Kỹ thuật điện đại cương - Chương 5 docx

Đề cơng bài giảng
Lê Bá Tứ 2008
64
Chơng 5. Máy điện không đồng bộ (KĐB)
Mục tiêu: Cấu tạo, nguyên lý, sơ đồ thay thế, mô men quay, các phơng pháp mở
máy đông cơ kđb.
Đ5.1. Khái niệm chung
Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều, làm việc theo định
luật cảm ứng điện từ, có tốc độ quay của rôto khác với tốc độ quay của từ trờng
quay.
Máy phát điện không đồng bộ có đặc tính làm việc không tốt lắm so với
máy phát điện đồng bộ, nên ít đợc sử dụng.
Động cơ điện không đồng bộ có cấu tạo và vận hành đơn giản, giá thành rẻ,
làm việc tin cậy nên đợc sử dụng nhiều trong sản xuất và sinh hoạt. Động cơ
điện không đồng bộ có các loại: động cơ ba pha, hai pha, và một pha.
Đ5-2. Cấu tạo của máy điện không đồng bộ ba pha






Cấu tạo của máy điện không đồng bộ (hình 5-1), gồm 2
bộ phận chính stato và rôto, ngoài ra còn có vỏ máy và
nắp máy. Hình 5-2 vẽ mặt cắt ngang trục máy, cho thấy
hình dạng các lá thép stato (1) và rôto(2).

1. Stato (hình 5-3).
H5-2
2

1
dâ
y
stato
Rôto
Vỏ má
y

Lõi stato
Nắp máy
H5-1

Đề cơng bài giảng
Lê Bá Tứ 2008
65
Là bộ phận tạo ra từ trờng chính trong máy.Stato là phần tĩnh gồm 2 bộ phận
chính là lõi thép và dây quấn. Ngoài ra stato còn có vỏ máy và nắp máy.
a. Lõi thép
Lõi thép stato do các lá thép kỹ thuật điện đợc dập nh hình 5-2, ghép với
nhau tạo thành khối hình trụ (hình 5-4) bên trong có các rãnh để đặt dây quấn.
Lõi thép đợc ép chặt vào trong vỏ máy.
b. Dây quấn
Dây quấn stato làm bằng
dây điện từ đợc đặt trong các
rãnh của lõi thép (hình 5-3).
Trên hình 5-5 vẽ sơ đồ khai
triển dây quấn stato máy ba
pha lõi thép có 12 rãnh. Dây
quấn pha A trong các rãnh 1,
4, 7, 10, pha B trong các rãnh

3, 6, 9, 12 pha C trong các
rãnh 5, 8, 11, 2.
Khi dòng điện xoay chiều ba pha chạy trong ba dây quấn stato sẽ tạo ra từ
trờng quay.
c. Vỏ máy
Vỏ máy làm bằng gang hoặc
nhôm, dùng để giữ chặt lõi thép và
cố định máy trên bệ. Hai đầu có nắp
máy, ổ đỡ trục. Vỏ máy và nắp máy
dùng để bảo vệlõi thép dây quấn và
đỡ trục máy.
y
y
1

H5-5
Lõi thép
stato
Lõi thé
p
rôto
H5-4
H5-3
Lõi thép
dâ
y

q
uấn

Đề cơng bài giảng
Lê Bá Tứ 2008
66
2. Rôto
Rôto là phần ứng có nhiệm vụ cảm ứng các sđđ để sinh ra dòng điện chạy
trong dây quấn rôto.
Cấu tạo của rôto gồm lõi thép, dây quấn và trục máy.
a. Lõi thép (hình 5-4)
Lõi thép gồm các lá thép kỹ
thuật điện đợc dập nh (hình 5-
2) ghép lại thành khối hình trụ
trên trục máy và mặt ngoài có
rãnh theo hớng trục để đặt dây
quấn.
b. Dây quấn
Dây quấn rôto của máy điện
không đồng bộ có hai loại: rôto
lồng sóc và rôto dây quấn.
Loại rôto lồng sóc công suất
trên 100kW, trong các rãnh của
lõi thép rôto đặt các thanh đồng,
hai dầu nối ngắn mạch bằng 2
vòng đồng, tạo thành lồng sóc.
ở động cơ công suất nhỏ,
lồng sóc đợc chế tạo bằng cách
đúc nhôm vào các rãnh lõi thép
rôto, (hình5-6a) tạo thành thanh
nhôm, hai đầu đúc vòng ngắn mạch và gân để làm
mát. Động cơ điện có rôto lồng sóc gọi là động cơ
không đồng bộ lồng sóc.

Loại rôto dây quấn (hình 5-6b), trong rãnh
lõi thép rôto, đặt dây quấn ba pha. Dây quấn rôto
thờng nối sao, ba đầu ra nối với ba vòng tiếp xúc
bằng đồng lắp cố định trên trục rôto và đợc cách
điện với trục. Tỳ vào 3 vòng tiếp xúc là 3 chổi
than đợc nối với hộp biến trở bên ngoài để mở
máy và điều chỉnh tốc độ của động cơ. Loại động
Biến tr
ở

Vòng trợt
H5- 6c
Dây quấn lồng sóc
H5-6a
H5-6b - rôto day quấn

Đề cơng bài giảng
Lê Bá Tứ 2008
67
cơ này gọi là động cơ không đồng bộ rôto dây quấn, đợc ký hiệu nh hình 5-6c.
Động cơ lồng sóc là loại rất phổ biến, động cơ rôto dây quấn có u 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 đợc dùng khi động cơ lồng sóc không đáp ứng đợc
các yêu cầu về truyền động.
Đ5.3. Từ trờng của máy điện không đồng bộ
1. Từ trờng của dây
quấn một pha
Từ trờng của dây quấn
một pha là từ trờng có
phơng không đổi,có trị số và

chiều biến đổi theo thời gian,
gọi là từ trờng đập mạch. Số
cực từ của từ trờng phụ thuộc
vào cánh nối dây quấn stato.
Để đơn giản ta xét từ
trờng stato của máy điện 1
pha, lõi thép có 4 rãnh (hình 5-
7). Dây quấn stato có 2 phần
tử, nên có 2 cách nối nh hình
5-7a,b. Dòng điện chạy trong
dây quấn là dòng điện xoay chiều hình sin một pha i = I
max
sint. ở thanh nào có
dòng điện đi vào đợc ký hiệu , và đi ra đợc ký hiệu ~. Căn cứ vào chiều
dòng điện ta vẽ đợc chiều từ trờng theo quy tắc cái đinh ốc.
Dây quấn hình 5-7a tạo thành từ trờng 2 đôi cực: p =2.
Dây quấn ở hình 5-7b tạo nên từ trờng 1 đôi cực: p =1.
Kết luận: Số cực từ trong máy điện do cách nối dây stato quyết định.
2. Từ trờng quay của dây quấn ba pha
Dòng điện xoay chiều ba pha có u điểm lớn là tạo ra từ trờng quay.
a. Sự tạo thành từ trờng quay.
Xét từ trờng stato của máy điện đơn giản lõi thép có 6 rãnh, dây quấn stato
có 3 phần tử.

