Điều khiện mở máy và hãm động cơ không đồng bộ roto lồng sóc bằng đổi nối υ∆”

Trường ĐH SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
Khoa Điện-Điện Tử

Đồ Án Môn Học

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc lập-Tự do-Hạnh phúc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Nhóm sinh viên thực hiện : 1.Nguyễn Duy Nhân
2.Nguyễn Công Nội
3.Trần Hải Nam
Khóa :2011 - 2014
Ngành đào tạo :Kỹ thuật điện
Tên đề tài : “Điều khiện mở máy và hãm động cơ không đồng bộ roto lồng
sóc bằng đổi nối Υ/∆”
Số liệu cho trước :
Chương trình mô đun đào tạo thực tập trang bị điện Trường Đại Học Sư phạm
kỹ thuật Hưng Yên.
Các tài liệu, giáo trình chuyên môn.
Nội dung cần hoàn thành :
1. Giới thiệu cấu tạo ,nguyên lý,làm việc của động cơ KĐB 3 pha roto
dây quấn.
2. Thiết kế sơ đồ điều khiển quá trình mở máy và hãm động cơ không
đồng bộ ba pha rôto lồng sóc bằng đổi nối Υ/∆ theo nguyên tắc
khống chế cơ bản.
3. .Quyển thuyết minh và bản vẽ A0Folie mô tả đầy đủ nội dung của đề

tài.

GVHD:Trần văn Chương

-1-

SVTH :Nguyễn Duy Nhân
Nguyễn Công Nội
Trần Hải Nam


Trường ĐH SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ Án Môn Học

MỤC LỤC
Chương I: Sơ lược về cấu tạo, nguyên lý làm việc của động cơ
1.1 Khái niệm về động cơ điện không đồng bộ..............................................7
1.2.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ ba pha…...7
1.2.1 Cấu tạo...................................................................................................7
1.2.2 Phần tĩnh (stato).....................................................................................9
1.2.3 Phần quay(roto)...................................................................................10
1.2.4: Khe hở................................................................................................12
1.3. Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ..................................12
1.4.Các thông số cơ bản của động cơ không đồng bộ ba pha......................16
Chương II: Vấn đề mở máy và hãm động cơ không đồng bộ
2.1.Quá trình mở máy động cơ điện không đồng bộ...................................17
2.2. Các phương pháp mở máy....................................................................18
2.2.1.Mở máy trực tiếp động cơ không đồng bộ..........................................18

2.2.2. Phương pháp dùng điện trở mạch roto.............................................20
2.2.3. Phương pháp mở máy bằng cách nối tiếp cuộn kháng hoặc điện
trở phụ vào cuộn dây stato............................................................................21
2.2.4. Phương pháp mở máy qua biến áp tự ngẫu........................................23
2.2.5. Mở máy động cơ KĐB ba pha bằng phương pháp đổi nối sao – tam
giác ...............................................................................................................24
2.3. Các phương pháp hãm ...........................................................................25
2.3.1. Hãm tái sinh........................................................................................25
2.3.2. Hãm ngược..........................................................................................26
2.3.3. Hãm động năng...................................................................................29
Chương III: Thiết kế các sơ đồ điều khiển quá trình mở máy và hãm.

GVHD:Trần văn Chương

-2-

SVTH :Nguyễn Duy Nhân
Nguyễn Công Nội
Trần Hải Nam


Trường ĐH SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ Án Môn Học

3.1 Mạch điều khiển mở máy bằng đổi nối Y/∆ dùng nút bấm chuyển đổi....31
3.2 Mạch điều khiển mở máy bằng đổi nối Y/∆, có đảo chiều dùng nút bấm.33
3.3 Mạch điều khiển mở máy Y/∆ chuyển đổi tự động bằng rơle thời gian…35
3.4 Mạch điều khiển mở máy Y/∆ có đảo chiều chuyển đổi dùng rơle thời

gian..................................................................................................................37
3.5. Mạch động lực mở máy động cơ đổi nối Y/∆ có đảo chiều.....................38
3.6.Mạch điều khiển mở máy Y/∆ có đảo chiều bằng tay.............................39
3.7 Mạch điều khiển mở máy Y/∆ có đảo chiều gián tiếp bằng rơle thời
gian………………………………………….……………………………….45
3.8. Mạch điều khiển mở máy Y/∆ theo nguyên tắc tốc độ............................47
3.9. Mạch điều khiển mở máy Y/∆ bằng tay và hãm ngược động cơ theo nguyên
tắc thời gian.....................................................................................................51
3.10. Mạch điều khiển mở máy theo nguyên tắc thời gian,hãm động năng theo
nguyên tắc thời gian…....................................................................................55
3.11. Mạch điều khiển mở máy Y/∆ theo nguyên tắc thời gian , hãm ngược theo
nguyên tắc thời gian.........................................................................................59
3.12. Mạch điều khiển mở máy Y/∆ theo nguyên tắc thời gian,hãm ngược theo
nguyên tắc tốc độ........................................................................................64
Chương IV: Tính toán,thiết kế sơ đồ
4.1.Khảo sát và tính toán động cơ không đồng bộ 3 pha rô to lồng sóc….....65
4.1.1.Thông số động cơ không đồng bộ 3 pha rô to lồng sóc sau khi khảo
sát…………………………………………………………………………….65
4.1.2. Tính toán và lựa chọn thiết bị...............................................................65

