ĐỀ TÀI thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển mở máy động cơ không đồng bộ ba pha roto dây quấn

GVHD: LÊ THỊ MINH TÂM

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

LỜI NÓI ĐẦU
Sự phát triển của khoa học- công nghệ đã làm cho hệ thống điều khiển trong
công nghiệp và đời sống phát triển. Do đó đã nâng cao năng suất lao động và
hạn chế sức lao động của con người. Cùng với nó hệ thống tự động hố q
trình sản xuất ngày càng được sử dụng, ứng dụng rất rộng rãi trong các nhà máy
xí nghiệp.
Trong các loại máy điện, máy điện không đồng bộ do kết cấu đơn giản, làm
việc chắc chắn, sử dụng và bảo quản thuận tiện , giá thành hạ nên được sử dụng
rộng rãi trong nền 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, cho các
máy công cụ ở nhà máy cơng nghiệp nhẹ…Trong hầm lị dùng làm máy tời hay
quạt gió. Trong nơng nghiệp dùng làm máy bơm hay máy gia công nông sản...
Thiết kế chế tạo hệ thống mở máy và hãm động cơ điện không đồng bộ
xoay chiều ba pha rôto dây quấn là một đề tài quan trọng và cần thiết đối với
sinh viên chuyên ngành tự động hóa.Vì qua đồ án sinh viên được tìm hiểu kĩ hơn
về q trình tính tốn, các thơng số, chỉ tiêu của loại động cơ vô cùng thông
dụng này. Và em là một trong số những sinh viên nhận đề tài:“thiết kế chế tạo hệ
thống điều khiển mở máy động cơ không đồng bộ ba pha roto dây quấn “
Nội dung đồ án nay gồm 4 chương:
Chương 1:Khái quát về đông cơ không đồng bộ ba pha
Chương 2:Các phương pháp điều khiển q trình mớ máy động cơ khơng
đồng ba rôto dây quấn
Chương 3:phương pháp mở máy và hãm động cơ điện không đồng bọ ba
pha roto dây quấn.
Chương 4: phân tích lựa chọn thiết bị
SVTH: VŨ THÀNH TÂM
LÊ SỸ THÀNH

TRẦN VĂN TẠ

Trang 1

Lớp: N0210NĐ


GVHD: Lấ TH MINH TM

N HC PHN

Chơng 1
khái quát về động cơ không đồng bộ xoay chiều
ba pha
1.1. Gii thiệu chung về động cơ không đồng bộ
Động cơ không đồng bộ là máy điện xoay chiều, có tốc độ roto khác tốc
độ stato. Từ trường quay có thể là một pha, hai pha, hoặc ba pha, tùy thuộc vào
cấu tạo dây quấn. Ở stato là một pha, hai pha, hoặc ba pha. Theo cấu tạo dây
quấn roto động cơ không đồng bộ được chia làm hai loại: roto lồng sóc và rơt
dây quấn. Động cơ khơng đồng bộ lồng sóc có cấu tạo đơn giản, vận hành và
bảo quản dễ dàng, độ tin cậy cao, giá thành rẻ, nên được áp dụng rộng rãi trong
thực tế. Động cơ không đồng bộ roto dây quấn có cấu tạo phức tạp vận hành và
bảo quản khó hơn, độ tin cậy kém hơn, giá thành cao nhưng có ưu điểm là có thể
đưa điện trở phụ ở ngoài vào để cải thiện tính năng mở máy và điều chỉnh tốc
độ. Do đó nó khơng được sử dụng cho những nơi nào có cầu dao về mở máy và
điều chỉnh tốc độ mà động cơ lồng sóc khơng đáp ứng được.
Tuy nhiên động cơ khơng đồng bộ có nhược điểm là điều chỉnh tốc độ và
khống chế các q trình q độ khó khăn riêng với động cơ roto lồng sóc các chỉ
tiêu khụng ng b.
1.2. Cấu tạo