N
N
S
S
2
1

3
4
b c
d
2
3
4
a
1
H5-7a

ab
c
d
1
2
3
4
H5-7b

N
S
2
1
3
4

Đề cơng bài giảng
Lê Bá Tứ 2008
68

Hình 5-8, vẽ mặt cắt ngang của stato của máy điện ba pha đơn giản, ba dây
quấn AX, BY, CZ đặt trong 6 rãnh, có trục của các dây quấn lệch nhau góc
120
0
.
Cho 3 dòng điện:
i
A
= I
max
sint chạy trong dây AX tạo ra từ trờng
A
B
r

i
B
= I
m
sin(t - 120
0
) chạy trong dây BY tạo ra từ trờng
B
B
r

i
C
= I
m

sin(t - 240
0
) chạy trong dây CZ tạo ra từ trờng
C
B
r

Từ trờng trong máy là:

CBA
BBBB
r
rrr
++=

+ Tại thời điểm pha
t = 90
0
:
Dòng điện pha A cực đại và dơng:
I
A
= I
m
, nên I
A
đi từ A đến X, và từ trờng
pha A cực đại: B
A
= B

m
, có phơng nằm
ngang và đi từ phải sang trái. Dòng điện
pha B và C âm: I
B
=I
C
= - 0,5I
m
, nên I
B
và
I
C
đi từ điển cuối đến điển đầu. Từ trờng
B
B
và B
C
có trị số bằng 0,5B
m
.

Dùng quy tắc cái đinh ốc xác định
chiều của từ trờng B
A
, B
B
và

B
C
(hình 5-
8a). Từ trờng tổng có một cực S và một
cực N, ta gọi là từ trờng một đôi cực (p =
1). Trục của từ trờng tổng trùng với trục
dây quấn pha A là pha có dòng điện cực
đại và có trị số 1,5 B
m
.
+ Thời điểm pha
t = 210
0
: Dòng điện
pha B cực đại và dơng: I
B
= I
m
, các dòng
điện I
A
= I
B
= - 0,5I
m
(hình 5-8b). Dùng
quy tắc cái đinh ốc xác định chiều của B
A
,
B

B
, B
C
. Ta thấy từ trờng tổng đã quay đi
một góc là 120
0
so với thời điểm trớc. Trục của từ trờng tổng trùng với trục dây
quấn pha B là pha có dòng điện cực đại và có trị số 1,5 B
m
.
+ Thời điểm pha
t = 330
0
: Là thời điểm chậm sau thời điểm đầu 2/3 chu kỳ;
lúc này dòng điện pha C cực đại và dơng, còn dòng điện pha A và B âm (hình 5-
H5-8b
O
B
B
r
A
B
r
B
r
C
B
r
A
Y

C
Z
B
X
H5-8c
A
Y
C
Z
B
X
B
B
r
A
B
r
B
r
O
C
B
r
H5-8a
X
B
B
r
A
B

r
B
r
O
C
B
r
Y
C
Z
B
A

Đề cơng bài giảng
Lê Bá Tứ 2008
69
8c), tơng tự nh trên thu đợc từ trờng tổng đã quay đi một góc 240
0
so với
thời điểm
t=90
0
. Trục của từ trờng tổng trùng với trục B
C
và có trị số 1,5 B
m
.
+ Xét tơng tự tại thời điểm
t = 410
0

từ trờng trong máy giống nh thời
điểm
t=90
0
. Cứ xét lần lợt nh vậy ta thấy từ trờng stato của máy điện 3 pha
là từ trờng quay. Từ trờng quay móc vòng với cả hai dây quấn stato và rôto, đó
là từ trờng chính của máy điện, tham gia vào quá trình biến đổi năng lợng.
Với cấu tạo dây quấn nh trên, ta đợc từ trờng quay một đôi cực. Nếu thay
đổi cách cấu tạo dây quấn, ta đợc từ trờng 2,3 hay 4 đôi cực.
b. Đặc điểm của từ trờng quay
Từ trờng quay của hệ thống dòng điện ba pha chạy trong 3 cuộn dây giống
nhau và lệch pha nhau 120
o
độ có 3 đặc điểm sau:
- Tốc độ từ trờng quay:
vg/ph60fn
11
=

Tốc độ từ trờng quay phụ thuộc vào tần số dòng điện stato f
1
và số đôi cực p.
Thật vật, ở hình 5-8 khi dòng điện biến thiên thêm một chu kỳ, từ trờng quay
đợc một vòng, do đó trong một phút dòng điện stato thực hiện 60f chu kỳ, từ
trờng quay đợc 60f vòng.Từ trờng có 2 đôi cực, dòng điện biến thiên một chu
kỳ, từ trờng quay đợc 1/2 vòng (từ cực N qua S đến N là 1/2 vòng), do đó tốc
độc từ trờng quay là
2
60f
n

1
1
= . Một cách tổng quát, khi từ trờng quay có p đôi
cực, tốc độ từ trờng quay là:
)(vòng/phút
p
60f
n
1
1
=
(5-1)
- Chiều quay của từ trờng
Chiều quay của từ trờng phụ thuộc vào thứ tự pha của dòng điện. Muốn đổi
chiều quay của từ trờng ta thay đổi thứ tự hai pha với nhau, ví dụ dòng điện i
B

cho vào dây quấn CZ, dòng điện i
C
cho vào dây quấn BY, từ trờng sẽ quay theo
chiều từ trục dây quấn AX đến trục dây quấn CZ rồi đến trục dây quấn BY.
- Trị số của từ trờng quay: B =1,5B
m
= const
3. Từ trờng quay của dòng điện 1 pha.
Để tạo ra từ trờng quay bằng dòng1 pha trong kỹ thuật ngời ta cho 2 dòng
điện lệch pha nhau 90
o
chạy vào hai dây quấn đặt lệch nhau 90
o

, thì từ trờng
tổng là từ trờng quay.
4. Từ thông tản.
Từ trờng quay trong máy điện sinh ra 2 từ thông, từ thông chính chạy trong lõi
thép và từ thông tản chỉ móc vòng với mỗi dây quấn và khép mạch qua vật liệu

Đề cơng bài giảng
Lê Bá Tứ 2008
70
không sắt từ, gọi là từ thông tản. Từ thông tản stato, chỉ móc vòng với dây quấn
stato, từ thông tản rôto chỉ móc vòng với dây quấn rôto. Từ thông tản đợc đặc
trng bằng điện kháng tản X
1
và X
2
, nh đã xét ở máy biến áp.

