Chương II-MÁY ĐIỆN doc

Chương II.MÁY ĐIỆN
I. Khái niệm chung:
1. Khái niệm:
- Máy điện là thiết bị điện từ nguyên tắc làm việc dựa vào hiện tượng
cảm ứng điện từ và lực điện từ.
- Theo quan điểm năng lượng:
Máy điện là thiết bị điện dùng để truyền tải hay biến đổi năng lượng điện tử.
2. Phân loại:
* Theo sự chuyển động tương đối:
- Máy điện tĩnh: Các bộ phận không chuyển động tương đối với nhau.
Ví dụ: máy biến áp
- Máy điện có chuyển động tương đối (quay hay tịnh tiến): Động cơ
điện, máy phát điện…
* Theo dòng điện:
Máy điện xoay chiều và một chiều
* Theo số pha: Máy xoay chiều 1 pha và 3 pha.
* Theo tốc độ rô to và từ trường:
Máy điện đồng bộ và không đông bộ
3. Các vật liệu chế tạo máy điện:
a. Vật liệu dẫn điện
Vật liệu dẫn điện để chế tạo các bộ phận dẫn điện. Thường là đồng,
nhôm.
Dây quấn điện từ lõi là đồng, bên ngoài bọc cách điện: Sợi vải, sợi e
may, sợi thủy tinh, giấy….
b. Vật liệu dẫn từ:
Dùng để chế tạo các bộ phận mạch từ.
1
Vật liệu dẫn từ là vật liệu bằng sắt pha them 2 ÷ 5% si. Nó được làm
thành các lá mỏng: Gọi là thép lá điện kỹ thuật hay tôn si líc.
Mạch từ tần số thấp thường…… dày 0,35 ÷ 0,5mm, tần số cao: 0,1 ÷
0,2mm.

Ngoài ra còn có thép đúc, thép rèn.
c. Vật liệu cách điện:
Dùng để cách ly các bộ phận dẫn điện và không dẫn điện hay giữa các
bộ phận dẫn điện với nhau.
Vật liệu cách điện yêu cầu phải cách điện tốt, chịu nhiệt, chống ẩm, bền.
Các chất cách điện chủ yếu:
Giấy, vải lụa, amiăng, Mica, sợi thủy tinh, men sứ, sọi cách điện.
d. Vật liệu kết cấu:
Là vật liệu để chế tạo các chi tiết khác trong máy điện: Trục, ổ bi, vỏ,
nắp máy.
Các vật liệu thường dùng là:
Gang, thép, chất dẻo, hợp kim nhôm, kim loại mầu.
II. Máy biến áp
1. Khái niệm chung:
a. Khái niệm:
- Máy biến áp là một máy điện tĩnh làm việc theo nguyên lý cảm ứng
điện từ dùng để biến đổi điện áp dòng điện nhưng vẫn giữ nguyên tần số.
- Trong máy biến áp:
+ Đầu vào nối với nguồn là mạch sơ cấp, các đại lượng được ghi chỉ số
1.
ϕ
W
1
: số vòng sơ cấp; U
1
: điện áp sơ cấp; I
1
: dòng sơ cấp.
+ Đầu nối với tải là mạng thứ cấp, các đại lượng được ghi chỉ số 2.
W

2
: số vòng thứ cấp; U
2
: điện áp thứ cấp; I
2
: dòng thứ cấp.
- Nếu máy biến áp:
U
2
> U
1
: Là máy tăng áp
U
2
< U
1
: Là máy hạ áp
2
b. Các đại lượng định mức:
Các đại lượng định mức do người cấu tạo quy định để máy có khẳ năng
làm việc lâu dài và tốt nhất.
Các đại lượng định mức gồm:
* Điện áp:
Gồm điện áp sơ cấp, thứ cấp định mức.
Người ta quy ước: - Máy 1 pha là điện áp pha.
- Máy 3 pha là điện áp dây.
* Dòng điện:
Là dòng điện quy định khi máy làm việc với công suất và điện áp định
mức.
- Máy 1 pha là điện áp pha.

