12m + F 22m sinh ra từ cảm B2 m e j(ω t +α )
1

1

1

2

Từ cảm tổng : B = B1 m e j(w t +α )+ B2 m e j (w t +α ) hình thành từ trường quay Ellip.
1

1

1

2

Từ trường quay thuận B1 tác dụng với dòng điện roto sẽ tạo ra momen
quay thuận M1; còn từ trường quay ngược B 2 tác dụng với dịng điện roto sẽ tạo
ra mơmen quay ngược M2.

Hình 1.2: Momen của động cơ KĐ bộ một pha
Tổng đại số hai momen này cho ta đặc tuyến M = f(s):
M = M1 + M2 = f(s)
Từ đặc tính ta thấy lúc mở máy ( n = 0, s = 1 ), M 1 = M2 và ngược chiều

nhau lên M = 0 , vì vậy động cơ khơng thể quay được. Nếu ta quay động cơ
theo một chiều nào đó, s # 1 tức M # 0 động cơ sẽ tiếp tục quay theo chiều đó.
Vì vậy để động cơ một pha làm việc được, ta phải có biện pháp mở máy, nghĩa
là tìm cách tạo ra cho động cơ một momen lúc roto đứng yên ( M = M k khi s =
1)
1.4 Phạm vi áp dụng
Động cơ điện không đồng bộ một pha được sử dụng rất rộng rãi trong dân
dụng và công nghiệp như máy giặt, tủ lạnh, máy lau nhà, máy bơm nước, quạt,
các dụng cụ cầm tay,…….Nói chung là các động cơ cơng suất nhỏ. Cụm từ “
động cơ công suất nhỏ” chỉ các động cơ có cơng suất nhỉ tầm 750w. Phần lớn
động cơ một pha thuộc loại này, mặc dù chúng cịn được chế tạo với cơng suất
đến 7.5kw và ở hai cấp điện áp 110v và 220v.
6


1.5.Các phương pháp khởi động động cơ một pha
1.5.1 Động cơ không đồng bộ dùng cuộn dây phụ
Loại động cơ này được dùng khá phổ biến như máy điều hòa, máy giặt,
dụng cụ cầm tay, quạt, bơm ly tâm,……

Hình 1.3: Sơ đồ kết cấu, đồ thị vecto, đặc tính M của động cơ dùng dây quấn
phụ.
a) Sơ đồ kết cấu; b) Đồ thị vecto lúc mở máy; c) Đặc tính M = f(s)
Các phần chính của loại động cơ này cho trên hình 3a, gồm dây quấn chính (
dây quấn làm việc ), dây quấn phụ ( dây quấn mở máy ) . Hai cuộn dây này đặt
lệch nhau một góc 900 điện trong khơng gian. Và roto lồng sóc.
Để có được mơmen mở máy, người ta tạo ra góc lệch pha giữa dịng điện
qua cuộn chính Ic và dịng qua cuộn dây phụ Ip bằng cách mắc thêm một điện
trở nối tiếp với cuộn phụ hoặc dùng dây quấn cỡ nhỏ hơn cho cuộn phụ, góc
lệch này thưởng nhỏ hơn 3000. Dịng trong dây quấn chính và trong dây quấn

phụ sinh ra từ trường quay để tạo ra momen mở máy. Đồ thị vecto lúc mở máy
được trình bày trên hình 3b.
Khi tốc độ đạt được ( 70 ÷ 75%) tốc độ đồng bộ, cuộn dây phụ được cắt
ra nhờ công tắc ly tâm K và động cơ tiếp tục làm việc với cuộn dây chính. Đặc
tính momen được trình bày trên hình 3c.
1.5.2 Động cơ dùng tụ điện
Các động cơ khơng đồng bộ một pha có cuộn dây phụ được mắc nối tiếp
với một tụ điện được gọi là động cơ tụ điện. Loại động cơ này có cuộn dây phụ
bố trí lệch so với cuộn dây chính một góc 90 0 điện trong khơng gian, để tạo góc
lệch về thời gian ta mắc nối tiếp với cuộn dây phụ một tụ điện. Nếu tụ điện mắc
nối tiếp với cuộn phụ chọn giá trị thích hợp thì góc lệch pha giữa I C và IP là gần
7