Đ5.4. Nguyên lý làm việc của máy điện KĐB
1. Nguyên lý làm việc của động cơ điện không đồng bộ
Khi cho dòng điện ba pha tần số f
1
vào ba dây quấn stato, sẽ tạo ra từ trờng
quay p đôi cực, quay với tốc độ là
p
60f
n
1
1
=
. Từ trờng quay cắt các thanh

dẫn của dây quấn rôto, cảm ứng các sức
điện động e
2
. Vì dây quấn rôto nối ngắn
mạch, nên sức điện động cảm ứng sẽ sinh ra
dòng điện I
2
chạy trong dây quấn rôto. Lực
tác dụng tơng hỗ giữa từ trờng quay của
máy với thanh dẫn mang dòng điện rôto,
kéo rôto quay theo chiều quay của từ trờng
quay với tốc độ n.
Trên hình 5-9 vẽ minh hoạ từ trờng quay tốc độ n
1
, chiều sức điện động và
dòng điện cảm ứng trong thanh dẫn rôto, chiều các lực điện từ F
dt
.
Khi xác định chiều sức điện động cảm ứng theo quy tắc bàn tay phải, ta căn
cứ vào chiều chuyển động tơng đối của thanh dẫn đối với từ trờng. Nếu coi từ
trờng đứng yên, thì chiều chuyển động tơng đối của thanh dẫn ngợc chiều n
1
,
từ đó áp dụng quy tắc bàn tay phải, xác định đợc chiều sđđ nh hình vẽ.
Chiều lực điện từ xác định theo quy tắc bàn tay trái, trùng với chiều quay n
1
.
Tốc độ n của máy nhỏ hơn tốc độ từ trờng quay n
1
vì nếu tốc độ n=n

1
thì
không có sự chuyển động tơng đối, trong dây quấn rôto không có sđđ và dòng
điện cảm ứng, lực điện từ bằng không. Độ chênh lệch giữa tốc độ từ trờng quay
và tốc độ rôto gọi là tốc độ trợt n
2
: n
2
= n
1
- n
Tỷ số:
1
1
1
2
n
nn
n
n
s

==
(5-2), gọi là hệ số trợt, đặc trng cho tải của động
cơ.
Khi rôto đứng yên (n = 0), hệ số trợt s =1; khi rôto quay định mức s =
0,02
ữ 0,06.
X
Y

C
Z
B
A
n
1

n
F
F
H5-9
~
~
~
~
~
Kí hiệu

Đề cơng bài giảng
Lê Bá Tứ 2008
71
Tốc độ động cơ tính theo hệ số trợt là:
s)(1
p
60f
s)(1nn
1
1
==
(5-3)

Đ5.5. Mô hình toán trong động cơ không đồng bộ
1. Phơng trình cân bằng điện dây quấn stato.
Dây quấn stato của động cơ điện kđb tơng tự nh dây
quấn sơ cấp của máy biến áp, nên phơng trình cân bằng điện
áp trong 1 pha dây quấn stato là:
1111
EZIU
&&&
= (5-4)
Trong đó:
111
jXRZ
+
= là tổng trở dây quấn stato; R
1
là điện trở
dây quấn stato; X
1
= 2fL
1
là điện kháng tản dây quấn stato, đặc trng cho từ
thông tản stato; f là tần số dòng điện stato; L
1
là điện cảm tản stato.
1
E
&
là sức điện động pha stato do từ thông của từ trờng quay sinh ra có trị số
là: E
1

= 4,44f
1
W
1
k
gq1

max
(5-5)
W
1
, k
gq1
là số vòng dây và hệ số dây quấn của một pha stato. Hệ số k
gq1
< 1,
là do dây quấn stato quấn rải trên các rãnh lõi thép và có bớc quấn ngắn, không
quấn đồng tâm nh máy biến áp.

max
là biên độ từ thông của từ trờng quay.
2. Phơng trình cân bằng điện ở dây quấn rôto.
Dây quấn rôto giống nh dây quấn thứ cấp máy biến áp, nhng ở động cơ,
dây quấn rôto chuyển động đối với từ trờng quay, với tốc độ n
2
= n
1
- n =
sn
1

. Nh vậy sức điện động và dòng điện trong dây quấn rôto có tần số là:

1
12
2
sf
60
spn
60
pn
f ===
(5- 6)
Tần số dòng điện rôto lúc quay bằng hệ số trợt nhân với tần số dòng điện
stato f
1
. Lúc rôto đứng yên tần số dòng điện rôto là f
1
Sức điện động pha dây quấn rôto lúc quay là:
E
2s
= 4,44f
2
W
2
k
gq2

max
(5-7)
W

2
, k
gq2
là số vòng dâyvà hệ số dây quấn của dây quấn rôto. Hệ số k
gq2
<1 nói
lên sự giảm sức điện động do dây quấn rôto đặt rải trên các rãnh và có bớc quấn
ngắn.
Khi rôto đứng yên s = 1, tần số f
2
= f
1
. Sức điện động dây quấn rôto lúc
không quay là: E
2
= 4,44f
1
W
2
k
gq2

max
(5-8)
r
1
l
1

e

1
u
1

i
1

H5-12

Đề cơng bài giảng
Lê Bá Tứ 2008
72
So sánh (5-7) và (5-8) ta thấy:
E
2s
= 4,44f
1
W
2
k
gq2

max
. s = sE
2
(5-9)
Sức điện pha rôto lúc quay E
2s
bằng sức điện động ra rôto lúc không quay
nhân với hệ số trợt s.

Điện kháng tản dây quấn rôto lúc quay là:
X
2s
= 2f
2
L
2
= s.2f
1
L
2
= sX
2
(5-10)
Trong đó L
2
là điện cảm tản pha dây quấn rôto, X
2
= 2f
1
L
2
là điện kháng tản
rôto lúc không quay. Điện kháng tản rôto lúc quay bằng điện kháng tản rôto
không quay nhân với hệ số trợt s.
Từ (5-5) với (5-8) ta có tỷ số sđđ pha stato và rôto là:

gq22
gq11
2

1
e
kW
kW
E
E
k ==
(5-11)
k
e
gọi là hệ số quy đổi sức điện động.
Chọn chiều E
2s
, I
2
nh hình 5-12. Vì dây quấn rôto ngắn mạch, nên phơng
trình cân bằng điện lúc rôto quay là:

)jX(RIE
2s222s
+=
&&
(5-12a)
hoặc:

)jsX(RIEs0
2222
+=
&&
(5-12b)

Trong phơng trình (5-12) dòng điện rôto có tần số f
2
= sf và có trị số hiệu
dụng là:

2
2
22
2
2
2
XsR
sE
I
+
=
(5-13)
3. Phơng trình cân bằng từ của động cơ không đồng bộ
Khi động cơ làm việc, từ trờng quay trong máy đồng thời do dòng điện của
cả hai dây quấn sinh ra. Dòng điện trong dây quấn stato sinh ra từ trờng quay
stato có tốc độ n
1
. Dòng điện trong dây quấn rôto sinh ra từ trờng quay rôto,
quay đối với rôto tốc độ:
1
2
2
sn
p
s60f

p
60f
n ===

Vì rôto quay đối với stato tốc độ n, nên từ trờng rôto sẽ quay đối với stato
tốc độ là: n
2
+ n = sn
1
+ n = sn
1
+ n
1
(1-s) = n
1

Nh vậy, từ trờng quay stato và từ trờng quay rôto không chuyển động
tơng đối với nhau. Từ trờng tổng hợp của máy sẽ là từ trờng quay với tốc độ
n
1
.
L
2S

R
2

i
2

E
2S

H5-13

Đề cơng bài giảng
Lê Bá Tứ 2008
73
Cũng lý luận nh ở máy biến áp, từ thông

max
có trị số hầu nh không đổi
ứng với chế độ không tải, và có tải. Do đó ta có thể viết đợc phơng trình cân
bằng từ của động cơ là:
0dq1112dq2221dq111
IkwmIkwmIkwm
&&&
= (5-14)
Trong đó:
0
I
&
là dòng điện stato lúc không tải.
21
I,I
&&
là dòng điện stato và rôto khi động cơ kéo tải.
m
1
, m

2
là số pha của dây quấn stato và rôto.
Các hệ số m
1
w
1
k
dq1
, m
2
w
2
k
dq2
nói lên từ trờng quay do đồng thời m
1
pha
stato và m
2
pha rôto sinh ra và có xét đến số vòng dây, cấu tạo các dây quấn.
Dấu trừ trớc
2
I
&
vì chiều
2
I
&
không phù hợp với chiều từ thông theo quy tắc
vặn nút chai.