a) Cấu tạo phần tĩnh (stato): Gồm có vỏ máy,lõi thép và
dây quấn.
Vỏ máy: Thờng làm bằng gang. Đối với máy có công suất lớn
(1000 kw), thờng dùng thép tấm hàn lại làm vỏ. Vỏ máy có tác
dụng cố định và không dùng để dẫn từ. Hai đầu vỏ có lắp
máy ổ trục đỡ. Vỏ và lắp còn dùng để bảo vệ máy.
Lõi thép: Đợc làm bằng các lá thép kỹ thật điện dầy 0,35
mm đến 0,5 mm ghép lại tạo thành khối hình trụ rỗng. Lõi
thép là phần dẫn từ. Vì từ trờng đi qua lõi thép là từ trờng
xoay chiều , nhằm giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây lên
mỗi lá thép kỹ thuật điện đều có phủ lớp sơn cách điện. Mặt
trong của lõi thép có xẻ rÃnh để đặt dây quấn. Lõi thép đợc
ép vào trong vỏ máy.
SVTH: V THNH TM
Lấ SỸ THÀNH
TRẦN VĂN TẠ

Trang 2

Lớp: N0210NĐ


GVHD: Lấ TH MINH TM

N HC PHN

Hình1.1: Cấu tạo stato
Dây quấn: Dây quấn stato làm bằng dây dẫn bọc cách
điện(dây điện từ). Thờng làm bằng dây đồng đợc đặt
trong các rÃnh của lõi thép stato và cách điện tốt với lõi thép.

Dây quấn stato có 3 cuộn dây đặt lệch nhau 120 0 điện dòng
điện xoay chiều 3 pha chạy trong 3 pha dây quấn stato sẽ tạo ra
từ trờng quay.
b) Cấu tạo phần quay(rôto): Gồm trục, lõi thép và dây
quấn.
Trục: Làm bằng thép hình trụ tròn cố định để đỡ lõi
thép rôto.
Lõi thép: Gồm các lá thép kỹ thuật điện ghép lại giống
nh ở lõi thép stato.Lõi thép đợc ép trực tiếp trên trục bên ngoài
lõi thép có xẻ rÃnh dọc theo hớng trục để đặt dây quấn.
Dây quấn rôto:
kiểu lồng sóc.

Gồm hai loại: Rôto dây quấn và rôto

- Rôto kiểu dây quấn: Dây quấn rôto giống nh dây
quấn stato và số cực bằng số cực stato .Các động cơ công
suất trung bình trở lên thờng dùng dây quấn sóng kiểu hai lớp
để giảm đợc những đầu nối và kết cấu dây quấn rôto chặt
chẽ hơn. Các động cơ công suất nhỏ thờng dùng dây quấn
đồng tâm một lớp .Dây quấn ba pha của roto thờng đấu
hình Y, ba đầu kia nối vào ba vành trợt bằng đồng cố định ở
đầu trục thông qua chổi than và vành trợt, đa điện trở phụ
SVTH: V THNH TM
Lấ S THNH
TRN VĂN TẠ

Trang 3

Lớp: N0210NĐ

GVHD: Lấ TH MINH TM

N HC PHN

vào mạch rôto nhằm cải thiện tính năng mở máy và điều
chỉnh tốc độ.
- Rôto kiểu lồng sóc: Loại dây quấn này khác với loại
dây quấn stato. Mỗi rÃnh của lõi thép đợc đặt một thanh dẫn
bằng đồng hoặc nhôm và đợc nối tắt lại ở hai đầu bằng hai
vòng ngắn mạch đồng hoặc nhôm làm thành một cái lồng, ngời ta gọi đó là lồng sóc. Dây quấn kiểu rôto lồng sóc không
cần cách điện với lõi thép.
Với loại rôto kiểu lồng sóc thì động cơ không đồng bộ ba
pha kiểu lồng sóc đợc kí hiệu :

Hình 1.2: Cấu tạo rôto
c) Khe hở :
Khe hở trong động cơ không động bộ rất nhỏ từ 0.2mm
đến 1 mm do đó dây quấn rôto là một khối tròn đều.
1.3. Cỏc lng nh mc
Mỏy in khơng đồng bộ có các trị số định mức đặc trưng cho điều kiện kỹ
thuật mở máy. Các chỉ số này do nhà máy thiết kế, ché tạo quy định và được ghi
trên nhã máy. Vì máy điện khơng đồng bộ chủ yếu làm việc ở chế độ động cơ
điện nên trên nhãn máy ghi các trị số định mức của động cơ điện. Khi tải định
mức các trị số đó thường bao gồm: cơng suất định mức ở trên đầu trục Pđm (kW
hay W), dòng điện dây định mức Idm (A), điện áp dây định mức Udm (V), cách

