Giáo trình Mô đun Trang bị điện

1


2

LỜI GIỚI THIỆU
Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử công nghiệp ở
trình độ Cao Đẳng Nghề và Trung Cấp Nghề, giáo trình Đo Lường Điện Tử là
một trong những giáo trình môn học đào tạo chuyên ngành được biên soạn
theo nội dung chương trình khung được Bộ Lao động Thương binh Xã hội và
Tổng cục Dạy Nghề phê duyệt. Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích
hợp kiến thức và kỹ năng chặt chẽ với nhau, logíc.
Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức
mới có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu
đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực
tế trong sản xuất đồng thời có tính thực tiển cao.
Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo
60 giờ gồm có:
Bài M15-01: Điều chỉnh tốc độ động cơ điện
Bài M15-02: Tự động khống chế truyền động điện
Bài M15-03: Trang bị điện cho máy công nghiệp
Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học
và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên
thức mới cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng tôi có đề ra nội dung thực tập
của từng bài để người học cũng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng.
Tuy nhiên, tuy theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị, các trường có
thề sử dụng cho phù hợp.
Tuy nhiên, tùy theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị, các
trường có thề sử dụng cho phù hợp. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để
đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết.
Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm

biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện hơn. Các ý kiến đóng góp xin gửi về
Trường Cao đẳng nghề Lilama 2, Long Thành Đồng Nai
Đồng Nai, ngày 10 tháng 06 năm 2013
Tham gia biên soạn
1. Chủ biên TS. Lê Văn Hiền
2. KS. Trương Thanh Inh
3. KS. Lê Hồng Hạnh


3

MỤC LỤC
LỜI GIỚI THIỆU...................................................................................................................2
MỤC LỤC..............................................................................................................................3
MÔ ĐUN................................................................................................................................6
TRANG BỊ ĐIỆN...................................................................................................................6
BÀI 1......................................................................................................................................8
ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN..........................................................................8
1.Khái niệm chung về điều chỉnh tốc độ............................................................................8
1.1.Khái niệm chung..........................................................................................................8
1.2. Các chỉ tiêu điều chỉnh tốc độ....................................................................................8
1.2.1. Dải điều chỉnh tốc độ........................................................................................9
1.2.2. Độ trơn điều chỉnh............................................................................................9
1.2.3. Độ ổn định tốc độ (độ cứng của đặc tính cơ)...................................................9
1.2.4. Tính kinh tế......................................................................................................9
1.2.5. Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh và đặc tính tải........................................9
1.3. Yêu cầu chung của việc điều chỉnh tốc độ động cơ điện..........................................10
2. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện DC.............................................................................10
2.1 Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ DC kích từ độc lập...............................................10
2.2 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ..........................................................................13

2.2.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng................................13
2.2.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông..............................................14
2.2.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở ở mạch phần ứng..................15
2.3. Nội dung thực hành:.................................................................................................16
2.3.1. Đấu nối mạch điều khiển tốc độ động cơ DC bằng cách thay đổi điện áp dùng
hai nút nhấn thay đổi cấp tốc độ...............................................................................16
2.3.2. Lắp mạch điều khiển tốc độ động cơ DC bằng cách thay đổi điện trở phụ
dùng hai nút nhấn thay đổi cấp tốc độ dùng khóa chéo, tự giữ thông qua nút dừng18
3. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ ba pha...............................................20
3.1 Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ không đồng bộ 3 pha...........................................20
3.2 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ..........................................................................23
3.2.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số:.................................................23
3.2.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số cực:................................................23
3.2.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp cung cấp cho stato:................23
3.2.4. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch rôto của động cơ rôto
dây quấn:..................................................................................................................24
3.3. Nội dung thực hành:.................................................................................................24
3.3.1. Lắp mạch điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ roto lồng sóc bằng cách
thay đổi tần số...........................................................................................................24
3.3.2. Lắp mạch điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ roto lồng sóc bằng cách
thay đổi điện áp cung cấp cho starto. Dùng biến áp từ ngẫu....................................26
3.3.3. Lắp mạch điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ roto lồng sóc bằng cách
thay đổi số đôi cực....................................................................................................30
BÀI 2....................................................................................................................................34
TỰ ĐỘNG KHỐNG CHẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN...........................................................34
1. Khái niệm chung về tự động khống chế.......................................................................34
1.1. Định nghĩa................................................................................................................34
1.2.Ký hiệu hình vẽ và chữ viết trên sơ đồ TĐKC-TĐĐ.................................................35
1.2.1. Ký hiệu theo tiêu chuẩn đức:..........................................................................35

