MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ VÀ KHÔNG ĐỒNG BỘ

www.WebTaiLieuFree.Com

Phần IV MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
CHƯƠNG 5 ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
Máy điện KĐB ngày càng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp vì nó có rất nhiều ưu
điểm cấu tạo so với các loại máy điện khác. Nên chúng ta sẽ khảo sát về cấu tạo, nguyên lý hoạt
động Máy điện KĐB
5.1. KHÁI NIỆM CHUNG MÁY ĐIỆN KĐB:
Máy Điện KĐB là loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có
tốc độ quay của roto n (tốc độ của máy) khác với tốc độ quay của từ trường n1.
Máy Điện KĐB có tính thuận nghòch: có thể làm việc ở chế độ động cơ cũng như chế độ
máy phát.
5.1.1. Phân loại
- Theo kết cấu của vỏ, có thể chia làm các loại: Kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu kín, kiểu chống
nổ, kiểu chống rung...vv.
- Theo kết cấu của rotor chia làm hai loại: Rotor dây quấn và rotor lồng sóc .
- Theo số pha: m = 1, 2, 3.
5.1.2. Kết cấu
5.1.2.1. Phần tónh hay stator: Gồm có vỏ máy, lõi sắt, dây quấn.
5.1.2.1.1.Vỏ máy: Để cố đònh lõi sắt và dây quấn không dùng làm mạch dẫn từ. Thường làm bằng
gang hay thép tấm hàn lại.
5.1.2.1.2.Lõi sắt: Là phần dẫn từ, làm bằng thép lá kỹ thuật điện dày 0,35mm hay 0,5mm ép lại.
Khi đường kính ngoài lõi thép Dn < 990mm thì dùng những tấm tròn ép lại. Khi Dn > 990mm thì
dùng những tấm hình rẻ quạt ghép lại thành khối tròn. Mặt trong của thép có xẻ rãnh để đặt dây
quấn
5.1.2.1.3. Dây quấn: Dây quấn của stator được đặt vào các rãnh của lõi thép và cách điện tốt đối
với rãnh.

Hình 5.1 Stator của máy điện không đồng bộ
1. Vỏ máy
2. Lõi thép

3. Dây quấn
5.1.2.2. Phần quay hay rôtor : Gồm lõi sắt và dây quấn
5.1.2.2.1. Lõi sắt : Dùng thép kỹ thuật điện như stator, lõi sắt được ép lên trục quay, phía ngoài có
xẻ rãnh đễ đặt dây quấn
5.1.2.2.2. Dây quấn: Có hai loại :

FanPage_Tài Liệu Đề Thi UTE

Groups_Tài Liệu Đề Thi UTE


www.WebTaiLieuFree.Com
Loại rotor kiểu dây quấn: Là rotor có dây quấn giống như dây quấn của sator. Dây quấn 3
pha của rotor thường được đấu hình sao, còn ba đầu kia nối vối ba vành trượt đặt cố đònh ở một đầu
trục và thông qua chổi than đấu với mạch điện bên ngoài. Khi máy làm việc bình thường dây quấn
rotor được nối ngắn mạch. Hình 1.5.

Hình 5.2 Rotor dây quấn của động cơ điện không đồng bộ
Loại rotor kiểu lồng sóc: Cấu tạo của loại dây quấn này khác với dây quấn stator. Trong
mỗi rãnh của stator đặt vào thanh dẫn bằng đồng hoặc bằng nhôm dài ra khỏi lõi sắt và được nối
tắt ở hai đầu bằng hai vành ngắn mạch bằng đồng hoặc bằng nhôm mà người ta thường quen gọi là
lồng sóc hình 5.3

Hình 5.3 Rotor lồng sóc động cơ điện không đồng bộ.
5.1.2.3. Khe hở: Khe hở trong máy điện không đồng bộ rất nhỏ (từ 0,2 đến 1 mm trong máy điện
cỡ nhỏ và vừa), càng nhỏ càng tốt để hạn chế dòng từ hóa lấy từ lưới điện vào.
Kết cấu của động cơ điện không đồng bộ rotor lồng sóc và rotor dây quấn được trình bày
trên hình 5.4, hình 5.5.

Hình 5.4 Động cơ điện không đồng bộ rotor lồng sóc.

Hình 5.5 Động cơ điện không đồng bộ rotor dây quấn.
5.1.3. Các đại lượng đònh mức
Máy điện không đồng bộ có các đại lượng đònh mức đặc trưng cho điều kiện kỹ thuật của
máy. Các trò số này do nhà máy thiết kế, chế tạo qui đònh và được ghi trên nhãn máy. Máy điện

FanPage_Tài Liệu Đề Thi UTE

Groups_Tài Liệu Đề Thi UTE


www.WebTaiLieuFree.Com
không đồng bộ chủ yếu làm việc ở chế độ động cơ nên trên nhãn máy chỉ ghi các trò số làm việc
của chế đôï động cơ ứng với tải đònh mức.
- Công suất đònh mức ở đầu trục(công suất đầu ra) Pđm (kW, W) hoặc Hp, 1Cv = 736 W
(theo tiêu chuẩn Pháp) ;1kw = 1,358 Cv. 1Hp = 746W (theo tiêu chuẩn Anh)
- Dòng điện dây đònh mức Iđm(A)
- Điện áp dây đònh mức m(V)
- Kiểu đấu sao hay tam giác
- Tốc độ quay đònh mức nđm
- Hiệu suất đònh mức  đm
- Hệ số công suất đònh mức cos  đm
Công suất đònh mức mà động cơ điện tiêu thụ :
P
P1dm  dm  3U dm I dm cos  dm
 dm

Pdm  3U dm I dm cos dm  dm
Mômen đònh mức ở đầu trục :
P

P ( w)
1
M mm  dm
 0,975 dm
( KGM )
 9.81
n dm (v / p )
Thí dụ:

Hình 5.6 Nhãn máy động cơ điện không đồng bộ rotor dây quấn.
Hình 3.6 là nhãn máy của một động cơ điện 3 pha rotor dây quấn. Các số liệu biểu thò:
D / Y 220 / 380 V: Động cơ có thể hoạt động với điện áp nguồn 220 v khi động cơ đấu D và
380 V khi động cơ đấu Y.
42 / 24 A : Dòng điện đònh mức tương ứng với mỗi cách đấu D / Y.
11 Kw : Công suất đònh mức của động cơ.
1455 1/min: Tốc độ quay đònh mức của động cơ.
50 Hz : Tần số đònh mức của nguồn.
Lfr. Y 250V : Dây quấn rotor đấu hình sao, điện áp rotor 250V
25 A: Dòng điện đònh mức của rotor. Là dòng điện chạy trong rotor khi nối ngắn mạch K, L,
M và tải của động cơ đònh mức.
Isol. - KL.B: Cấp cách điện của động cơ.
IP 44 : Loại và kiểu bảo vệ được ghi bằng kí hiệu ngắn, số thứ nhất chỉ cấp bảo vệ chống vật
lạ bên ngoài (cấp 4 bảo vệ chống vật lạ bên ngoài f > 1mm), số thứ hai chỉ cấp bảo vệ chống nước
(cấp 4 chống tia nước từ mọi hướng).