SVTH: VŨ THÀNH TÂM
LÊ SỸ THÀNH

TRẦN VĂN TẠ

Trang 4

Lớp: N0210NĐ


GVHD: LÊ THỊ MINH TÂM

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

đấu dây (Y hay Δ) tốc độ quay định mức nđm ( vg/ph ), hiệu suất định mức ηđm
và hệ số công suất định mức cosϕđm,…
1.4. Công dụng của máy điện không đồng bộ
Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều chủ yếu làm động cơ
điện. Do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu quả cao, giá thành hạ nên
động cơ không đồng bộ là loại máy được dùng rộng rai nhất trong các ngành
kinh tế quốc dân với cơng suất từ vài chục đến hàng nghìn kW. Trong công
nghiệp thường dùng máy điện không đồng bộ làm nguồn động cho máy cán thep
loại vừa và nhỏ, động lực cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nặng
v.v...trong hầm mỏ dùng làm máy tời hoặc quạt gió. Trong nơng nghiệp dùng để
làm máy bơm hoắc máy gia công nông sản phẩm. Trong dời sống hàng ngày máy
điện không đồng bộ cũng dần dần chiếm vị trí quan trọng: quạt gió, máy quang
điện, động cơ trong tủ lạnh. Tóm lại theo sự phát triển của nền sản xuất điện khí
hóa, tự động hóa và sinh hoạt hàng ngày, 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: cosϕ của
máy thường khơng cao và đặc tính điều chỉnh tốc độ khơng tốt nên được ứng
dụng của máy điện khơng đồng bộ có phần bị hạn chế. Máy điện khơng động bộ
có thể dùng làm máy phát điện nhưng đặc tính khơng tốt so với máy phát điện

đồng bộ nên chỉ trong một số trường hợp nào đó cấp nguồn điện phụ tạm thời thì
nó cũng có một ý nghĩa quan trọng.
1.5 . Đặc điểm của động cơ không đồng bộ
- Cấu tạo đơn giản
- Giải công suất rộng từ nhỏ cho đến trung bình và lớn
- Đấu trực tiếp đợc vào lới ®iƯn xoay chiỊu ba pha
- Tèc ®é quay cđa r«to nhỏ hơn tốc độ từ trờng quay của
stato nTrong đó :
SVTH: VŨ THÀNH TÂM
LÊ SỸ THÀNH
TRẦN VĂN TẠ

Trang 5

Lớp: N0210NĐ


GVHD: LÊ THỊ MINH TÂM

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

n : lµ tốc độ quay của rôto
n1 : là tốc độ từ trờng quay của stato (tốc độ không
đồng bộ của động cơ)
1.6. Nguyên lý hoạt động
Khi ta cho dòng điện ba pha tần số f vào ba dây quấn
stato, sẽ tạo ra từ trờng quay p đôi cực quay với tốc độ là , n0 =
60 f1
p từ trờng quay cắt các thanh dẫn của dây quấn rôto, cảm

ứng các sức điện động vì dây quấn rôto nối ngắn mạch nên
sức điện động cảm ứng sẽ sinh ra dòng trong các thanh dẫn
rôto. Lực tác dụng tơng hỗ giữa từ trờng quay của máy với thanh
dẫn mang dòng điện rôto, kéo rôto quay cùng chiều quay từ
trờng với tốc độ n.
Để minh hoạ, trên hình 1.3 từ trờng quay tốc độ n1 chiều
sức điện động và dòng điện cảm ứng trong thanh dẫn rôto,
chiều các lực điện từ Fđt

Hình 1.3: Quá trình tạo mơmen của đơng cơ khơng đồng bộ
Khi x¸c định chiều sức điện động cảm ứng theo quy tắc
bàn tay phải, ta căn cứ vào chiều chuyển động tơng ®èi cđa
thanh dÉn víi tõ trêng. NÕu coi tõ trêng đứng yên, thì chiều
chuyển động tơng đối của thanh dẫn ngợc chiều n1, từ đó ta
áp dụng bàn tay phải, xác định chiều sức điện động nh hình
SVTH: V THNH TÂM
LÊ SỸ THÀNH
TRẦN VĂN TẠ