- Máy 3 pha là điện áp dây.
* Công suất định mức:
Là công suất biểu kiến, đơn vị là VA, KVA. Ngoài ra trên biểu
máy Biến áp còn ghi tần số, số pha, sơ đồ nối dây, Cosφ, điện áp ngắn
mạch…
c. Công dung máy biến áp:
- Dùng để truyền tải điện đi xa và phân phối điện năng.
- Dùng các thiết bi lò nung, hàn điện, làm nguồn cho các thiết bị điện,
điện tử cần nhiều điện áp, trong đo lường,…
2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp.
a/ Cấu tạo: Gồm các bộ phận sau:
* Lõi thép:
- Dùng để dẫn từ trường trong máy và dập từ trường
- Được ghép bởi nhiều lá thép điện kỹ thuật, lõi gồm 2 phần:
Phần trụ để quấn dây, phần gông để khép kín mạch từ.
- Hình dạng cơ bản của lõi thép là:
3
* Dây quấn:
- Dây quấn là dây điện từ lõi bằng đồng hay nhôm, có tiết diện tròn hay
dẹt.
- Cách quấn: Dây được quấn thành từng lớp vòng nọ sát vòng kia, giữa
các lớp có cách điện. Có thể dây quấn cùng trên một trục hoặc các trục riêng
rẽ.
* Các bộ phận phụ khác:
Ngoài ra máy biến áp còn có các bộ phận khác: Vỏ để bảo vệ và đường
dây biến áp.
Trên vỏ có sứ xuyên cao áp, thấp áp để cách điện với vỏ, còn có bình
đựng dầu. Bu lông đai ốc kẹp chặt.
b. Sơ đồ và nguyên lý của Máy biến áp:
Sau đây ta xét sơ đồ và nguyên lý

làm việc của máy biến áp 1 pha.
Máy biến áp 1 pha. Trong đó
W
1
, I
1
, U
1
Số vòng dòng điện, điện
áp cuộn sơ cấp. W
2
, I
2
, U
2
: của
mạch thứ cấp.
* Nguyên lý làm việc:
- Nối sơ cấp W
1
với nguồn điện xoay chiều hình Sin sẽ có dòng I, chạy
trong W
1
, dòng I
1
sinh ra từ trường biến thiên chạy trong lõi thép móc vòng
4
qua 2 cuộn dây. Do đó theo định luật cảm ứng điện từ trong cuộn dây W
2
sinh

ra một mức điện động cảm ứng và trong W
1
sinh ra sức điện động tự cảm.
- Theo định luật cảm ứng trong cuộn:
W
1
sinh ra:
dt
d
We
φ
11
−=
; W
2
sinh ra:
dt
d
We
φ
22
−=
Dòng điện hình Sin do đó
φ
cũng là hình Sin:
tSin
Max
ωφφ
=
Do đó:

)
2
(2 44,4
)(
111
π
ωφ
ωφ
−=−= tSinfw
dt
tSind
We
Max
Max
)
2
(2 44,4
)(
222
π
ωφ
ωφ
−=−= tSinfw
dt
tSind
We
Max
Max
Trong đó:
Max

fwE
φ
11
44,4=
Max
fwE
φ
22
44,4=
E
1
, E
2
Là trị số hoãn dụng của mạch sơ cấp và thứ cấp. Chia E
1
cho E
2
:
K
W
W
U
U
E
E
==≈
2
1
2
1

2
1
K được gọi là hệ số biến thế.
Nếu bỏ qua tổn hao trong máy có thể coi gần đúng:
1122
IUIU ≈

K
I
I
U
U
==→
1
2
2
1
Điện áp tỉ lệ thuận với số vòng dây.
3. Các chế độ xảy ra trong máy biến áp:
a. Sơ đồ thay thế máy biến áp:
- Trong máy biến áp sơ cấp và thứ cấp không liên hệ trực tiếp với nhau
về điện. Năng lượng chuyển từ sơ cấp sang thứ cấp và thông qua từ trường.
Để thuận tiện người ta có thể thay thế mạng sơ cấp và thứ cấp riêng
thành một mạch điện chung. Sao cho việc nối này vẫn đảm bảo qúa trình năng
lượng trong máy. Mạch như vậy gọi là sơ đồ thay thế máy biến áp.
- Người ta đã đưa ra sơ đồ thay thế máy biến áp nư sau:
5

Trong đó:
R

1
, X
1
: Điện trở và điện kháng mạch sơ cấp.
R
H
1
: Điện trở từ hóa đặc trưng cho tổn hao sắt từ
X
H
1
: Điện kháng từ hóa đặc trưng cho từ trường trong lõi
'
2
R
: Điện trở thứ cấp quy về sơ cấp:
2
2'
2
.RKR =
'
2
X
: Điện kháng tải thứ cấp quy về sơ cấp:
2
2'
2
.XKX =
'
t

