Tìm hiểu các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ và ứng dụng trong công nghiệp

Đồ Án Tốt Nghiệp Chinh sua boi:



Đề Tài :
TÌM HIỂU CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH
TỐC
ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ ỨNG
DỤNG
TRONG CÔNG NGHIỆP
Giáo viên hướng dẫn : NGUYỄN DƯ XỨNG
Sinh viên thực hiện : HUỲNH CÔNG
TRUYỀN
MSSV : 97202456
Tp - Hồ Chí Minh Tháng 02 - 2001
Tran
g
1
Đồ Án Tốt Nghiệp Chinh sua boi:

1. Khái Quát Về Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha
2. Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Điện
Trở Phụ Mạch Roto.
3. Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Số
Đôi Cực
4. Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cuộn Kháng Bảo
Hòa
5. Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Điện
Áp
6. Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Tần
Số

7. Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Phương Pháp Nối
Tầng
Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN DƯ XỨNG
Ngày giao nhiệm vụ: 25 /12 / 2000
Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 28 / 02 / 2001
Giáo viên hướng dẫn Thông qua bộ môn
(Ký ghi rõ họ tên) Chủ nhiệm bộ môn
(Ký ghi rõ họ tên)
Tran
g
2
Đồ Án Tốt Nghiệp Chinh sua boi:

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN
BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
BẢN NHẬN XÉT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: HUỲNH CÔNG TRUYỀN
Lớp : 97ĐKC 3/7
MSSV: 97202 456
Ngành: ĐIỆN KHÍ HÓA - CUNG CẤP ĐIỆN
* Tên Đề Tài:
TÌM HIỂU CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ
KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP
* Nội Dung:
Tìm hiểu, trình bày về nguyên lý điều chỉnh, ưu và nhược điểm, phạm vi
điều chỉnh và ứng dụng của các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ
không đồng bộ.

Tran
g
3
Đồ Án Tốt Nghiệp Chinh sua boi:

1. Khái Quát Về Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha
2. Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Điện
Trở Phụ Mạch Roto.
3. Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Số
Đôi Cực
4. Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cuộn Kháng Bảo
Hòa
5. Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Điện
Áp
6. Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Tần
Số
7. Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Phương Pháp Nối
Tầng
Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN DƯ XỨNG
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Tran
g
4
Đồ Án Tốt Nghiệp Chinh sua boi:

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………

Giáo viên hướng dẫn
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN
BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
BẢN NHẬN XÉT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: HUỲNH CÔNG TRUYỀN
Lớp : 97ĐKC 3/7
MSSV: 97202 456
Ngành: ĐIỆN KHÍ HÓA - CUNG CẤP ĐIỆN
* Tên Đề Tài:
Tran
g
5
Đồ Án Tốt Nghiệp Chinh sua boi:

TÌM HIỂU CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ
KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP
* Nội Dung:
Tìm hiểu, trình bày về nguyên lý điều chỉnh, ưu và nhược điểm, phạm vi
điều chỉnh và ứng dụng của các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ
không đồng bộ.
1. Khái Quát Về Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha
2. Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Điện
Trở Phụ Mạch Roto.
3. Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Số
Đôi Cực
4. Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cuộn Kháng Bảo
Hòa
5. Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Điện
Áp
6. Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Tần

Số
7. Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Phương Pháp Nối
Tầng
Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN DƯ XỨNG
Nhận xét của giáo viên duyệt
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Tran
g
6
Đồ Án Tốt Nghiệp Chinh sua boi:

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………

Giáo viên duyệt
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
…………………………………………………………………………………………………..Trang 1
I. Cấu Tạo Và Đặc Điểm ………………………………………………………………….
Trang 1

Tran
g
7
Đồ Án Tốt Nghiệp Chinh sua boi:

I.1 Cấu tạo
1. Cấu tạo phần tónh ( Stato)
2. Cấu tạo phần quay ( Roto)
3. Khe hở
I.2 Đặc điểm ……………………………………………………………………………………………. Trang
2