Chia hai vế phơng trình (5-14) cho m
1
w
1
k
dq1
và đặt:
2
i
2
dq222
dq111
2
'I
k
I
kwm
kwm
I
&
&&
==
, ta có:
201
'III
&&&
+= (5-15)
I'
2
là dòng điện rôto quy đổi về stato, hệ số

dq222
dq111
i
kwm
kwm
k =
(5-16) gọi là
hệ số quy đổi dòng điện.
Đ5.6. Sơ đồ thay thế động cơ điện không đồng bộ
Để thuận tiện cho việc nghiên cứu và tính toán máy điện kđb, từ hệ phơng
trình cân bằng điện và từ của động cơ, thiết lập sơ đồ mạch điện thay thế cho
động cơ kđb. Từ hệ phơng trình của động cơ kđb:
11111
E)jX(RIU
&&&
+=
)jsX(RIEs0
2222
+=
&&

201
'III
&&&
+=
Phơng trình (5-13) là phơng trình mạch điện rôto lúc quay, trong đó dòng
điện I
2
có tần số f
2

= sf.
Chia (5-13) cho s ta có:
)jX
s
R
(IE0
2
2
22
+=
&&
(5-17)
Các thông số E
2
, X
2
trong (5-17) là sđđ rôto, điện kháng rôto lúc không quay,
ứng với tần số dòng điện rôto bằng f.

Đề cơng bài giảng
Lê Bá Tứ 2008
74
Phơng trình (5-17) là phơng trình cân bằng điện rôto qui đổi về stato.
Nhân phơng trình (5-17) với k
e
, chia và nhân với k
i
ta có:

)kkjXkk

s
R
(
k
I
Ek0
ie2ie
2
i
2
2e
+=
&
&
(5-18)
Trong đó k
e
, k
i
là hệ số qui đổi sức điện động và hệ số quy đổi dòng điện.
Gọi E'
2
= k
e
E
2
= E
1
là sđđ pha rôto qui đổi về stato.
i

2
2
k
I
I' =
là dòng điện rôto qui đổi về stato.
Trong biểu thức k
i
cho thấy, ngoài qui đổi dây
quấn còn qui đổi số pha rôto m
2
về bằng số pha
stato m
1
.
R'
2
= R
2
k
e
k
i
là điện trở dây quấn rôto qui đổi
X'
2
= X
2
k
e

k
i
là điện kháng rôto qui đổi .
k
e
k
i
= k
z
là hệ số qui đổi tổng trở.
Phơng trình (5-18) trở thành:

)jX'
s
R'
('I'E0
2
2
22
+=
&&
(5-19)
Giống nh máy biến áp, -E
1
và -E'
2
là điện áp rơi
trên tổng trở từ hoá:

)jX(RI'EE

thth021
+==
&&&
(5-20)
Cuối cùng ta có hệ phơng trình động cơ điện nh
sau:

)jX(RI)jX(RIU
thth01111
+++=
&&&
(5-21)

)jX'
s
R'
('I)jX(RI0
2
2
2thth0
++=
&&
(5-22)

201
'III
&&&
+= (5-23)
Từ hệ phơng trình (5-21), (5-22), (5-23) thiết lập đợc mạch điện 5-14, là sơ
đồ thay thế động cơ không đồng bộ. Để thuận tiện cho việc tính toán, sơ đồ 5-14

đợc xem gần đúng tơng đơng với sơ đồ 5-15. Sơ đồ 5-15 đợc sử dụng nhiều
trong tính toán động cơ điện không đồng bộ, trong đó:
R
o
= R
1
+ R
th

X
o
= X
1
+ X
th

Biến đổi:
R
1

X
1

R
2
'/s
X
2
'
R

th

X
th

I
o

I
1
U
1
E
1
H5-14
I
2
'
R'
2
/s
X
2
'
R
1

X
1

I
1
U
1
I
o

H5-15a

R
o

X
o

I'
2
H5-15b
U
1

R
o

X
o

s
s1
'R

2

I'
2

R
n

X
n

I
1

I
o


Đề cơng bài giảng
Lê Bá Tứ 2008
75

s
s)(1R'
R'
s
R'
2
2
2

+=
(5-24)

s
R'
2
đặc trng cho công suất điện từ

s
R
Im
s
R'
I'mP
2
2
22
2
2
21dt
== (5-25)
R'
2
đặc trng cho tổn hao đồng trong rôto.

P
đ2
= m
1

I'
2
2
R'
2
= m
2
I
2
2
R
2
(5-26a)
s
s)(1R'
2

đặc trng cho công suất cơ trên trục.
s
s)(1
RIm
s
s)(1
R'I'mP
2
2
222
2
21c

=

=
o
(5-26b)
Sơ đồ thay thế động cơ không đồng bộ có thể vẽ nh hình 5-15b
Đ5.7. Mômen quay của động cơ không đồng bộ ba pha
ở chế độ động cơ điện, mômen điện từ đóng vai trò mômen quay và đợc
tính là:
1
dt
dt
P
MM

==
(5-27)
Trong đó:
P
đt
là công suất điện từ đợc tính bằng biểu thức (5-25):
s
R'
I'mP
2
2
21dt
=

1

là tần số góc của từ trờng quay:
1
=/p (5-28)
là tần số góc dòng điện stato.
p là số đôi cực từ.
Dựa vào sơ đồ gần đúng (5-15b), dòng điện I'
2
đợc tính là:
2
21
2
2
1
1
2
)X'(X)
s
R'
(R
U
I'
+++
=
(5-29)
Thay (5-25), (5-28), (5-29) vào (5-27) đợc:

+++
=
2
21
2
2
1
2
2
11
)X'(X)
s
R'
(Rs
R'pUm
M
(5-30)
Trên hình (5-16a) vẽ quan hệ mômen theo hệ số trợt: M = f(s)

Đề cơng bài giảng
Lê Bá Tứ 2008
76
Nếu thay
n
nn
s
1

=

ta sẽ có quan hệ n = f(M), đó là đờng đặc tính cơ của
động cơ không đồng bộ (hình 5-16b).
Động cơ sẽ làm việc ở điểm mômen quay bằng M bằng mômen cản M
C
.
Các đặc điểm của mômen quay động cơ không đồng bộ:
- Mômen tỷ lệ với bình phơng điện áp, nếu điện áp đặt vào động cơ thay
đổi, mômen động cơ thay đổi rất nhiều. Trên hình 5-16c vẽ đờng M = f(s) với
các điện áp khác nhau U
2
< U
1
.
- Mômen có trị số cực đại M
m
ứng với giá trị tới hạn s
th
làm cho đạo hàm
0
s
M
=


. Sau khi đạo hàm tính đợc trị số s
th
và M
m
là:
21

2
211
2
th
X'X
R'
X' XR
R'
s
+

++
=
(5-31)