Trang 6

Lớp: N0210NĐ


GVHD: LÊ THỊ MINH TÂM

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

vÏ (dÊu
chØ chiÒu đi từ ngoài vào trang giấy ). Chiều điện

từ xác định theo quy tắc bàn tay trái trùng với chiều quay n 1.
Tốc độ n của máy nhỏ hơn tốc ®é tõ trêng quay n1 v×
nÕu tèc ®é b»ng nhau thì không có sự chuyển động tơng
đối trong dây quấn rôto không có sức điện động và dòng
điện cảm ứng, lực điện từ bằng không. Nếu tốc độ từ trờng
quay là 0 (rad/s) hay n0(vòng /phút) thì tốc độ quay của phần
cảm ( hay n) luôn nhỏ hơn( < 0;ngiữ hai tốc độ là độ trợt S
S =

0
0

(1-1)
Từ đó :

= ω0 (1-S) hay n = n0(1-S)

Víi

ω=

2π .n
60

;

ω0 =

2π .n0 2π . f1

=
60
p

(1-2)
Trong đó :

- n: là tốc độ của rôto
- f1: là tần số dòng điện lới
- p:số đôi cực
- n0: Tèc ®é quay cđa tõ trêng quay (tèc ®é ®ång

bé cđa ®éng c¬ )
Tèc ®é ω 0 (rad/s) hay n0(vòng /phút) là tốc độ lớn nhất mà
rôto có thể đạt đợc nếu không có lực cản nào. Tốc độ này gọi
là tốc độ không tải lý tởng hay tốc độ đồng bộ ở chế độ
động cơ, độ trợt S có giá trị 0 S 1.
Dòng điện cảm ứng trong cuộn dây phần ứng ở rôto cũng
là dòng điện xoay chiều với tần số xác định bởi tốc độ tơng
đối của rôto đối với từ trờng quay

SVTH: V THÀNH TÂM
LÊ SỸ THÀNH
TRẦN VĂN TẠ

Trang 7

Lớp: N0210NĐ

GVHD: LÊ THỊ MINH TÂM

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

f2 =

p ( n 0 n)
= S. f1
60

(1-3)
Động cơ điện không đồng bộ nhận năng lợng điện từ lới
điện, nhờ từ trờng quay điện năng đà đợc biến thành cơ
năng. Đồ thị quá trình năng lợng đợc vẽ trên hình 1.4 khi số pha
stato m1 = 3 ta có:
P1 công suất điện động cơ tiêu thụ của lới điện : P1=
3.U1.I1.cos
Trong đó :
U1:điện áp pha
I1: dòng điện pha

Hình 1.4: Đồ thị quá trình năng lợng
Pdt : công suất điện từ :
'
R
2 ' R2
Pdt = 3.I 2 .
= m2 .I 22 . 2
S
S

Pcơ : Là công suất trên trục:

(1-3)

R2' (1 S )
R (1 − S )
Pco = 3.I .
= m 2 .I 22 . 2
S
S
2'
2

(1-

4)
P2 :công suất hữu ích trên trục ®éng c¬ :
P2 = Pc¬ - ∆ Pcf
(1-5)
SVTH: VŨ THÀNH TÂM
LÊ SỸ THÀNH
TRẦN VĂN TẠ

Trang 8

Lớp: N0210NĐ


GVHD: LÊ THỊ MINH TÂM

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

HiƯu st cđa động cơ :
=

P2
P2
=
P1 P2 + P

(1-6)

P :là tổng công st hao tỉn trong m¸y:

∆P = ∆Pst1 + ∆Pdt + ∆Pd 2 + ∆Pef

(1-

7)
∆ Pst1: Tỉn hao s¾t tõ trong lõi thép stato do dòng điện xoáy

và từ trễ :
Pdt : Tổn hao điện trở dây quấn stato:
Pdt

= 3.R1.I12

(1-8)
Pd2 : Tổn hao trên điện trở dây quấn rôto
Pd2 = 3.R2.I22 = m2.R2.I22

(1-9)
Tổn hao sắt từ trong lõi thép rôto nhỏ ( có thể bỏ qua )
vì tần số dòng điện rôto nhỏ.
Thông thờng ngời ta xác định gần đúng hiệu suất nh sau
:

=

P2
P2 + P0 + k12 .Pn

(1-10)

Trong đó: kt = I1/I1đm hệ số tải
P0 = Pst1 + Pef tổn hao không tải
Pn : Là tổn hao trên điện trở dây quấn stato và
rôto khi dòng điện bằng định mức.
Hiệu suất định mức của động cơ không đồng bộ
khoảng (0,75 ữ 0,95).
SVTH: V THNH TÂM
LÊ SỸ THÀNH
TRẦN VĂN TẠ