Z
: Điện kháng phụ tải quy về sơ cấp:
ZtKX
t
.
2'
=
2
'
2
••
= UKU
Điện áp quy đổi về sơ cấp.
K
I
I
2
'
2
=
Dòng điện quy đổi về sơ cấp.
b. Các chế độ xảy ra trong máy biến áp:
b
1
: Chế độ không tải:
- Là chế độ sơ cấp nối vào nguồn,
thứ cấp hở mạch
- Sơ đồ thay thế khi không tải như
hình trên:
* Đặc điểm :

6
+ Dòng không tải:
2
1
2
1
11
)()(
11
HH
o
o
XXRR
U
Z
U
I
+
++
==
Z
o
rất lớn do đo sdòng không tải rất nhỏ.
I
o

≈
2%
÷
10% dòng định mức:

3,01,0
22
÷=
+
=
oo
o
XR
R
Cos
ϕ
Do đó không nên sử dụng chế độ không tải hay chạy non tải.
b
2
: Chế độ ngắn mạch:
- Là chế độ sơ cấp nối vào nguồn, thứ cấp bị nối tắt. Nó do nhiều nguyên
nhân: dây bị chập , chạm mát.v.v
- Sơ đồ thay thế:
Như hình sau:
* Đặc điểm:
Từ sơ đồ ta thấy:
22
1
nn
u
XR
U
I
+
=

Vì R
n
, X
n
rất nhỏ cho nên dòng I
n
rất lớn thường từ 10
÷
25 lần dòng định
mức. Do đó làm máy rất nóng
→
cháy máy.
Cho nên khi sử dụng cần tránh chế độ ngắn mạch.
b
3
: Chế độ có tải:
- Là chế độ máy Biến áp làm việc bình thường, để đánh giá mức độ tải
người ta chia ra hệ số tải Kt.
đmđm
t
I
I
I
I
K
1
1
2
2
≈=

- Nếu K
t
= 1: Tải định mức
K
t
< 1:
K
t
> 1: Quá tải
4. Một số máy biến áp đặc biệt:
7
a. Máy tự biến áp (biến áp tự ngẫu)
- Là máy biến áp cuộn sơ cấp và thứ cấp dùng chung 1 cuộn.
- Máy biến áp tự ngẫu có thể 1 pha hay 3 pha;
Máy 1 pha có công suất nhỏ được dùng trong các phòng thí nghiệm, làm
nguồn điều chỉnh điện áp liên tục
Máy 3 pha để điều chỉnh điện áp khi mở máy các động cơ xoay chiều 3
pha.
- Sơ đồ máy biến áp tự ngẫu 1 pha gồm có 1 dây quấn làm dây sơ cấp
nối số vòng W
1
, 1 bộ phận của nó với số vòng W
2
là thứ cấp.
Ta có:

2
1
2
1

W
W
U
U
=

2
1
12
.
W
W
UU =→
W
1
: Không đổi nên thay đổi điểm a số
vòng W
2
thay đổi dẫn đến U
2
.
- Ưu điểm:
+ Ưu điểm: Truyền năng lượng qua từ trường và trực tiếp do đó
η
máy
cao, tiết kiệm nhiên liệu.
+ Nhược điểm: Độ an toàn điện không cao vì có liên hệ trực tiếp về
điện.
b. Máy biến áp hàn:
- Là loại máy biến áp đặc biệt để hàn bằng phương pháp hồ quang.

- Máy biến áp hàn sơ đồ như hình dưới:
8
Cuộn sơ cấp nối với nguồn, thứ cấp nối với một cuộn điện kháng và que
hàn, đầu còn lại nối với vật hàn.
- Để thay đổi dòng điện hàn có thể thay đổi số vòng cuộn sơ cấp (thủ
công) hay thay đổi khu hở
δ
c. Máy biến áp 3 pha:
- Dùng để biến đổi điện áp mạch
3 pha.
- Cấu tạo: Gồm lõi thép và các
cuộn dây.
+ Lõi thép chỉ có dạng chữ E có 3
trụ = nhau.
+ Dây quốn: Gồm 3 cuộn sơ cấp
và cuộn thứ cấp giống hệt nhau.
∆
/Y:
333
2
1
2
1
2
1
K
W
W
U
U

