mô tả , so sánh các loại động cơ điện

1
Department of Mechatronics
CHƯƠNG 2: ĐỘNG CƠ ĐIỆN (tt)
2
Department of Mechatronics
Điều khiển tốc độ
3
Department of Mechatronics
ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN
TRỞ PHỤ TRONG MẠCH ROTOR
• Chỉ sử dụng cho động cơ rotor dây quấn
4
Department of Mechatronics
ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN TRỞ
PHỤ TRONG MẠCH ROTOR
• Phương pháp này chỉ cho phép tốc độ động cơ thay đổi theo
chiều giảm.
• Tốc độ càng giảm (do tăng điện trở) thì đặc tính cơ càng mềm,
tốc độ động cơ càng kém ổn định nếu tăng hoặc giảm mô men
tải.
• Dải điều chỉnh phụ thuộc giá trị của moment tải. Moment tải
càng nhỏ, dải điều chỉnh càng bị thu hẹp.
• Khi điều chỉnh động cơ vận hành ở tốc độ thấp thì độ trượt
động cơ tăng và tổn hao năng lượng khi điều chỉnh càng lớn.
• Vận tốc có thể thay đổi liên tục nhờ thay đổi biến trở nhưng do
dòng phần ứng lớn nên thường được điều chỉnh theo cấp.
5
Department of Mechatronics
ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP
ĐẶT VÀO MẠCH STATOR
6

Department of Mechatronics
• Thay đổi điện áp chỉ được thực hiện về phía giảm và điện áp
phải nhỏ hơn điện áp định mức nên kéo theo moment tới hạn
giảm nhanh theo bình phương của điện áp.
• Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ KĐB thường có độ trượt tới
hạn nhỏ nên phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách giảm
điện áp thường được thực hiện cùng với việc tăng điện trở
phụ ở mạch rotor để tăng độ trượt tới hạn và nhờ đó có thể
tăng được dải điều chỉnh.
• Khi điện áp đặt vào động cơ giảm, moment tới hạn của các
đặc tính cơ giảm, trong khi tốc độ không tải lý tưởng (hay tốc
độ đồng bộ) giữ nguyên  khi giảm tốc độ thì độ ổn định tốc
độ (độ cứng đặc tính cơ) giảm.
ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP
ĐẶT VÀO MẠCH STATOR
7
Department of Mechatronics
ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI TẦN SỐ
CỦA NGUỒN XOAY CHIỀU
• Tần số càng cao  tốc độ động cơ càng lớn.
• Điều khiển tốc độ bằng cách thay đổi tần số của nguồn
xoay chiều thường kéo theo điều chỉnh điện áp, dòng
điện hoặc từ thông của mạch stator.
• Tần số giảm  dòng điện càng lớn, moment tới hạn
càng lớn.
 để tránh quá dòng  U/f=const: Luật điều chỉnh tần
số.
8
Department of Mechatronics
• Đây là cách điều chỉnh tốc độ có cấp. Đặc tính cơ thay đổi vì

tốc độ đồng bộ ( ) thay đổi theo số đôi cực.
• Động cơ thay đổi được số đôi cực là động cơ được chế tạo
đặc biệt để cuộn dây stator có thể thay đổi được cách nối
tương ứng với các số đôi cực khác nhau.
• Các đầu dây để đổi nối được đưa ra các hộp đấu dây ở vỏ
động cơ. Số đôi cực của cuộn dây rotor cũng phải thay đổi
như cuộn dây stator.
• Điều này khó thực hiện được đối với động cơ rotor dây quấn,
còn đối với rotor lồng sóc thì nó lại có khả năng tự thay đổi số
đôi cực ứng với stator  Phương pháp này được sử dụng
chủ yếu cho động cơ rotor lồng sóc.
ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI SỐ ĐÔI
CỰC CỦA ĐỘNG CƠ
0
2 f
p



9
Department of Mechatronics
Động cơ điện xoay chiều 1 pha
10
Department of Mechatronics
Động cơ điện xoay chiều 1 pha
11
Department of Mechatronics
Động cơ điện xoay chiều 1 pha
• Dựa theo nguyên tắc của động cơ không đồng bộ ba pha,
người ta chế tạo được những động cơ không đồng bộ một

pha.
• Stator của loại động cơ này gồm hai cuộn dây đặt lệch nhau
một góc, một dây nối thẳng với mạng điện, dây kia nối với
mạng điện qua một tụ điện.
• Cách mắc như vậy làm cho hai dòng điện trong hai cuộn dây
lệch pha nhau và tạo ra từ trường quay.
• Động cơ không đồng bộ một pha chỉ đạt được công suất nhỏ,
nó chủ yếu được dùng trong các dụng cụ gia đình như quạt
điện, máy hút bụi, máy bơm nước…
• Tuy nhiên, động cơ điện xoay chiều 1 pha không thể tự khởi
động mà phải được khởi động bằng tay theo một trong hai
hướng.
12
Department of Mechatronics
Động cơ tụ chia vĩnh cửu
(Permanent-split capacitor motor)
• Một cách để giải quyết vấn đề động cơ một pha là chế
tạo một động cơ 2 pha. Hai pha thu được từ nguồn điện
một pha.
• Điều này đòi hỏi một động cơ với hai cuộn dây đặt cách
xa nhau 90
o
, cấp bởi hai pha của dòng điện lệch nhau
90
0
 Động cơ tụ chia vĩnh cửu.
13
Department of Mechatronics
Động cơ cảm ứng tụ khởi động
• Một tụ điện lớn được sử dụng để khởi động một động