Trang 9

Lớp: N0210NĐ


GVHD: LÊ THỊ MINH TÂM

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

ë chÕ ®é động cơ điện mômen điện từ đóng vai trò
mômen quay ,đợc tính là:

M = M dt =

Pdt
1

(1-11)
Mà công suất điện tõ :

Pdt = 3.I '22 .
TÇn sè gãc cđa tõ trờng

R '2
R
= m2 .I 22 . 2
S
S

1 =

(1-12)


P

Khi đó dòng điện I2 đợc tính là :
U1

M =
( R1 +

R2 2
) + (X1 + X 2 )2
S

(1-

13)
=>

3.P.U 12 .R2'
M =
R2' 2
s.ω [( R1 + ) + ( X 1 + X 2 ) 2 ]
S

(1-14)
NÕu thay S =

n0 − n
ta cã mối quan hệ n = f(M). Đó là đặc
n0

tính cơ của động cơ không đồng bộ.

SVTH: V THNH TM
Lấ S THÀNH
TRẦN VĂN TẠ

Trang 10

Lớp: N0210NĐ


GVHD: Lấ TH MINH TM

N HC PHN

Chơng 2
Các phơng pháp điều khiển quá trình mở máy
V HM NG C không đồng bộ ba pha rôto
dây quấn
2.1. Lý luận chung về điều chỉnh tốc độ động cơ
không không đồng bộ
2.1.1 Khái niệm chung.
Động cơ không đồng bộ đợc sử dụng nhiều. Tuy nhiên trớc
đây các hệ thống truyền động động cơ không đồng bộ có
điều chỉnh tốc độ lại chiếm tỉ lệ nhỏ, đó là việc điều
chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ có khó khăn hơn động
cơ một chiều. Trong thời gian gần đây do phát triển công
nghiệp chế tạo bán dẫn công suất và điện tử tin học động cơ
không đồng bộ mới đợc khai thác các u điểm của mình.
Nó trở thành hệ truyền động cạnh tranh có hiệu quả với hệ
truyền động tiristor động cơ một chiều, động cơ không
đồng bộ đợc cấu tạo đơn giản, phần cảm ứng và phần không

tách đặc biệt từ thông động cơ cũng nh mômen động cơ
sinh ra phụ thuộc vào nhiều tham số. Do vậy hệ điều chỉnh
động cơ không đồng bộ là hệ điều chỉnh nhiều tham số có
phi tuyến mạnh.
2.1.2 Những yếu tố ảnh hởng tới tốc độ động cơ
không đồng bộ trong quá trình làm việc
1. ảnh hởng của sự suy giảm điện áp cấp cho động cơ
Ta có mômen tới hạn và trợt tới hạn là:

SVTH: V THNH TM
Lấ S THNH
TRN VN T

Trang 11

Lp: N0210NĐ


GVHD: LÊ THỊ MINH TÂM

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN


m 2f
M th = 
2
 2ω ( R + R12 + X nm

S th =

R2'
2
R12 + X nm

Trong đó:

(2-1)

(2-2)

Uf : Giá trị hiệu dụng của điện áp

pha stato .
m: Số pha
1 : Tốc độ của từ trờng quay.
Xn: Điện áp ngắn mạch.
R1: Điện trở của cuộn dây stato.
R2 : Điện trở rôto đà quy đổi về stato từ hai
biểu thức (2-1) và (2-2) ta thấy khi điện áp giảm thì S th=const
, 1 = const còn Mth giảm bình phơng lần độ suy giảm điện áp

Hình 2-1:Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ khi điện
áp giảm.
2. ảnh hởng của điện trở và điện áp phụ mạch stato
Khi ta nối thêm điện trở hoặc điện áp phụ vào mạch
stato. Thì 1 =const, Sth giảm, Mth giảm nên đặc tính cơ có

dạng (hình 2-2) ta thấy khi cần tạo ra đặc tính cơ có mômen
khởi động là Mnm thì đặc tính với Xf trong mạch cứng hơn
đặc tính cơ với Rf
SVTH: V THNH TÂM
LÊ SỸ THÀNH
TRẦN VĂN TẠ

