TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG CHO CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦU TRỤC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
-------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
TÊN ĐỀ TÀI:

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG CHO
CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦU TRỤC

GVHD: TS.Nguyễn Thị Mi Sa
SVTH: Bùi Thanh Tú-MSSV:11142155
Lê Thanh Trình-MSSV:11142151
NHÓM:5
Tp.Hồ Chí Minh – 04/2014

MỤC LỤC


ĐỒ ÁN- TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

GVHD-TS. Nguyễn Thị Mi Sa

LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................................................ 3
PHẦN I: TÍNH TOÁN VÀ THẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦU TRỤC DÙNG ĐCĐ KĐB XOAY
CHIỀU BA PHA ROTOR DÂY QUẤN
CHƯƠNG I: ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA..... 9
I)ĐÔN

̣ G CƠ KHÔNG ĐÔN
̀ G BỘ ........................................................................................................ 9
1) Khái niệm .................................................................................................................................... 9
2) Cấu tạo ........................................................................................................................................ 9
3 )Ưu điểm ..................................................................................................................................... 10
4 )Nhược điểm................................................................................................................................ 10
II)PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ ........................................................................................ 10
̀ H ĐĂC
̣ TÍNH CƠ................................................................................................ 12
III)PHƯƠNG TRIN
IV)AN
̉ H HƯƠN
̉ G CUA
̉ CAC
́ THAM SỐ ĐÊN
́ DẠNG ĐẶC TIN
́ H CƠ ............................................. 16
1.Ảnh hưởng của điện áp :.............................................................................................................. 16
2. Ảnh hưởng của điện trở phụ hay điện kháng phụ nối tiếp trên mạch Stator : ............................... 17
3. Ảnh hưởng của điện trở phụ nối tiếp vào dây quấn Rotor : ......................................................... 19
4. Anh hưởng của số đôi cực từ P : ................................................................................................. 20
V)CÁC DẠNG KHỞI ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ.................................................................................. 22
1)Khởi động động cơ không đồng bộ .............................................................................................. 23
2)Khởi động trực tiếp ..................................................................................................................... 23
3)Khởi động bằng máy biến áp tự ngẫu .......................................................................................... 23
4)Khởi động bằng điện trở phụ mạch rotor: ................................................................................... 24
5)Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ................................................................................... 24
6)Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ vào mạch rotor : ........................................... 25
7)Điều chỉnh tốc độ bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch stator : ............................................... 26
8)Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp nguồn cung cấp : .................................................. 26

VI)MỞ MÁY VÀ TIN
́ H ĐIÊN
̣ TRỞ MỞ MAY
́ .................................................................................. 27
́ ................................................................................................................................. 30
VII)HÃM MAY
1. Hãm tái sinh ............................................................................................................................... 30
2. Hãm ngược................................................................................................................................. 32
3. Hãm động năng .......................................................................................................................... 34
4. Hãm động năng tự kích từ .......................................................................................................... 36
PHẦN II: TÍNH TOÁN NÂNG CẦN TRỤCBẰNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA .... 38
CHƯƠNG II:

YÊU CẦU MỞ MÁY QUA BA CẤP ĐIỆN TRỞ PHỤ .......................................... 38

I)SƠ LƯỢC VỀ ĐỘNG CƠ AC KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA ROTOR DÂY QUẤN: ....................... 38
1)Dòng điện định mức của stator.................................................................................................... 39
2)Dòng điện rotor ở chế độ định mức ............................................................................................. 39
3)Tính toán phần trở kháng ngắn mạch .......................................................................................... 39
4)Tính toán dòng điện mở máy ....................................................................................................... 40
5)Bội số dòng điện mở máy KI ........................................................................................................ 40
6)Tốc độ trượt định mức Sđm ......................................................................................................... 40
7)Tốc độ định mức của động cơ nđm ................................................................................................ 40
8)Khả năng quá tải của động cơ ..................................................................................................... 41
9)Moment định mức ....................................................................................................................... 41
II)TIN
́ H ĐIỆN TRỞ PHỤ MỞ MÁY, ĐỘNG CƠ MỞ MAY
́ QUA 3 CẤP ĐIỆN TRỞ PHỤ BẰNG
PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ .................................................................................................................. 42
CHƯƠNG III: YÊU CẦU NÂNG TẢI .............................................................................................. 44

I) TÍNH TOÁN ĐIỆN TRỞ PHỤ ĐÓNG VÀO VẠCH ROTOR ĐỂ ĐỘNG CƠ NÂNG TẢI
BẰNG 1/2 TỐC ĐỘ ĐỊNH MỨC ........................................................................................................ 44
SVTH- Bùi Thanh Tú- MSSV: 11142155
Lê Thanh Trình-MSSV: 11142151