FanPage_Tài Liệu Đề Thi UTE

Groups_Tài Liệu Đề Thi UTE

www.WebTaiLieuFree.Com
S3 = Chế độ làm việc (S3, S4, S5 chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại gián đoạn, thời gian làm
việc và nghỉ ngắn. Thời gian nghỉ không đủ để động cơ lạnh trở lại).
5.1.4. Công dụng của máy điện không đồng bộ
Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều chủ yếu dùng làm động cơ điện. Do
kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ nên động cơ không đồng bộ là
loại máy được sử dụng rộng rãi nhất trong các ngành kinh tế quốc dân. Trong công nghiệp thường
dùng máy điện không đồng bộ làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa và nhỏ, động lực cho
các máy công cụ... Trong hầm mỏ dùng làm máy tời hay quạt gió. Trong nông nghiệp dùng làm
máy bơm hay máy gia công nông sản phẩm. Trong đời sống hàng ngày máy điện không đồng bộ
cũng dần dần chiếm một vò trí quan trọng: quạt gió, động cơ tủ lạnh ...Tóm lại phạm vi ứng dụng
của máy điện không đồng bộ ngày càng rộng rãi.
Tuy vậy máy điện không đồng bộ có những nhược điểm sau: cosj của máy thường không cao
lắm, đặc tính điều chỉnh tốc độ không tốt nên ứng dụng của nó có phần bò hạn chế.
Câu hỏi:
1. Công thức tính tốc độ đồng bộ?
2. Các cách phân loại máy điện không đồng bộ 3 pha? Đặc điểm của từng loại?
3. Tại sao máy điện không đồng bộ được dùng rộng rãi nhất?
2. Một động cơ điện không đồng bộ ba pha đấu Y, 380 V, 50Hz, nđm = 1440 vòng/phút. Tham số
như sau : r1 = 0,2 ; r’2 = 0,25 ; x1 = 1 ; x’2 = 0,95; xm = 40 ; bỏ qua rm. Tính số đôi cực, tốc độ đồng
bộ, hệ số trượt đònh mức, tần số dòng điện rotor lúc tải đònh mức. Vẽ mạch điện thay thế hình T và
căn cứ vào đó tính ra trò số thực và tương đối của các dòng điện I1, I0 và I’2.
ĐS : p = 2; nđb = 1500 vòng/phút; sđm = 0,04; f2 = 2Hz; I1 = 33A;
I0 = 5A; I’2 = 31,92A;

5.2. TỪ TRƯỜNG CỦA MÁY ĐIỆN KĐB:
5.2.1. Từ trường đập mạch của dây quấn một pha:
Là từ trường có phương không đổi, song trò số và chiều biến đổi theo thời gian, gọi là từ
trường đập mạch.
Gọi p là số đôi cực, ta có thể cấu tạo dây quấn để tạo từ trường một, hai hoặc p đôi cực.

Xét dây quấn một pha đặt trong bốn rãnh của stato. Ta cấu tạo dây quấn tạo thành từ trường
một đôi cực p = 1, hai đôi cực p = 2.
5.2.2. Từ trường quay của dây quấn ba pha:
5.2.2.1. Sự tạo thành từ trường quay:
Giả sử trong ba dây quấn có dòng điện ba pha đối xứng.
iA = Imaxsin t
iB = Imaxsin ( t - 1200)
iC = Imaxsin ( t - 2400)

FanPage_Tài Liệu Đề Thi UTE

Groups_Tài Liệu Đề Thi UTE


www.WebTaiLieuFree.Com

Dùng quy tắc vặn nút chai xác đònh chiều đường sức từ.
BC
B

BB

BTổng

B

A

B

BTổng B
A
B

BA

BB

BC
BTổng

t = 900

t = 900+ 120

t = 900+ 240

Từ trường tổng của dòng điện ba pha là từ trường quay, móc vòng với cả hai dây quấn stato
và roto. Do đó là từ trường chính của máy điện tham gia vào quá trình biến đổi năng lượng.
5.2.2.2. Đặc điểm từ trường quay.
Tốc độ: phụ thuộc tần số dòng điện stato f và số đôi cực.
n = 60f / p (vòng/ phút)
Chiều quay: phụ thuộc thứ tự pha của dòng điện.
Biên độ:
Từ thông cực đại của một pha:
m
 max   p max , m: số pha
2
5.2.3. Từ trường quay dây quấn hai pha (m = 2)
Hai dây quấn hai pha đặt lệch nhau trong không gian 900 điện, hai dòng điện trong hai dây quấn

lệch nhau về thời gian 900. Từ trường hai pha là từ trường quay có các tính chất như trên và có biên
độ:
m
 max   p max =  p max
2
5.3. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CƠ BẢN CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
Máy điện không đồng bộ là loại máy điện làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ. Khi cho
một dòng điện ba pha đi vào dây quấn ba pha đặt trong lõi sắt stator thì trong máy sinh ra một từ
trường quay với tốc độ đồng bộ n1 = 60f/p, f là tần số lưới điện đưa vào f = 50 Hz, p là số đôi cực
của máy. Từ trường này quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch đặt trên lõi sắt rotor và cảm
ứng trong đó sức điện động và dòng điện. Từ thông do dòng điện này sinh ra hợp với từ thông của
stator tạo thành từ trường tổng ở khe hở Fd. Dòng điện trong dây quấn của rotor tác dụng với từ
thông này sinh ra mômen. Tác dụng của nó có quan hệ mật thiết với tốc độ quay n của rotor, với
những phạm vi tốc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũng khác nhau. Để chỉ phạm vi tốc
độ của mỗi máy, người ta dùng hệ số trượt s. Theo đònh nghóa hệ số trượt bằng :

FanPage_Tài Liệu Đề Thi UTE

Groups_Tài Liệu Đề Thi UTE


s% 

www.WebTaiLieuFree.Com

n1 - n
100
n1

Như vậy thì : n = n1Þ s = 0 ; n = 0 Þ s = 1

n > n1 Þ s < 0 ; n < 0 Þs > 1 ( rotor quay ngược chiều từ trường quay)
5.3.1. Trường hợp rotor quay thuận với từ trường quay nhưng n < n1 ( 0 < s < 1).
Giả sử chiều quay n1 của Fđ. và chiều quay n của rotor như hình vẽ. Do n < n1 nên chiều
chuyển động của thanh dẫn suy ra chiều ,Iư được xác đònh bằng qui tắc bàn tay phải. Iư tác
dụng với Fđ sinh ra F,M có chiều xác đònh bằng qui tắc bàn tay trái, M làm rotor quay theo chiều
của từ trừơng với n
Hình 5.7 Chế độ động cơ điện của máy điện không đồng bộ
5.3.2.Trường hợp rotor quay thuận và nhanh hơn tốc độ đồngbộ n > n1 hay s < 0
Dùng một động cơ sơ cấp quay rotor của máy điện không đồng bộ vượt tốc độ đồng bộ n>n1.
Chiều của từ trường quay quét qua thanh dẫn ngược lại, chiều , Iư đổi chiều nên chiều của M
ngược với chiều quay của rotor nên nó là momen hãm. Máy biến cơ năng thành điện năng. Máy
làm việc ở chế độ máy phát.