+++
=
])X(XR[R2
pUm
M
2'
21
2
11
2
11
m
)X'X(R2
pUm
211

2
11
++
(5-32)
Hệ số trợt tới hạn s
th
tỷ lệ thuận với điện trở
rôto, còn M
m
không phụ thuộc vào điện trở rôto,
khi cho thêm điện trở phụ R
p
vào mạch rôto,
đờng đặc tính M = f(s) thay đổi nh hình 5-
16d. Tính chất này đợc sử dụng để điều chỉnh
tốc độ và mở máy động cơ rôto dây quấn.
Quan hệ giữa M, M
m
và s
th
có thể viết gần
đúng nh sau:

)
s
s
s
s
(:M2M
th

th
m
+=
O
0,2
0,4 0,6 0,8 1
s
M
m
ở
M
m
M
M
M
C

H5 -16a
n
1

n
M
C

M
M
mở

M

o
H5 -16b
M
H5 -16c
O
0,
2
0,
4
0,6
0,8
1
s
U
2

U
1

M
O
0,2 0,4 0,6 0,8
1
s
M
m

R
2

H5 -16d
R
2
+ R'
p
R
2
+R"
p


Đề cơng bài giảng
Lê Bá Tứ 2008
77
(5-33)
Thay s = 1 vào biểu thức (5-30), mômen mở máy động cơ là:

])X'(X)R'[(R
R'pUm
M
2
21
2
21
2
2
11
+++
=
mở

(5-34)
Đối với động cơ lồng sóc thờng cho các tỷ số sau:
2,51,6
M
M
2;1,1
M
M
dm
m
d
ữ=ữ=
m
mở

Đ5.8. Mở máy động cơ không đồng bộ ba pha
Để động cơ không đồng bộ ba pha mở máy đợc, mômen mở máy của động
cơ phải lớn hơn mômen cản của tải lúc mở máy, đồng thời mômen động cơ phải
đủ lớn để thời gian mở máy trong phạm vi cho phép vì:

Khi mở máy hệ số trợt s =1, theo sơ đồ thay thế gần đúng, dòng điện pha lúc
mở máy:

2
21
2
21
1
)X'(X)R'(R
U

I
+++
=
pmở
(5-35)
Dòng điện mở máy lớn bằng 5
ữ 7 lần dòng điện định mức, sẽ làm cho điện
áp mạng điện tụt xuống khi lới điện công suất nhỏ, ảnh hởng đến sự làm việc
của các thiết bị khác. Vì thế ta cần có các biện pháp mở máy.
1. Mở máy động cơ rôto dây quấn
Khi mở máy, dây quấn rôto đợc nối với biến
trở mở máy (hình 5-17). Lúc mở máy để biến trở lớn
nhất, sau đó giảm dần đến không. Đờng đặc tính
mômen ứng với các giá trị R
mở
vẽ trên hình (5-16d).
Muốn mômen mở máy cực đại, hệ số trợt tới
hạn phải bằng 1:
1
X'X
R'R'
s
21
2
th
=
+
+
=
mở

(5-36)
Từ đó xác định đợc điện trở R
mở
cần thiết.
Khi có R
mở
dòng điện pha mở máy là:
2
21
2
21
1
)X'(X)R'R'(R
U
I
++++
=
mở
pmở

Nhờ có R
mở
dòng điện mở máy giảm xuống.
Biến tr
ở

Vòng trợt
H5- 17

Đề cơng bài giảng

Lê Bá Tứ 2008
78
Nh vậy, có R
mở
mômen mở máy tăng, dòng điện mở máy giảm, đó là u điểm
lớn của động cơ rôto dây quấn.
2. Mở máy động cơ lồng sóc
a. Mở máy trực tiếp
Đây là phơng pháp đơn giản nhất, chỉ việc đóng trực tiếp động cơ điện
vào lới điện (hình 5-19). Nhợc điểm của phơng pháp này là dòng điện mở
máy lớn, làm tụt điện áp mạng điện rất nhiều, nếu quán tính của máy lớn, thời
gian mở máy sẽ rất lâu, có thể làm chảy cầu chỉ bảo vệ. Vì thế phơng pháp này
dùng đợc khi công suất nguồn điện lớn hơn công suất động cơ rất nhiều, việc
mở máy sẽ rất nhanh và đơn giản.
b. Giảm điện áp stato khi mở máy
Khi ta mở máy giảm điện áp đặt vào động cơ, để giảm dòng điện mở máy.
Khuyết điểm của phơng pháp này là mômen mở máy giảm rất nhiều, vì thế nó
chỉ sử dụng đợc đối với trờng hợp không yêu cầu mômen mở máy lớn. Có các
biện pháp giảm điện áp nh sau:
+ Dùng điện kháng nối tiếp vào mạch stato.
Điện áp mạng điện đặt vào động cơ qua điện kháng Đ.K (hình 5-20). Lúc mở
máy, cầu dao K
2
mở, cầu dao K
1
đóng. Khi động cơ đã quay ổn định thì đóng cầu
dao 2 và mở cầu dao K
1
. Nếu điện áp đặt vào động cơ giảm k lần, thì dòng mở
máy cũng giảm đi k lần và mômen giảm đi k

2
lần.
+ Dùng máy tự biến áp.
Điện áp mạng điện đặt vào sơ cấp máy tự biến áp (hình 5-21). Điện áp thứ cấp
máy tự biến áp đa vào động cơ. Thay đổi vị trí con chạy để lúc mở máy điện áp
đặt vào động cơ nhỏ, sau đó tăng dần lên bằng định mức. Gọi k là hệ số biến áp


H5-19




H5-20
ĐK
H5-21

Đề cơng bài giảng
Lê Bá Tứ 2008
79
của máy tự biến áp; U
1
là điện áp pha lới điện; Z
d
là tổng trở động cơ lúc mở
máy. Điện áp pha đặt vào động cơ khi mở máy là:
U
đc
=
k

U
1

Dòng điện chạy vào động cơ là:

d
2
1
d
dc
dc
Zk
U
Z
U
I ==

Dòng điện

lới điện cung cấp cho động cơ lúc có máy tự biến áp là:

d
2
1
dc
BA1
Zk
U
k
I

I ==
(5-37)
Khi mở máy trực tiếp dòng điện I
1
bằng:

d
1
1
Z
U
I =
(5-38)
So sánh (5-37) và (5-38) ta thấy, lúc có máy tự biến áp, dòng điện mở máy
giảm đi k
2
lần. Đây là một u điểm so với phơng pháp dùng điện kháng (dòng
điện chỉ giảm k lần). Vì thế phơng pháp dùng máy tự biến áp đợc dùng nhiều
đối với động cơ công suất lớn. Điện áp đặt vào động cơ giảm k lần, nên mômen
sẽ giảm k
2
lần.
+ Phơng pháp đổi nối sao - tam giác
Phơng pháp này chỉ áp dụng với những dộng cơ khi làm việc dây quấn stato nối
hình tam giác. Sơ đồ nối mạch nh
hình 5-22.
Khi mở máy đóng cầu dao K
1
và cầu
dao K