4
1.2.2. Ký hiệu theo tiêu chuẩn pháp.........................................................................36
1.2.3. Ký hiệu theo tiêu chuẩn mỹ............................................................................37
1.2.4. Ký hiệu theo tiêu chuẩn Việt Nam.................................................................38
2. Các nguyên tắc tự động khống chế..............................................................................39
2.1. Nguyên tắc thời gian.................................................................................................39
a. Nội dung nguyên tắc điều khiển theo thời gian:..........................................................39
2.2. Nguyên tắc dòng điện...............................................................................................41
3.Tự động khống chế động cơ không đồng bộ ro-to lồng sóc..........................................43
3.1 Các mạch mở máy trực tiếp.......................................................................................43
3.1.4. Nội dung thực hành:.......................................................................................51
3.2. Các mạch mở máy gián tiếp.....................................................................................57
3.2.1.Dùng điện kháng nối tiếp vào mạch stato.......................................................57
3.2.2. Dùng máy biến áp tự ngẫu.............................................................................59
3.2.3. Phương pháp đổi nối sao–tam giác................................................................62
3.2.4. Nối tiếp điện trở vào rôto (đối với động cơ rôto dây quấn):..........................64
3.2.5. Nội dung thực hành:.......................................................................................66
3.3 Các mạch hãm dừng động cơ....................................................................................72
3.3.1. Hãm động năng..............................................................................................72
3.3.2. Hãm tái sinh....................................................................................................74
3.3.3. Hãm ngược.....................................................................................................75
3.3.4. Nội dung thực hành:.......................................................................................77
4. Tự động khống chế động cơ khụng đồng bộ ro-to dây quấn........................................81
4.1. Khống chế truyền động điện theo nguyên tắc dong điện.........................................81
4.1.1. Khởi động động cơ một chiều kích từ nối tiếp...............................................81
a. Giới thiệu sơ đồ....................................................................................................81
4.1.2. Khởi động động cơ rôtor dây quấn................................................................82
4.2. Khống chế truyền động điện theo nguyên tắc hành trình........................................83
4.2.1. Hạn chế hành trình của các cơ cấu di chuyển...............................................83

4.2.2. Tự động đảo chiều quay (chiều chuyển động tịnh tiến của các bộ phận di
chuyển......................................................................................................................84
5. Tự động khống chế động cơ điện một chiều................................................................84
5.1. Khống chế truyền động điện theo nguyên tắc thời gian...........................................84
5.2. Khống chế truyền động điện theo nguyên tắc tốc độ...............................................85
BÀI 3....................................................................................................................................88
TRANG BỊ ĐIỆN CHO MÁY CÔNG NGHIỆP................................................................88
1. Trang bị điện - điện tử cho máy cắt gọt kim lọai.........................................................88
1.1 Trang bị điện cho máy tiện........................................................................................88
1.1.1. Cấu tạo máy tiện.............................................................................................88
1.1.2. Nguyên lý vận hành máy tiện.........................................................................89
1.1.3. Trang bị điện trong một số máy tiện..............................................................91
1.1.4. Nội dung thực hành:.....................................................................................101
1.2 Trang bị điện cho máy phay....................................................................................101
1.2.1.Khái niệm chung...........................................................................................101
1.2.2. Cấu tạo và cách phân loại máy phay............................................................102
1.2.3. Máy phay 6P81, 6P11, 6P81Γ......................................................................103
1.2.4. Mạch điện trong máy phay P82 và 6H82 (là máy phay của Liên Xô Kiểu
6H82, 6H83 và của Việt Nam kiểu P12A, P623, P82)..........................................104
1.2.5. Nội dung thực hành:.....................................................................................105
1.3. Trang bị điện cho máy mài.....................................................................................105
1.3.1. Đặc điểm công nghệ.....................................................................................105


5
1.3.2. Các đặc điểm về truyền động điện và trang bị điện của máy mài................107
1.3.3. Nội dung thực hành:.....................................................................................110
2. Trang bị điện - điện tử cho cơ cấu sản xuất...............................................................110
2.1 Trang bị điện cho băng tải.......................................................................................110
2.2. N ội dung thực hành:..............................................................................................114

2.3. Trang bị điện cho cầu trục......................................................................................115
2.4. Nội dung thực hành:...............................................................................................121
2.5. Trang bị điện cho thang máy..................................................................................122
2.6. Nội dung thực hành:...............................................................................................124
Tài liệu cần tham khảo:......................................................................................................126


6

MÔ ĐUN
TRANG BỊ ĐIỆN
Mã mô đun: MĐ 15
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học
* Vị trí của môn học: Mô đun được bố trí dạy sau các môn học cơ bản
như linh kiện điện tử, đo lường điện tử, kỹ thuật xung - số, có thể học
song song với các môn cơ bản khác như máy điện, điện tử công suất, Vi
mạch tương tự...
* Tính chất của môn học: Là mô đun kỹ thuật cơ sở
* Ý nghĩa của mô đun: Là môn học bắt buộc
* Vai trò của mô đun: Sau khi học xong mô đun này, người học có thể
ứng dụng để lắp đặt và vận các thiết bị điện công nghiệp, động cơ điện
trong nhà máy sản xuất như: Điều khiển động cơ điện AC 1 pha, AC 3 pha,
động cơ điện một chiều, có khả năng vận hành sửa chữa một số loại máy
công nghiệp
Mục tiêu của Mô đun:
*Về kiến thức:
- Phân tích được nguyên lý, cách thực hiện phương pháp điều chỉnh
tốc độ động cơ 3 pha, động cơ một chiều.
- Đọc, vẽ và phân tích các sơ đồ mạch điều khiển dùng rơle công tắc
tơ dùng trong khống chế động cơ 3 pha, động cơ một chiều.