U
U
P
P
d
d
===
9
∆
/
∆
:
K
U
U
d
d
=
2
1
Y/Y:
K
U
U
d
d
=
2
1
Y/

∆
:
K
U
U
d
d
3
2
1
=
III. Máy điện quay không đồng bộ:
1. Khái niệm và cấu tạo chung:
a. Khái niệm:
Máy điện quay không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều có tốc độ
quay rô to khác tốc độ từ trường quay.
Máy điện không đồng bộ vừa có tính máy phát vừa có tính động cơ.
b. Cấu tạo:
Gồm có:
* Stato:

Là phần tĩnh gồm 2 bộ phận chính:
Lõi thép: Dạng hình trụ, bên trong rỗng hình trụ nó được ghép bởi nhiều
la thép điện kỹ thuật.
10
Mặt trong Stato được xẻ các rãnh dọc trục. Lõi thép được ép vào vỏ
máy.
Dây quốn là dây điện từ được quấn vào các rãnh Stato. Dây quấn 3 pha
sẽ có 3 cuộn dây lệch nhau trong không gian 120
o

. Số vòng, kích thước, phụ
thuộc vào một loại máy điện cụ thể.
* Rôto:

Rôto Là phần quay dạng hình trụ, quay trong lòng Stato. Cấu tạo của nó
gồm:
- Lõi thép: Gồm các lá thép kỹ thuật điện ghép lại, bề mặt Roto được xẻ
các rãnh dọc trục, được lắp vào trục.
- Dây quốn: Gồm 2 loại:
+ Rôto lồng sóc: Trong các rãnh được dập các thanh đồng và thanh
nhôm, 2 đầu được nối với 2 vòng ngắn mạch bằng đồng hoặc nhôm. (hình a)
+ Rôto dây quấn: Trong rãnh lõi thép đặt dây quấn 3 pha, dây quấn Roto
thường nối hình sao, 3 đầu ra được nối với 3 vòng đồng đặt cố định trên trục và
được cách điện với trục.
3 vòng được 3 chổi than tì vào để truyền điện từ ngoài vào.
2. Từ trường máy điện không đồng bộ:
a. Từ trường đập mạch:
11
- Từ trường có phương không đổi,
song trị số và chiều thay đổi liên tục
theo thời gian gọi là từ trường đập
mạch. Nó do dây quấn 1 pha tạo ra.
- Giả sử lõi thép Stato có 4
rãnh quấn 2 cuộn dây như hình trên.
Theo nguyên tắc tìm từ trường theo
quy tắc vặn nút chai ta xác định
được từ trường
φ
là đập mạch.
b. Từ trường quay 3 pha:

b
1
: Sự tạo thành từ trường quay:
12

- Để xét tạo thành từ trường quay ta cho dòng 3 pha chạy qua 3 cuộn dây
trên Stato là:
tSinIi
MaxA
ω
=
)120(
o
MaxB
tSinIi −=
ω
(Hình a)
)240(
o
MaxC
tSinIi −=
ω
- Để tiện theo dõi ta quy ước:
+ Dòng điện dương đi từ đầu pha đến cuối pha.
+ Đi vào kí hiệu (+), di ra kí hiệu (
•
)
- Ta xét từ trường có các thời điểm khác nhau:
+ Tại
o

t 90=
ω
các dòng điện đi như hình b. Xác định từ trường đi theo
quy tắc vặn nút chai ta có từ trường 3 pha và từ trường nằm ngang đi sang trái.
+ Tại
oo
t 12090 +=
ω
ta tìm được từ trường tổng hướng lên trên sang phải.
+ Tại
oo
t 24090 +=
ω
từ trường hướng xuống dưới sang phải.
13
Qua sự phân tích trên ta thấy từ trường tổng là từ trường quay.
b
2
: Đặc điểm từ trường quay:
- Tốc độ trừ trường quay u
1
:
Khi từ trường 1 đơn cực dòng điện biến thiên 1 chu kì từ trường quay 1
vòng do đó 1s dòng điện biến thiên f chu kỳ từ trường quay được u
1
= f vòng.
Nếu từ trường p đơn cực dòng điện biến thiên 1 chu kì từ trường quay
1/p vòng do đó u
1
=f/p

Vậy tốc độ từ trường quay là:
)/(
60
)/(
1
pv
p
f
sv
p
f
u ==
- Chiều từ trường quay:
Chiều quay từ trường quay phụ thuộc vào thứ tự các pha của dòng điện.
Muốn đổi chiều quay ta thay đổi thứ tự 2 pha với nhau.
- Biên độ từ trường quay:
Từ trường tổng xuyên qua mỗi cuộn dây là bao nhiêu?
Ví dụ: Xét 1 pha từ trường qua cuộn dây pha A là:
)240()120(
oo
BA
CosCos −+−++=
φφφφ