cơ cảm ứng (tụ khởi động) thông qua cuộn dây phụ trợ.
• Nó sẽ bị ngắt ra khỏi động cơ khi động cơ tăng đủ tốc
độ bởi một công tắc ly tâm.
14
Department of Mechatronics
Động cơ cảm ứng tụ hoạt động
(Capacitor-run motor induction motor)
• Khi khởi động động cơ dùng một tụ điện lớn để có
moment khởi động lớn nhưng sau đó chỉ để lại một tụ
điện nhỏ hơn để duy trì hoạt động khi động cơ đã tăng
đủ tốc độ.
• Dạng này được sử dụng trong các ứng dụng có kích
thước động cơ lớn.
15
Department of Mechatronics
Động cơ cảm ứng điện trở chia pha
(Resistance split-phase motor induction motor)
• Động cơ sử dụng một cuộn dây phụ có tiết diện dây dẫn nhỏ
hơn cuộn dây chính đặt lệch 90
0
so với cuộn dây chính. Điện
dẫn nhỏ hơn và điện trở lớn hơn, dòng điện sẽ có ít độ dịch
pha hơn so với cuộn dây chính. Khoảng 30
0
lệch pha có thể thu
được.
• Cuộn dây phụ này dùng để điều chỉnh moment khởi động, nó
sẽ được ngắt kết nối bằng công tắc ly tâm ở vận tốc khoảng ¾
vận tốc đồng bộ.
16

Department of Mechatronics
Động cơ điện 1 chiều
17
Department of Mechatronics
Cấu tạo
1- Cổ góp điện
2- Chổi than
3- Rotor
4- Cực từ
5- Cuộn dây kích từ
6- Stator
7- Cuộn dây phần ứng
18
Department of Mechatronics
Nguyên tắc hoạt động
• Stator của động cơ điện 1 chiều thường là một hay
nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện,
rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn
điện một chiều
• Phần quan trọng khác của động cơ điện 1 chiều là
bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều
dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là
liên tục.
• Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp
và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.
19
Department of Mechatronics
Nguyên tắc hoạt động
• Pha 1: Từ trường của rotor cùng cực với stator, sẽ đẩy
nhau tạo ra chuyển động quay của rotor.

20
Department of Mechatronics
Nguyên tắc hoạt động
• Pha 2: Rotor tiếp tục quay
21
Department of Mechatronics
Nguyên tắc hoạt động
• Pha 3: Bộ phận chỉnh lưu điện sẽ đổi cực sao cho từ
trường giữa stator và rotor cùng dấu, trở lại pha 1.
22
Department of Mechatronics
Nguyên tắc hoạt động
• Nếu trục của một động cơ điện một chiều được kéo
bằng 1 lực ngoài, động cơ sẽ hoạt động như một máy
phát điện một chiều, và tạo ra một sức điện động cảm
ứng Electromotive force (EMF).
• Khi vận hành bình thường, rotor khi quay sẽ phát ra một
điện áp gọi là sức phản điện động Counter-EMF (CEMF)
hoặc sức điện động đối kháng, vì nó đối kháng lại điện
áp bên ngoài đặt vào động cơ.
• Sức điện động này tương tự như sức điện động phát ra
khi động cơ được sử dụng như một máy phát điện (như
lúc ta nối một điện trở tải vào đầu ra của động cơ, và kéo
trục động cơ bằng một ngẫu lực bên ngoài).
23
Department of Mechatronics
Nguyên tắc hoạt động
• Điện áp đặt trên động cơ bao gồm 2 thành phần: sức
phản điện động, và điện áp giáng tạo ra do điện trở nội
của các cuộn dây phần ứng.

• Dòng điện chạy qua động cơ được tính bằng:
I = (V
Nguon
- V
PhanDienDong
) / R
PhanUng
• Công suất cơ mà động cơ đưa ra được tính bằng:
P = I * (V
PhanDienDong
)
24
Department of Mechatronics
Phân loại
• Tùy theo cách mắc mạch kích từ so với mạch phần ứng
mà động cơ điện một chiều được chia ra:
 Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: Cuộn kích từ
được cấp điện từ nguồn một chiều độc lập với nguồn
điện cấp cho rôto.
25
Department of Mechatronics
Phân loại
 Động cơ điện một chiều kích từ song song: Nếu cuộn
kích từ và cuộn dây phần ứng được cấp điện bởi
cùng một nguồn điện thì động cơ là loại kích từ song
song.