* Về kỹ năng:
- Phân tích qui trình làm việc và yêu cầu về trang bị điện cho máy cắt
gọt kim loại (máy khoan, tiện, phay, bào, mài...); cho các máy sản suất
(băng tải, cầu trục, thang máy, lò điện...)
- Lắp được các mạch điều khiển tốc độ động cơ theo sơ đồ nguyên lý
- Kiểm tra, xác định hư hỏng trên các mạch điện điều khiển chính xác
* Về thái độ:
- Rèn luyện tính tỷ mỉ, cẩn thận, an toàn và vệ sinh công nghiệp
Nội dung mô đun:

Mã bài

15-01

Tên các bài trong mô đun
Điều chỉnh tốc độ động cơ
điện

Thời gian
Tổng
Lý
Thực
số
thuyết hành
20

6

13

Kiểm
tra
1


7

1
2
3
15-02
1
2
3
4
5
15-03
1
2

Khái niệm chung về điều
chỉnh tốc độ..
Điều chỉnh tốc độ động cơ
điện DC.
Điều chỉnh tốc độ động cơ điện
không đồng bộ ba pha.
Tự động khống chế truyền
động điện
Khái niệm chung về tự động
khống chế

Các nguyên tắc tự động khống
chế.
Tự động khống chế động cơ
không đồng bộ ro-to lồng sóc.
Tự động khống chế động cơ
không đồng bộ ro-to dây quấn.
Tự động khống chế động cơ
điện một chiều
Trang bị điện cho máy công
nghiệp
Trang bị điện - điện tử cho
máy cắt gọt kim lọai.
Trang bị điện - điện tử cho cơ
cấu sản xuất
Tổng cộng:

4

4

0

8

1

7

7

1

6

20

8

11

1

1

0

1

1

0

7

2

5

5

2

3

5

2

3

20

6

13

10

3

7

9

3

6

60

20

37

1

1

3

• Ghi chú: Thời gian kiểm tra được tích hợp giữa lý thuyết với thực
hành được tính vào giờ thực hành


8

BÀI 1
ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN
Mã bài: MĐ 15 - 01
Giới thiệu:
Do nhu cầu phát triển trong công nghiệp, áp dụng khoa học kỹ thuật
vào trong các dây chuyền sản xuất của các nhà máy ngày càng đơn giản hoá
trong vận hành để nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm chi phí thì việc ứng
dụng động cơ điện vào trong sản xuất rất phổ biến. Do đó người học cần có
những kiến thức về nguyên lý hoạt động và kỹ năng thực hành điều khiển tốc
độ động cơ điện nhằm phục vụ nhu cầu ứng dụng trong sản xuất.
Mục tiêu:
- Thực hiện điều chỉnh tốc độ động cơ 3 pha, động cơ một chiều đúng
phương pháp.
- Áp dụng các phương pháp điều chỉnh tốc độ phù hợp với từng loại động

cơ, phù hợp với đặc tính, trạng thái làm việc của hệ thống sản xuất.
- Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp
Nội dung chính:
1. Khái niệm chung về điều chỉnh tốc độ.
1.1.

Khái niệm chung.

Mục tiêu:
- Hiểu được việc điều chỉnh tốc độ theo phương pháp điện.
- Nắm vững hiệu quả của các phương pháp điều chỉnh tốc độ.
Khái niệm về điều chỉnh tốc độ.
- Ngày nay, đại đa số các máy sản xuất từ nhỏ đến lớn, từ đơn lẻ đến cả
một dây chuyền sản xuất đều sử dụng truyền động điện (TĐĐ). Để đảm
bảo những yêu cầu của các công nghệ phức tạp khác nhau, nâng cao mức
độ tự động cũng như năng suất, các hệ TĐĐ thường phải điều chỉnh tốc
độ, tức là cần phải điều chỉnh được tốc độ máy theo yêu cầu công nghệ.
Có thể điều chỉnh tốc độ máy bằng phương pháp cơ khí hoặc bằng phương
pháp điện qua việc điều chỉnh tốc độ động cơ điện. Ở đây, ta chỉ xem xét
việc điều chỉnh tốc độ theo phương pháp điện.
1.2. Các chỉ tiêu điều chỉnh tốc độ.
- Chất lượng của một phương pháp điều chỉnh tốc độ được đánh giá qua
một số các chỉ tiêu sau đây :


9

1.2.1. Dải điều chỉnh tốc độ
- Dải điều chỉnh tốc độ (hay phạm vi điều chỉnh tốc độ) là tỉ số giữa các
giá trị tốc độ làm việc lớn nhất và nhỏ nhất của hệ TĐĐ ứng với một

mômen tải đã cho :

D=

ωmax
ωmin

1.2.2. Độ trơn điều chỉnh
- Độ trơn điều chỉnh tốc độ khi điều chỉnh được biểu thị bởi tỷ số giữa 2
giá trị tốc độ của 2 cấp kế tiếp nhau trong dải điều chỉnh:
Trong đó:

ωi : tốc độ ổn định ở cấp i

ωi +1 : tốc độ ổn định ờ cấp i+1

1.2.3. Độ ổn định tốc độ (độ cứng của đặc tính cơ)
- Để đánh giá và so sánh các đặc tính cơ, người ta đưa ra khái niệm độ
cứng đặc tính cơ: ( hình 1.1)