GVHD:Trần văn Chương

-3-

SVTH :Nguyễn Duy Nhân
Nguyễn Công Nội
Trần Hải Nam


Trường ĐH SPKT Hưng Yên

Khoa Điện – Điện Tử

Đồ Án Môn Học

4.1.3. Chọn Aptomat………………………………………………………..66
4.1.4. Chọn Côngtăctơ……………………………………………………...67
4.1.5. Chọn Rơle nhiệt…………………………………………………….68
4.1.6. Chọn Rơle thời gian……………………………………………..….68
4.1.7. Chọn nút ấn. ………………………………………………………..68
4.1.8. Chọn dây dẫn trong mạch…………………………………………...68
4.2. Khái niệm, mục đích, yêu cầu khi chế tạo Panel……………………...71
4.2.1 Khái niệm panel……………………………………………………..70
4.2.2 Mục Đích chế tạo panel……………………………………………..70
4.2.3: Yêu cầu khi chế tạo panel…………………………………………..70
4.3. Chọn sơ đồ thực hiện………………………………………………......74
4.4. Sơ đồ mô phỏng cách bố trí thiết bị trên mạch………………………...75
4.3.1: Các thiết bị trên mạch……………………………………………......75
4.4 Sản Phẩm Hoàn Thành…………………………………………………76
Tổng kết

GVHD:Trần văn Chương

-4-

SVTH :Nguyễn Duy Nhân
Nguyễn Công Nội
Trần Hải Nam


Trường ĐH SPKT Hưng Yên

Khoa Điện – Điện Tử

Đồ Án Môn Học

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

…………………………………………………………………………………
…………………...
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
……………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
……………….........................................................................................
Hưng Yên, Ngày… Tháng… Năm 2013
Giảng viên hướng dẫn

GVHD:Trần văn Chương

-5-

SVTH :Nguyễn Duy Nhân
Nguyễn Công Nội
Trần Hải Nam


Trường ĐH SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ Án Môn Học
(kí ,ghi rõ họ tên)

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
…………………………………………………………………………………
…………………...
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
……………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………

GVHD:Trần văn Chương

-6-

SVTH :Nguyễn Duy Nhân
Nguyễn Công Nội
Trần Hải Nam


Trường ĐH SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ Án Môn Học
Hưng Yên, Ngày… Tháng… Năm 2013
Giảng viên phản biện
(kí ,ghi rõ họ tên)

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, ngành điện công nghiệp ở nước ta đang

ngày càng được chú trọng và đầu tư phát triển. Trong đó, lĩnh vực trang bị
điện – điện tử ngày càng ứng dụng rộng rãi vào cuộc sống hay trong lao động
sản xuất của con người. Từ khi công nghệ bán dẫn phát triển ra đời thiết bị
biến tần thì động cơ điện KĐB ba pha roto lồng sóc được sử dụng rất rộng rãi
trong các nhà máy, xí nghiệp. Nhưng cũng không thể thiếu được động cơ điện
không đồng bộ ba pha roto lồng sóc trong các truyền động yêu cầu momen
lớn và có khả năng điều chỉnh tốc độ đơn giản, như trong các thiết bị nâng hạ,
hay truyền động cho các máy bơm nước.
Với sự dẫn dắt của các Thầy, Cô khoa điện – điện tử trường ĐHSP kỹ thuật
Hưng Yên chúng em đã được nhận đề tài “điều khiện mở máy và hãm động
cơ không đồng bộ roto lồng sóc bằng đổi nối Υ/∆”.
dưới sự hướng dẫn của thầy Trần văn Chương
Với đề tài được giao, chúng em đã vận dụng kiến thức của mình để tìm hiểu
và nghiên cứu các cơ sở lý luận về lý thuyết, đặc biệt chúng em tìm hiểu sâu
vào tính toán thiết kế phục vụ cho việc hoàn thiện sản phẩm đáp ứng với yêu
cầu đề ra. Dưới sự hướng dẫn chỉ bảo nhiệt tình của thầyTrần Văn Chương
cùng với sự cố gắng nỗ lực của các thành viên trong nhóm chúng em đã hoàn
thành xong đồ án của mình.
Tuy nhiên do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót khi
thực hiện đồ án này. Vì vậy chúng em rất mong sẽ nhận được nhiều ý kiến đánh giá
GVHD:Trần văn Chương

-7-

SVTH :Nguyễn Duy Nhân
Nguyễn Công Nội
Trần Hải Nam


Trường ĐH SPKT Hưng Yên

Khoa Điện – Điện Tử

Đồ Án Môn Học

góp ý của thầy cô giáo, cùng bạn bè để đề tài được hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!