Hình 3.8 Chế độ máy phát điện của máy điện không đồng bộ
5.3.3.Trường hợp rotor quay ngược chiều từ trường quay (n < 0 hay s > 1)
Vì một lý do nào đó rotor quay ngựơc chiều với từ trường quay thì lúc đó chiều của , Iư ,
máy giống như ở chế độ động cơ điện. Vì M sinh ra ngược chiều với n nên có tác dụng hãm rotor
lại. Trong trường hợp này máy vừa lấy điện năng ở lưới điện vừa lấy cơ năng ở động cơ sơ cấp.
Chế độ là việc như vậy gọi là chế độ hãm điện từ .

Hình 5.9 Chế độ hãm điện từ của máy điện không đồng bộ
Tóm lại ta có thể biểu thò các chế độ làm việc theo s và n như sau:
Chế độ
n
s

Hãm điện từ
-¥

0

n1

+¥

+¥

1

0

-¥

FanPage_Tài Liệu Đề Thi UTE

Động cơ

Máy phát

Groups_Tài Liệu Đề Thi UTE


www.WebTaiLieuFree.Com

Vì máy làm việc ở các tốc độ n khác n1 của từ trường quay nên ta gọi là máy điện không
đồng bộ .
CHƯƠNG 6
QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
Ta có thể coi máy điện không đồng bộ như một máy biến áp mà dây quấn stator là dây

quấn sơ cấp, dây quấn rotor là dây quấn thứ cấp, sự liên hệ giữa sơ và thứ thông qua từ trường quay
(ở máy biến áp là từ trường xoay chiều). Do đó có thể dùng cách phân tích kiểu máy biến áp để
thiết lập các phương trình cơ bản, mạch điện thay thế, đồ thò vectơ .... Ta chỉ xét đến tác dụng của
sóng cơ bản không xét đến tác dụng của sóng bậc cao vì ảnh hưởng của chúng là thứ yếu.
6.1. Máy điện không đồng bộ làm việc khi rotor đứng yên
Mục đích của chúng ta là chứng minh rằng khi rotor đứng yên máy điện không đồng bộ
được xem như máy biến áp chỉ khác về phần cấu tạo. Còn về phần bản chất vật lý đều như nhau.
Để nghiên cứu một cách hợp lý ta bắt đầu nghiên cứu từ những trạng thái làm việc giới hạn của
máy: không tải, ngắn mạch để phần sau mở rộng khái niệm máy điện không đồng bộ cũng như
máy biến áp ngay cả ở trường hợp với rotor quay .
6.1.1. Không tải của máy điện không đồng bộ khi n = 0 (Rotor đứng yên)

Hình 6.1 Từ thông của stator khi rotor hở mạch

Hình 6.2 Sơ đồ động cơ điện không đồng bộ rotor dây quấn có biến trở
Ta giả thuyết rotor của máy điện không đồng bộ hở mạch (vò trí 1 h 3.11) và đứng yên stator
được đặt vào lưới điện có điện áp U1 , tần số f1 . Trong trường hợp này máy điện không đồng bộ

được xem như máy biến áp lúc không tải. Dưới tác dụng của điện áp U1 trong stator có dòng điện
không tải I0, I0

F   ,
1

một phần của  là  m móc vòng với hai dây quấn của máy, còn phần

kia chỉ móc vòng với dây quấn stator. Nếu máy có p đôi cực thì tốc độ n1 của f1 và  m là n1 =
60f1/p . Từ thông  m sinh ra ở dây quấn stator và rotor hai sức điện động E1 và E2 xác đònh theo
công thức: E1  2f1 w1 k dq1 m

FanPage_Tài Liệu Đề Thi UTE

(6-1)

Groups_Tài Liệu Đề Thi UTE


www.WebTaiLieuFree.Com
E 2  2f 2 w2 k dq 2  m

Từ thông tản sẽ tạo nên ở dây quấn stator sức điện động tản E 1   j.I 0 .x1
x1 là điện kháng tản của dây quấn stator.
Ngoài ra dây quấn stator còn có điện trở tác dụng r1, kể đến sự có mặt của nó dưới hình thức
điện áp rơi I0r1. Phương trình sức điện động sơ cấp của máy điện không đồng bộ dưới dạng máy
biến áp .
.

.

.

U   E 1  I 0 z1 (6-2)

Đồ thò không tải của máy điện không đồng bộ tương ứng về nguyên tắc với những đồ thò
không tải của máy biến áp. Nhưng trong quan hệ về lượng giữa hai đồ thò có một sự khác nhau rõ
rệt :
Trong máy điện không đồng bộ: I 0  (20  50)%I dm
Trong máy biến áp:

I 0  (3  10)%I dm

Điện áp rơi trên dây quấn máy điện không đồng bộ khi không tải chiếm (2-5)% m còn
của máy biến áp thường không quá (0,1-0,4)% m.
Hệ số biến đổi sức điện động của máy điện không đồng bộ:
2f1 w1 k dq1 m
w1 k dq1
E
(6-3)
ke  1 

E2
2f1 w2 k dq 2  m w2 k dq 2
Trong máy điện không đồng bộ cũng như trong máy biến áp dây quấn thứ cấp được đưa về
dây quấn sơ cấp nghóa là thay cuộn dây thứ cấp thật bằng một cuộn khác cũng có số vòng dây,
bước dây quấn và số rãnh của một pha dưới một cực như là cuộn sơ cấp.
Sức điện động của dây quấn thứ cấp được qui đổi:
E’2 = ke E2 = E1 (6-4)

Khi rotor hở mạch và đứng yên trong máy chỉ có tổn hao đồng của stator m1 I2r1 tổn hao

sắt ở stator, rotor: pfe1 + pfe2 . Công suất P10 do máy tiêu thụ từ lưới P10 = m0 I20 r1+ pfe1+ pfe2
. Trong máy điện không đồng bộ I0 và r1 tương đối lớn nên tổn hao đồng pCu1 chiếm một thành
phần đáng kể trong P10. Đối với máy biến áp ta bỏ qua pCu1 lúc không tải .
6.2. Ngắn mạch của máy điện không đồng bộ khi n = 0:
Nếu chúng ta dòch chuyển điểm tiếp xúc động của biến trở trong mạch rotor từ vò trí 1 sang
vò trí 2 (h3.11), thì chúng ta có tình trạng ngắn mạch của máy điện không đồng bộ. Về bản chất vật
lý ngắn mạch như vậy tương tự ngắn mạch của máy biến áp. Đặt một điện áp U1 = (15 ¸ 25)% m
vào dây quấn stator. Trong dây quấn stator có I1 chạy với tần số f1, trong rotor có I2 chạy với tần số
f2, khi n = 0 thì f2 = f1 , I1, I2 sinh ra F1, F2 ở đây ta chỉ xét đến các sóng điều hòa bậc một:
F1 

m1 2 w1k dq1
I1

p

m 2 w2kdq 2
F2  2
I2

p

FanPage_Tài Liệu Đề Thi UTE

(6-5)