Page 2


GVHD-TS. Nguyễn Thị Mi Sa

ĐỒ ÁN- TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

II) TIN
́ H TOAN
́ ĐIỆN TRỞ PHỤ ĐÓNG VAO
̀ VẠCH ROTOR ĐỂ ĐÔN
̣ G CƠ NÂNG TAỈ BĂN
̀ G
̣ H MỨC................................................................................................................... 45
1/4 TỐC ĐỘ ĐIN
III) TÍNH TOÁN ĐIỆN TRỞ PHỤ ĐÓNG VÀO VẠCH ROTOR ĐỂ ĐỘNG CƠ NÂNG TẢI BẰNG
TỐC ĐỘ ĐỊNH MỨC ........................................................................................................................ 46
CHƯƠNG VI: YÊU CẦU HẠ TẢI ..................................................................................................... 47
I) TIN
́ H TOAN
́ ĐIỆN TRỞ PHỤ ĐÓNG VAO
̀ VẠCH ROTOR ĐỂ ĐÔN
̣ G CƠ HẠ TẢI BẰNG ½
́ ĐỘ ĐỊNH MỨC: ....................................................................................................................... 48
TÔC

II) TIN
́ H TOAN
́ ĐIỆN TRỞ PHỤ ĐÓNG VAO
̀ VẠCH ROTOR ĐỂ ĐÔN
̣ G CƠ HẠ TẢI BẰNG ¼
TÔC
́ ĐỘ ĐỊNH MỨC ........................................................................................................................ 48
́ H TOAN
́ ĐIỆN TRỞ PHỤ ĐÓNG VAO
̀ VẠCH ROTOR ĐỂ ĐÔN
̣ G CƠ HẠ TẢI BẰNG TÔC
́
III) TIN
ĐỘ ĐỊNH MỨC................................................................................................................................. 49
IV)
TÍNH TOAN
́ ĐIỆN TRỞ PHỤ ĐON
́ G VAO
̀ VAC
̣ H ROTOR ĐỂ ĐÔN
̣ G CƠ HẠ TẢI BẰNG 2
̀ TỐC ĐỘ ĐIN
̣ H MƯC
́ ................................................................................................................ 50
LÂN
KẾT LUẬN .......................................................................................................................................... 54

LỜI MỞ ĐẦU

 LỜI CẢM ƠN

SVTH- Bùi Thanh Tú- MSSV: 11142155
Lê Thanh Trình-MSSV: 11142151

Page 3


ĐỒ ÁN- TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

GVHD-TS. Nguyễn Thị Mi Sa

Trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật, em
đã được sự dạy bảo tận tình của tập thể Thầy Cô của trường. Những kiến thức và sự thành
đạt mà em đạt được hôm nay chính là nhờ sự dạy bảo của các Thầy Cô.
Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến quý Thầy Cô, những người đã tận tâm truyền đạt
những tri thức khoa học cơ bản cũng như những kiến thức chuyên nghành cho em. Đặc
biệt em xin cảm ơn quý Thầy Cô khoa Điện - Điện Tử, những người đã bỏ bao tâm huyết
để truyền đạt những tri thức, những kỹ năng, những kinh nghiệm quý báu trong chuyên
môn để chúng em vững tin khi bước vào cuộc sống.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn riêng đến Cô Nguyễn Thị Mi Sa giảng viên trường Đại
học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh, đã tận tình hướng dẫn em thực hiện đồ án môn
học Truyền Động Điện. Chúng em xin gửi đến Thầy lời chúc sức khỏe và ngày càng
thành công trên bục giảng.
Cuối cùng, chúng tôi xin cảm ơn tất cả bạn bè thân mến đã động viên, góp ý để
mình hoàn thành tốt đồ án này.