GVHD:Trần văn Chương

-8-

SVTH :Nguyễn Duy Nhân
Nguyễn Công Nội
Trần Hải Nam


Trường ĐH SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ Án Môn Học

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
1.1 Khái niệm về động cơ điện không đồng bộ
- Động cơ điện không đồng bộ là loại động cơ xoay chiều làm việc theo nguyên
lýcảm ứng điện từ, có tốc độ quay của rotor n (tốc độ quay của máy) khác với
tốc độquay của từ trường n1.
- Động cơ điện không đồng bộ có hai dây quấn: Dây quấn stator (sơ cấp) nối
vớilưới điện, tần số không đổi f; dây quấn rotor (thứ cấp) được nối tắt lại hoặc
khép kínqua điện trở, dòng điện trong dây quấn rôto được sinh ra nhờ sức

điện động cảm ứngcó tần số không đổi phụ thuộc vào tốc độ của rotor (nghĩa
là phụ thuộc vào tải ở trêntrục của máy).
- Cũng như các loại động cơ điện quay khác, động cơ điện không đồng bộ có
tínhthuận nghịch, nghĩa là có thể làm việc ở chế độ động cơ điện, cũng như ở
chế độ máyphát điện.
- Động cơ điện không đồng bộ so với các loại động cơ khác có cấu tạo và vận
hànhkhông phức tạp, giá thành rẻ, làm việc tin cậy nên được sử dụng nhiều
trong sản xuấtvà sinh hoạt
1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ ba pha
1.2.1 Cấu tạo
Giống như các máy điện quay khác, cấu tạo của động cơ không đồng bộ
gồm hai bộ phận chính là stato và roto, ngoài ra còn có vỏ máy, nắp máy và
trục máy. Trục máy làm bằng thép, trên đó gắn roto, ổ bi và phía cuối trục có
gắn một quạt gió để làm mát máy dọc trục.

GVHD:Trần văn Chương

-9-

SVTH :Nguyễn Duy Nhân
Nguyễn Công Nội
Trần Hải Nam


Trường ĐH SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ Án Môn Học

Hình 1.1 Cấu tạo động cơ không đồng bộ

1.2.2

Phần tĩnh (stato)

Bộ phận chính của stato là lõi sắt và dây quấn, ngoài ra còn có vỏ máy và
nắp máy.

Hình 1.2
a) Mặt cắt ngang stato
b) Lá thép kỹ thuật điện
GVHD:Trần văn Chương

- 10 -

SVTH :Nguyễn Duy Nhân
Nguyễn Công Nội
Trần Hải Nam


Trường ĐH SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ Án Môn Học

c) Stato của động cơ KĐB
 Vỏ máy
Vỏ máy làm bằng nhôm hoặc bằng gang. Đối với máy có công suất tương
đối lớn (1000 kW) thường dùng thép tấm hàn lại làm thành vỏ. Tùy theo cách
làm nguội máy mà dạng vỏ cũng khác nhau. Vỏ máy có tác dụng giữ chặt lõi
sắt, dây quấn và cố định máy trên bệ, không dùng để làm mạch dẫn từ. Hai

đầu vỏ có nắp máy, ổ đỡ trục. Vỏ máy và nắp máy còn dùng để bảo vệ máy.
 Lõi sắt
Lõi sắt là phần dẫn từ. Vì từ trường đi qua lõi sắt là từ trường quay nên để
giảm tổn hao thì lõi sắt được làm từ những lá thép kỹ thuật điện đã dập sẵn,
được ghép cách điện với nhau, chiều dày các lá thép thường từ 0,35 mm đến
0,5 mm; phía trong của lá thép xẻ rãnh để đặt dây quấn. Yêu cầu lõi sắt là
phải dẫn từ tốt, tổn hao sắt nhỏ và chắc chắn.
Mỗi lá thép kỹ thuật điện được sơn cách điện với nhau để giảm tổn hao do
dòng điện xoáy gây nên. Nếu lõi sắt ngắn thì có thể ghép thành một khối. Nếu
lõi sắt dài quá thì thường ghép lại thành các thếp ngắn, mỗi thếp dài từ 6 đến
8 cm, đặt cách nhau 1 cm để thông gió cho tốt. Lõi sắt được ép vào trong vỏ
máy.
 Dây quấn
Dây quấn stato làm bằng dây dẫn bọc cách điện (dây điện từ) được đặt
vào các rãnh của lõi sắt (hình 1.2c) và được cách điện tốt với lõi sắt. Với động
cơ không đồng bộ ba pha các pha dây quấn đặt lệch nhau một góc 120 0.
Chung đặt lệch nhau một góc 120 0 khi đó mỗi pha xẽ được cân , và động cơ
hoạt động êm .
Dòng điện xoay chiều ba pha chạy trong ba pha dây quấn stato sẽ tạo ra từ
trường quay.
Dây quấn là bộ phận quan trọng nhất của động cơ vì nó trực tiếp tham gia
vào quá trình biến đổi năng lượng điện năng thành cơ năng hay ngược lại.