Trang 12

Lớp: N0210NĐ


GVHD: LÊ THỊ MINH TÂM

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

H×nh 2-2 : Đặc tính cơ khi nối Rf hoặc Xf vào mạch stato

SVTH: VŨ THÀNH TÂM
LÊ SỸ THÀNH
TRẦN VĂN TẠ

Trang 13

Lớp: N0210NĐ


GVHD: LÊ THỊ MINH TÂM

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

3. ¶nh hëng của điện trở mạch rôto
Đối với động cơ không đồng bộ rôto dây quấn ngời ta thờng
mắc thêm điện trở phụ vào mạch rôto để hạn chế dòng điện
khởi động hoặc để điều chỉnh tốc độ động cơ.
Khi đa Rf càng lớn thì Sth càng lớn và độ cứng càng nhỏ
nghĩa là đặc tính cơ càng mềm, khi đặc tính cơ nằm trong
đoạn làm việc.

a)Đặc tính dòng điện

b)Đặc tính cơ

Hình 2-3: ảnh hởng của điện trở mạch rôto đến đặc tính cơ
4. ảnh hởng của thay đổi tần số lới điện f1 cấp cho
động cơ xuất phát từ biểu thức:

=

2. . f1
p

(2-3)

Khi thay đổi tần số thì tốc độ ®ång bé ω 0 thay ®ỉi,
®ång thêi X1,X2 cịng thay ®ỉi ( X = 2πf1l ) kÐo theo thay ®ỉi
c¶ độ trợt tới hạn Sth và mômen tới hạn Mth

mp 2U 2
M th =

8.π .Lnm . f 12

(2-4)

Khi tÇn sè f1 tăng thì Mth giảm (điện áp giữ không đổi) do
1
vậy M th f 2 khi tần số f1 giảm nếu giữ nguyên điện áp U1
1

SVTH: V THNH TM
Lấ S THÀNH
TRẦN VĂN TẠ

Trang 14

Lớp: N0210NĐ


GVHD: Lấ TH MINH TM

N HC PHN

thì dòng điện động cơ tăng rất lớn vì tổng trở động cơ
giảm theo tần số. Do vậy khi giảm tần số cần giảm điện áp
theo quy luật nhất định sao cho động cơ sinh mômen nh
trong chế độ định mức Hình 2-4 trình bày đặc tính cơ khi
f1< fđm với điều kiện từ thông dm = const
(hoặc gần đúng
U1
= const ) thì Mth không đổi.

f2
1

Trong vùng f1< f1đm mômen tới hạn Mth tỷ lệ nghịch với bình
phơng tần số

Hình 2-4: Đặc tính cơ khi thay đổi tần số nguồn cung cấp
cho động cơ không đồng bộ
5. ảnh hởng của số đôi cực:
Khi số đôi cực thay đổi thì tốc độ đồng bộ 0 bị thay
đổi. Còn Sth không phụ thuộc vào P nên không thay đổi,
nghĩa là độ cứng của đặc tính cơ giữ nguyên nhng khi thay
đổi số đôi cực sẽ phải thay đổi cách đấu dây ở stato động
cơ nªn mét sè nh U1, R1 , X1 cã thĨ thay đổi do đó tuỳ từng trờng hợp sẽ ảnh hởng khác nhau đến mômen tới hạn M th của
động c¬.

SVTH: VŨ THÀNH TÂM
LÊ SỸ THÀNH
TRẦN VĂN TẠ

Trang 15

Lớp: N0210NĐ


GVHD: Lấ TH MINH TM

N HC PHN

Hình 2-5: a)Đặc tính cơ khi thay đổi số đôi cựccủa động cơ

KĐB Mth = const.
b)Đặc tính cơ khi thay đổi số đôi cực của động cơ
KĐB P1 =const.
6. ảnh hởng của sự thay đổi tải:
Ta có biểu thức mômen cản

Mc =

P2

(2-5)



P2 = Pc Pc Pf

(2-6)