900 tùy theo yêu cầu về mômen mở máy và mơmen lúc làm việc. ta có các loại
động cơ tụ điện như sau:
1. Động cơ dùng tụ điện mở máy.
Khi mở máy tốc độ động cơ đạt đến 75 ÷ 85% tốc độ đồng bộ, công tắc K
mở ra và động cơ sẽ đạt đến tốc độ ổn định .
2. Động cơ đùng tụ điện thường trực.
Cuộn đây phụ và tụ điện mở máy được max luôn khi động cơ làm việc bình
thường. Loại này có cơng suất thường nhỏ hơn 500w và có đặc tính cơ tốt.
Ngồi ra, để cải thiện đặc tính làm việc và mơmen mở máy ta dùng động cơ hai
tụ điện. Một tụ điện mở máy khá lớn ( khoảng 10 ÷ 11 lần) tụ điện thường trực
được ghép song song với tụ điện thường trực. Khi mở máy tốc độ động cơ đạt
đến 75 ÷ 85% tộc động đồng bộ, tụ điện mở máy được cắt ra khỏi cuộn phụ, chỉ
còn tụ điện thường trực nối với cuộn dây phụ khi làm việc bình thường.

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý của động cơ một pha dùng tụ điện.
a) Tụ điện mở máy, b) Tụ điện thường trực, c) Đồ thị vecto

3.Động cơ dùng cả tụ làm việc lẫn tụ khởi động
Động cơ này sử dụng 2 tụ có điện dung khác nhau.Khi khởi động nó dùng tụ
có điên dung lớn để tạo moment lớn giúp động cơ nhanh chóng đạt đến vận tốc
cao.Khi đã đạt vận tốc đủ lớn rồi thì nó ngắt tụ điện lớn ra , chỉ sử dụng tụ điện
dung nhỏ.
Tụ điện được đóng ngắt tự động bằng cơng tắc ly tâm.

8


1.5 : Động cơ dùng vịng ngắn mạch

Hình 1.6: Cấu tạo, đồ thị vecto, đặc tính mơmen của Động cơ KĐ một pha có
vịng ngắn mạch ở cực từ
a) Cấu tạo; b) Đồ thị vecto; c) Đặc tính mơmen
Hình 5a cho thấy cấu tạo loại động cơ này. Trên stato ta đặt dây quấn một
pha và cực từ được chia làm hai phần, phần có vịng ngắn mạch K ơm 1/3 cực
từ và roto lồng sóc. Dịng điện chạy trong dây quấn stato I 1 tạo nên từ thông ∅
qua phần cực từ có vịng ngắn mạch. Từ thơng ∅ cảm ứng trong vịng ngắn
mạch sdd En một góc
En < 900. Dịng điện In tạo ra từ thơng ∅ và ta có từ thơng tổng qua phần cực
từ có vịng ngắn mạch:
∅ ∑=∅+∅ n

Từ thông lệch pha so với từ thơng qua phần cực từ khơng có vịng ngắn
mạch một góc là ∅ . Do từ thơng ∅ và ∅∑ lệch nhau trong không gian nên chúng
tạo ra từ trường quay và làm quay roto. Loại động cơ này có mômen mở máy
khá nhỏ Mk = ( 0,2 -0,5)Mdm hiệu suất thấp ( từ 25 - 40%), thường chế tạo với
cơng suất 20-30w, đơi khi cũng có thể chế tạo công suất đến 300w và hay sử
dụng quạt bàn, quạt trần, máy quay đĩa,…….