β=

∆M
∆ω

Hình 1.1 độ cứng của đặc tính cơ
1.2.4. Tính kinh tế
- Hệ điều chỉnh có tính kinh tế khi vốn đầu tư nhỏ, tổn hao năng lượng ít,
phí tổn vận hành không nhiều.
1.2.5. Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh và đặc tính tải

- Khi chọn hệ điều chỉnh tốc độ với phương pháp điều chỉnh nào đó cho
một máy sản xuất cần lưu ý sao cho các đặc tính điều chỉnh bám sát yêu


10

cầu đặc tính của tải máy sản xuất. Như vậy hệ làm việc sẽ đảm bảo được
các yêu cầu chất lượng, độ ổn định...
1.3. Yêu cầu chung của việc điều chỉnh tốc độ động cơ điện.
- Dãi điều chỉnh phải đủ rộng.
- Sự thay đổi tốc độ đáp ứng được yêu cầu thay đổi tốc độ của thiết bị
mang tải.
- Điều chỉnh dễ dàng.
2. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện DC.
Mục tiêu:
- Hiểu rõ đặc tính cơ tự nhiên của động cơ DC
- Nắm vững các phương pháp điều chỉnh tốc độ.
2.1 Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ DC kích từ độc lập.
- 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. ( hình 1.2, 1.3)

Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý
động cơ điện một chiều kích
từ độc lập

Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý
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. Trường hợp này nếu
nguồn điện có công suất rất lớn so với công suất động cơ thì tính chất
động cơ sẽ tương tự như động cơ kích từ độc lập.
- Khi động cơ làm việc, rôto mang cuộn dây phần ứng quay trong từ
trường của cuộn cảm nên trong cuộn ứng xuất hiện một sức điện động
cảm ứng có chiều ngược với điện áp đặt vào phần ứng động cơ. Theo sơ
đồ nguyên lý trên hình 1.2 và hình 1.3, có thể viết phương trình cân bằng
điện áp của mạch phần ứng (rôto) như sau:
U = E + (R + R ).I
(2.1)
Trong đó:
- U- là điện áp phần ứng động cơ, (V)
- E- là sức điện động phần ứng động cơ (V).


11

- R- là điện trở cuộn dây phần ứng
- Rp là điện trở phụ mạch phần ứng.
- I- là dòng điện phần ứng động cơ.
R ư = rư + rct + rcb + rcp
(2.2)
rư - Điện trở cuộn dây phần ứng.
rct - Điện trở tiếp xúc giữa chổi than và phiến góp.
rcb - Điện trở cuộn bù.
rcp - Điện trở cuộn phụ.
Sức điện động phần ứng tỷ lệ với tốc độ quay của rôto:

Eu =
K=

p.N
* Φ * ω = K * Φ * ω ( 2.3)
2π a

p.N
là hệ số kết cấu của động cơ
2π a

Φ - Từ thông qua mỗi cực từ.

p - Số đôi cực từ chính.
N - Số thanh dẫn tác dụng của cuộn ứng.
a - Số mạch nhánh song song của cuộn ứng.
Hoặc ta có thể viết:
Ee = K e ΦN

( 2.4 )

Và
Vậy: Ke = K/ 9,55 = 0,105K
Nhờ lực từ trường tác dụng vào dây dẫn phần ứng khi có dòng điện, rôto
quay dưới tác dụng của mômen quay:

M = K ΦI u

(2.5)

Từ hệ 2 phương trình (2.1) và (2.3) ta có thể rút ra được phương trình đặc
tính cơ điện biểu thị mối quan hệ của động cơ điện một chiều kích từ độc

lập như sau:

U u Ru + Rp
ω=
−
*M
k Φ ( K Φ )2

Có thể biểu diễn đặc tính cơ dưới dạng khác:

ω = ω 0 − ∆ω

( 2.6 )


12

Trong đó: Sth = ±

R,2
R 21 + X 2 nm

gọi là tốc độ không tải lý tưởng

( 2.7 )

∆ω =

Ru + R p

* M gọi là độ sụt tốc độ
( K Φ)2
Phương trình đặc tính cơ (2.6) có dạng hàm bậc nhất y = B + Ax, nên
đường biểu diễn trên hệ tọa độ M0 ω là một đường thẳng với độ dốc âm.
Đường đặc tính cơ cắt trục tung 0 ω tại điểm có tung độ:
Tốc độ ω 0 được gọi là tốc độ không tải lý tưởng khi không có lực cản
nào cả. Đó là tốc độ lớn nhất của động cơ mà không thể đạt được ở chế độ
động cơ vì không bao giờ xảy ra trường hợp M c = 0.