Groups_Tài Liệu Đề Thi UTE


www.WebTaiLieuFree.Com

F1 , F2 quay với tốc độ n1 = 60f1/p và tác dụng với nhau sinh ra sức từ động tổng ở khe hở F0
F1 + F2 = F0

F1 = F0+ (-F2 ) (6-6)

Giống như cách phân tích máy biến áp, ở đây có thể coi dòng điện stato I1 gồm 2 thành
phần :
I 0  F0 

m1 2 w1kdq1
I0

p

 I 2'   F2' 

m1 2 w1kdq1 '
I2

p

Như vậy, ta có : I 1  I 0  ( I ' 2 ) so sánh sức điện động F2 do dòng điện I2 của rotor và
thành phần của dòng điện stato sinh ra, ta có :

m1 2 w1kdq1 ' m2 2 w2 kdq 2
I2 
I2

p

p
Từ đó tìm được hệ số biến đổi dòng điện :
m1w1kdq1
I
ki  2' 
I 2 m2 w2 kdq 2
Do dó dòng điện qui đổi của rotor là: I ' 2 

( 6-7 )

1
I2
KI

Dùng các hệ số biến đổi sức điện động và dòng điện (6-3),(6-7) chúng ta có thể xác đònh
được điện trở và điện kháng qui đổi r’ và x ’ của rotor.
2

2

Khi qui đổi r2’ chúng ta xuất phát từ tổn hao đồng của dây quấn rotor không phụ thuộc vào
sự qui đổi đó :
m2I22r2 = m1I’22r’2

m
r2'  2
m1


w1kdq1 m1w1kdq1
w2 kdq 2 m2 w2 kdq 2

2

 I2 
m  mw k 
 '  .r2  2  1 2 dq1  .r2
m1  m2 w2 kdq 2 
 I2 

r2  ke ki r2  k.r2

2

( 6-8 )

ở đây k = ke.ki là hệ số qui đổi của điện trở .
Khi qui đổi điện kháng đến x2 ta xuất phát từ góc  2 giữa E2 và I2 không phụ thuộc vào sự
qui đổi:
tg 2 
 x'2 

x 2 x 2'
 '
r2
r2

( 6-9 )

r2'
x2  k.x2
r2

các phương trình sức điện động sơ cấp của máy điện không đồng bộ lúc ngắn mạch viết hoàn toàn
như đối vớí máy biến áp:
.

U 1   E1  I 1 Z 1

FanPage_Tài Liệu Đề Thi UTE

Groups_Tài Liệu Đề Thi UTE


www.WebTaiLieuFree.Com
0  E  I Z
'
2

'
2

'
2

(6-10)

E2'  E1
I1 + I’2 = I0
-E1 = I0.Zm
Ở đây Z1=r1+jx1 ; Z2’ =r2’+jx2’

Với E2’ = E1 và I2’ = -I1 (vì F0 nhỏ = 0) giải 2 phương trình đầu ta có :
I1 

U1
U
 1
'

Z1  Z 2 Z n

Trong đó Zn = rn+jxn ; rn = r1 + r2’ ; xn = x1 + x2’.
Đồ thò véc tơ và mạch điện thay thế:

Hình 6.12 Đồ thò véc tơ của máy điện không đồng bộ khi rotor đứng yên

Hình 6.13 Mạch điện thay thế của máy điện không đồng bộ khi ngắn mạch.
6.3.Máy điện không đồng bộ làm việc khi rotor quay
Trong trường hợp này nó được xem như một máy biến áp tổng hợp nghóa là ở đây không chỉ
có biến đổi điện áp dòng điện và số pha mà còn có cả tần số và các dạng năng lượng nữa. Tóm lại
viết phương trình sức điện động của máy điện không đồng bộ và giải theo dòng điện, chúng ta có
thể có được về nguyên tắc, những giản đồ đẳng trò như đối với máy biến áp.
6.4. Các phương trình cơ bản:
Máy điện không đồng bộ làm việc thì dây quấn rotor thường nối ngắn mạch .Nối dây quấn
stator với nguồn 3 pha thì trong dây quấn có I1 chạy , phương trình cân bằng s.đ.đ trên dây quấn
stator vẫn như cũ:
.

Fm

.

U 1   E1 + I1( r1 + jx1)
60 f
quay với tốc độ: n1 =
p

FanPage_Tài Liệu Đề Thi UTE

(6.11)

Groups_Tài Liệu Đề Thi UTE


www.WebTaiLieuFree.Com
6.4.1 Tần số sức điện động cảm ứng trong dây quấn rotor :
Khi quay rotor với tốc độ n trong từ trường quay có tốc độ n1(và cùng chiều) thì tốc độ
quay tương đối của Fm với rotor có tốc độ n2 = n1-n và tần số dòng điện trong rotor là : f 2 


f2 

n1  n n1. p
.
 f1.s
n1
60


pn2
60

Thường ĐCKĐB khi tải đònh mức thì sđm = 0,02  0,05 nên suy ra tần số trên rotor thấp
và tổn hao ít.
6.4.2. Sức điện động của rotor : Theo biểu thức chung thì
E 2S = 4,44.f2.w2.kdq2.F = 4,44.f1.s.w2.kdq2.F = s.E2
Qui đổi về stator: E’2S = s.E2’

(6.13)

Nghóa là với từ thông chính đã cho Fm thì sức điện động cảm ứng trong rotor khi quay bằng
sức điện động E2 khi rotor đứng yên nhân thêm với hệ số trượt.
Ví dụ: khi n = 0 và rotor hở mạch ta có ở các vành trượt U2 = E2 = 600v, thì khi vừa nâng cao
dần tốc độ quay của rotor theo chiều từ trường quay n = 0  n = n1 thì ta có sự biến thiên bậc nhất
của E2S từ E2S = 600v  E2S với n > n -1 thì E2S bắt đầu tăng và có trò số âm nghóa là biến đổi gốc
0

pha của mình so với lúc đầu 180 .
6.4.3. Điện trở của dây quấn rotor:
Giả sử rotor khép kín mạch qua một điện trở phụ nào đó muốn vậy chúng ta dòch điểm tiếp
xúc của biến trở về vò trí 3. vậy điện trở của rotor là: R2=r2+rf.
r2: điện trở tác dụng của rotor ; rf: điện trở phụ.
Qui đổi R’2=r2’+r’f.
6.4.4. Điện kháng của rotor:
Điện kháng tản của phần quay đứng yên :

x2  2 . f1 .L 2

Trong đó là hệ số tự cảm xác đònh bởi từ thông tản bởi vì từ thông tản đi qua không khí là
chính nên =const

x2 s  2f 2 L 2  2 . f1.s.L 2  x2 s
x2/ s  x2/ .s

6.5.Phương trình sức điện động và dòng điện của rotor
Nếu mạch của rotor kín thì trong đó sẽ có I2 chạy và I2 sẽ tạo nên  c 2 và đi qua r2, tương ứng
với điều đó sẽ có sức điện động E2S =E2.s tạo nên bởi  m và sức điện động tản

E 2   j.I 2 .x2 .s   j.I 2 .x2 .s

FanPage_Tài Liệu Đề Thi UTE

Groups_Tài Liệu Đề Thi UTE


www.WebTaiLieuFree.Com
Theo đònh luật kirkhoff 2 :
.

hay
Với

.