 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

SVTH- Bùi Thanh Tú- MSSV: 11142155
Lê Thanh Trình-MSSV: 11142151

Page 4


ĐỒ ÁN- TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

GVHD-TS. Nguyễn Thị Mi Sa

Trong bối cảnh Việt Nam đã là thành viên của tổ chức thương mại thế giới (WTO),xu
thế hội nhập ngày càng sâu rộng dẫn đến sự giao lưu hợp tác trên nhiều lĩnh vực, trong đó
có lĩnh vực khoa học kỹ thuật. Các dây chuyền sản xuất mới có kỹ thuật hiện đại đã dần
thay thế những dây chuyền lạc hậu, lỗi thời.
Trong một dây chuyền sản xuất hiện đại thì khâu truyền động giữ một vai trò quan
trọng. Tùy theo yêu cầu và mục đích của dây chuyền mà truyền động thực hiện các công
đoạn khác nhau trong một quy trình sản xuất. Do đó nó ảnh hưởng tới việc nâng cao chất
lượng sản phẩm và năng suất sản xuất.
Để hiểu rõ hơn về truyền động điện và có kiến thức nhất định về vấn đề này.Chúng em
đã được hướng dẫn làm đồ án : “Đặc Tính Cơ Của Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha và
Ứng Dụng Tính Toán Cụ Thể”. Đồ án được chia làm 4 chương:
Chương 1: Đặc tính cơ của động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 3 pha rotor dây
quấn.
Nội dung chương trình này giới thiệu đặc tính cơ, đặc tính tốc độ, các thông số ảnh
hưởng tới dạng đặc tính cơ, tính toán điện trở phụ mở máy và vấn đề hãm máy của động
cơ điện xoay chiều không đồng bộ 3 pha rotor dây quấn.
Chương 2 : Tính toán và thiết kế cơ cấu dùng động cơ xoay chiều không đồng bộ 3
pha rotor dây quấn.
Nội dung của chương trình này là tính toán điện trở mở máy qua 3 cấp điện trở, và
thiết kế sơ đồ nguyên lý cho cơ cấu bằng cách dùng động cơ điện xoay chiều không đồng
bộ 3 pha rotor dây quấn.
Kho tàng kiến thức là vô hạn, dù đã được trang bị một lượng kiến thức chưa sâu,
kinh nghiêm thực tế chưa nhiều nên trong quá trình làm đồ án không tránh khỏi những sai

lầm thiếu sót. Rất mong sự đóng góp của quý thầy cô và bạn bè.
Chương 3: Yêu cầu nâng tải
Chương 4: Yêu cầu hạ tải

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
SVTH- Bùi Thanh Tú- MSSV: 11142155
Lê Thanh Trình-MSSV: 11142151

Page 5


GVHD-TS. Nguyễn Thị Mi Sa

ĐỒ ÁN- TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................

........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
TP Hồ Chí Minh, ngày….tháng…. năm….
Giáo viên hướng dẫn

MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

SVTH- Bùi Thanh Tú- MSSV: 11142155
Lê Thanh Trình-MSSV: 11142151

Page 6


ĐỒ ÁN- TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

GVHD-TS. Nguyễn Thị Mi Sa

Trong một dây chuyền sản xuất hiện đại thì khâu truyền động giữ một vai trò quan
trọng. Tùy theo yêu cầu và mục đích của dây chuyền mà truyền động thực hiện các công
đoạn khác nhau trong một quy trình sản xuất. Do đó nó ảnh hưởng tới việc nâng cao chất
lượng sản phẩm và năng suất sản xuất.
Nhằm nâng cao tính linh hoạt cũng như khâu điều khiển vận hành các dây chuyền
truyền động, chính vì thế đề tài này sẽ giúp cho chúng em hiểu rõ hơn về cách điều khiển
các động cơ để vận hành một cách chính xác, đem lại hiểu quả kinh tế cao trong hoạt
động kinh doanh cũng như thời gian hoạt động của động cơ AC.

SVTH- Bùi Thanh Tú- MSSV: 11142155
Lê Thanh Trình-MSSV: 11142151

Page 7


GVHD-TS. Nguyễn Thị Mi Sa

ĐỒ ÁN- TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI
 Trình bày các đặc tính cơ tự nhiên
 Trình bày đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ 3 pha rotor dây quấn mở
máy qua 3 cấp điện trở .
 Các vấn đề liên quan đến đặc tính cơ.
 Xác định mở máy bằng phương pháp đồ thị
 Tính toán cơ cấu nâng hạ cầu trục
 Ví dụ ứng dụng thực tế.

SVTH- Bùi Thanh Tú- MSSV: 11142155
Lê Thanh Trình-MSSV: 11142151

Page 8


GVHD-TS. Nguyễn Thị Mi Sa

ĐỒ ÁN- TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

PHẦN I: TÍNH TOÁN VÀ THẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ

CẦU TRỤC DÙNG ĐCĐ KĐB XOAY CHIỀU BA PHA
ROTOR DÂY QUẤN
CHƯƠNG I:

ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU KHÔNG
ĐỒNG BỘ BA PHA


I)ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
1) Khái niệm
-Động cơ không đồng bộ 3 pha là máy điện xoay chiều , làm việc theo
nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ của rotor khác với tốc độ từ trường trong
máy
-Động cơ không đồng bộ 3 pha được dung nhiều trong sản xuất và sinh hoạt
vì chế tạo đơn giản ,giá rẻ ,độ tin cậy cao , vận hành đơn giản , hiệu suất cao , và
gần như không cần bảo trì. Dải công suất rất rộng từ vài Watt đến 10000hp, Các
động cơ từ 5hp trở lên hầu hết là 3 pha còn động cơ nhỏ hơn 1hp thường là 1 pha.
2) Cấu tạo
-Giống như các loại máy điện quay khác, động cơ không đồng bộ 3 pha
gồm có các bộ phận chính sau
- Phần tỉnh hay còn gọi la stator
- Phần quay hay còn gọi la rotor
a)stator
-Trên stator có vỏ , lõi thép và dây quấn
-Võ máy có tác dụng cố định lõi thép và dây quấn
- Lõi sắt là phần dẫn từ được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện dày
0,5mm ghép lại
-Dây quấn stator được đặt vào các rãnh của lõi sắt và được cách điện tốt với
lõi sắt
b)rotor