Hình 1.4. đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Khi phụ tải tăng dần từ M c = 0 đến M c = Mđm thì tốc độ động cơ giảm dần
từ ω 0 đến ω đm
Điểm A(Mđm, ω đm) gọi là điểm định mức. Rõ ràng đường đặc tính cơ có
thể vẽ được từ 2 điểm w0 và A. Điểm cắt của đặc tính cơ với trục
hoành 0M có tung độ ω = 0 và có hoành độ suy từ phương trình (2.6):
M = M nm = Kφdm

U dm
= Kφdm* I nm ( 2.7 )
Ru

Hình 1.5. đặc tính cơ tự nhiên của động cơ điện một chiều kích từ độc lập


13

Mômen Mnm và Inm gọi là mômen ngắn mạch và dòng điện ngắn mạch. Đó
là giá trị mômen lớn nhất và dòng điện lớn nhất của động cơ khi được cấp
điện đầy đủ mà tốc độ bằng 0. Trường hợp này xảy ra khi bắt đầu mở máy

và khi động cơ đang chạy mà bị dừng lại vì bị kẹt hoặc tải lớn quá
kéo không được. Dòng điện Inm này lớn và thường bằng: I nm = (10 đến
20)Iđm
Nó có thể gây cháy hỏng động cơ nếu hiện tượng tồn tại kéo dài.
2.2 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ.
2.2.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng
- Sơ đồ nguyên lý được biểu diễn như trên hình 1.6. Từ thông động cơ
được giữ không đổi. Điện áp phần ứng được cấp từ một bộ biến đổi.
- Điện áp U chỉ có thể thay đổi về phía giảm (Unày chỉ cho phép điều chỉnh giảm tốc độ.

Hình 1.6. điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng
phương pháp thay đổi điện áp phần ứng


14

Hình 1.7. quá trình thay đổi tốc độ khi điều chỉnh điện áp
- Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng biện
pháp thay đổi điện áp phần ứng có các đặc điểm sau:
- Điện áp phần ứng càng giảm, tốc độ động cơ càng nhỏ.
- Điều chỉnh trơn trong toàn bộ dải điều chỉnh.
- Độ cứng đặc tính cơ giữ không đổi trong toàn bộ dải điều chỉnh.
- Độ sụt tốc tuyệt đối trên toàn dải điều chỉnh ứng với một mômen là như
nhau. Độ sụt tốc tương đối sẽ lớn nhất tại đặc tính cơ thấp nhất của dải
điều chỉnh. Do vậy, sai số tốc độ tương đối (sai số tĩnh) của đặc tính cơ
thấp nhất không vượt quá sai số cho phép cho toàn dải điều chỉnh.
- Dải điều chỉnh của phương pháp này có thể: D ~ 10:1.
- Chỉ có thể điều chỉnh tốc độ về phía giảm (vì chỉ có thể thay đổi với U u
≤ Uđm

- Phương pháp điều chỉnh này cần một bộ nguồn để có thể thay đổi trơn
điện áp ra.
2.2.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông
- Muốn thay đổi từ thông động cơ, ta tiến hành thay đổi dòng điện kích từ
của động cơ qua một điện trở mắc nối tiếp ở mạch kích từ. Rõ ràng
phương pháp này chỉ cho phép tăng điện trở vào mạch kích từ, nghĩa là
chỉ có thể giảm dòng điện kích từ I kt ≤ Iktđm do đó chỉ có thể thay đổi về
phía giảm từ thông. Khi giảm từ thông, đặc tính dốc hơn và có tốc độ
không tải lớn hơn. Họ đặc tính giảm từ thông như hình 1.8.


15

Hình 1.8. – Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng
phương pháp thay đổi từ thông kích từ.

Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi từ thông có các đặc điểm sau:
- Từ thông càng giảm thì tốc độ không tải lý tưởng của đặc tính cơ càng
tăng, tốc độ động cơ càng lớn.
- Độ cứng đặc tính cơ giảm khi giảm từ thông.
- Có thể điều chỉnh trơn trong dải điều chỉnh: D ~ 3:1.
- Chỉ có thể điều chỉnh thay đổi tốc độ về phía tăng.
2.2.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở ở mạch phần ứng
- Sơ đồ nguyên lý nối dây như hình 1.9. Khi tăng điện trở phần ứng, đặc
tính cơ dốc hơn nhưng vẫn giữ nguyên tốc độ không tải lý tưởng. Họ đặc
tính cơ khi thay đổi điện trở mạch phần ứng như hình 1.9.
- Đặc điểm của phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện
trở ở mạch phần ứng:
- Điện trở mạch phần ứng càng tăng, độ dốc đặc tính cơ càng lớn, đặc
tính cơ càng mềm và độ ổn định tốc độ càng kém, sai số tốc độ càng lớn.

- Phương pháp chỉ cho phép điều chỉnh thay đổi tốc độ về phía giảm (do
chỉ có thể tăng thêm điện trở).


16

- Vì điều chỉnh tốc độ nhờ thêm điện trở vào mạch phần ứng cho nên tổn
hao công suất dưới dạng nhiệt trên điện trở càng lớn.