2
sang phía b để nối dây stato
hình sao nên điện áp đặt vào mỗi pha
giảm
3 lần. Khi máy chạy ổn định
đóng K
2
sang phía a, đổi nối dây
stato thành nối tam giác đúng quy
định của máy.
Dòng điện dây khi nối hình tam giác:

d
1
d
Z
U3
I
= (5-39)
Dòng điện dây khi nối hình sao là:
H5-22

Đề cơng bài giảng
Lê Bá Tứ 2008
80

d
1
dY
Z3

U
I
= (5-40)
So sánh (5-39) và (5-40) ta thấy phơng pháp mở máy đổi nối sao - tam giác
dòng điện mở máy giảm đi 3 lần và mômen giảm đi 3 lần.
Nhậ xét: Các phơng pháp mở máy đều có mômen mở máy giảm xuống nhiều.
Để khắc phục điều này, ngời ta đã chế tạo loại động cơ lồng sóc kép và loại
rãnh sâu có đặc tính mở máy tốt.
3. Động cơ điện lồng sóc có đặc tính mở máy tốt
a. Động cơ điện lồng sóc rnh sâu
Loại động cơ này, rãnh rôto hẹp và sâu (chiều sâu bằng 10 ữ
12 lần chiều rộng rãnh), vẽ trên hình 5-23.
Khi có dòng điện cảm ứng trong thanh dẫn rôto, từ thông tản
rôto

t
phân bố nh trên hình 5-23, móc vòng với đoạn dới
thanh dẫn nhiều hơn đoạn trên. Khi mở máy, rôto cha quay,
dòng điện rôto có tần số lớn bằng tần số f
1
, điện kháng tản rôto
sẽ lớn hơn điện trở, và có tác dụng quyết định đến sự phân bố
dòng điện rôto. Lúc mở máy điện kháng tản phía dới lớn,
dòng điện tập trung phía trên thanh dẫn gần miệng rãnh. Do
sự phân bố dòng điện tập trung nhiều ở phía miệng rãnh,
tiết diện dẫn điện của thanh coi nh bị nhỏ đi, điện trở rôto
R
2
tăng lên sẽ làm tăng mômen mở máy. Khi mở máy xong,
tần số dòng điện rôto nhỏ, tác dụng trên bị yếu đi, điện trở

rôto giảm xuống nh bình thờng.
b. Động cơ điện lồng sóc kép
Rôto của động cơ có hai lồng sóc (hình 5-24), các thanh dẫn của lồng sóc
ngoài (còn gọi là lồng sóc mở máy) có tiết diện nhỏ và điện trở suất lớn. Lồng
sóc trong có tiết diện lớn điện trở nhỏ.
Khi mở máy dòng điện tập trung ở lồng sóc ngoài có điện trở R
2
lớn, mômen
mở máy lớn. Khi làm việc bình thờng dòng điện lại phân bố đều ở cả hai lồng
sóc, điện trở R
2
nhỏ xuống.
Động cơ điện rãnh sâu và lồng sóc kép có đặc tính mở máy tốt, nhng vì từ
thông tản lớn, nên cos
thấp hơn động cơ lồng sóc thông thờng.

H5-23

H5-24

Đề cơng bài giảng
Lê Bá Tứ 2008
81
Đ5-9. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ
Tốc độ của động cơ điện không đồng bộ là:

()
p
60f
s1nn

1
==
vòng /phút. (5-3)
Từ biểu thức (5-3) ta thấy:
ở động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc để
điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi tần số dòng
điện stato, nối laị dây stato để thay đổi p, hoặc thay đổi điện
áp đặt vào stato để thay đổi hệ số trợt s. Tất cả các phơng
pháp đều thực hiện ở phía stato. Đối với động cơ rôto dây
quấn thờng điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở
rôto.
1. Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi tần số
Việc thay đổi tần số f của dòng điện stato thực hiện bằng
bộ biến đổi tần số.
Từ biểu thức (5-5) thì từ thông

max
tỷ lệ thuận với tỷ số
U
1
/f, khi thay đổi tần số phải giữ cho từ thông
max
không
đổi, để mạch từ ở tình trạng định mức. Muốn vậy phải điều
chỉnh đồng thời tần số và điện áp, giữ cho tỷ số giữa điện áp
U
1
/ f không đổi.
Hình 5-25 vẽ họ đặc tính cơ của động cơ đồng bộ khi điều
chỉnh tốc độ bằng thay đổi tần số.

2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực
Số đôi cực của từ trờng quay phụ thuộc vào cấu tạo dây quấn. Hình 5-8, vẽ
cấu tạo dây quấn của một pha stato, ứng với từ trờng có p = 1 và p = 2. Động cơ
không đồng bộ có cấu tạo dây quấn dễ thay đổi số đôi cực từ đợc gọi là động cơ
không đồng bộ nhiều cấp tốc độ. Phơng pháp điều chỉnh này chỉ áp dụng cho
loại động cơ rôto lồng sóc.
Mặc dù điều chỉnh tốc độ nhảy cấp, nhng có u điểm là giữ nguyên độ cứng
của đặc tính cơ (hình 5-26), động cơ nhiều cấp tốc độ đợc sử dụng rộng rãi
trong các máy luyện kim, máy tầu thuỷ
3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào stato
Phơng pháp này chỉ việc giảm điện áp đặt vào động cơ. Khi giảm điện áp
đờng đặc tính M = f(s) sẽ thay đổi (hình 5-27) do đó hệ số trợt thay đổi, tốc độ
động cơ thay đổi.
n
M
f
1đm
f
1
< f
1đm
f
1
< f'
1
o

H5 -25
n
p

2p
M
o
H5 -26

Đề cơng bài giảng
Lê Bá Tứ 2008
82
4. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch rôto.
Mắc biến trở vào mạch rôto nh (hình 5-17c).
Điều chỉnh biến trở sẽ làm thay đổi điện trở dây
quấn rôto R
2
.
Biến trở điều chỉnh tốc độ phải làm việc lâu dài
nên có kích thớc lớn hơn so với biến trở mở máy.
Họ đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ rôto dây
quấn khi có biến trở điều chỉnh tốc độ vẽ trên hình
5-28. Ta thấy rằng khi tăng điện trở, tốc độ quay
của động cơ giảm.
Nếu mômen cản không đổi, dòng rôto không
đổi, khi tăng điện trở để giảm tốc độ, sẽ tăng tổn
hao công suất trong biến trở, do đó phơng pháp
này không kinh tế. Tuy nhiên phơng pháp đơn
giản, điều chỉnh trơn và khoảng điều chỉnh tơng
đối rộng, đợc sử dụng điều chỉnh tốc độ quay của
động cơ công suất trung bình.
Nhìn chung khả năng điều chỉnh tốc độ của
động cơ không đồng bộ bị hạn chế. Đây là một
nhợc điểm của động cơ không đồng bộ.