)(
2
1
CBA
φφφ
+−=

Vì dòng 3 pha đối xứng nên:
0=++
CBA
φφφ

A
A
A
φ
φ
φφ
2
3
2
=+=→
Dòng
tSinIi
MaxA
ω
=
nên:

tSin
MaxA
ωφφ
=
. Do đó:

tSin
Max

ωφφ
2
3
=
.
Như vậy từ trường quay đi qua cuộn dây 1 pha có dạng hình Sin và biên độ là
2
3
từ trường cực đại 1 pha.
3. Nguyên lý làm việc máy điện không đồng bộ:
a. Động cơ:
14
- khi ta cho dòng điện 3
pha vào dây cuốn Stato nó sẽ tạo ra từ
trường quay từ trường cắt các thanh
dẫn trên Rôto nó sẽ cảm ứng ra sức
điện động và tạo ra dòng điện trong
các thanh dẫn. Dòng điện tương tác
nối từ trường quay sẽ tạo ra lực điện
từ kéo Rôto quay.(Chiều lực điện từ
như hình bên theo quy tắc bàn tay trái)
- Tốc độ u của Rôto phải nhỏ hơn tốc độ u
1
của từ trường quay vì nếu nó
bằng nhau thì không có sự chuyển động tương đối làm cho dây quấn Rôto
không có sức điện động
→
không có dòng cảm ứng
→
làm không có lực điện

từ.
- Độ chênh lệch giữa u
1
và u gọi là tốc độ trượt u
2
n
2
= n
1
– n
Hệ số trượt là:
1
1
1
2
n
nn
n
n
S
−
==
Khi Rôto đứng yên (n = 0)
→
S = 1
Khi Rôto quay định mức S = 0,02
÷
0,06
Tốc độ động cơ là:
phútvòngS

p
f
Snn /)1(
60
)1(
1
−=−=
b. Máy phát đồng bộ:
- Nếu ta nối Stato với lưới điện nhưng trục Rôto được nối với 1 động cơ
sơ cấp. Động cơ sơ cấp kéo Rôto quay cùng chiều với u
1
với tốc độ u lớn hơn
u
1
. Lúc này chiều dòng điện Rôto I
2
ngược lại với chế độ động cơ và lực điện
từ đổi chiều; chúng tác dụng lên Rôto ngược với chiều quay gây ra mô men
hãm cân bằng với mô men quay động cơ sơ cấp.
Lúc này hệ số trượt:
0
1
1
<
−
=
n
nn
S
15

- Khi động cơ kéo Rôto quay từ trường của nó sẽ quét lên dây quấn
Stato cảm ứng ra sức điện động như vậy cơ năng được biến thành điện năng.
- Để tạo ra từ trường quay lưới điện phải cung cấp cho máy phát 1 công
suất phản kháng vì thế làm cho hệ số Cos
ϕ
của lưới điện giảm đi. Khi máy
làm việc riêng lẻ ta phải dùng tụ điện nối với điện cực máy để kích từ cho máy.
Đây là nhược điểm của máy phát đồng bộ, vì thế ít khi máy phát đồng bộ được
sử dụng.
4. Các chế độ đặc biệt của động cơ không đồng bộ.
a. Sơ đồ thay thế.
- Tương tự như trong máy biến áp trong động cơ không đồng bộ mạch
điện Stato và Rôto không liên quan với nhau về điện, mà không qua từ trường.
Do vậy trong đông cơ điện để thuận tiện cho việc nghiên cứu và tính
toán người ta lập một sơ đồ về mạch điện giữa Stato và Rôto gọi là sơ đồ thay
thế.
- Sơ đồ thay thế như hình sau:

Trong đó:
R
1
, X
1
: Điện trở và điện kháng dây quấn Stato
R
H
1
, X
H
1

: Điện trở điện kháng từ hóa
'
2
R
,
'
2
X
: Điện trở điện kháng rôto quy đổi
'
2
I
: Dòng điện Rôto quy đổi về Stato
S
S
R
−
=
1
'
2
: Là điện trở tương đương với công suất
Với:
KiKeRR
2
'
2
=
KiKeXX
2