Hình 1.9 - Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng
phương pháp thay đổi điện trở phần ứng.
2.3. Nội dung thực hành:
2.3.1. Đấu nối mạch điều khiển tốc độ động cơ DC bằng cách thay đổi
điện áp dùng hai nút nhấn thay đổi cấp tốc độ.
a. Sơ đồ mạch :


17

b. Quy trình kỹ thuật lắp mạch điều khiển tốc độ động cơ DC bằng cách
thay đổi điện áp
Dụng cụ, thiết
Nội dung công việc
Yêu cầu kỹ thuật
bị
Bước 1: Tìm hiểu cấu tạo thực tế - Các tiếp điểm tiếp - Đồng hồ vạn
thiết bị điện và các thông số kỹ xúc của các nút nhấn, năng V.O.M,
thuật cơ bản của thiết bị trong relay còn tốt.
- cầu chì
mạch điện. Vẽ lại sơ đồ kết nối - điện áp đặt vào cuộn - nút nhấn

trong mạch
dây relay và động cơ - Relay
DC phải bằng điện áp - động cơ DC.
định mức
Bước 2: Lắp đặt thiết bị điện và
đấu nối mạch điện theo sơ đồ
nguyên lý.
- Đấu mạch động lực
- Đấu mạch điều khiển

- Lắp đặt chắc chắn
thiết bị điện vào panel
điện, làm đầu cốt và
đấu dây nối phải chắc
chắn
- Thao tác chính xác
- Đúng theo sơ đồ

Bước 3: Kiểm tra nguội theo các
bước sau:
- Kiểm tra mạch động lực.
- Kiểm tra mạch điều khiển.
Bước 4: Hoạt động thử theo các
bước sau:
- Nối dây nguồn.
- Đóng áp tô mát nguồn.
- Ấn nút S1 động cơ hoạt động ở
điện áp 12VDC.
- Ấn nút S2 động cơ hoạt động ở
điện áp 24VDC.

- Thao tác chính xác
- Đúng theo sơ đồ

Panel lắp đặt
thiết bị điện, áp
tô mát 1 pha, cầu
chì, dây dẫn,
relay, nút nhấn,
động cơ điện
một chiều, kềm
cắt dây điện,
kềm bấm đầu
cốt, tua vít ba ke
(4 chấu), tua vít
dẹt, bịt đầu cốt,
…
Đồng hồ vạn
năng V.O.M

Mạch hoạt động tốt, Nguồn điện cung
đúng nguyên lý.
cấp


18

c. Hiện tượng, nguyên nhân và cách khắc phục sự cố
TT
Hiện tượng

Nguyên nhân
1
Mạch điều khiển không - Đấu dây mạch điều
họat động.
khiển tiếp xúc không
tốt
- Chưa cấp nguồn cho
mạch điều khiển
- chưa đấu tiếp điểm
duy trì
2
Mạch động lực không họat - Đấu dây mạch động
động
lực tiếp xúc không tốt
- Chưa cấp nguồn cho
mạch động lực

Cách khắc phục
Kiểm tra và đấu
lại tiếp điểm duy
trì, kiểm tra lại
các đầu nối, cấp
nguồn cho mạch

kiểm tra lại các
đầu nối, cấp
nguồn cho mạch

2.3.2. Lắp mạch điều khiển tốc độ động cơ DC bằng cách thay đổi điện
trở phụ dùng hai nút nhấn thay đổi cấp tốc độ dùng khóa chéo, tự

giữ thông qua nút dừng
a. Sơ đồ mạch :

b. Quy trình kỹ thuật lắp mạch điều khiển tốc độ động cơ DC bằng cách
thay đổi điện trở phụ
Dụng cụ, thiết
Nội dung công việc
Yêu cầu kỹ thuật
bị


19

- Các tiếp điểm tiếp
xúc của các nút nhấn,
relay còn tốt.
- điện áp đặt vào cuộn
dây relay và động cơ
DC phải bằng điện áp
định mức

- Đồng hồ vạn
năng V.O.M,
- cầu chì
- nút nhấn
- Relay
- động cơ DC.
- Điện trở phụ

Bước 2: Lắp đặt thiết bị điện và - Lắp đặt chắc chắn

đấu nối mạch điện theo sơ đồ thiết bị điện vào panel
nguyên lý.
điện, làm đầu cốt và
- Đấu mạch động lực
đấu dây nối phải chắc
- Đấu mạch điều khiển
chắn
- Thao tác chính xác
- Đúng theo sơ đồ

Panel lắp đặt
thiết bị điện, áp
tô mát 1 pha,
điện trở phụ,
cầu chì, dây
dẫn, relay, nút
nhấn, động cơ
điện một chiều,
kềm cắt dây
điện, kềm bấm
đầu cốt, tua vít
ba ke (4 chấu),
tua vít dẹt, bịt
đầu cốt,…
Đồng hồ vạn
năng V.O.M

Bước 1: Tìm hiểu cấu tạo thực tế
thiết bị điện và các thông số kỹ
thuật cơ bản của thiết bị trong

mạch điện. Vẽ lại sơ đồ kết nối
trong mạch

Bước 3: Kiểm tra nguội theo các
bước sau:
- Kiểm tra mạch động lực.
- Kiểm tra mạch điều khiển.
Bước 4: Hoạt động thử theo các
bước sau:
- Nối dây nguồn.
- Đóng áp tô mát nguồn.
- Ấn nút S1 động cơ hoạt động có
điện trở phụ.
- Ấn nút S2 động cơ hoạt động
không có điện trở phụ.
- Ấn nút S3 động cơ dừng