.

.

E 2 s  E  2  E 2 s  jI 2 x2 s  I 2 r2

.

.

E 2 s  I 2 Z 2 s  I 2 (r2  jx2 s)

: Tổng trở của thực rotor

Z 2 s  r2  jx2 s
.

.

E
E2 s
( 6-15 )
I 2  2s 
Z 2 s r2  jx2 s

Do đó :
hay :
I2 

E2 s
r22  x 22 s 2

Nếu dạng rotor quy đổi về stator: E’2s = I’2. z’2s
với z’2s = r2’+j.x2’s : Tổng trở quy đổi của rotor.
.

.

. '

E 2' s
E 2' s
hay I 2' 
I2  '  '
'
z 2 s r2  jx2 s

E 2' s
r2'2  x2'2 s 2

Để thiết lập phương trình mới có ý nghóa, ta có thể biến đổi (6-15) như sau:
.

.

.

E
E2 s
E2
I 2  2s 

Z 2 s r2  jx2 s r2
 jx2
s

( 6-16 )

Biểu thức của có một ý nghóa vật lý mới: Ở mạch thứ cấp bây giờ thay cho sức điện động khi
rotor quay E2S với f2 = s.f1 sẽ là sức điện động E2 khi rotor đứng yên với tần số f1.Điện kháng khi
rotor quay x2.s ở mạch thứ cấp sẽ là điện kháng khi rotor đứng yên x2. Muốn trong mạch thứ cấp
vẫn chỉ có dòng điện dòng điện I2 có cùng trò số và pha đối với I2 chỉ cần thiết thay r2 thực bằng 1
điện trở mới bằng:

r2
1 s

 r2  r2
s
s

Như vậy, nếu rotor quay muốn trong đó vẫn là dòng điện ấy, cần đưa vào mạch thứ cấp 1
1 s
điện trở giả tưởng : r2
s
6.4.5. Tốc độ quay của s.t.đ rotor
Trong dây quấn rotor, I2 tạo nên F2 quay so với rotor tốc độ n2 tương ứng với tần số f2. Ngoài
ra, bản thân rotor quay với tốc độ n. Do đó, F2 quay tương đối so với stator tốc độ n2+n. Nhưng :
n2 

Như vậy :

n n
60f2 60f1.s

 n1.s  n2  n1 1  n1  n
n1
p
p

n2 + n = n1 - n + n = n1

Nghóa là st.đ của rotor quay trong không gian luôn luôn với tốc độ và chiều như st.đ của stator
(không phụ thuộc vào tình trạng làm việc).

FanPage_Tài Liệu Đề Thi UTE

Groups_Tài Liệu Đề Thi UTE


www.WebTaiLieuFree.Com

Bởi vì F1 và F2 quay cùng tốc độ và chiều trong không gian nên có thể xem rằng nó chuyển
động tương đối với nhau và tạo thành sóng st.đ tổng F0. Như vậy, hình sin st.đ F2 cần phải lệch về
không gian tương đối với F1 một góc để F0 đủ tạo nên , theo điều kiện cân bằng st.đ:
.

.

.

.

.

.

F1  F2  F0  I 1  I 2  I 0 ( 3-17 )

Tóm lại, hệ phương trình cơ bản lúc rotor quay là :
.

.

.

u 1   E 1  I 1 (r1  jx1 )

. '

0   E 2  I 2' (

r2'
 jx2' )
s

E’2 = E1
.

. '

.

I1 I 2  I 0

( 3-18 )

.

 E1  j I 0 z m

6.5. Mạch điện thay thế của máy điện không đồng bộ:
6.5.1. Mạch tương đương của stato:

U 1  ( E1 )  I1 Z1

FanPage_Tài Liệu Đề Thi UTE

Groups_Tài Liệu Đề Thi UTE


www.WebTaiLieuFree.Com

6.5.2. Mạch tương đương của roto quay:

sE 2  I 2 ( R2  jsX 2 )

6.5.3. Mạch tương đương của roto quay, quy về roto đứng yên:
Chia hai vế phương trình sE 2  I 2 ( R2  jsX 2 ) cho s

R

 E 2  I2  2  jX 2 
 s


6.5.4. Mạch tương đương của roto quy về stato:

'

'
'  R2


E 2  I 2 
 jX 2' 
 s


'



E 2  k e E 2 = E1 : sức điện động pha roto quy về stato
k dq1 w1
E
ke = 1 
: hệ số quy đổi sức điện động.
E 2 k dq 2 w2
I
I 2'  2 : dòng điện roto quy về stato
ki
m1 w1 k dq1
ki =
: hệ số quy đổi dòng điện.
m2 w2 k dq 2

R2'  k e k i R2 : điện trở dây quấn roto quy về stato
X 2'  k e k i X 2 : điện kháng dây quấn roto quy về stato

Tách riêng R2' ra khỏi R2' / s:
1 s
R2' / s = R2' + R2'
s
Mạch tương đương trở thành:

6.5.5. Mạch tương đương chính xác quy về stato:

FanPage_Tài Liệu Đề Thi UTE

Groups_Tài Liệu Đề Thi UTE


www.WebTaiLieuFree.Com

1 s
: biểu thò sự thay đổi sự thay đổi tải trên trục máy, dẫn đến sự thay đổi
s
dòng điện roto và stato.