II. Nguyên Lý Làm Việc Của Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha ..
……………………………………………………………………………….. …………………………..
Trang 2
III. Các Đại Lượng Và Phương Trình Cơ Bản Của Động Cơ Không Đồng
Bộ…………………………………………………………………………………………………………………. Trang
5
1. Các đại lượng
2. Các phương trình cơ bản
IV. Ưu Và Nhược Điểm ……………………………………………………………………………… Trang
13
1. Ưu điểm
2. Nhược điểm
CHƯƠNG 2: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI
ĐIỆN TRỞ PHỤ MẠCH ROTO ……………………………………………………… Trang 14
I .Nguyên Lý Điều Chỉnh Khi Thay Đổi Điện Trở Phụ Trên Mạch Roto
…………………………………………………………… ………………………………………………………………………… Trang
14
II. Phương Pháp Điều Chỉnh Điện Trở Phụ Mạch Roto Bằng Các Van
Bán Dẫn …………………………………………………………………………………………………………………………
Trang 15
III.Nhận Xét Và Ứng Dụng Trong Công Nghiệp ……………………….. Trang
19
CHƯƠNG 3:ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BẰNG
CÁCH THAY ĐỔI SỐ ĐÔI CỰC …………………………………………………………… Trang 20
Tran
g
8
Đồ Án Tốt Nghiệp Chinh sua boi:

I.Nguyên Lý Điều Chỉnh ……………………………………………… Trang

20
II. Các Phương Pháp Đổi Nối Dùng Để Điều Chỉnh Tốc Độ Động
Cơ……………………………………………………………………………………………………………………………. Trang 20
1. Sơ đồ đổi nối cuộn stato từ sao Y sang sang sao kép YY
2. Sơ đồ đổi nối cuộn stato từ sao Y sang sang sao nữa ngược Y
1/2ng
3. Sơ đồ đổi nối cuộn stato từ tam giác sang sao kép YY
III.Nhận Xét Và Ứng Dụng Trong Công Nghiệp …………… Trang
31
CHƯƠNG 4: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG CUỘN KHÁNG
BẢO HÒA ………………………………………………………………………………………………Trang 33
I. Khái Niệm Về Cuộn Kháng Bảo Hòa ………………………… Trang
33
II. Phương Trình Đặc Tính Cơ………………………………………………………… Trang
35
III. Phương Pháp Dùng Cuộn Kháng Bảo Hòa Để Điều Chỉnh Tốc Độ
Động Cơ ………………………………………………………………………………………. Trang 36
1. Dùng cuộn kháng bảo hòa không có khâu phản hồi
2. Dùng cuộn kháng bảo hòa có khâu phản hồi
a). Hệ thống cuộn kháng bảo hòa - Động cơ dùng khâu phản hồi âm tốc độ
b). Hệ thống cuộn kháng bảo hòa – Động cơ dùng khâu phản hồi dương dòng
điện và âm điện áp.
IV. Nhận Xét Và Ứng Dụng Trong Công Nghiệp…………… Trang
40
CHƯƠNG 5: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP……………………………………………………….. Trang
42
I. Nguyên Lý Điều Chỉnh …………………………………………………………………. Trang 42
II. Dùng Bộ Điều Chỉnh Điện p Bằng Thyristor…………………… Trang46
III. Nhận Xét và ứng dụng………………………………………………………………………. Trang48

Tran
g
9
Đồ Án Tốt Nghiệp Chinh sua boi:

CHƯƠNG 6: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
BẰNG CÁCH THAY ĐỔI TẦN SỐ…………………………………………………………. Trang
49
I. Nguyên Lý Và Quy Luật Điều Chỉnh……………………………………… Trang 49
II.Các Bộ Biến Tần Dùng Để Điều Chỉnh Tốc Độ Động
Cơ……………………………………………………………………………………………………………. Trang 53
1. Bộ biến tần dùng trực tiếp thyristor
2. Bộ biến tần có khâu trung gian một chiều
III. Ứng Dụng Trong Công Nghiệp………………………………………………………… Trang57
CHƯƠNG 7: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
BẰNG PHƯƠNG PHÁP NỐI TẦNG………………………………………………………….Trang
58
I.Phương Pháp Nối Tầng Dùng Hệ Thống Biến Đổi Van Máy
Điện………………………………………………………………………………………………………… Trang58
II. Phương Pháp Nối Tầng Dùng Thyristor………………………………… Trang 59
III.NhậnXét……………………………………………………………………………… Trang
61
KẾT LUẬN…………………………………………………………………………………………………………. Trang 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………………………………. Trang 64
Tran
g
10
Đồ Án Tốt Nghiệp Chinh sua boi:

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn
Thầy NGUYỄN DƯ XỨNG đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành
nhiệm vụ luận án này.
Các thầy cô của trường đã đã tạo điều kiện cho em trong quá trình làm đồ án
tốt nghiệp.
Các bạn sinh viên lớp 97ĐKC và những bạn khác đã góp phần ý kiến cho đồ
án này.
Tran
g
11
Đồ Án Tốt Nghiệp Chinh sua boi:

LỜI NÓI ĐẦU
Trong sản xuất công nghiệp hiện đại, để nâng cao năng suất, hiệu suất sử
dụng của máy, nâng cao chất lượng sản phẩm và các phương pháp tự động
hóa dây chuyền sản xuất thì hệ thống truyền động điện có điều chỉnh tốc độ
là không thể thiếu. Vì vậy nhiều loại động cơ điện đã được chế tạo và hoàn
thiện cao hơn. Trong đó động cơ điện không đồng bộâ chiếm tỉ lệ lớn trong
công nghiệp, do nó có nhiều ưu điểm nổi bật như: giá thành thấp, dể sử
dụng, bảo quản đơn giản, chi phí vận hành thấp,..
Ngày nay, do ứng dụng của tiến bộ khoa học kỹ thuật điện tử, sự phát triển
của công nghiệp, kỹ thuật tự động hoá và mọi sinh hoạt của nhân dân mà
phạm vi sử dụng động cơ động cơ không đồng bộ rộng rải hơn.
Trong thực tế, để đáp ứng yêu cầu sản xuất, làm việc của các nhà máy, phân
xưởng với yêu cầu điều chỉnh tốc độ động cơ ở một phạm vi nào đó. Điều
chỉnh tốc độ động cơ là các phương pháp điều chỉnh nhân tạo nhằm thay đổi
tốc độ của hệ thống, của cơ cấu sản xuất theo yêu cầu công nghệ.
Đề tài này tìm hiểu các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng
bộ được trình bày như sau: Nguyên lý điều chỉnh, các sơ đồ và ứng dụng
trong công nghiệp. Cùng với sự hướng dẫn nhiệt tình của Thầy NGUYỄN

Tran
g
12
Đồ Án Tốt Nghiệp Chinh sua boi:

DƯ XỨNG, em đã rút ra được những vấn đề cần sử dụng với các phương
pháp điều chỉnh thích hợp và kinh tế.
Nội dung tập luận án này gồm bảy chương:
Chương 1: Khái Quát Về Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha
Chương 2: Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay
Đổi Điện Trở Phụ Mạch Roto.
Chương 3: Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay
Đổi Số Đôi Cực
Chương 4: Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cuộn Kháng
Bảo Hòa
Chương 5: Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay
Đổi Điện Áp
Chương 6: Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay
Đổi Tần Số
Chương 7: Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Phương
Pháp Nối Tầng
Trong quá trình tìm hiểu nghiên cứu thực hiện đề tài, em đã cố gắng trình
bày các vấn đề về phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ.
Nhưng vì thời gian và giới hạn của luận án tốt nghiệp, phạm vi nghiên cứu
tài liệu cùng với kinh nghiệm và kiến thức còn hạn chế nên tập luận án này
không tránh khỏi những thiếu sót. Mong thầy cô và các bạn đóng góp, giúp
đỡ.
Qua đề tài luận án này em xin chân thành cảm ơn Thầy hướng dẫn
NGUYỄN DƯ XỨNG và các Thầy cô trong khoa điện cùng các bạn sinh
viên đã tận tình giúp đỡ.