Đ5-10. Các đặc tính làm việccủa động cơ KĐB
Các đặc tính làm việc của động cơ không
đồng bộ là các quan hệ giữa tốc độ quay rôto
n, hệ số cos
, hiệu suất , mômen quay M và
dòng điện stato I
1
với công suất cơ hữu ích trên
trục động cơ(P
2
), khi điện áp U và tần số f ở
stato không đổi. Trên hình 5-29 vẽ các đặc tính
làm việc, trong đó hiệu suất
, cos là các chỉ
tiêu kinh tế, vì hiệu suất cao tổn hao công suất
trong máy nhỏ, cos
cao sẽ giảm đợc tổn hao
điện năng trên đờng dây của mạng điện, các
đặc tính khác là các chỉ tiêu kỹ thuật.
Đờng 1 biểu diễn mối quan hệ
=f(P
2
)
Đờng 2 quan hệ cos
=f(P
2
)
n = f(P
2

)
P
2
/ P
đm

1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
1
2
3 4 5
6
H5- 29

M
M
m

o
s
1
s
2
s
3

M
c

s
U
1
= 0,7 U
đm
U
1
= 0,8 U
đm
U
1
= U
đm
H5 -27
O
0,2 0,4 0,6 0,8
1
s
M
m
M
R
2

H5 -28
R
2

+ R'
p
R
2
+R"
p

M
mo1
M
mo2
M
mo3

Đề cơng bài giảng
Lê Bá Tứ 2008
83
Đờng 3 biểu diễn mối quan hệ P
1
= f(P
2
)
Đờng 4 biểu diễn mối quan hệ I
1
= f(P
2
)
Đờng 5 biểu diễn mối quan hệ M = f(P
2
)

Đờng 6 biểu diễn mối quan hệ s = f(P
2
)
1. Đờng n = f(P
2
)
Tốc độ của động cơ quan hệ với hệ số trợt s:
()
s1
p
60f
n
=

Khi tải tăng, công suất trên trục động cơ tăng, mômen cản tăng lên. Từ
đờng đặc tính mômen ta thấy hệ số trợt s tăng lên, và tốc độ động cơ giảm
xuống.
2. Đờng = f(P
2
) (đờng 1)
Hiệu suất của động cơ đợc tính nh sau:
PP
P
P
P

2
2
1
2

+
==
(5-41)
P
2
là công suất hữu ích trên trục động cơ
P
1
công suất điện động cơ tiêu thụ của lới điện: P
1
= 3U
1
I
1
cos
P là tổng các tổn hao trong máy: P = P
st
+ P
đ1
+ P
đ2
+ P
cf

P
st
: tổn hao sát từ trong lõi thép stato do dòng điện xoáy và từ trễ gây ra.
P
đ1
: tổn hao trên điện trở dây quấn stato:

2
11d1
I3RP
=

P
đ2
: tổn hao trên điện trở dây quấn rôto:
2
222
2
22d2
IRmI'3R'P =
=

P
cf
: tổn hao cơ do ma sát ổ
trục, do quạt gió và tổn thất phụ.
(U
1
,

I
1
, I
2
là đại lợng pha)

Tổn hao sắt từ trong lõi thép rôto

nhỏ vì tần số dòng điện rôto nhỏ
nên bỏ qua.
Trên hình 5-30 vẽ đồ thị năng lợng
trong động cơ điện không đồng bộ.
Thông thờng ngời ta xác định
gần đúng hiệu suất nh sau:

n
2
t02
2
PkPP
P

++
=
(5- 42)
Trong đó:

P
đ1

P
st

P
đ2


P

cf

P
1
P
đt

P
cơ

P
2
stato
khe h
ở

rôto
H5-30

Đề cơng bài giảng
Lê Bá Tứ 2008
84
1dm
1
t
I
I
k =
hệ số tải (5-43)
P

o
= P
st
+ P
cf
tổn hao không tải.
P
n
là tổng tổn hao trên điện trở dây quấn stato và rôto khi dòng điện bằng
định mức.
Hiệu suất định mức của động cơ không đồng bộ khoảng 0,75
ữ 0,95.
3. Đờng cos = f(P
2
) (đờng 2)
Hệ số công suất của động cơ điện không đồng bộ là tỷ số giữa công suất
tác dụng P
1
với công suất toàn phần S:
2
1
2
1
11
QP
P
S
P
cos
+

==
(5-44)
Trong đó:
P
1
là công suất điện động cơ tiêu thụ để biến đổi sang công suất cơ P
2
.
Q
1
là công suất phản kháng, động cơ tiêu thụ để tạo ra từ trờng cho máy.
Khi máy không kéo tải, công suất P
1
nhỏ, do đó cos
0
thấp, bằng từ 0,2 ữ 0,3.
Khi tải tăng, công suất P
1
tăng và cos đợc tăng lên đạt đến giá trị định mức
cos

đm
= 0,8 ữ 0,9; khi quá tải dòng điện vợt định mức, từ thông tản tăng, Q
1

tăng; do đó cos
lại giảm xuống.
Từ đặc tính cos
ta thấy, không nên cho máy làm việc không tải hoặc non tải.
Ngoài ra khi công suất P

2
tăng, mômen M và dòng điện I
1
đều tăng. Các quan
hệ này đợc vẽ trên hình 5-29.
Đ5-11. Động cơ điện không đồng bộ một pha
Về cấu tạo giống động cơ KĐB 3 pha
nhng stato chỉ có dây quấn một pha, rôto
thờng là lồng sóc (hình 5-31), dây quấn
stato đợc nối với lới điện xoay chiều một
pha.
Dòng điện xoay chiều chạy vào dây
quấn stato không tạo ra từ trờng quay mà
tạo ra từ trờng đập mạch, nên động cơ
không tự quay đợc.
Để giải thích rõ hiện tợng xảy ra trong động cơ điện một pha, ta phân tích từ
trờng đập mạch thành hai từ trờng quay (hình 5-32), quay ngợc chiều nhau
cùng tốc độ quay n
1
và biên độ bằng một nửa biên độ từ trờng đập mạch.
H5-31

Đề cơng bài giảng
Lê Bá Tứ 2008
85

p
60f
n
1
=
(5- 45)

2
B
BB
m
m2m1
== (5- 46)
Trong đó từ trờng quay
1
B
r
có chiều quay trùng với chiều quay rôto, đợc gọi
là từ trờng quay thuận, còn từ trờng quay
2
B
r
có chiều quay ngợc chiều quay
rôto gọi là từ trờng quay ngợc,

1
B
r
và
2
B
r
quay với tốc độ n
1
và bao giờ ta cũng
có:

21
BBB
rrr
+= (5-47)
Gọi n là tốc độ rôto, hệ số trợt đối với từ trờng quay thuận là:

s
n
nn
s
1
1
=

=
(5-48)
Hệ số trợt s
2

ứng với từ trờng quay ngợc:

()
s2s2
n
ns1n
n
nn
s
1
1
1I1
1
1
2
==

+
=
+
=
(5-49)
Do đó ta có bảng sau về quan hệ giữa các hệ số trợt:
s = s
1

01 2
s
2
21 0

Trên hình 5-33 vẽ mômen quay M
1
do từ trờng thuận sinh ra có trị số dơng
và M
2
do từ trờng ngợc gây ra có trị số âm. Mômen quay của động cơ là tổng
đại số mômen M
1
và M
2
.
M = M
1
- M
2
(5-44)
n
1

B
r
1
B
r
2
B
r
O
n
1

H5 -32
M
1

M
2

M
1

M
M
2

M
o
1
2
s
H5-33
M
~
i

Đề cơng bài giảng
Lê Bá Tứ 2008
86
Từ đờng đặc tính mômen, chúng ta thấy rằng, lúc mở máy, s = s
1