Điện trở R2'

CHƯƠNG7
CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC, GIẢN ĐỒ NĂNG LƯNG, ĐỒ THỊ VECTƠ CỦA MÁY ĐIỆN
KHÔNG ĐỒNG BÔ
7.1. Máy điện làm việc ở chế độ động cơ điện (0 < s < 1):
7.1.1. Giản đồ năng lượng:
- Động cơ điện lấy công suất tác dụng từ lưới vào: P1  m1u1 I1 cos1
một phần biến thành tổn hao đồng của dây quấn stator: pCu 1  m1 I 12 r1
r 2'
s
’
tổn hao đồng trong rotor: Pcu2=m1I2 r2 còn lại chuyển thành công suất cơ ở trục động cơ :
r
1 s 
Pcơ  Pđt  p Cu2  m1I22 2  m1I22 r2  m1I22 
r2
s
 s 

P (1  s)
Vậy Pcơ  cu 2
s
2

và tổn hao sắt: pFe = m1I 0 rm phần còn lại chuyển thành Pđt : Pđt = P1  Pcu1  PFe  m1 I '21

Pcơ=(1-s)Pđ
Pcu2 =s.Pđ
- Khi máy quay có tổn hao cơ và tổn hao phụ pcơ và pf :
Như vậy, tổng tổn hao là :


p
P2
 1 
P1
P1

 p =pcu1+pFe+pcu2+pco+pf

- Động cơ điện cũng lấy công suất phản kháng từ lưới vào : Q1  m1 I12 u1 sin1 một phần nhỏ
để sinh ra từ trường tản ở sơ và thứ:
q1  m1I12x1

q2  m1I22x2

phần còn lại để sinh ra từ trường ở khe hở: Qm  m1 E1 I 1  m1 I 02 x m
- Từ đó, ta vẽ được giản đồ năng lượng:

FanPage_Tài Liệu Đề Thi UTE

Groups_Tài Liệu Đề Thi UTE


www.WebTaiLieuFree.Com

Hình 7.1 Giản đồ năng lượng của động cơ điện không đồng bộ .
7.1.2. Đồ thò vectơ:
Giống như máy biến áp, đồ thò vectơ của máy điện không đồng bộ được lập tương ứng với
giản đồ thay thế hình T. Các đồ thò được vẽ cho 1 pha của m pha với dạng rotor quy đổi về stator
.

. '

 m . tạo nên E1  E 2 bằng với điện áp trên các cực của mạch từ hóa của giản đồ hình T. I0 vượt
trước  m một góc tương ứng với tổn hao sắt stator.
.

.

.

.

i 2 chậm sau E ' 2 một góc  2 : I 1  I 0  I ' 2

  E
  I r  jx 
U

1
1
1 1
1

   I' r2  jI x
E
2
2
2 2
s
.

i 2 chậm sau U 1 một góc  2 >0.

Hình 7.2 Đồ thò véc tơ của động cơ điện không đồng bộ .
7.2. Máy làm việc ở chế độ máy phát (    s  0 ):
7.2.1. Giản đồ năng lượng:
Công suất cơ P1 đưa vào trục, trừ đi tổn hao cơ pcơ, tổn hao phụ pf. Ta có công suất hiệu
dụng Pcơ . Công suất cơ trừ đi pCu2 ta có Pđt. Pđt trừ đi tổn hao sắt pFe và pCu1 ta có công suất
điện phát ra P2.
Pcơ=P1-(Pcơ+Pf)
Pd=Pcơ-Pcu2
P2 = Pd-(Pcu1+PFe)

FanPage_Tài Liệu Đề Thi UTE

Groups_Tài Liệu Đề Thi UTE

www.WebTaiLieuFree.Com
Hiệu suất của máy phát điện:
P
 2
P1

Hình 7.3 Giản đồ năng lượng của máy phát điện không đồng bộ .

Hình 7.4 Đồ thò véc tơ của máy phát điện không đồng bộ .
7.2.2. Đồ thò vectơ:
Khi s < 0 thì Pco  m1 I '2 2 r ' 2

tg2 

(1  s)
<0
s

nên máy nhận công suất cơ từ ngoài vào, ta có:

x'2
sx ' 2
<0

r '2 / s r '2

0

0

Nên góc  2 giữa s.đ.đ E2 và dòng điện I2 nằm trong khoảng 90 <  2 <180 . Từ đồ thò

véc tơ ta thấy  1 > 900 , do đó P1  m1U 1 I1 cos1  0

nên máy phát công suất tác dụng vào

lưới.
7.3. Máy làm việc ở chế độ hãm điện từ (1 < s < +  ):
(1  s)
Khi s >1 thì công suất cơ: Pco  m1 I '2 2 r ' 2
<0, máy lấy công suất cơ từ ngoài vào.
s
r '2
Pcơ  m1 I '2 2
>0 , máy lấy công suất điện. Tất cả công suất cơ và công suất điện điện
s
lấy từ ngoài vào đều biến thành tổn hao đồng trên mạch rotor:
r '2
1 s
 (m1 I '2 2 r ' 2
)  m1 I '2 2 r ' 2  Pcu
Pđ + Pcơ  m1 I '2 P2
s
s

FanPage_Tài Liệu Đề Thi UTE

Groups_Tài Liệu Đề Thi UTE

www.WebTaiLieuFree.Com

DP d1

DP

st1

P1

Pdt

Stato

Khe hở

DP

d2

Pcơ

DP

cf

P

2

roto

Hình 7.5 Đồ thò véc tơ (a), giản đồ năng lượng (b) của máy điện không đồng bộ ở chế độ hãm điện
từ.

Thí dụ :
Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor
lồng sóc có các số liệu sau : Pđm = 11,9 kW; Ufđm
= 220 V; Ifđm = 25 A; f = 50 Hz; 2p = 6; pCu1 =
745 W; pCu2 = 480 W; pFe = 235 W; pcơ = 180 W;
pf = 60 W. Tính công suất điện từ, moment điện từ
và tốc độ quay của động cơ khi động cơ kéo tải đònh
mức.
Giải :
Công suất điện từ của động cơ :

Moment điện từ :

trong đó :

FanPage_Tài Liệu Đề Thi UTE

Groups_Tài Liệu Đề Thi UTE


www.WebTaiLieuFree.Com
Tốc độ quay của động cơ :
Vì
nên n = n1(1 - s) = 1000(1 - 0,038) = 962 vòng/phút
Câu hỏi :

1. Phân tích những điểm giống và khác nhau trong nguyên lý làm việc của máy điện không
đồng bộ vào máy biến áp.
2. Một động cơ điện không đồng bộ dây quấn, trước kia số vòng dây của một pha của dây
quấn rotor đều nối nối tiếp, nay phân đôi thành hai mạch song song. Hỏi như vậy có ảnh hưởng đến
điện áp và dòng điện trên vành trượt của rotor hay không ? Có ảnh hưởng gì đến tham số rotor đã
quy đổi? Nếu hệ số trượt s trước và sau khi đổi vẫn như nhau thì công suất đưa và o và đưa ra có
thay đổi gì không ?
3. Nếu ở dây quấn stator của một động cơ không đồng bộ đặt vào một điện áp thứ tự thuận có
tần số f1 để sinh ra từ trường thuận, ở dây quấn rotor đặt vào một điện áp thứ tự nghòch có tần số f2
để sinh ra từ trường nghòch. Hỏi lúc đó rotor quay theo chiều nào ? tốc độ bao nhiêu ? Khi tải thay
đổi thì tốc độ thay đổi không ?
4. Tại sao dòng điện không tải phần trăm của máy điện không đồng bộ I0% lớn hơn dòng
điện không tải phần trăm của máy biến áp, còn dòng điện ngắn mạch phần trăm In% thì lại nhỏ
hơn ? Dòng điện không tải lớn ảnh hưởng như thế nào đến tính năng của máy?
5. Tìm sự liên hệ giữa các công suất ở giản đồ năng lượng với các công suất, các tổn hao trên
mạch điện thay thế.