'
2
=
16
KKiKe =.
Là hệ số quy đổi tổng trở.
Trong đó: - Ke: Là hệ số quy đổi sức điện động.
- Ki: Là hệ số quy đổi dòng điện.
b. Chế độ không tải:
- Là chế độ động cơ làm việc không kéo phụ tải bên ngoài.
* Đặc điểm: Dòng điện nhỏ, an toàn.
Nhưng
η
thấp,
ϕ
Cos
thấp gây lãng phí điện năng. Do đó không nên chạy
không tải hay non tải .
c. Chế độ ngắn mạch:
- Là chế độ động cơ làm việc dòng điện tăng lên đột ngột quá dòng định
mức, gây nóng động cơ dẫn đến cháy.
Nguyên nhân gây ra là do:
Điện trở cách điện động cơ giảm (ẩm, va chạm hỏng cách điện, gây ngắn
,mạch giữa pha nối vỏ, giữa các vòng dây, hay giữa 2 pha )
Hay do khi đóng điện Rôto bị bó kẹt không quay.
- Cho nên khi cho đông cơ làm việc phải tiến hành kiểm tra độ cách
điện, kiểm tra nơi bó kẹt, chạm chập
d. Chế độ điện áp không đối xứng:
- Nếu điện áp đặt vào động cơ không đối xứng, trong động cơ ngoài từ
trường thuận, nó còn tạo ra từ trường ngược. Từ trường này tạo ra mô men

quay ngược làm giảm mo men quay làm động cơ nóng lên, dòng điện tăng gây
ra cháy chập.
Tình trạng không đối xứng là do một pha của mạch bị mất điện.
5. Mở máy độngc ơ không đồng bộ:
Khi mở máy S =1 khi đó theo sơ đồ thay thế dòng điện nở máy là:

17
2'
21
2'
21
1
)()( XXRR
U
I
m
+++
=
Do vậy dòng mở máy tăng lên gấp 5
÷
7 lần dòng định mức làm điện áp mạng
giảm, ảnh hưởng các phụ tải khác.
Sau đây là một số biện pháp mở máy.
a. Mở máy trực tiếp:
- Đây là phương pháp đơn giản nhất chỉ việc đóng trực tiếp nguồn điện
vào động cơ.
- Khuyết điểm là I
m
lớn, làm sụt điện áp, thời gian mở máy lâu.
Do vậy phương pháp này được sử dụng khi công suất nguồn lớn hơn rất

nhiều công suất động cơ.
b. Giảm điện áp đặt vào Stato.
- Khi mở máy ta giảm điện áp
đặt vào Stato để giảm dòng mở máy.
Khuyết điểm của phương pháp này là
mô men mở máy giảm nhiều, do đó
chỉ sử dụng đối với trường hợp không
yêu cầu mô men mở máy lớn.
- Các biện pháp giảm điện áp:
+ Dùng cuộn điện kháng nối
tiếp vào mạch Stato. Khi mở máy
đóng cầu giao D
1
. Khi động cơ đã
quay ổn định ngắt D
1
, đóng D
2
.
+ Dùng máy tự biến áp:
18
Điện áp mạng đặt vào sơ cấp máy biến áp tự ngẫu. Điện áp thứ cấp đưa
vào động cơ. Khi mở máy cho vị trí con chạy ở điện áp thấp. Khi động cơ đã
ổn định chuyển về vị trí điện áp cao.
c. Phương pháp đổi nối sao thành
∆
.
- Phương pháp này dùng khi những động cơ làm việc bình thường nối
hình
∆

.
Khi mở máy nối hình Y (D sang phải) Khi đó điện áp đặt vào mỗi pha
giảm
3
lần. Sau khi động cơ chạy ổn định chuyển D sang trái lúc đó động cơ
nối
∆
như quy định.
Khi mở máy động cơ dây quấn, Rôto được nối với biến trở. Đầu trên để
biến trở lớn nhất sau khi chạy ổn định giảm xuống 0.
6. Điều chỉnh tốc độ quay động cơ.
Tốc độ động cơ không đồng bộ là:
)1(
60
)1(
1
S
p
f
Snn −=−=
(vòng/ phút)
Dựa vào biểu thức trên ta có thể điều chỉnh tốc độ quay như sau:
a. Điều chỉnh bằng thay đổi tần số:
Để thay đổi f ta dùng bộ biến tần. Việc này được làm khi động cơ nối
qua một bộ biến tần.
Động cơ thay đổi tốc độ theo phương pháp này cho phép điều chỉnh tốc
độ một cách liên tục trong một phạm vi rộng nhưng giá thành quá lớn. Chỉ
thích hợp khi máy biến tần làm việc với một loạt các động cơ cùng lúc.
b. Điều chỉnh bằng cách thay đổi số đơn cực p:
Khi thay đổi số đơn cực P thì tốc độ thay đổi. Phương pháp này tốc độ

thay đổi không liên tục mà phân thành từng cấp rất hạn chế.
Muốn thay đổi P ta có thể thay đổi cách đấu dây, hay thay đổi các quấn
dây đặc biệt.
c. Điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp Stato.
19