- Thao tác chính xác
- Đúng theo sơ đồ

Mạch hoạt động tốt, Nguồn
đúng nguyên lý.
cung cấp

c. Hiện tượng, nguyên nhân và cách khắc phục sự cố
TT
Hiện tượng
Nguyên nhân

Cách

điện

khắc


20

1

2

Mạch điều khiển không họat - Đấu dây mạch điều
động.
khiển tiếp xúc không
tốt
- Chưa cấp nguồn cho
mạch điều khiển
- chưa đấu tiếp điểm
duy trì
Mạch động lực không họat - Đấu dây mạch động
động
lực tiếp xúc không tốt
- Chưa cấp nguồn cho
mạch động lực

phục
Kiểm tra và
đấu lại tiếp
điểm duy trì,

kiểm tra lại
các đầu nối,
cấp nguồn
cho mạch
kiểm tra lại
các đầu nối,
cấp nguồn
cho mạch

3. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ ba pha.
3.1 Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ không đồng bộ 3 pha.
- Khi coi 3 pha động cơ là đối xứng, được cấp nguồn bởi nguồn xoay
chiều hình sin 3 pha đối xứng và mạch từ động cơ không bão hoà thì có
thể xem xét động cơ qua sơ đồ thay thế 1 pha. Đó là sơ đồ điện một pha
phía stator với các đại lượng điện ở mạch rôto đã quy đổi về stator.

Hình 1.10. sơ đồ thay thế một pha động cơ không đồng bộ
- Khi cuộn dây stator được cấp điện với điện áp định mức U1 phđm trên 1
pha mà giữ yên rotor (không quay thì mỗi pha của cuộn dây rotor sẽ xuất
hiện một sức điện động E 2phđm theo nguyên lý của máy biến áp. Hệ số quy
đổi sức điện động là:
KE =

E1 phdm
E2 phdm

- Từ đó ta có hệ số quy đổi dòng điện:


21

K1 =

1
KE

và hệ số quy đổi trở kháng:

KE
= KE2
K1
- Với các hệ số quy đổi này, các đại lượng điện ở mạch rotor có thể quy
đổi về mạch stator theo cách sau:
- Dòng điện: I' 2 = kII2
- Điện kháng: X' 2 = kXX2
- Điện trở: R' 2 = kRR2
- Trên sơ đồ thay thế ở hình 2.25, các đại lượng khác là:
I0 - Dòng điện từ hóa của động cơ.
Rm, Xm - Điện trở, điện kháng mạch từ hóa.
I1 - Dòng điện cuộn dây stator.
R1, X1 - Điện trở, điện kháng cuộn dây stator.
Dòng điện rotor quy đổi về stator có thể tính từ sơ đồ thay thế:
KR = K x =

I, =

U1 ph
2



R2, 
,
 R1 +
÷ + X1 + X 2
s 


(

)

2

Khi động cơ hoạt động, công suất điện từ P 12 từ stator chuyển sang rotor
thành công suất cơ P cơ
đưa ra trên trục động cơ và công suất nhiệt P đốt nóng cuộn dây:
P12 = Pcơ + P2
Nếu bỏ qua tổn thất phụ thì có thể coi mômen điện từ M đt của động cơ
bằng mômen cơ M cơ:
Mđt = M cơ = M
Trong đó: P12 = M ω 0 = M ω + ∆P2 . Suy ra
M=

∆P2
∆P2
=
ω0 − ω s * ω0

Công suất nhiệt trong cuộn dây 3 pha là:
P2 = 3R' 2I'22

Thay vào phương trình tính mômen ta có được:
M th = ±

3U 21 ph
2ω0  R1 ± R 21 + X 2 nm 



Trong đó:X nm = X1 + X'2 là điện kháng ngắn mạch.


22

Phương trình trên biểu thị mối quan hệ M = f(s) = f[s( ω )] gọi là phương
trình đặc tính cơ của động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ. Với
những giá trị khác nhau của s (0= s =1), phương trình đặc tính cơ cho ta
những giá trị tương ứng của M. Đường biểu diễn M = f(s) trên hệ trục tọa
độ sOM, đó là đường đặc tính cơ của động cơ xoay chiều ba pha không
đồng bộ.
Đường đặc tính cơ có điểm cực trị gọi là điểm tới hạn K. Tại điểm đó:
dM
=0
ds

Giải phương trình ta có: Sth = ±

R,2
R 21 + X 2 nm

Thay vào phương trình đặc tính cơ ta có:

M th = ±

3U 21 ph
2ω0  R1 ± R 21 + X 2 nm 



Vì ta đang xem xét trong giới hạn 0 ≤ s ≤ 1 nên giá trị s th và Mth của đặc
tính cơ chỉ ứng với dấu (+).