Bài tập :
Một máy điện không đồng bộ ba pha 6 cực, 50Hz. Khi đặt điện áp đònh mức lên stator còn dây
quấn rotor hở mạch thì s.đ.đ. cảm ứng trên mỗi pha dây quấn rotor là 110V. Giả thiết tốc độ lúc
làm việc đònh mức là n = 980 vòng/phút; rotor quay cùng chiều với từ trường quay. Hỏi :
a) Máy làm việc ở chế độ nào ?
b) Lúc đó s.đ.đ. rotor E2s bằng bao nhiêu ?
c) Nếu giữ chặt rotor lại và đo được r2 = 0,1; x2 = 0,5; hỏi ở chế độ làm việc đònh mức I2
bằng bao nhiêu ?
ĐS : a) chế độ động cơ b) E2s = 2,2 V c) I2 = 21,89 A

FanPage_Tài Liệu Đề Thi UTE

Groups_Tài Liệu Đề Thi UTE

www.WebTaiLieuFree.Com

Chương 8
CÁC ĐẶC TÍNH CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
Trong chương này chúng ta sẽ nghiên cứu các đặc tính của máy mà chủ yếu là đặc tính cơ.
Khi viết M = f(s) ta có thể rút ra các kết luận quan trọng về mở máy, điều chỉnh tốc độ, làm việc
bình thường của máy v.v...
8.1. MÔMEN ĐIỆN TỪ VÀ ĐẶC TÍNH CƠ CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
8.1.1.Phương trình cân bằng mômen:
Khi động cơ không đồng bộ làm việc ổn đònh n = cte thì phải khắc phục mômen phụ tải
Mcđm tạo nên từ mômen cản không tải M0 và mômen cản hiệu dụng M2 .Do đó mômen điện từ
phát sinh ở rotor động cơ lúc n = cte phải có hai thành phần mômen cản tương ứng.Như vậy :
với:

Mđt= M0 + M2
Pco  Pf
P
P
60
M0 
 0 
P0  9,55 0

 2n
n
P
P
M 2  2  9,55 2


n
P P
P
P
Mđ  0  2  co  9,55 co
 

n
2n
:Tốc độ góc quay của rotor.

60

n : tốc độ quay của rotor.
P
P
Mặt khác ta có : Mđ  d  9,55 d
1
n1

2n1
:tốc độ góc quay đồng bộ của từ trường quay từ đó ta có :
60
Pco Pd

n

 Pco 
Pd  Pd  (1  s ) Pd

 1
1
n1

1 

8.1.2 Biểu thức moment:
8.1.2.1 Theo quan hệ I và Φ : M d 

Pd

1



m 2 E 2 I 2 cos 2

1

E 2  2f 1 2 k dq 2  m

2f1
p

1 

Md 

2
m2 pw2 k dq 2 I 2 cos 2  C M I 2 cos 2

2

CM : Hệ số kết cấu của máy

8.1.2.2. Theo hệ số trượt s:

Md 

Pd

1



Pcu 2 / s
2f 1 / p

pcu2  m222r2  m1'22r2'  m1'2'2R'2

FanPage_Tài Liệu Đề Thi UTE

Groups_Tài Liệu Đề Thi UTE


www.WebTaiLieuFree.Com
U1

I 2'' 

2


R2' 
  x1  x 2'
 R1 
s 

I 2'   1 I 2" (8-1)



1

2
2





Với

R1   1 r1

;

X 1   1 x1 ;
M đt 

R2'   1r2'
X 2'   12 x2'

pm1 U 12 R 2
2


R 
2
2f1  R 1  2   X1  X2  
s 



(Nm)

(8.2)
(Phương trình đặc tính cơ của máy)
Kết luận: Với tần số và các tham số cho trước, Mđt tỉ lệ thuận với bình phương điện áp và tỉ lệ
nghòch với điện kháng của máy ( x1+x2' )
Dựa vào (8.1), (8.2) ta có thể tìm được đặc tính
I = f (s) ; M = f (s) ; I2'max ở s =  
s < 0 Mđt <0 (máy phát điện)
Đường M = f (s) khi U = Const là một đường thẳng với các trò số lớn của s thì Mđt giảm mặc
dầu I2' tằng bởi vì giảm nhanh

Hình 8.1 Đường biểu diễn mô men điện từ và dòng điện theo hệ số trượt
dM
8.1.2.3. Tính mô men cực đại Mmax: Muốn tính Mmaxta lấy
 0 thì ta tính được smax ứng với
ds
Mmax

2
 
 


R2 
R
R
 
2f1m u P R1 
 x n2  22  2

 s
s 
s
 


 
2
1 1

dM

ds

FanPage_Tài Liệu Đề Thi UTE

MSC 2




R R 
2 R1  2  22 

s  s 




Groups_Tài Liệu Đề Thi UTE


www.WebTaiLieuFree.Com


R 
R2 
2f1m1u12P 2  R12  Xn2  22 
s 
s 
dM

2
ds
MSC

Muốn cho đạo hàm dM/ds = 0 thì :

 R12  xn2 

R'22
R'22

0

 R12  xn2
2
2
s
s

( 8.3)

R

'
2

 smax 

R12  xn2

Trong máy điện không đồng bộ: R1 << xn thường R1 = (1012)% xn do đóù R1 bé hơn xn đến
mức có thể bỏ qua được. Trong trường hợp này :
R'
R2'
sm   2 
x n x1  x 2

Thế (2.2) vào (2.3) ta có Mmax :

M max 

M max 
M max 

M max 

 pm1U 12 R12  x n2



2f1  R1  R12  x n2




  x 
2

2
n

 pm1U 12 R12  x n2

 

2f1 R12  2 R1 R12  x n2  R12  x n2  x n2



 pm1U 12 R12  x n2

4f 1  R1 R12  x n2  R12  x n2



 pm1U

2
1

4f1  R1  R12  xn2

 (8.4a)

 pm1U 12

M max 







2
4f1 1   r1  r12  x1   1 x 2' 



2
2
Nếu tính gần đúng bỏ qua R1 << x n ta có :

M max 

 pm1u12
 pm1u12

4f1  R1  x n  4f1 1  r1  x1  x 2'





 (8.4b)

Dấu cộng tương ứng với trường hợp với động cơ .
Dấu trừ ứng với trường hợp với máy phát
Nhận xét về Mmax :
- Mô men cực đại tỉ lệ thuận với bình phương điện áp.
- Mô men cực đại tỉ lệ nghòch với điện kháng của máy.
- Mô men cực đại không phụ thuộc vào điện trở của rotor.
M
- Tỉ số k m  max : Gọi là hệ số năng lực quá tải của động c. Nói lên khả năng sinh ra
M dm
Mmax của động cơ .