GVHD:Trần văn Chương

- 11 -

SVTH :Nguyễn Duy Nhân
Nguyễn Công Nội
Trần Hải Nam

Trường ĐH SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ Án Môn Học

Đồng thời về mặt kinh tế thì giá thành của dây quấn cũng chiếm một phần khá
cao trong toàn bộ giá thành của máy.
1.2.3

Phần quay(roto)

Phần này có hai bộ phận chính là lõi sắt và dây quấn, ngoài ra còn có trục.
 Lõi sắt
Lõi sắt của roto bao gồm các lá thép kỹ thuật điện như ở stato, điểm khác
biệt là không cần sơn cách điện giữa các lá thép vì tần số làm việc trong roto
rất thấp, chỉ vài Hz, nên tổn hao do dòng phuco trong roto rất thấp. Các lá
thép kỹ thuật điện được dập rãnh mặt ngoài (hình 1.3a, 1.3b) ghép lại, tạo
thành các rãnh theo hướng trục ở giữa có lỗ để lắp trục.

Hình 1.3
 Dây quấn roto
- Phân làm hai loại chính : Roto kiểu dây quấn và roto kiểu lồng sóc.
- Loại roto kiểu lồng sóc (hình 1.3c) :
Kết cấu của loại dây quấn này rất khác với dây quấn stato. Trong mỗi
rãnh của lõi sắt roto đặt vào các thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài ra khỏi lõi
sắt và được nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vành ngắn mạch bằng đồng hay
nhôm làm thành một cái lồng mà người ta quen gọi là lồng sóc. Động cơ điện
có roto lồng sóc gọi là động cơ không đồng bộ lồng sóc, được ký hiệu

như( hình 1.3e).
Dây quấn lồng sóc không cần cách điện với lõi sắt. Để cải thiện tính năng
mở máy, trong máy công suất tương đối lớn, rãnh roto có thể làm sâu hoặc
làm thành hai rãnh lồng sóc hay còn gọi là lồng sóc kép. Trong máy điện cỡ

GVHD:Trần văn Chương

- 12 -

SVTH :Nguyễn Duy Nhân
Nguyễn Công Nội
Trần Hải Nam


Trường ĐH SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ Án Môn Học

nhỏ, rãnh roto thường được làm chéo đi một góc so với tâm trục
(hình 1.3d).
- Loại roto kiểu dây quấn (hình 1.4):
Roto có dây quấn giống như dây quấn stato. Trong máy điện cỡ trung
bình trở lên thường dùng dây quấn kiểu sóng hai lớp vì bớt được những dây
đầu nối, kết cấu dây quấn trên roto chặt chẽ. Trong máy điện cỡ nhỏ thường
dùng dây quấn đồng tâm một lớp. Dây quấn ba pha của roto thường đấu hình
sao, còn ba đầu kia được nối vào ba vành trượt thường làm bằng đồng đặt cố
định ở một đầu trục và thông qua chổi than có thể đấu với mạch điện bên
ngoài.

Hình 1.4 Roto (a) và sơ đồ mạch điện (b) của dây quấn roto
Đặc điểm của loại động cơ điện roto kiểu dây quấn là có thể thông qua
chổi than luôn tỳ trên vành trượt để dẫn điện vào biến trở vào mạch điện roto
để cải thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện hệ số công
suất của máy. Khi máy làm việc bình thường dây quấn roto được nối ngắn
mạch.
 Trục

GVHD:Trần văn Chương

- 13 -

SVTH :Nguyễn Duy Nhân
Nguyễn Công Nội
Trần Hải Nam


Trường ĐH SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ Án Môn Học

Trục động cơ mang roto quay trong lòng stato, vì vậy nó cũng là một chi
tiết rất quan trọng.Trục của động cơ làm bằng thép.
Trên trục của roto có lõi thép, dây quấn, vành trượt và quạt gió.

1.2.4: Khe hở
Vì roto là một khối tròn nên khe hở đều. Khe hở trong động cơ điện
không đồng bộ rất nhỏ (0,2 - 1mm trong động cơ điện cỡ nhỏ và vừa) để hạn
chế dòng điện từ hóa lấy từ lưới vào, nhờ đó hệ số công suất của máy cao

hơn.
1.3. Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ
 Sự tạo thành từ trường quay trong lõi thép stato
Trên hình 1.5 a, b, c vẽ mặt cắt ngang của động cơ điện ba pha đơn giản,
trong đó dây quấn ba pha đối xứng ở stato AX, BY, CZ, đặt trong 6 rãnh.
Trục của các dây quấn lệch nhau trong không gian một góc 1200.
Giả thiết trong ba dây quấn có dòng điện ba pha đối xứng chạy qua :
,
,
,
Để thấy rõ sự hình thành từ trường, khi vẽ từ trường ta quy ước chiều
dòng điện như sau :
Dòng điện pha nào dương có chiều từ đầu đến cuối pha, đầu được ký hiệu
bằng vòng tròn có dấu cộng ở giữa (+), còn cuối ký hiệu bằng vòng tròn có
dấu chấm ở giữa (.). Dòng điện pha nào âm có chiều và ký hiệu ngược lại,đầu
ký hiệu bằng (.) ở giữa cuối ký hiệu bằng (+)