9


CHƯƠNG II : ĐẤU ĐỘNG CƠ MỘT PHA
2.1. Đấu động cơ một pha ba đầu dây.
- Khi động cơ có 3 mối dây ra
•Người ta thường kí hiệu 3 mối dây ra là C (dây chung), R (dây chạy), S
(dây đề).
Việc của chúng ta là xác định trong 3 mối dây đó, dây nào là C, dây nào
là R, là S.
•Vì điện trở của cuộn dây chạy nhỏ hơn điện trở cuộn dây đề, nên:
Điện trở đo giữa R và C là nhỏ nhất, giữa R và S là lớn nhất, giữa S và C
ở khoảng giữa hai trị số trên.
2.1.1.Cách xác định đầu dây
- Đánh số 1, 2, 3 một cách tuỳ ý ba đầu dây ra, dùng ômmét với thang đo
Rx1 đo điện trở ở từng cặp đầu dây: 1-2; 1-3; 2-3 và ghi các kết quả đo để có cơ
sở kết luận.
- Cặp nào có trị số điện trở lớn nhất thì cặp đó là R và S, đầu còn lại sẽ
là C. Khi biết được C, đo giữa C và hai đầu dây kia, nếu đầu nào có điện trở lớn
là S, cịn lại là R .
2.1.2 Đấu động cơ
C1

1
3
LV
2

K§

4

C1

1
3
LV
2

K§
4

Hình 2.1: Phương pháp đảo chiều quay động cơ chạy tụ

10


C1

1

1

C1

3
LV
K§
2
4

3
LV
K§
2
4

Hình 2.2: Đảo chiều bằng cơng tắc 4 cực

2.2 Đấu động cơ có 5 đầu dây
2.2.1 Xác định đầu dây
- Đo điện trở giữa các đầu dây và ghi nhận giá trị điện trở lớn nhất trong
các phép đo; Ta xác định được là phép đo giữa hai đầu 1 và 2 (Tổng điện
trở của tất cả các cuộn dây). Dùng cách thắt nút hoặc đeo biển đề tên để
đánh dấu hai đầu dây này.
-

Lần lượt đo điện trở giữa hai đầu vừa xác định được với các đầu còn lại
và ghi nhận các giá trị điện trở nhỏ nhất của hai lần đo. Phép đo cho giá
trị điện trở nhỏ hơn là phép đo giữa hai đầu 1 và 5 (là điện trở của cuộn
LV). Ta xác định được chính xác tên các đầu dây 1, 2 và 5.

-

Cố định que đo ở đầu số 5, đo điện trở với hai đầu còn lại (đầu 3 và 4)
phép đo nào cho giá trị nhỏ hơn là điện trở giữa hai đầu 5 và 4, ta xác
định tiếp được đầu dây số 4. Đầu dây còn lại là số 3.

Các loại quạt dùng trong sinh hoạt được sử dụng là các động cơ điện 1 pha
vòng chập và động cơ 1 pha chạy tụ. Ta gọi tên tương ứng là Quạt vòng chập

và Quạt chạy tụ.
Đặc điểm về cấu tạo rất dễ nhận biết của Quạt vịng chập là có một vòng
ngắn mạch bằng đồng đặt trên bề mặt của mỗi cực và cuộn dây quấn của nó đưa
ra ngồi 2 đầu dây; Để điều khiển cho quạt là việc ta chỉ việc cấp nguồn cho
quạt vào 2 đầu dây.

11


§

§

K
220V

220V

Hình 2.3: Đấu quạt vịng chập
Trong trường hợp sử dụng bộ điều chỉnh tốc độ của quạt (hộp số) thi ta
đấu hộp số nối tiếp với quạt.
- Một điểm cần lưu ý trước khi đấu các loại quạt và động cơ điện là ta
phải tiến hành kiểm tra điện trở cách điện của cuộn dây với Stator, vỏ của quạt.
Dùng đồng hồ vạn năng, để ở thang đo điện trở cách điện; Đo điện trở giữa các
cuộn dây với Stator, vỏ máy. Với các động cơ mới thì giá trị của điện trở cách
điện rất cao (trên 3M), đối với các động cơ cũ thì điện trở cách điện giảm nhỏ
nhưng không được nhỏ hơn 0,5M. Nếu điện trở cách điện của quạt nhỏ hơn
0,3 M thì động cơ đã bị ẩm hoặc có vịng dây bị chạm ra vỏ, cần phải kiểm tra
để sửa chữa hoặc quấn lại bộ dây mới.
- Các loại quạt vịng chập hiện nay ít được dùng vì hệ số cơng suất thấp,