- Phần này có 2 bộ phận chính là lõi sắt và dây quấn
-Nói chung người ta sử dụng các lá thép kỹ thuật điện như ở stator
-Dây quấn rotor có 2 loại chính là rotor kiểu dây quấn và rotor kiểu lồng sóc
c.khe hở

SVTH- Bùi Thanh Tú- MSSV: 11142155
Lê Thanh Trình-MSSV: 11142151

Page 9


GVHD-TS. Nguyễn Thị Mi Sa

ĐỒ ÁN- TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

-Vì rotor là 1 khối tròn nên khe hở đều.Khe hở trong mày điện không đồng bộ rất
nhò (từ 0,2 đến 1mm trong máy điện nhỏ và vừa) để hạn chế dòng điện từ hóa lấy từ
lưới vào và như vậy mới có thể làm cho hệ số công suất của máy cao hơn.
3 )Ưu điểm
-Ưu điểm nổi bật của loại động cơ này là: Cấu tạo đơn giản, đặc biệt là động cơ
Rotor lồng sóc. So với động cơ một chiều,Động cơ không đồng bộ giá thành hạ,vận
hành tin cậy, chắc chắn. Ngoài ra động cơ không đồng bộ dùng trực tiếp lưới điện xoay
chiều ba pha nên không cần trang bị thêm các thiết bị biến đổi kèm theo.
4 )Nhược điểm
-Nhược điểm của động cơ không đồng bộ là điều chỉnh tốc độ và khống chế các
quá trình khó khăn; riêng với các động cơ Rotor lồng sóc có các chỉ tiêu khởi động
kém hơn.
II)PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ

L1 L2 L3

I1

R1

I’2 x1

x’2

R0
U1p
Rp

I0
x0

Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý của dộng cơ ba pha và sơ đồ tương đương thay thế một
pha của động cơ không đồng bộ

SVTH- Bùi Thanh Tú- MSSV: 11142155
Lê Thanh Trình-MSSV: 11142151

Page 10


GVHD-TS. Nguyễn Thị Mi Sa

ĐỒ ÁN- TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Trong đó:

 R0, X0, I0 lần lượt là điện trở, điện kháng và dòng điện mạch từ hoá.
 R1, X1, I1 lần lượt là điện trở, điện kháng và dòng điện mạch Stator.
 R’2,X’2 ,I’2: điện trở, điện kháng và dòng điện Rotor đã qui đổi về Stator.
Rp : điện trở phụ thêm vào mạch rotor
 U1đm:Điện áp định mức đặt vào ba pha.
 U1p là điện áp pha đặt vào Stator.
 0   n0  n
: là độ trượt (Hệ số trượt của động cơ)

0
n0
 0 : tốc độ góc của từ trường quay (rad/s)
  : tốc độ góc của từ trường (rad/s)
60 f
n0 
: Tốc độ của từ trường quay( vòng /phút)
p
 f : tần số của điện áp nguồn đặt vào Stator (Hz)
 p : số đôi cực từ của động cơ
 n : tốc độ quay của Rotor (vòng /phút)
I'2=Kqđ.I2 =Ki I2 : Dòng điện qui đổi
1
K qd K qdE  1  K qd 
: Hệ số qui đổi dòng điện
K qdE
N 1 K dq1
U
: Hệ số qui đổi sức từ động
K qdE  1dm 
E 2dm N 2 K dq 2

 s







 N1,N2:số vòng mỗi pha dây quấn stator ,rotor
 E2đm: sức từ động định mức xuất hiện trên 2 vòng trượt rotor khi:
-Rotor hở mạch
-Đặt điện áp vào stator là Uđm
Phương trình đặc tính tốc độ :
U1p

'

I2 

2


R' 
 R1    X N 2
S 


Trong đó :
 X N  X 1  X ' 2 : điện kháng ngắn mạch

 R '  R ' 2  R ' p : điện trở qui đổi
Khi mở máy tốc độ n = 0 nên hệ số trượt s=1
 I ' 2 mm 

U1p

R

1

 R'



2

 XN

SVTH- Bùi Thanh Tú- MSSV: 11142155
Lê Thanh Trình-MSSV: 11142151

2

Page 11


GVHD-TS. Nguyễn Thị Mi Sa

ĐỒ ÁN- TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

 dòng điện khi mở máy : I ' 2 mm 

với :

Z mm  ( R1  R ' )  X N

U1p
Z mm



U1p
( R1  R '  X N2

2

Thông thường : I ' 2 mm  (4  7) I ñm
III)PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH CƠ
Giản đồ công suất