GVHD:Trần văn Chương

- 14 -

SVTH :Nguyễn Duy Nhân
Nguyễn Công Nội
Trần Hải Nam


Trường ĐH SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ Án Môn Học

Hình 1.5 Sự tạo thành từ trường quay
Bây giờ ta xét từ trường tại các thời điểm khác nhau :
: ở thời điểm này, dòng điện pha A cực đại và dương (hình 1.5a), dòng
điện pha B và C âm. Theo quy định trên, dòng điện pha A dương, nên đầu A
ký hiệu là (x), cuối ký hiệu là (.) dòng điện pha B và C âm nên đầu B và C ký
hiệu là (.) cuối Y và Z ký hiệu
Dùng quy tắc vặn nút chai xác định chiều đường sức từ do các dòng điện
sinh ra (hình 1.5a) từ trường tổng có một cực S và một cực N, được gọi là từ
GVHD:Trần văn Chương

- 15 -

SVTH :Nguyễn Duy Nhân
Nguyễn Công Nội
Trần Hải Nam


Trường ĐH SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ Án Môn Học

trường một đôi cực (). Trục của từ trường tổng trùng với trục dây quấn pha A
là pha có dòng điện cực đại.
1
3

Thời điểm pha : là thời điểm sau khi đã xét ở trên
chu kỳ Ở thời điểm

này, dòng điện pha B cực đại và dương, các dòng điện pha A và C âm (hình
1.5c). Dùng quy tắc vặn nút chai xác định chiều đường sức từ. Ta thấy từ
trường tổng đã quay đi một góc là so với thời điểm trước. Trục của từ trường
tổng trùng với trục dây quấn là pha B có dòng điện cực đại.
2
3

Thời điểm pha : là thời điểm chậm sau thời điểm đầu
chu kỳ; lúc này
dòng điện pha C đang cực đại và dương, còn đòng điện pha A và B âm (hình
1.5c).
Từ trường tổng thời điểm này đã quay đi một góc so với thời điểm ban
đầu. Trục của từ trường tổng trùng với trục của dây quấn pha C là pha đang
có dòng điện cực đại.
Với cách đấu dây quấn như trên, ta có từ trường quay một đôi cực. Nếu
tăng đều số cuộn dây của mỗi pha lên 2, 3 hay 4 cuộn, ta có từ trường 2, 3 hay
4 đôi cực.
 Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ ba pha
Khi nối dây quấn stato vào lưới điện xoay chiều ba pha, hệ thống dòng xoay
chiều ba pha chạy vào dây quấn sẽ sinh ra từ trường quay với tốc độ:
Trong đó: là tần số của dòng điện nguồn
là số đôi cực của dây quấn stato
Từ trường quay quét qua các thanh dẫn của dây quấn roto, làm xuất hiện
sức điện động cảm ứng. Vì dây quấn roto nối ngắn mạch nên sức điện động
này tạo ra dòng điện trong các thanh dẫn của roto. Các thanh dẫn có dòng
điện lại nằm trong từ trường nên sẽ tương tác với nhau, tạo ra lực điện từ đặt
vào các thanh dẫn.
GVHD:Trần văn Chương

- 16 -

SVTH :Nguyễn Duy Nhân
Nguyễn Công Nội
Trần Hải Nam


Trường ĐH SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ Án Môn Học

Tổng hợp các lực này sẽ tạo ra momen quay đối với trục roto, làm cho
roto quay theo chiều của từ trường với tốc độ
Để minh họa, trên hình 1.6 vẽ từ trường quay với tốc độ , chiều sức điện
động và dòng điện cảm ứng trong thanh dẫn roto, chiều các lực điện từ F. Hai
vòng tròn phía ngoài biểu diễn lõi thép và dây quấn stato,vòng tròn phía trong
thể hiện lõi thép roto.

Hình 1.6
Khi xác định chiều sức điện động cảm ứng theo quy tắc bàn tay phải, ta
căn cứ vào chiều chuyển động tương đối của thanh dẫn với từ trường. Nếu coi
từ trường đứng yên, thì chiều chuyển động tương đối của thanh dẫn ngược
chiều , từ đó áp dụng quy tắc bàn tay phải, xác định chiều sức điện động như
hình vẽ (dấu (+) chỉ chiều đi từ ngoài vào trang giấy
hiều điện từ xác định theo quy tắc bàn tay trái, trùng với chiều quay . Khi
động cơ làm việc, tốc độ của roto () luôn nhỏ hơn tốc độ của từ trường () ().
Thực vậy, nếu thì roto sẽ quay đồng bộ với từ trường, giữa từ trường và
thanh dẫn roto không còn chuyển động tương đối. Lúc đó sức điện động cảm
ứng không hình thành, sẽ không có dòng điện trong các thanh dẫn do đó lực
điện từ cũng như momen quay đều bị triệt tiêu.