FanPage_Tài Liệu Đề Thi UTE

Groups_Tài Liệu Đề Thi UTE


www.WebTaiLieuFree.Com

8.1.2.4. Tính momen mở máy Mmm : Bên cạnh Mmax , Mmm của động cơ là một trong những
đặc tính vận hành vận hành quan trọng nhất của nó. Biểu thức Mmm có được từ công thức Mđt khi
s = 1.
M mm 

pm1U 12 R2'



2f1 R1  R2'



2

 x n2





pm1U 12 R2'



2f1 r1  r2'

  x
2

1

 x 2'


2

Nếu muốn có Mmm= Mmax thì sm = 1:

2
2
2
R2' = s1 (r2' + rf' ) = (R1 + xn )1/2 hay gần đúng :

R2' + rf' = x1 + x2'

(8.5)

Nhận xét :
- Với tần số và các thông số cho trước mô men mở máy tỉ lệ thuận với bình phương điện áp.
- M
mm = Mmax với điều kiện điện trở tác dụng của roto bằng điện kháng tản của máy
- M
mm giảm nếu xn của máy lớn khi những điều kiện khác của máy giống nhau

- Mômen mở máy thường được biểu diễn bằng tỉ số
M
k m  mm : Bội số của Mmm
M dm
8.1.2.5. Sự phụ thuộc của M đối với R2
2
R'
Nếu rf = 0 thì R2' = s1 r2' và tỉ số 2
Xn

thường rất bé do đó Mđt đi qua trò số Mmax với s

không lớn lắm: sm = 0,12 đến 0,2. Đồng thời Mmmở các động cơ rotor dây quấn có điện kháng tản
lớn hơn điện kháng tản của rotor lồng sóc nên Mmm có thể giảm xuống quá giới hạn cho phép khi
mở máy, làm động cơ không mở máy được, để loại trừ điều ấy, cần thiết phải đưa vào roto một
điện trở phụ rf . Như vậy từ biểu thức (2.4a),(2.5) thì Mmax = const nhưng sm được tăng lên .

Hình 8.2 Đường đặc tính M = f(s) với các điện trở rotor khác nhau
8.1.3.Công thức Clox (Klox) :
Trong truyền động điện việc xác đònh M= f(s) theo những số đã cho ở cẩm
nang rất quan trọng. Các thông số thường được cho: Mđm , sđm , kM ... Nếu không có các tham số
cấu tạo của động cơ R1,x1,R2,x2 ta vẫn có thể
tính được smax , Mmax và vẽ được đặc tính cơ của máy.
M

Mmax

FanPage_Tài Liệu Đề Thi UTE

2



R2
R1  R12  xn2
s
2

R'2 
 R1 
  xn2
s





Groups_Tài Liệu Đề Thi UTE


www.WebTaiLieuFree.Com
Theo (2.5) ta có :

R2'
 R12  X n2
s max

Đưa trò số của căn vào biểu thức trên :
2R'2 (R1 

R'2
)
smax

M

Mmax
 R'  2  R'  2 2R R' 
1 2

s 2    2  
s 
 smax 
 s 


Đặt

R2'
làm thừa số chung :
s max

R'2  R1smax

 1
smax  R'2
M


Mmax


R'2  s
smax
R1


 2 ' smax 
smax  smax
s
R2

2

R s

2 1 'max  1
M
 R2


Mmax  s

smax
R1


 2 ' smax 
s
R2
 smax



Trong các động cơ không đồng bộ khi rf = 0 thường r1 = r2' và R1 R2 ,smax=0,12  0,2 ,
R
nên 2 1' sm rất nhỏ có thể bỏ qua
R2
M
2
2Mmax

 M
s
s
s
s
Mmax
 max
 max
smax
s
smax
s
(8.6)
(2.6) là biểu thức Klox để vẽ đường thẳng cơ của máy. Với smax được tính như sau:

s max  s dm (k m  k m2  1)
8.1.4.Đặc tính cơ và vấn đề ổn đònh
Ta đã biết : M2 = Mđt – M0
Do M0 << M2 nên đặc tính cơ của động cơ M2 = f(n) có thể coi bằng Mđt = f(n) và nó có
dạng như M= f(s)

Phân tích sự làm việc ổn đònh của động cơ :
Giả sử động cơ làm việc với một mô men phụ tải MC nào đó. Theo phương trình cân bằng mô
men động cơ có thể làm việc ở hai điểm A và B.
- Xét trường hợp máy làm việc ở điểm A: nếu vì một lí do nào đấy MCA tăng MCA1 >MCA thì
Mđ1 < 0  nA  nA1 .
Tại nA1 : M ĐA1 >MCA1  Mđ1 > 0  nA1  nA nên điểm A là điểm làm việc ổn đònh .

FanPage_Tài Liệu Đề Thi UTE

Groups_Tài Liệu Đề Thi UTE


www.WebTaiLieuFree.Com
Điều kiện làm việc ổn đònh :

dM d dM c
dM d dM c

(hay

)
ds
ds
dn
dn

-Xét trường hợp máy làm việc tại điểm B:
Giả sử MCB tăng đến MCB1 > MĐB  Mđ1 < 0  nB  nB1
Tại nB1 : MĐ1 = MĐB1- MCB1< 0  Mđ1 âm  nB1giảm  n = 0  điểm B là điểm làm việc
không ổn đònh

dM d dM c
dM d dM c

(hay

)
ds
ds
dn
dn
8.2. CÁC ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
Các đặc tính làm việc của động cơ điện không đồng bộ gồm: n, M, h và cos  = f (P2) với
Điều kiện làm việc không ổn đònh :

U1 = const , f1 = const

8.2.1. Đặc tính tốc độ n = f (P2)
Từ công thức : s 
Với

s

n1  n
 n  n1 (1  s)
n1

Pcu 2
Pdt

- Khi không tải Pcu2  0  s  0, n  n1

Hình 2.3 Các đường đặc tính làm việc của máy điện không đồng bộ.
Khi không tải lí tưởng pcu2= 0 . Khi phụ tải tăng MC= Mđm do hiệu suất h của động cơ nên
= (1,55)%. Số bé ứng với động cơ công suất lớn, số lớn ứng với động cơ công suất nhỏ (3 .10)KW.
Do đó s rất nhỏ, tốc độ giảm rất ít khi s giảm coi quan hệ n = f(P2) là một đường thẳng hơi nghiêng
về trục hoành .
8.2.2. Đặc tính moment M = f (P2)
Ta đã biết ở tình trạng làm việc ổn đònh M = M2 + M0 khi Mc = 0 Mđm thì coi như n =
const ( s biến đổi trong giới hạn bé) nên M = f(P2) coi như một đường thẳng (M = 9,55).
8.2.3. Tổn hao và đặc tính hiệu suất của động cơ h = f (P2)

Khi máy làm việc có các tổn hao: Tổn hao đồng trong stator và rotor pcu1 và pCu2 , tổn hao
sắt pFe , tổn hao cơ pCơ , tổn hao phụ pf ,... 4 loại tổn hao đầu đã có công thức xác đònh (pCu1= m1I1

FanPage_Tài Liệu Đề Thi UTE

Groups_Tài Liệu Đề Thi UTE