Hình 3.3

Giản đồ moment

Hình 3.4

Để tìm phương trình đặc tính cơ của động cơ ta dựa vào điều kiện cân bằng công suất
động cơ.
Công suất điện từ chuyển từ Stator sang Rotor
Pdt  M dt  1

Trong đó :
 Mđt :moment điện từ động cơ
 Pdt  Pco  Pphuï  Pcu 2
Nếu tổn hao phụ không đáng kể Pphuï  0 thì Mđt = Mcơ =M
 Pdt  Pcô  Pcu 2
 M dm . 0  M cô .  3 P .I 2 2
 M  0     3 P .I 2 2

0   

Thay I 2 vào ta được :

Mà: S 

M

3R .I 2
0 S

SVTH- Bùi Thanh Tú- MSSV: 11142155
Lê Thanh Trình-MSSV: 11142151

Page 12


GVHD-TS. Nguyễn Thị Mi Sa

ĐỒ ÁN- TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

M

3R .U 21 p

(2)

2

n0 S 
R 
2
 R1    X nm 
9,55 
S


(2) là phương trình đặc tính cơ xoay chiều không đồng bộ ba pha.
- Đường biểu diễn của phương trình đặc tính cơ có dạng đường cong nên toạ độ điểm cực
trị được xác định bằng cách giải phương trình
- Độ trượt tới hạn : S max  

dM
 0 ta được :
ds

R
2

R1  X N

(3)

2

Thay phương trình (3) vào phương trình đặc tính cơ ta được moment tới hạn :
M max 

3U 1 p

2

2n 0 
2
2
R1  X N  R1 



9,55

(4)

Trong đó : (+) : ứng với trạng thái động cơ
(-) : ứng với trạng thái máy phát
- Hệ số quá tải về moment :  M 

M th
M ñm

 Cách vẽ đặc tính cơ khi không biết R1,X1,R2,,X2 chỉ biết các tham số định mức
của đông cơ trên nhãn máy và cần thực hiện các bước sau:

MC

Hình 3.5: Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ không bộ ba pha
Bưóc 1: xác định toạ độ 3 điểm đặt biệt.
SVTH- Bùi Thanh Tú- MSSV: 11142155
Lê Thanh Trình-MSSV: 11142151

Page 13


GVHD-TS. Nguyễn Thị Mi Sa

ĐỒ ÁN- TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

 Điểm đồng bộ của từ trường : A(M=0,n=n0)
60 f
p

 với n0 
 Điểm tới hạn :

B(Mmax , Smax )

n0 

60 f
p





n0 

60 f
p

Mặt khác:

S

M

2



max

max

1
2



ñm

 S dm


 S max



S max
S dm





n 0  n dm
n0



dm

S ñm
S max
S

M
M

S max
S ñm

 2

 2
M

S

dm

S

M

 S

max

2

dm

 0

Giải phương trình ta được:
S max1, 2  S dm  M  2 M  1
 Điểm mở máy : C(M=Mmm, n=0)
Thay S = 1 vào phương trình (2) ta được :



M mm 



3R .U 1 p

2

n0
R1  R 2  X N 2
9,55
Bước 2: Lấy nhiều giá trị S trong khoảng 0  1 thay vào biểu thức

M mm 





2 M max
S
1
 max
S max
1

Ta sẽ được moment tương ứng.
S
0
S1
S2

........1
M
M0
M1
M2 . . . . . . . . Mmm
Bước 3:
Từ toạ độ (S , M) với 3 điểm đặc biệt nối lại ta sẽ được đường đặc tính cơ của động
cơ.
 Các dạng khác của đặc tính cơ
Lập tỉ số và lấy dấu dương (+) ta được :
2M th 1  aS th 
(5)
S th
S

 2aS th
S th
S
R
a 1
R2

M

Trong đó :

SVTH- Bùi Thanh Tú- MSSV: 11142155
Lê Thanh Trình-MSSV: 11142151

Page 14

GVHD-TS. Nguyễn Thị Mi Sa

ĐỒ ÁN- TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

R1

aS max 

2

R1  X nm

2

Đối với động cơ có công xuất lớn :R1 << Xnm
thì aS max 

R1
0 .
X nm

Lúc này (5) có dạng gần đúng :
2 M max
S
S
 max
S max
S

R
S th   2
X nm
3U 1P
M max  
2n 0
X nm
9,55
M

(6)

(7)
(8)

 Cách vẽ đặc tính cơ khi không biết các thông số R1 , X1 ,R2 , X2 mà chỉ biết  M :
Xác định toạ độ 3 điểm đặc biệt :
n0 

60 f
p

Toạ độ điểm tới hạn :
Thay toạ độ điểm làm việc định mức vào phương trình đặc tính cơ (6)
2M max
S dm S max