mơmen khởi động nhỏ và không ổn định, khả năng quá tải thấp. Dùng phổ biến
hiện nay trong sinh hoạt là các loại Quạt chạy tụ; Về cấu tạo chung của các loại
quạt chạy tụ là bộ dây Stato gồm có 2 cuộn dây, ta gọi là cuộn làm việc (LV) và
cuộn khởi động (KĐ). Để quạt quay được thì cuộn khởi động phải được nối tiếp
với một tụ điện rồi mắc song song với cuộn làm việc.
* Các loại quạt bàn cũ thường được chế tạo cuộn dây giống như quạt trần
và cũng sử dụng cuộn cảm gắn bên ngoài để điều chỉnh tốc độ. Ngày nay người

12


ta thường quấn luôn các cuộn dây số ở bên trong quạt , do đó từ trong quạt đưa
ra ngồi không chỉ là 3 nữa mà sẽ là 5 đầu dây theo sơ đồ sau :
LV
C1

1

K§

2

Cn sè 1

3

Cn sè 2

4

5

Hình 2.4: Quạt bàn chạy tụ với cuộn dây số quấn ở trong

2.2.2. Cách đấu nới

Hình 2.5: Sơ đồ quạt 3 cơng tắc có tụ

13


CHƯƠNG III : THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ 1 PHA 5 ĐẦU DÂY
3.1 Khái niệm động cơ 1 pha
Động cơ 1 pha là động cơ dây quấn là loại động cơ dây quấn stato nhưng
chỉ có 1 cuộn dây pha , nguồn chính là 1 dây pha và 1 dây nguội (cịn có thêm
tụ để làm cho lệch pha).
3.2 Quy trình chế tạo động cơ 1 pha 5 đầu dây

Hình 3.1: Sơ đồ động cơ 1 pha
a) Chuẩn bị dụng cụ,vật liệu
- Động cơ điện 1 pha
- 1 hộp nhựa ABS hình vng
- 1 Tụ điện, 1 hộp số gồm 3 số, 1 atomat 1 pha
- Mỏ hàn , khoan , dây dẫn , băng dính cách điện, cưa , kìm, kéo…..
b) Thiết kế động cơ 1 pha 5 đầu dây
1. Hộp nhựa ABS có độ dầy và cứng phù hợp với bài tốn
2. Bố trí thiết bị trên hộp nhựa ABS

6cm

Nguồn A/C
220V

9 cm

Attomat 1pha

Động cơ 1 ng cơ 1
pha

9c

6cm

20cm
5 đầu dây

Tụ 400V –
AC 2uf ±
5%
50/60Hz

Hộng cơ 1 p số gồm 4
số (0,1,2,3)

14


3. Gắn linh kiện lên hộp nhựa xác định lại khoảng cách cho lại cho phù hợp
4. Thi cơng

5. Hồn thiện sản phẩm

Hình 3.2: Sản phẩm hồn thành

KẾT LUẬN
15


Như vậy, sau hai tháng nhận và thực hiện đồ môn học với đề tài: “Nghiên
cứu , chế tạo modul đấu động cơ điện 1 pha 5 đầu dây.”
Cho đến nay chúng em đã hoàn thành. Cùng với sự nỗ lực cố gắng của
bản thân và những bạn trong nhóm của em , sự giúp đỡ của bạn bè trong lớp, và
đặc biệt với sự giúp đỡ nhiệt tình, tận tâm của cô giáo hướng dẫn Nguyễn Thị
Vân Anh chúng em đã thực hiện được một cách tương đối những yêu cầu cơ
bản mà đề tài đặt ra.
Nhưng bên cạnh đó, trong thời gian thực hiện đề tài, do với trình độ kiến
thức cịn có hạn nên khơng tránh khỏi những sai sót. Do đó chúng em rất mong
sẽ nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cơ giáo và các bạn để đề tài
của chúng em được hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Hưng yên, ngày

tháng

năm 2022

16