Độ sai lệch giữa tốc độ roto và tốc độ từ trường được gọi là hệ số trượt,
ký hiệu là và được tính bằng:
Hoặc được tính theo phần trăm:

GVHD:Trần văn Chương

- 17 -

SVTH :Nguyễn Duy Nhân
Nguyễn Công Nội
Trần Hải Nam


Trường ĐH SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ Án Môn Học

s

Trên lý thuyết, biến thiên từ đến , hoặc đến . Thực tế thì trị số của ở tại
định mức đối với động cơ không đồng bộ thông thường trong giới hạn ; Với
động cơ không đồng bộ có hệ số trượt nâng cao, có thể đạt đến . Vì tốc độ
làm việc của động cơ không đồng bộ vẫn gần bằng tốc độ của từ trường, giả
sử tốc độ của từ trường là v/ph thì tốc độ của roto khoảng v/phút
1.4.Các thông số cơ bản của động cơ không đồng bộ ba pha
Động cơ điện không đồng bộ có các trị số định mức đặc trưng cho điều
kiện kĩ thuật của máy. Các trị số này do nhà máy thiết kế, chế tạo quy định và
được ghi trên nhãn của động cơ. Trên nhãn của động cơ ghi các giá trị định
mức, các giá trị đó thường bao gồm:

 Công suất định mức ở đầu trục : (kW hay W)
 Điện áp dây định mức
: (V)
 Dòng điện dây định mức
: (A)
Tần số dòng điện
: f (Hz)
Tốc độ quay định mức roto
: (vg/ph)
Hệ số công suất định mức
:
Loại động cơ
Cách đấu dây Y hay ∆
Ngoài các thông số định mức trên bên cạnh đó có những loại động cơ còn
có các thông số phụ như : hiệu suất (, mã số vòng bi, cấp cách điện, trọng
lượng động cơ, …

GVHD:Trần văn Chương

- 18 -

SVTH :Nguyễn Duy Nhân
Nguyễn Công Nội
Trần Hải Nam


Trường ĐH SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ Án Môn Học

Chương II: Vấn đề mở máy và hãm động cơ không đồng bộ
2.1QUÁ TRÌNH MỞ MÁY ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
Trong quá trình mở máy động cơ điện, mômen mở máy là đặc tính chủ yếu
nhất trong những đặc tính mở máy của động cơ điện. Muốn cho máy quay
được thì mômen mở máy của động cơ phải lớn hơn mômen tải tĩnh và mômen
ma sát tĩnh. Trong quá trình tăng tốc phương trình cân bằng động về mômen
như sau:
M –Mc = Mj =J

(1.1)

Trong đó:
M, Mc, Mj là mômen điện từ của động cơ điện, mômen cản và
mômen quán tính.
J = – Hằng số quán tính;
g = 9,81 - gia tốc trọng trường;
G và D là trọng lượng và đường kính phần quay;
Khi bắt đầu mở máy thì roto đứng yên, hệ số trượt s = 1 nên dòng mở máy
có thể tính được theo mạch điện thay thế.
Imm =

(1.2)

Thực tế do mạch từ tản bão hòa rất nhanh, điện kháng giảm xuống nên
dòng điện mở máy còn lớn hơn nhiều so với trị số tính theo công thức (1.2). Ở
trị số điện áp định mức dòng điện mở máy thường bằng từ 4 đến 7 lần dòng
định mức. Dòng điện quá lớn không những làm cho bản thân máy bị nóng mà
còn làm cho điện áp lưới giảm nhiều, nhất là đối với những lưới điện có công
suất nhỏ.

GVHD:Trần văn Chương

- 19 -

SVTH :Nguyễn Duy Nhân
Nguyễn Công Nội
Trần Hải Nam


Trường ĐH SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ Án Môn Học

Trong thực tế, theo yêu cầu của sản xuất, động cơ không đồng bộ thường
phải mở máy và ngừng máy nhiều lần. Tùy theo tính chất của tải và tình hình
của lưới điện mà yêu cầu mở máy đối với động cơ điện cũng khác nhau. Có
khi yêu cầu mômen mở máy lớn, có khi cần hạn chế dòng điện mở máy và có
khi lại cần cả 2. Nhưng yêu cầu trên đòi hỏi động cơ điện phải có tính năng
mở máy thích ứng.
Trong nhiều trường hợp, do phương pháp mở máy hay do chọn động cơ
điện có tính năng mở máy không thích hợp sẽ gây hỏng máy.
p ≤ p1=p2
Nói chung khi mở máy một động cơ điện cần xét đến những yêu cầu cơ
bản sau:
- Phải có mômen mở máy đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ của tải.
- Dòng điện mở máy càng nhỏ càng tốt.
- Phương pháp mở máy và thiết bị cần dùng đơn giản, rẻ tiền, chắc chắn,
an toàn.