S max S dm
S
2 M th

 ñm 
 2 M
S th
M ñm

M dm 



S th
S ñm

 S max 2  2 M S dm S max  S dm 2  0 giải phương trình bậc 2 theo Smax
Ta được toạ độ điểm tới hạn B( Mmax , Smax)

Thay S = 1 vào phương trình (6) ta được : M mm 

2M th
1
 S th
S th

Lấy tuỳ ý nhiều giá trị của S thay vào phương trình (6) ta tìm được M
S
0 S1
S2
S3…………….Smax
M
M1 M2 M2 M3……………M
Hệ số moment mở máy :

K M  9,55

M mm
1
M dm

K M : 1  2

Hệ số dòng điện mở máy :

SVTH- Bùi Thanh Tú- MSSV: 11142155
Lê Thanh Trình-MSSV: 11142151

Page 15


GVHD-TS. Nguyễn Thị Mi Sa

ĐỒ ÁN- TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

KI 

I mm
I dm

( K I : 4  7)

 Nhận xét:

2n0>n>n0

-1M<0

Đoạn đặc tính hãm tái sinh(hãm máy phát)

n0>n>0
0M>0

Đoạn đặc tính động cơ quay thuận.

-n01M<0

Đoạn đặc tính động cơ quay ngược.

M max Ñc  M max MF
IV)ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THAM SỐ ĐẾN DẠNG ĐẶC TÍNH CƠ
1.Ảnh hưởng của điện áp :
Khi điện áp đặt vào động cơ giảm :
- Từ phương trình : M th 

3U1 p

2

2n0 
2
2

R1  X N  R1 

9,55 

Ta thấy moment tới hạn sẽ giảm theo tỉ lệ bình phương lần độ suy giảm của điện áp.
- Trong khi tốc độ đồng bộ:

- Và độ trượt tới hạn M th 

M th 

3U 1 p

2

2n 0 
2
2
R1  X N  R1 



9,55

3U 1 p

không thay đổi

2

2n 0 
2
2
R1  X N  R1 



9,55

cũng không thay đổi.

- Mmax nói lên khả năng quá tải của động cơ.
- Moment mở máy (Mmm = K2U1P2 ) giảm theo tỉ lệ bình phương lần độ suy giảm của
điện áp.

SVTH- Bùi Thanh Tú- MSSV: 11142155
Lê Thanh Trình-MSSV: 11142151

Page 16


GVHD-TS. Nguyễn Thị Mi Sa

ĐỒ ÁN- TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

n
n0

smax

U2

U1

TN(Uđm)

U2
(N.m)
0

MC

M

Hình 3.6: Đặc tính cơ của ĐC không đồng bộ 3 pha khi thay đổi điện áp.
2. Ảnh hưởng của điện trở phụ hay điện kháng phụ nối tiếp trên mạch Stator :
- Khi thêm điện trở phụ Rp vào Stator thì tốc độ đồng bộ n0 không đổi, trượt tới hạn
Smax giảm, moment tới hạn Mmax giảm và moment mở máy Mmm cũng giảm.

SVTH- Bùi Thanh Tú- MSSV: 11142155
Lê Thanh Trình-MSSV: 11142151

Page 17


ĐỒ ÁN- TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

GVHD-TS. Nguyễn Thị Mi Sa

Hình 3.7: ĐC không đồng bộ 3 pha khi thêm điện trở phụ.

- Khi thêm điện kháng phụ Xp (giả sử Xp = Rp) vào mạch Stator ta thấy tốc độ đồng
bộ n0 không đổi, độ trượt tới hạn giảm (nhưng vẫn còn lớn hơn khi thêm Rp), moment
mở máy Mmm giảm(bằng với khi thêm Rp).

SVTH- Bùi Thanh Tú- MSSV: 11142155
Lê Thanh Trình-MSSV: 11142151

Page 18


GVHD-TS. Nguyễn Thị Mi Sa

ĐỒ ÁN- TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Hình 3.8: ĐC không đồng bộ khi thêm điện kháng và điện trở phụ.
- Ta thấy khi thêm Xp ta tăng được khả năng quá tải của động cơ (Mth nói lên khả
năng quá tải của động cơ).
- Đặc tính cơ khi thêm Rp và Xp có dạng:

n

n0
Smax

0
Mmax
Hình 3.9: Đặc tính cơ khi thêm Rp và Xp

3. Ảnh hưởng của điện trở phụ nối tiếp vào dây quấn Rotor :
L1

L2

L3

Rp

Hình 3.10:ĐC KĐB 3 pha khi thêm điện trở phụ nối tiếp vào dây quấn Rotor.
- Động cơ không đồng bộ Rotor lồng sóc (hay rotor ngắn mạch) không thể thay đổi
được điện trở mạch rotor .Việc thay đổi chỉ sử dụng đối với động cơ không đồng bộ rotor
dây quấn vì mạch rotor có thể nối với điện trở ngoài qua hệ vòng trượt -chổi than.(như
hình vẽ)