1.11. Đặc tính cơ động cơ KĐB


23

Ta nhận thấy, đường đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ là một
đường cong phức tạp và có 2 đoạn AK và KB, phân giới bởi điểm tới hạn
K.
Đoạn đặc tính AK gần thẳng và cứng. Trên đoạn này, mômen động cơ
tăng thì tốc độ động cơ giảm. Do vậy, động cơ làm việc trên đoạn đặc tính
này sẽ ổn định.
Đoạn KB cong với độ dốc dương. Trên đoạn này, động cơ làm việc không
ổn định.
3.2 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ.
- Tốc độ của từ trường quay (tốc độ đồng bộ) là n1=60f/p
- Tốc độ quay của động cơ điện không đồng bộ là n= n1(1-s) = 60f/p(1s), với s là hệ số trượt.
- Từ công thức trên ta có thể có các phương pháp điều chỉnh tốc độ động
cơ như sau:
3.2.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số:
- Việc thay đổi tần số của dòng điện stato được thực hiện bằng cách dùng

bộ biến đổi tần số. Việc điều chỉnh tốc độ quay bằng cách thay đổi tần số
thích hợp cho các động cơ rôto lồng sóc.
- Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số cho phép điều chỉnh tốc độ
một cách bằng phẳng trong phạm vi rộng, song giá thành của bộ biến tần
khá cao.
3.2.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số cực:
- Số đôi cực p phụ thuộc vào cấu tạo của dây quấn, thường là thay đổi
cách đấu dây để có được số đôi cực khác nhau. Động cơ không đồng bộ
có cấu tạo dây quấn có thể thay đổi số đôi cực từ được gọi là động cơ
không đồng bộ nhiều cấp tốc độ. Phương pháp này chỉ sử dụng cho động
cơ rôto lồng sóc.
- Mặc dù điều chỉnh tốc độ nhảy cấp, nhưng có ưu điểm chính là giữ
nguyên độ cứng của đặc tính cơ, động cơ nhiều cấp tốc độ được sử dụng
rộng rãi trong các máy luyện kim, máy tàu thuỷ…
3.2.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp cung cấp cho stato:
- Phương pháp này chỉ được thực hiện việc giảm điện áp. Khi giảm điện
áp đường đặc tính cơ sẽ thay đổi, do đó hệ số trượt thay đổi và làm cho
tốc độ động cơ thay đổi.


24

- Nhược điểm của phương pháp này là điều chỉnh tốc độ quay bằng điện
áp là làm giảm khả năng quá tải của động cơ, dải điều chỉnh tốc độ hẹp,
tăng tổn hao ở dây quấn rôto. Phương pháp này chỉ được dùng chủ yếu
với các động cơ công suất nhỏ có hệ số trượt tới hạn lớn.
3.2.4. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch rôto của động cơ
rôto dây quấn:
- Phương pháp thay đổi điện trở dây quấn rôto, bằng cách mắc biến trở ba
pha vào mạch rôto. Biến trở điều chỉnh tốc độ phải làm việc lâu dài nên

có kích thước lớn hơn so với biến trở mở máy. Khi tăng điện trở, tốc độ
động cơ sẽ giảm và ngược lại.
- Nếu mômen cản không đổi, dòng rôto không đổi khi tăng điện trở để
giảm tốc độ, sẽ tăng tổn hao công suất trong biến trở. Do đó phương pháp
này không kinh tế, tuy nhiên phương pháp này đơn giản, điều chỉnh trơn
và khoảng điều chỉnh rộng, được sử dụng điều chỉnh tốc độ quay của động
cơ công suất cở trung bình.

Hình 1.12. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch rôto
3.3. Nội dung thực hành:
3.3.1. Lắp mạch điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ roto lồng sóc
bằng cách thay đổi tần số
a. Sơ đồ mạch :


25

b. Quy trình kỹ thuật lắp mạch điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ
roto lồng sóc bằng cách thay đổi tần số
Nội dung công việc
Bước 1: Tìm hiểu cấu tạo
thực tế thiết bị điện và các
thông số kỹ thuật cơ bản
của thiết bị trong mạch
điện. Vẽ lại sơ đồ kết nối
trong mạch

Yêu cầu kỹ thuật
- Các tiếp điểm tiếp
xúc của các nút nhấn,

relay còn tốt.
- điện áp đặt vào cuộn
dây công tắc tơ và
động cơ phải bằng
điện áp định mức

Bước 2: Lắp đặt thiết bị
điện và đấu nối mạch điện
theo sơ đồ nguyên lý.
- Đấu mạch động lực
- Đấu mạch điều khiển

- Lắp đặt chắc chắn
thiết bị điện vào panel
điện, làm đầu cốt và
đấu dây nối phải chắc
chắn
- Thao tác chính xác
- Đúng theo sơ đồ

Bước 3: Kiểm tra nguội - Thao tác chính xác

Dụng cụ, thiết bị
- Đồng hồ vạn năng
V.O.M,
- Áp tô mát 3 pha
- Áp tô mát 1 pha
- Rơ le nhiệt
- Động cơ KĐB 3
pha rô to lồng

- Biến tần Ativar 31
ATV31H075N4A
0,75KW, 380V
- Panel lắp đặt thiết
bị điện, áp tô mát 3
pha, Áp tô mát 1 pha
- Động cơ KĐB 3
pha rô to lồng
- Biến tần cầu chì,
dây dẫn, relay, nút
nhấn, kềm cắt dây
điện, kềm bấm đầu
cốt, tua vít ba ke (4
chấu), tua vít dẹt, bịt
đầu cốt,…
Đồng hồ vạn năng