Phương pháp này chỉ được thực hiện việc giảm điện áp. Khi giảm điện
áp hệ số trượt sẽ thay đổi, dẫn đến tốc độ quay thay đổi.
Phương pháp này có nhược điểm là giảm khả năng quá tải của động cơ,
dải điều chỉnh tốc độ hẹp.
d. Điều chỉnh bằng cách thay đổi điện trở mạch Rôto.
Khi điện trở mạch Rôto tăng (đối với Rôto dây quấn) dòng điện trong
mạch Rôto giảm, mô men điện từ giảm do đó tốc độ động cơ giảm.
Để thay đổi điện trở Rôto người ta mắc biến trở 3 pha vào mạch Rôto.
7. Động cơ không đồng bộ 1 pha.
a. Cấu tạo:
Gồm 2 phần Stato và Rôto.
- Stato: Gồm vỏ máy, lõi thép rỗng hình trụ, dây quấn trên rãnh Stato.
Đối với động cơ vòng ngắn mạch lõi thép Stato không có rãnh mà có
cực từ.
Ngoài dây chính còn có dây phụ để khởi động.
- Rôto: Thường là Rôto lồng sóc.
20
b, Nguyên lý làm việc:
- Đặt điện áp một pha vào dây cuốn Stato
→
sinh từ trường động mạch
(H
a
). Từ trường này phân thành 2 từ trường quay

BA
φφ
,
có điện động bằng
nhau, quay cùng tốc độ nhưng ngược chiều.
Từ trường tạo cho các thanh dẫn sức điện động cảm ứng và dòng cảm
ứng, dòng cảm ứng tương tác với từ trường tạo thành mô men quay kéo Rôto
quay.
Điện năng biến thành cơ năng.
-
BA
φφ
,
tạo ra mô men quay M
A
, và M
B
ngược chiều nhau (H
C
). Khi S =1
(n= 0). Thì mô men quay = 0 vì M
A
= M
B
. Do đó động cơ không tự mở máy
được.
c. Động cơ 1 pha chạy tụ:
21
- Trên Stato quấn thêm một
cuộn phụ (khởi động) đặt lệch cuộn

chính một góc 90
o
do đó dòng điện
của nó lệch pha với dòng cuộn dây
chính 1 góc
90
o
. Kết hợp giữa từ trường chính và phụ sẽ tạo thành từ trường quay,
tạo ra mô men mở máy ban đầu.
- Để tạo ra sự lệch pha 90
o
người ta mắc vào cuộn phụ 1 tụ điện C.
(Hoặc điện cảm, điện trở). Sơ đồ hình trên).
d. Động cơ một pha có vòng ngắn mạch ở cực từ:
- Trên mạch cực từ sẻ
rãnh nhỏ để gắn vòng chập
mạch bằng đồng (hình vẽ).
- Khi mở máy, từ
trường cuộn dây sẽ qua vòng
ngắn mạch, do đó trong vòng
ngắn mạch có dòng cảm ứng,
dòng này sinh ra một từ
trường. Do đó từ trường tổng
sẽ là từ trường quay tạo mô
men ban đầu kéo Rôto quay.
Loại này đơnn giản, nhưng có khuyết điểm là mô men mở máy yếu, tổn
hao lớn, hiệu suất thấp. Do đó chỉ làm đối với các loại động cơ công suất nhỏ.
IV. Máy điện đồng bộ:
1. Khái niệm và công dụng:
a. Khái niệm:

Máy điện xoay chiều có tốc độ quay của Rôto u bằng tôc s độ quay từ
trường u
1
gọi là máy điện đồng bộ.
22
Máy điện đồng bộ cũng có tính thuận nghịch.
b. Công dụng:
- Máy phát đồng bộ là nguồn điện chính của các quốc gia trong đó động
cơ sơ cấp là tuốc bin khí, nước
Công suất mỗi máy có thể đạt 600MVA.
- Động cơ đồng bộ được sử dụng để truyền động công suất lớn, có thể
đạt vài chục MW. Thường được dùng truyền động máy bơm, nén khí, quạt
gióv v với tốc độ không đổi trong các nghành luyện kim, khai thác mỏ, thiết
bị lạnh.
- Động cơ đồng bộ công suất nhỏ được sử dụng trong các thiết bị như
đồng hồ điện, dụng cụ tự nghỉ, điện sinh hoạt v.v
- Trong hệ thống điện máy bù đồng bộ để phát công suất phản kháng lên
lưới điện để bù hệ số công suất và ổn định điện áp.
2. Cấu tạo.
Gồm các bộ phận.
- Stato:
Giống máy điện không đồng bộ gồm lõi thép rỗng hình trụ, bên trong sẻ
rãnh dọc trục, trên đó quấn dây điện từ.
- Rôto:
Rôto máy điện đồng bộ hình trụ được làm thành các cực từ trên đó quấn
cuộn dây điện từ để tạo ra từ trường cho Rôto (có thể là nam châm vĩnh cửu).
Có 2 loại Rôto:

+ Rôto cực ẩn (H
a

) loại này dây được quấn trên các rãnh. Cực từ không
lộ rõ, loại này có độ bền cơ khí cao nên dùng cho tốc độ cao (>1500
pv
′
/
)
23
+ Rôto cực lồi (H
b
): Loại này cực từ được lộ rõ. Dây quấn xung quanh
cực từ thường được dùng cho loại tốc độ thấp.
- Nguồn kích thích:
+ Dòng điện đưa vào dây quấn máy điện đồng bộ là một dòng chiều
được gọi là nguồn kích thích.
+ Nguồn kích thích có thể là nguồn độc lập hay dùng một máy phát một
chiều quay cùng trục với máy điện (công suất từ 0,3
÷
2%), hay có thể dùng
điện lưới chỉnh lưu.
+ Để đưa dòng kích thích vào dây quấn Rôto người ta gắn lên trục Rôto
2 vòng đồng, mỗi vòng được hàn với 1 đầu dây, 2 vòng đồng được 2 chổi than
cố định trên giá áp vào để đưa điện 1 chiều vào.
3. Nguyên lý làm việc:
a. Máy phát đồng bộ:
- Biến cơ năng thành điện năng:
Cho dòng kích thích vào Rôto nó sẽ tạo ra từ trường. Dùng động cơ kéo
máy phát khi đó từ trường Rôto quét lên dây quấn Stato sẽ cảm ứng thành các
sức điện động cảm ứng hình Sin.
- Giải thích đồng bộ:
Nếu Rôto có P điện cực từ, khi Rôto quay 1 vòng, sức điện động Stato sẽ

biến thiên P chu kỳ. Do đó tần số f là:
60
.nP
f =
(1)
Dây quấn 3 pha nối với tải sẽ có dòng 3 pha, Dòng 3 pha tạo từ trường
quay
p
f
n
60
1
=
thay (1) vào ta có: n
1
= u tức là tốc độ từ trường quay bằng tốc
độ Rôto.
b. Động cơ đồng bộ:
24
- Biến điện năng thành cơ năng:
Cho dòng 1 chiều vào dây quấn
Rôto nó sẽ tạo ra từ trường. Khi cho
dòng điện hình Sin vào dây Stato nó
sẽ tương tác với từ trường tạo ra lực
điện từ kéo Rôto quay.
- Không tự khởi động được:
Xét sơ đồ 1 động cơ đồng bộ đơn giản như hình trên. Giả sử nửa chu kỳ
đầu dòng điện đi vào. Dùng quy tắc bàn tay trái ta có lực điện từ
đ
F

'
tác dụng
lên Rôto. Nửa chu kỳ sau dòng điện đi ra cho nên lực điện từ cũng đổi chiều,
do quán tính Rôto không tự quay được.
- Giải thích đồng bộ:
Khi động cơ đã làm việc muốn mômen quay luôn luôn tác dụng theo
một chiều nhất định thì cực từ Rôto phải đổi chiều nghĩa là tốc độ Rôto động
cơ phải bằng tốc độ từ trường quay.
4. Các đặc tính của máy phát đồng bộ:
a. Đặc tính không tải:
- Quan hệ:
)(
KTo
IfE =
Khi n =
const gọi là đặc tính không tải.
- Khi I
KT
tăng từ trường mạch
lên do đó sức điện động tăng. Đường
đặc tính như dạng hình trên.
b. Đặc tính ngoài:
- Quan hệ:
)(IfU =
Khi
constn =
,
constI
KT
=

là đường đặc tính ngoài.
25