SVTH- Bùi Thanh Tú- MSSV: 11142155
Lê Thanh Trình-MSSV: 11142151

Page 19


GVHD-TS. Nguyễn Thị Mi Sa

ĐỒ ÁN- TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

- Dễ thấy ,điện trở mạch rotor R2-do đó điện trở quy đổi R2'-chỉ có thể thay đổi về
phía tăng .Khi R2'tăng thì độ trượt tới hạn tăng ,còn tốc độ đồng bộ và môment tới hạn
giữ nguyên.
n
n0

TN

RP2 > RP1`

RP1
RP2
0
S

Mmax

M

Hình 3.11: Đặc tính cơ khi thêm điện trở phụ nối tiếp vào dây quấn Rotor.
4. Anh hưởng của số đôi cực từ P :
n  n 0 1  S 

60f
1  S
P

Ta có :
- Khi tăng(giảm) số đôi cực từ p thì tốc độ đồng bộ n0 giảm(tăng) nên tốc độ quay
của Rotor giảm(tăng) Còn Smax không phụ thuộc vào p nên không thay đổi, nghĩa là độ
cứng của đặc tính cơ vẫn giữ nguyên. Nhưng khi thay đổi số đôi cực từ sẽ phải thay đổi
cách đấu dây ở Stator động cơ nên một số thông số như R1, X1 có thể thay đổi và do đó
tuỳ trường hợp sẽ ảnh hưởng khác nhau đến moment tới hạn Mmax của động cơ.
 Dạng của đặc tính cơ khi thay đổi số đôi cực từ p còn phụ thuộc vào yêu cầu của việc
đổi tốc :
 Đổi tốc độ đảm bảo moment không đổi  / YY 

n
n01
P=1
n02
P=2
0

M
Hình 3.12

SVTH- Bùi Thanh Tú- MSSV: 11142155
Lê Thanh Trình-MSSV: 11142151

Page 20


GVHD-TS. Nguyễn Thị Mi Sa

ĐỒ ÁN- TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

 Đổi tốc đảm bảo công suất không đổi YY /  
n
n01
p=1
n02
p=2
0

M
Hình 3.13

 Đổi tốc đảm bảo moment và công suất không đổi YY / Y 

n

n01
p=1
n02
p=2
0

M
Hình 3.14

5. Anh hưởng của tần số :
60 f
ta thấy khi thay đổi tần số sẽ làm tốc độ động cơ thay đổi.
p
R
R
- Từ biểu thức (7) S max 

X nm 2 f 1 Lnm

- Từ biểu thức : n0 

SVTH- Bùi Thanh Tú- MSSV: 11142155
Lê Thanh Trình-MSSV: 11142151

Page 21

GVHD-TS. Nguyễn Thị Mi Sa

ĐỒ ÁN- TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

trong đó : f1: tần số điện áp đặt vào Stator
Khi thay giảm f1 thì smax và Mmax tăng , nhưng Mmax tăng mạnh hơn.
Do vậy độ cứng đặc tính cơ tăng khi f1 giảm
Khi f1 giảm xuống dưới fđm.thì tổng trở các cuộn dây giản nên nếu giữ nguyên điện
áp cấp Uđm thì dòng điện động cơ sẽ tăng ,đốt nóng động cơ quá mức .
2
2
3 pU1P
- Từ biểu thức (8) M th  3U1P  p 
khi thay đổi tần số sẽ làm
2  60
 2f1Lnm
9,55

2  60
2
 2  Lnm f1
9,55

thay đổi Mmax
- Khi tăng tốc độ thì khả năng quá tải của động cơ sẽ giảm đi. Muốn giữ cho khả năng
quá tải không thay đổi thì ta phải kết hợp điều chỉnh tần số và điện áp sao cho tỷ số :
U 1P
 const .

f

Như vậy Mmaxsẽ giữ không đổi ở vùng f1<f(như hình) . Ở vùng f1>f1đm thì không
thể tăng điện áp nguốn cấp mà giữ U1=U1đm nên ở vùng này Mmax sẽ giảm tỉ lệ nghịch
với bình phương tần số .
U 1P
 const
f

Hình 3.15: Đặc tính cơ khi thay đổi tần số.