Tp. HỒ CHÍ MINH ngày tháng năm 2001
Sinh viên thực hiện:
HUỲNH CÔNG TRUYỀN
Tran
g
13
Đồ Án Tốt Nghiệp Chinh sua boi:

CHƯƠNG 1
KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
I.CẤU TẠO VÀ ĐẶC ĐIỂM
I.1 Cấu Tạo
1.Cấu tạo phần tónh (stato)
Gồm vỏ máy, lỏi sắt và dây quấn.
a) Vỏ máy:
Thường làm bằng gang. Đối với máy có công suất lớn (1000 kw), thường
dùng thép tấm hàn lại thành vỏ. Vỏ máy có tác dụng cố đònh và không dùng
để dẫn từ.
b) Lỏi sắt:
Được làm bằng các lá thép kỹ thuật điện dày 0,35 mm đến 0,5 mm ghép lại.
Lỏi sắt là phần dẫn từ . Vì từ trường đi qua lỏi sắt là từ trường xoay chiều,
nhằm giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên, mỗi lá thép kỹ thuật điện
đều có phủ lớp sơn cách điện. Mặt trong của lỏi thép có xẻ rảnh để đặt dây
quấn .
c) Dây quấn :
Dây quấn được đặt vào các rảnh của lỏi sắt và cách điện tốt với lỏi sắt. Dây
quấn stato gồm có ba cuộn dây đặt lệch nhau 120
o
điện.
Tran

g
14
Đồ Án Tốt Nghiệp Chinh sua boi:

2. Cấu tạo phần quay (Roto)
a) Trục :
Làm bằng thép, dùng để đở lỏi sắt roto.
b) Lỏi sắt:
Gồm các lá thép kỹ thuật điện giống như ở phần stato. Lỏi sắt được ép trực
tiếp lên trục. Bên ngoài lỏi sắt có xẻ rảnh để đặt dây quấn.
c) Dây quấn roto:
Gồm hai loại: Loại roto dây quấn và loại roto kiểu lồng sóc.
• Loại roto kiểu dây quấn : Dây quấn roto giống dây quấn ở stato và có số
cực bằng số cực stato. Các động cơ công suất trung trở lên thường dùng
dây quấn kiểu sóng hai lớp để giảm được những đầu nối dây và kết cấu
dây quấn roto chặt chẽ hơn. Các động cơ công suất nhỏ thường dùng dây
quấn đồng tâm một lớp. Dây quấn ba pha của roto thường đấu hình sao
(Y). Ba đầu kia nối vào ba vòng trượt bằng đồng đặt cố đònh ở đầu trục.
Thông qua chổi than và vòng trượt, đưa điện trở phụ vào mạch roto nhằm
cải thiện tính năng mở máy và điều chỉnh tốc độ.
• Loại roto kiểu lồng sóc : Loại dây quấn này khác với dây quấn stato. Mỗi
rảnh của lỏi sắt được đặt một thanh dẫn bằng đồng hoặc nhôm và được
nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vòng ngắn mạch đồng hoặc nhôm, làm
thành một cái lồng, người ta gọi đó là lồng sóc.
Dây quấn roto kiểu lồng sóc không cần cách điện với lỏi sắt.
3. Khe hở:
Khe hở trong động cơ không đồng bộ rất nhỏ (0,2 mm ÷ 1mm). Do đó roto là
một khối tròn nên roto rất đều.
I.2 Đặc Điểm Của Động Cơ Không Đồng Bộ.
- Cấu tạo đơn giản.

- Đấu trực tiếp vào lưới điện xoay chiều ba pha.
- Tốc độ quay của roto nhỏ hơn tốc độ từ trường quay của stato n < n
1
.
Trong đó:
n tốc độ quay của roto.
n
1
tốc độ quay từ trường quay của stato (tốc độ đồng bộ của động cơ )
II. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
Khi nối dây quấn stato vào lưới điện xoay chiều ba pha, trong động cơ sẽ
sinh ra một từ trường quay. Từ trường này quét qua các thanh dẫn roto, làm
cảm ứng trên dây quấn roto một sức điện động E
2
sẽ sinh ra dòng điện I
2
chạy trong dây quấn. Chiều của sức điện động và chiều dòng điện được xác
đònh theo qui tắc bàn tay phải.
Tran
g
15
Đồ Án Tốt Nghiệp Chinh sua boi:

Hình.1-1 Sơ đồ nguyên lý động cơ không đồng bộ.
Chiều dòng điện của các thanh dẫn ở nữa phía trên roto hướng từ trong ra
ngoài, còn dòng điện của các thanh dẫn ở nữa phía dưới roto hướng từ ngoài
vào trong.
Dòng điện I
2
tác động tương hổ với từ trường stato tạo ra lực điện từ trên dây

dẫn roto và mômen quay làm cho roto quay với tốc độ n theo chiều quay của
từ trường.
Tốc độ quay của roto n luôn nhỏ hơn tốc độ của từ trường quay stato n
1.
Có
sự chuyển động tương đối giữa roto và từ trường quay stato duy trì được dòng
điện I
2
và mômen M. Vì tốc độ của roto khác với tốc độ của từ trường quay
stato nên gọi là động cơ không đồng bộ.
Đặc trưng cho động cơ không đồng bộ ba pha là hệ số trượt:
Trong đó:
n là tốc độ quay của roto.
f
1
tần số dòng điện lưới.
P số đôi cực.
n
1
tốc độ quay của từ trường quay (tốc độ đồng bộ của động cơ).
Khi tần số của mạng điện thay đổi thì n
1
thay đổi làm cho n thay đổi.
Tran
g
16
p
f
n
1

1
60
=
1
1
n
nn
S
−
=
(1-1)
(1-2)
n
1
M
Đồ Án Tốt Nghiệp Chinh sua boi:

Khi mở máy thì n = 0 và S = 1 gọi là độ trượt mở máy.
Dòng điện trong dây quấn và tư ø trường quay tác dụng lực tương hổ lên nhau
nên khi roto chòu tác dụng của mômen M thì từ trường quay cũng chòu tác
dụng của mômen M theo chiều ngược lại. Muốn cho từ trường quay với tốc
độ n
1
thì nó phải nhận một công suất đưa vào gọi là công suất điện từ.

Khi đó công suất điện đưa vào:
Ngoài thành phần công suất điện từ còn có tổn hao trên điện trở dây quấn
stato.
Tổn hao sắt:
Công suất cơ ở trục là:

Công suất cơ nhỏ hơn công suất điện từ vì còn tổn hao trên dây quấn roto:
Trong đó:
Tran
g
17
60
2
ω
1
n
π
MMP
1đt
==
ϕ
cos..3
1
IUP
=
2
1
2
11
3 IrP
d
=∆
st
st
PP
PPPP

đt1đt
ΔΔ
−−=
∆=∆
60
2
.'
2
n
MMP
π
ω
==
2
Δ
d
P
−=
đt2
PP
2222
.. rImP
d
=∆
(1-3)
(1-4)
(1-5)
(1-6)
(1-7)
(1-8)

(1-9)
Đồ Án Tốt Nghiệp Chinh sua boi:

m
2
số pha của dây quấn roto.
Vì p’
2
< p
đt
do đó n < n
1
Công suất cơ của p
2
đưa ra nhỏ hơn p’
2
vì còn tổn hao do ma sát trên trục
động cơ và tổn hao phụ khác:
Hiệu suất của động cơ:
III. CÁC ĐẠI LƯNG VÀ PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ.
1. Các Đại Lượng
a) Hệ số trượt:
Để biểu thò mức độ đồng bộ giữa tốc độ quay của roto n và tốc độ của từ
trường quay stato n
1.
Ta có :
Hay tính theo phần trăm:
Xét về mặt lý thuyết giá trò S sẽ biến thiên từ 0 đến 1 hoặc từ 0 đến 100
o
/

o

Trong đó :
b) Sức điện động của mạch roto lúc đứng yên.
Trong đó:
Tran
g
18
1
1
n
nn
s
−
=
o
o
o
o
n
nn
S 100
1
1
−
=
)1(
60
1
1

1
snn
p
f
n
−=
=
m
WfKE
Φ=
220220
44,4
từ mạch trong thông từ của đạïi cực số trò
m
φ
fcơ
pPPP
∆−∆==
22
'
)9,08,0(
1
2
÷==
P
P
η
(1-10)
(1-11)
(1-12)

(1-13)
(1-14)
(1-15)
(1-16)
Đồ Án Tốt Nghiệp Chinh sua boi:

K
2
là hệ số dây quấn roto của động cơ.
f
20
tần số xác đònh ở tốc độ biến đổi của từ thông quay qua cuộn dây, vì roto
đứng yên nên:
f
20
bằng với tần số dòng điện đưa vào f
1
c) Khi roto quay:
Tần số trong dây quấn roto là:
Vậy f
2s
= s.f
1
Sức điện động trên dây quấn roto lúc đó là:
Với f
2s
= s.f
1
thế vào (1-19), ta được:
2.Phương Trình Cơ Bản Của Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha.

a) Sơ đồ đẳng trò một pha
Tran
g
19
60
1
20
pn
f
=
6060
)(
1
1
11
2
pn
n
nnpnn
f
Xs
−
=
−
=
mKWfE
ss
Φ=
2222
44,4

SKWfE
ms
Φ=
2212
44,4
(1-17)
(1-18)
(1-19)
(1-20)
(1-21)
I
o
↓
x1 x'2
xo
10k
ro
r1
I
1→
I
2→
r’
2
/s
o
o
U
1
•

•
o
r
f
ĐKB
o
o
U
1
~
I
1↓
I
2↓
•
•
•
•
Đồ Án Tốt Nghiệp Chinh sua boi:

Hình 1-2.
a) Sơ đồ nguyên lý.
b) Sơ đồ đẳng trò một pha của động cơ không đồng bộ
Trong đó:
U
1
điện áp pha đặt lên cuộn stato.
x
1
, r

1,
I
1
là điện kháng , điện trở, dòng điện của mạch từ hóa.
x’
2
, r’
2
, I’
2
là điện kháng, điện trở, dòng điện pha của cuộn dây
roto qui đổi về stato.
I’
2
= K
I
I
2
Với K
I
= 1/K
E
, là hệ số biến đổi dòng điện
K
E
= U
1đm
/E
2đm
U

1đm
Điện áp đònh mức đặt lên stato
E
2đm
Sức điện động đònh mức của roto
r’
2 =
k
r
r
2
x’
2
= k
x
x
2
, với k
x
= k
r
= k
2
E
S là độ trượt của động cơ
Trong đó:
n tốc độ quay của roto động cơ.
Tran
g
20

1
1
n
nn
S
−
=
(1-22)
(1-23)
(1-24)
(1-25)
(1-26)
a)
b)
Đồ Án Tốt Nghiệp Chinh sua boi:

n = n
1
(1-S)
n
1
tốc độ quay đồng bộ của động

a) Phương trình đặc tính tốc độ.
Theo sơ đồ đẳng trò một pha như hình (1-2), ta có biểu thức dòng điện roto đã
qui đổi về stato.
Khi tốc độ động cơ n = 0 , theo (1-26) ta có s =1.
Nếu điện áp đặt lên cuộn stato U
1
= const thì biểu thức (1 –29) chính là quan

hệ giữa dòng điện roto đã qui đổi về stato I’
2
với độ S hay với tốc độ n.
Do đó biểu thức (1-29) chính là phương trình đặc tính tốc độ.
b) Phương trình đặc tính cơ.
Công suất điện từ của động cơ
Mặt khác:
Do đó:
Tran
g
21
p
f
n
1
1
60
=
2
21
2
2
1
1
2
)'()
'
(
'
xx

S
r
r
U
I
+++
=
s
r
IP
2
2
'
'3
=
đt
55,9
1
n
MP
đtđt
=
55,9
'2'3
1
2
s
n
rI
M

=
đt
(1-27)
(1-28)
(1-29)
(1-30)
(1-31)
(1-32)
Đồ Án Tốt Nghiệp Chinh sua boi:

M
đt
mômen điện từ gồm hai phần :
Phần nhỏ tổn thất trên cuộn dây và tổn thất cơ do ma sát ở các ổ bi, ký hiệu
∆M
Phần lớn biến thành mômen quay của động cơ M.
Vậy Mđt ~ M
Khi đó :
Thay I’
2
từ (1-26) vào (1-34), ta được
Biểu thức (1-35) chính là phương trình đặc tính cơ. Được biểu diễn quan hệ
M = f(n) như hình 1-3
Giá trò S sẽ biến thiên từ - ∞ đến + ∞ và mômen quay sẽ có hai giá trò cực
đại gọi là mômen tới hạn (M
t
).
Lấy đạo hàm của mômen theo hệ số trượt và cho dM/ds = 0.
Ta có hệ số trượt tương ứng với mômen tới hạn M
t

gọi là hệ số trượt tới hạn.
Do đó ta được biểu thức mômen tới hạn :
Tran
g
22
MMM
∆+=
đt
M qua bỏthể có a Mà
Δ,tMM
∆> >
55,9
''3
1
22
s
n
rI
MtM
==
đ
( )