- Tổn hao công suất :
Những yêu cầu trên thường mâu thuẫn với nhau như khi yêu cầu dòng điện
mở máy nhỏ thì thường làm cho mômen mở máy giảm theo hoặc cần thiết bị
đắt tiền. Chính vì vậy phải căn cứ vào điều kiện làm việc cụ thể mà chọn
phương án mở máy thích hợp.
2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP MỞ MÁY
2.2.1Mở máy trực tiếp động cơ không đồng bộ
Khi đóng điện trực tiếp vào động cơ KĐB để mở máy thì do lúc đầu rotor
chưa quay, độ trượt lớn (s=1) nên s.đ.đ cảm ứng và dòng điện cảm ứng lớn.
Dòng điện này có trị số đặc biệt lớn ở các động cơ công suất trung bình và
lớn, tạo ra nhiệt đốt nóng động cơ và gây xung lực có hại cho động cơ.

GVHD:Trần văn Chương

- 20 -

SVTH :Nguyễn Duy Nhân
Nguyễn Công Nội
Trần Hải Nam


Trường ĐH SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ Án Môn Học

Hình 2.1Sơ đồ vàđặc tính động cơ KĐB ba pha khi mở máy trực tiếp
Tuy dòng điện lớn nhưng mômen mở máy lại nhỏ: Mmm = (0,5÷1,5)Mđm.
Do vậy cần phải có biện pháp mở máy. Trường hợp động cơ có công suất
nhỏ thì có thể mở máy trực tiếp. Động cơ mở máy theo đặc tính tự nhiên với

mômen mở máy nhỏ. Những động cơ không mở máy trực tiếp thì có thể thực
hiện một trong các phương pháp mở máy gián tiếp sau.
Phương pháp này được áp dụng đối với động cơ có công suất nhỏ và trung
bình
Ưu điểm : Phương pháp này rất đơn giản. Thiết bị đóng cắt, bảo vệ đơn
giản, thao tác nhanh gọn. Hơn nữa phương pháp này có mômen mở máy lớn
cho nên thời gian khởi động nhanh.
Nhược điểm : Phương pháp này có dòng điện mở máy lớn nên công suất
nguồn cung cấp cho động cơ là lớn. Nếu công suất nguồn cấp là nhỏ dẫn đến
sụt áp lớn có thể không khởi động được động cơ.
2.2.2 Phương pháp dùng điện trở mạch roto
Phương pháp này chỉ dùng cho động cơ roto dây quấn vì điện trở mở máy
ở mạch ngoài mắc nối tiếp với cuộn dây rotor. Hình 2.2 trình bày một sơ đồ
mở máy qua 3 cấp điện trở phụ R1, R2 và R3 ở cả 3 pha roto. Đây là sơ đồ
mở máy với các điện trở roto đối xứng.

GVHD:Trần văn Chương

- 21 -

SVTH :Nguyễn Duy Nhân
Nguyễn Công Nội
Trần Hải Nam


Trường ĐH SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ Án Môn Học

Hình 2.2 Sơ đồ mở máy động cơ KĐB ba pha roto dây quấn và đặc tính
cơ
Lúc bắt đầu mở máy, các tiếp điểm công tắc tơ K1, K2, K3 đều mở, cuộn
dây roto được nối với cả 3 cấp điện trở phụ (R1+R2+R3) nên đường đặc tính
cơ là đường 1. Tới điểm b, tốc độ động cơ đạt ωb và mômen giảm còn M2, các
tiếp điểm K1 đóng lại, cắt các điện trở phụ R 1 ra khỏi mạch roto.Động cơ
được tiếp tục mở máy với điện trở phụ (R2+R3) trong mạch roto và chuyển
sang làm việc tại điểm c trên đặc tính 2 ít dốc hơn. Mômen tăng từ M 2 lên M1
và tốc độ động cơ lại tiếp tục tăng. Động cơ làm việc trên đường đặc tính 2 từ
c đến d. Lúc này, các tiếp điểm K2 đóng lại, nối tắt các điện trở R2. Động cơ
chuyển sang mở máy với điện trở R3 trong mạch roto trên đặc tính 3 tại điểm
e và tiếp tục tăng tốc tới điểm f. Lúc này các tiếp điểm K3 đóng lại, điện trở
R3 trong mạch roto bị loại. Động cơ chuyển
sang làm việc trên đặc tính tự nhiên tại g và tăng tốc đến điểm làm việc A ứng
với mômen cản MC. Quá trình mở máy kết thúc.
Để đảm bảo quá trình mở máy như đã xét sao cho các điểm chuyển đặc
tính ứng với cùng một mômen M2, M1 thì các điện trở phụ tham gia vào mạch
roto lúc mở máy phải được tính chọn cẩn thận theo phương pháp riêng.