= s
2
= 1,
M
1
= M
2
và động cơ không mở máy đợc. Nhng, nếu dùng lực bên ngoài tác
động làm cho động cơ quay thì hệ số trợt s < 1, lúc đó động cơ có mômen M, sẽ
tiếp tục quay. Vì thế, phải có biện pháp mở máy, nghĩa là phải tạo cho động cơ
một pha mômen mở máy. Trong kỹ thuật thờng dùng các phơng pháp sau:
1. Dùng dây quấn phụ mở máy
ở
loại động cơ này, ngoài dây quấn chính, còn
có dây quấn phụ. Dây quấn phụ có thể thiết kế để
làm việc khi mở máy, hoặc làm việc lâu dài (động
cơ hai pha). Dây quấn phụ đặt trong một số rãnh
stato, sao cho sinh ra một từ thông lệch với từ thông
chính một góc 90
0
, và dòng điện trong dây quấn
phụ lệch pha với dòng điện trong dây quấn chính
một góc 90
0
. Dòng điện ở dây quấn phụ và dây
quấn chính sinh ra từ trờng quay để tạo ra mômen
mở máy.
Để dòng điện trong dây quấn phụ lệch pha với
dòng điện trong dây quấn chính một góc 90
0

, ta
thờng nối tiếp với dây quấn phụ tụ điện C (hình 5-
34). Loại động cơ tụ điện có đặc tính mở máy tốt.
2. Động cơ điện một pha có vòng ngắn mạch ở
cực từ.
Trên hình 5-35 vẽ cấu tạo loại động cơ vòng
chập, trên cực từ lõi thép có 1 rãnh và dặt vào đó
một vòng đồng ngắn mạch. Vòng ngắn mạch đợc coi nh dây quấn phụ, trong
đó có dòng điện cảm ứng. Tổng hai từ trờng của dây quấn chính và phụ là từ
trờng quay để tạo ra mômen mở máy.
Các loại động cơ này chế tạo với công suất nhỏ từ 0,5
ữ 30W dùng vào các
cơ cấu truyền động tự động và thờng gặp nhất là quạt bàn.
Động cơ điện một pha có các khuyết điểm là cos
và hiệu suất thấp vì tổn
hao lớn, mômen nhỏ nên làm việc kém ổn định, khả năng quá tải kém.
Ngoài ra trong thực tế, khi không có nguồn điện ba pha, động cơ ba pha có
thể nối thành động cơ một pha. Nếu chọn trị số điện dụng C thích hợp, có thể đạt
công suất đến 70
ữ 80% công suất định mức.

i
1

W
c

W
p

i
2

C
~
H5-34
H5-35
dây stato
vòng chập

Đề cơng bài giảng
Lê Bá Tứ 2008
87
Bài tập chơng 5.

1.
Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rô to lồng sóc có:
P
đm
=14kW; n
đm
= 1450vg/ph;
đm
= 0,885; cos
đm
= 0.88; /Y 220V/380V;
I
mo
/I
đm

= 5,5; M
mo
/ M
đm
=1,3; lới có U
d
= 220V.
- Tính công suất: P
1
; Q
1
; s; M ở chế độ định mức.
- Khi mở máy đổi nối Y-
động cơ có mở máy đợc không nếu M
c
= 0,5M
đm
.
- Khi dùng điện kháng để điện áp giảm 10%.Tính dòng điện mở máy. Xác định
mô men cản để có thể mở máy bằng phơng pháp này.
Đáp số:P
1
=15,82kW; Q
1
=8,54kVAr; M
đm
=92,2 Nm; I
đm
= 47,3A; I
mo

= 260,15A;
Đổi nối Y-
: I
mo
= 86,7A; M
mo
= 39,9 Nm; M
c
= 46,1 Nm.
2. Động cơ ba pha rôto dây quấn R
1
= 0,46; X
1
=2,24; k
dq1
= 0,932; k
dq2
= 0,955;
W
2
= 36 vòng; W
1
= 192 vòng ; R
2
= 0,02 ; X
2
= 0,08; /Y 220V/380V;
f = 50Hz; lới có: U
d
=380V.

Tính K
e
; K
i
; R
mo
để mô men mở máy cực đại.Tính dòng điện I
1
và I
2
khi có biến
trở mở máy và mở máy trực tiếp.
Đáp số: R
mo
= 0,1436; Khi

có R
p
thì I
mo
= 58A; I
2
= 174A; Khi không dùng
điện trở phụ I
mo
= 84,4A
3. Động cơ không đồng bộ ba pha rô to đây quấn có p =2, K
i
= K
e

= 2, điện trở R
2
=
0.6
, và X
2
= 2; Y/ - 380V/ 220V, f = 50Hz. Tổn thất đồng trong dây quấn
stato bằng tổn thất đồng trong dây quấn rôto. Tổn hao
P
st
= 150W, P
cf
=
145W; s = 0,05. Lới điện có U
d
=380V; cho U
1
= E
1
. Tính I
2
, P
2
, .

Đáp số: I
2
= 20,43 A; P
2
= 4612,6 W; = 0,85

4. Động cơ không đồng bộ ba pha có: p =2; P
đm
= 7,5kW; R
1
= 0,69; Y/-380V/
220V, f = 50Hz. Tổn hao
P
st
= 220W; P
cf
= 124,5W; cos = 0,88;
đm
= 0,88.
Lới có U
d
= 380V. Tính I
1đm
, P
1
,Q
1
, n , M
đt
? Biết lơí có U
d
= 220V.
Đáp số: n = 1456vg/ph; M
đt
= 50 Nm
5. Động cơ không đồng bộ ba pha rô to đây quấn có: W

1
= 96; W
2
= 80. Hệ số quấn
đây K
dq1
= 0,945; K
dq2
= 0,96; f
1
= 50Hz;
m
= 0,02 Wb; n
1
= 1000 vg/ph .
- Tính E
1
và E
2s
khi n = 950 vg/ph và tính dòng điện I
2
. Biết rằng R
2
= 0,06 ,
X
2
= 0,1.

Đáp số: E
1

= 403V; E
2s
= 17V; khi n= 0, I
2
= 2924A; khi n = 950vg/ph thì I
2
=282A.

Đề cơng bài giảng
Lê Bá Tứ 2008
88
6. Trên một động cơ kđb ghi:
-220V; R
n
= 0,122; X
n
= 0,4; f = 50Hz. Lới điện
có U
d
=380V.
- Tính I
mo
trực tiếp.
- Dùng điện kháng mở máy để I
mo
=300A, tính điện cảm của cuộn điện kháng.
Đáp số: I
mo
= 526A; L=1,029mH.
7. Một động cơ kđb rôto dây quấn có: E

2
= 157V; p = 4; f = 50Hz; n
đm
= 728vg/ph;
R
2
= 0,105 ; X
2
= 0,525 . Tính M
đt
.
Đáp số: M
đt
= 257,34Nm.
8
. Động cơ ba pha rôto dây quấn R
2
= 0.0278 ; n
đm
=970 vg/ph;
đm
= 0,885. Tính
R
p
mắc vào mạch rôto để tốc độ rôto bằng 700vg/ph. Biết mô men cản không phụ
thuộc vào tốc độ.

Đáp số
: R
2

/s
đm
= (R
2
+ R
p
)/s; R
p
= 0,25