++






+
=
2
21
2
2
11
21
'
'
55,9
'3
xx
s
r
r
s
n
rU
M
22
1
2

2
21
2
1
2
'
)'(
'
n
xr
r
xxr
r
St
+
±
=
++
±
=
(1-33)
(1-34)
(1-35)
(1-36)
Đồ Án Tốt Nghiệp Chinh sua boi:

Giải các phương trình (1-35), (1-36), (1-37) và đặt :
Ta được dạng đơn giản của phương trình đặc tính cơ:

Hình 1-3. Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ.
Nhận thấy dạng gần đúng của phương trình đặc tính cơ như sau:
Đối với động cơ roto lồng sóc, nhất là các động cơ có công suất lớn thì
r
1
<< x
n
, nên có thể bỏ qua r
1
và ε = 0.
Ta có:
Tran
g
23
)(
55,9
2
3
22
11
1
2
1
n
t
xrr
n
U
M
++±

±
=
n
xr
r
22
1
2
'
+
=
ε
( )
ε
ε
2
12
++
+
=
s
s
s
s
M
M
t
t
t
ε

S
S
S
S
Mt
M
t
t
+
=
2
(1-37)
(1-38)
(1-39)
(1-40)
s = 0
M
M
t
M
đm
S
t
n
n
1
n
đm
+s
n= 0

-n
+s
Đồ Án Tốt Nghiệp Chinh sua boi:

Với :

Nhận xét: Từ các biểu thức (1-36) và (1-37), ta thấy đối với động cơ xác lập
nếu U
1
thay đổi thì S
t
= const và M
t
thay đổi tỉ lệ với U
1
2

. Khi thay đổi điện
trở mạch roto bằng cách thêm điện trở phụ (đối với động cơ không đồng bộ
roto quấn dây) thì:
M
t
= const và S
t
tỉ lệ với r’
2
.
Khi xét đến điện trở trên mạch stato r
1
thì mômen tới hạn M

t
sẽ có hai giá trò
khác nhau và ứng với hai trạng thái làm việc của động cơ.
* S = 0 , n
1
< n là trạng thái hãm tái sinh động cơ làm việc như một máy
phát.
* S > 0 , n
1
> n trạng thái làm việc của động cơ.
Tran
g
24
n
x
n
U
Mt
55,9
2
3
1
2
1
=
n
t
x
r
S

2
'
=
22
2
'
'
n
tF
xr
r
S
+
−=
)(
55,9
2
3
22
11
1
1
n
tF
xrr
n
U
M
++
−=

22
1
2
'
n
xr
r
s
+
=
tđ
)(
55,9
2
3
22
11
1
2
1
n
xrr
n
U
M
++
=
tđ
(1-41)
(1-42)

(1-43)
(1-44)
(1-45)
Đồ Án Tốt Nghiệp Chinh sua boi:

Ta có tỉ số :
Trong đó:
M
đm
: Nm
P
đm :
Kw
n
đm :
Vòng/phút
Độ trượt tới hạn của động cơ được xác đònh như sau:
Ở trạng thái đònh mức của động cơ:
n = n
đm
, S = S
đm
, M = M
đm
Phương trình đặc tính tại điểm đònh mức:
Do đó:
Tran
g
25
tđtFtđtF1

MM còn ss thì 0 rKhi
〉=≠
đm
t
M
M
M
=
λ
cơ động của mức đònh mômen với sonhất lớn mômen
sinh năng khả rachỉ mômen, về tải quá số bộilà
M
λ
đm Mt
MM
λ
=
ε
ε
2
S
S
S
S
)(12M
M
t
đm
đm
t

t
đm
++
+
=
)2(1
2
S
S
S
S
t
đm
đm
t
M
ε
ε
λ
+
++
=
(1-46)
(1-47)
(1-48)
(1-48a)
(1-49)
(1-50)
đm
đm

đm
n
9500P
M
=