GVHD:Trần văn Chương

- 22 -

SVTH :Nguyễn Duy Nhân
Nguyễn Công Nội
Trần Hải Nam


Trường ĐH SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ Án Môn Học

Ngoài sơ đồ mở máy với điện trở đối xứng ở mạch roto, trong thực tế còn
dùng sơ đồ mở máy với điện trở không đối xứng ở mạch roto, nghĩa là điện
trở mở máy được cắt giảm không đều trong các pha roto khi mở máy.
Ưu điểm của phương pháp : có thể đạt được mômen mở máy lớn, đồng
thời có dòng điện mở máy nhỏ nên những nơi nào mở máy khó khăn thì dùng
động cơ điện loại này.
Nhược điểm :
+ Điện trở phụ tiêu thụ năng lượng của nguồn nên làm cho tổn hao tăng.
+ Roto dây quấn chế tạo phức tạp hơn roto lông sóc nên giá thành đắt hơn.
+Việc bảo quản roto day quấn cũng khó khăn hơn.
+Hiệu suất của máy cũng thấp hơn roto lồng sóc.
2.2.3 Phương pháp mở máy bằng cách nối tiếp cuộn kháng hoặc điện
trở phụ vào cuộn dây stato
Phương pháp này dùng điện trở hoặc điện kháng mắc nối tiếp với mạch
stato lúc mở máy và có thể áp dụng cho cả động cơ roto lồng sóc lẫn roto dây
quấn. Do có điện trở hoặc điện kháng nối tiếp nên dòng mở máy của động cơ
giảm đi, nằm trong giá trị cho phép. Mômen mở máy của động cơ cũng giảm.
Thời điểm ban đầu của quá trình mở máy, các tiếp điểm K2 đóng lại (các
tiếp điểm K1 mở) để điện trở (hình a) hoặc điện kháng (hình b) tham gia vào
mạch stato nhằm hạn chế dòng điện mở máy. Khi tốc độ động cơ đã tăng đến
một mức nào đó (tuỳ hệ truyền động) thì các tiếp điểm K1 đóng lại, K2 mở ra
để loại điện trở hoặc điện kháng ra khỏi mạch stator. Động cơ tăng tốc đến tốc
độ làm việc. Quá trình mở máy kết thúc.

GVHD:Trần văn Chương

- 23 -

SVTH :Nguyễn Duy Nhân
Nguyễn Công Nội
Trần Hải Nam


Trường ĐH SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ Án Môn Học

Hình 2.3Sơ đồ mở máy động cơ KĐB ba pha qua điện trở phụ(a) và cuộn
kháng(b)ở mạch stato và dạng đặc tính cơ khi mở máy
Sơ đồ trên giới thiệu mở máy qua 1 cấp điện trở phụ hoặc điện kháng ở
mạch stato. Trên thực tế có thể mở máy qua hai hoặc ba cấp tuỳ theo yêu cầu
công nghệ.
Khi mở máy mạch điện stato đặt nối tiếp một điện kháng. Sau khi mở máy
song thì điện kháng này bị nối ngắn mạch. Điều chỉnh trị số của điện kháng
thì có thể có được dòng điện mở máy cần thiết. Do đó điện áp giáng trên điện
kháng nên điện áp mở máy trên đầu cực động cơ điện U’ k sẽ nhỏ hơn điện áp
nguồn U1.
Nếu :

dòng điện mở máy khi mở máy trực tiếp là Ik
Mômen mở máy khi mở máy trực tiếp Mk.
Sau khi thêm điện kháng vào, dòng điện mở máy còn lại I’ k = k.Ik,
trong đó k<1.

Nếu cho rằng khi hạ điện áp mở máy, tham số của máy điện vẫn giữ không
đổi thì khi dòng điện mở máy nhỏ đi, điện áp đầu cực động cơ sẽ bằng :

U’k = k.U1
Vì mômen mở máy tỷ lệ với bình phương của điện áp nên lúc đó mômen
mở máy bằng :

GVHD:Trần văn Chương

- 24 -

SVTH :Nguyễn Duy Nhân
Nguyễn Công Nội
Trần Hải Nam


Trường ĐH SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ Án Môn Học
M’k = k.Mk’

Ưu điểm : phương pháp này là thiết bị đơn giản.
Nhược điểm : là giảm dòng điện mở máy thì mômen giảm xuống bình
phương lần .
Phương pháp này dùng cho các động cơ công suất trung bình và nhỏ.
2.2.4 Phương pháp mở máy qua biến áp tự ngẫu
Phương pháp này được sử dụng để đặt một điện áp thấp cho động cơ khi
mở máy. Do vậy, dòng điện của động cơ khi mở máy giảm đi.

Hình 2.4Sơ đồ mở máy động cơ KĐB ba pha qua BATN
Sơ đồ sử dụng một máy biến áp tự ngẫu có bên cao được nối vào nguồn,
bên hạ áp nối với động cơ.

Gọi là tỷ số biến đổi điện áp của biến áp tự ngẫu ()

Gọi dòng điện lấy từ lưới vào là thì:
là dòng điện thứ cấp của biến áp tự ngẫu
So với phương pháp mở máy bằng cuộn kháng chọn thì:
Mở máy bằng cuộn kháng:

GVHD:Trần văn Chương

- 25 -

SVTH :Nguyễn Duy Nhân
Nguyễn Công Nội
Trần Hải Nam