V)CÁC DẠNG KHỞI ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ
SVTH- Bùi Thanh Tú- MSSV: 11142155
Lê Thanh Trình-MSSV: 11142151

Page 22


ĐỒ ÁN- TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

GVHD-TS. Nguyễn Thị Mi Sa

1)Khởi động động cơ không đồng bộ
Có rất nhiều phương pháp khởi động động cơ không đồng bộ: khởi động trực
tiếp, khởi động bằng điện trở phụ, khởi động bằng máy biến áp tự ngẫu, khởi động
mềm, khởi động bằng cuộn kháng, khởi động part-winding...
Trong phần này chúngta chỉ đề cập đến một vài phương pháp cơ bản.
2)Khởi động trực tiếp
Đặc điểm của khởi động trực tiếp:
 Điều khiển đơn giản, đóng các pha của động cơ trực tiếp vào nguồn ba pha

bằng công tắt cơ khí hay dùng contactor.
 Dòng khởi động lớn có thể gây sụt áp trên lưới điện quá mức cho phép,
đặc biệt khi động cơ có công suất lớn.
 Moment khởi động chứa thành phần xung khá lớn, do đó có thể gây sốc
động cơ, động cơ khởi động không êm.
3)Khởi động bằng máy biến áp tự ngẫu

Hình H.3-5 là sơ đồ nguyên lý của hai phương pháp khởi động trực tiếp (dùng
tiếp điểm K1) và khởi động bằng máy biến áp tự ngẫu (dùng tiếp điểm K2, K3)

Gọi : I mmTT ,I mmTN lần lượt là dòng điện qua lưới khi khởi động trực tiếp và khi
khởi động bằng máy biến áp tự ngẫu
M mmTT ,M mmTN lần lượt là moment khởi động khi khởi động trực tiếp và khi
khởi động bằng máy biến áp tự ngẫu
SVTH- Bùi Thanh Tú- MSSV: 11142155
Lê Thanh Trình-MSSV: 11142151

Page 23


GVHD-TS. Nguyễn Thị Mi Sa

ĐỒ ÁN- TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Nếu không khởi động trực tiếp thì dòng điện qua lưới nguồn và moment động
cơ được xác định theo biểu thức: khi mở máy thì: n = 0 & s = 1
U1p
I mmTT 
(R1  R'2 )2  (X1  X '2 )2

M mmTT 

2
3R'2U1p


nñb
' 2
' 2
(R  R2 )  (X 1  X 2 )
9,55 1
Nếu sử dụng máy biến áp tự ngẫu, điện áp khởi động giảm xuống còn
U1p  U mmTN  kU1p với k  1.Ta có dòng điện khởi động và moment khởi động
theo biểu thức :

I mmTN 

U mmTN
(R1  R'2 )2  (X 1  X '2 )2

U mmTN  kU  I mmTN  kI mmTN
M mmTN 

3R'2 (kU 2mmTN )
nñb
(R1  R'2 )2  (X 1  X '2 )2
9,55

4)Khởi động bằng điện trở phụ mạch rotor:
Phương pháp này được sử dụng cho động cơ không đồng bộ

rotor dây quấn (hình H.3-6)
Khi bắt đầu khởi động các contactor K1,K2,K3 ở trạng thái
đóng. Lần lượt thực hiện mở K3,K2,K1 để loại bỏ dần điện trở phụ
ra khỏi mạch rotor.
Dòng điện qua stator lúc khởi động
U1p
I mmR 
p
(R1  R'2  Rp )2  (X1  X 2' )2
Moment khởi động :
2
3U1p
(R2'  Rp )
M mmR 
p
nñb
(R1  R'2  Rp )2  (X 1  X '2 )2
9,55
5)Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ
Trong phần điều chỉnh tốc độ, chúng ta sẽ xem xét sơ lược các phương pháp
điều chỉnh tốc độ của động cơ không đồng bộ. Chủ yếu trong phần này chúng ta sẽ
tập trung vào phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch
rotor.
SVTH- Bùi Thanh Tú- MSSV: 11142155
Lê Thanh Trình-MSSV: 11142151

Page 24


GVHD-TS. Nguyễn Thị Mi Sa

ĐỒ ÁN- TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

6)Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ vào mạch rotor :
Mạch điện tương đương của động cơ không đồng bộ khi gắn điện trở phụ Rp
vào mạch rotor (H-3-7)

U1p

M
Rp

Đặt R'  R2'  R'p , với R'p là điện trở phụ mạch rotor Rp qui đổi về stator.

I '2 

Dòng điện rotor qui đổi về stator:
U1p
2

2

R' 
'
R

 1
  X1  X 2
s


Momment của động cơ :
2
3U1p
(R' )
M
2

nñb 
R' 
2

s  R    XN 
9,55  1 s 



Độ trượt tới hạn:
n
'
0
R
smax 
R12  X 2N
smax
Momment tới hạn :
2
3U1p
M max 
n
1

2 ñb R1  R12  X N2
9,55
Khi thêm Rp vào mạch rotor thì :
+ Smax tăng lên do R tăng
+ Mmax =const
s
+ Mmm luôn luôn biến đổi chưa kết luận được khi s = 1
Họ các đường đặc tính cơ là :





SVTH- Bùi Thanh Tú- MSSV: 11142155
Lê Thanh Trình-MSSV: 11142151





TN
NT
M
MmmTN
MmmNT

Page 25