Hình2-6: Đặc tính cơ
SVTH: V THNH TÂM
LÊ SỸ THÀNH
TRẦN VĂN TẠ

Trang 16

Lớp: N0210NĐ


GVHD: LÊ THỊ MINH TÂM

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

Trong ®ã :
P2 : c«ng suÊt cã Ých
Pc : c«ng suÊt sinh ra trên trục động cơ

Pc : hao tổn cơ
Pf : hao tổn
Thay = 2 .n vào (2-5) ta đợc

Mc =

P2
2.n

Với n: Tốc độ quay của rôto
Từ đồ thị (2-6) ta thấy khi mômen của M c tăng thì tốc
độ quay của động cơ giảm hay nới cách khác khi thay đổi tải
thì tốc độ động cơ sẽ thay đổi theo .
2.1.3 Các chỉ tiêu chất lợng khi điều chỉnh tốc độ
quay của động cơ không đồng bộ
Điều chỉnh tốc độ là một trong những nội dung chính của
truyền động điện nhằm đáp ứng yêu cầu công nghệ của các
máy sản xuất. Điều chỉnh tốc độ truyền động điện là dùng
các phơng pháp trực tiếp tác động nên bản thân hệ théng
trun ®éng ®Ĩ thay ®ỉi tèc ®é quay cđa trơc động cơ. Tốc
độ làm việc của truyền động điện do yêu cầu công nghệ đợc
gọi là tốc độ đặt hay tốc độ mong muốn. Trong quá trình
làm việc, tốc độ của động cơ thờng bị bién đổi do tải của
nguồn và do đó gây ra sai lệch tốc độ đặt và tốc độ đặt

1. Sai số tốc độ
Sai số tốc độ là đại lợng đặc trng cho độ chính xác
duy trì tồc độ đạt và thờng tính theo phần trăm.
S0

Trong ®ã
SVTH: VŨ THÀNH TÂM
LÊ SỸ THÀNH
TRẦN VĂN TẠ

0

=

ωd − ω
.100 0 = 0
0
0
d

(2-8)

d : Tôc độ đặt
Trang 17

Lp: N0210N


GVHD: LÊ THỊ MINH TÂM

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

ω

: Tèc ®é làm việc

2. Độ trơn của điều chỉnh tốc độ
Độ trơn của điều chỉnh tốc độ đợc định nghĩa

=

i +1
i

(2

-9)

d : Giá trị tốc độ đạt đợc ở cấp i

Trong đó:

d +1 : Giá trị tốc độ đạt đợc ở cấp kế tiếp
i+1
Từ chỉ tiêu độ trơn của điiêù chỉnh tốc độ ta co thể
phân loại hệ điều chỉnh vô cấp

=

i +1

1
i

(2-

10)
Tức là hệ truyền động có thể làm việc ổn định ở mọi
giá trị trong suất dải điều chỉnh.
Hệ điều chỉnh vô cấp khi nó chỉ có thể làm việc ở
một số giá trị của tốc độ trong giải điều chỉnh.
3 . Dải điều chỉnh tốc độ
Dải điều chỉnh hay phạm vi điều chỉnh là tỷ số giữa
giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của tốc độ làm việc ứng với
mômen tải đà cho

D=

ωmax
ωmin

(2-11)

SVTH: VŨ THÀNH TÂM
LÊ SỸ THÀNH
TRẦN VĂN TẠ

Trang 18

Lớp: N0210NĐ

GVHD: Lấ TH MINH TM

N HC PHN

Giá trị tốc độ cực đại max bị hạn chế bởi độ bền cơ học
của động cơ với động cơ một chiều nó còn bị hạn chế bởi khả
năng chuyển mạch của vành góp .Giá trị tốc độ nhỏ nhất min
bị chặn dới bởi yêu cầu về mômen khởi động, về khả năng quá
tải về sai số tốc độ lám việc cho khép.
4. Sự phù hợp giữa đặc điểm điều chỉnh và đặc
tính tải
Với các động cơ một chiều và xoay chiều thì chế
độ tối u thờng là chế độ định mức của động cơ. Để sử dụng
tốt động cơ khi điều chỉnh tốc độ cần lu ý đến các chỉ tiêu
nh: Dòng điện động cơ không vợt quá dòng điện định mức
đảm bảo khả năng quá tải về mômen (trong thời gian ngắn )
đảm bảo yêu cầu về ổn định tĩnh khi có nhiễu trong toàn
giải điều chỉnh.
Vì vậy khi thiết kế hệ truyền động động cơ điều
chỉnh tốc độ ngời ta thờng hạn chế truyền động cũng nh phơng pháp điều chỉnh sao cho đặc tính điều chỉnh của hệ
bám sát yêu cầu đặc tính của tải. Nếu đảm bảo đợc điều
kiện này thì tổn thất trong quá trình điều khiển sẽ nhỏ nhất.
5.Tổn thất năng lợng khi điều chỉnh
Để tính đợc dự đoán tổn thất ở trạng thái làm việc bất
kì ,chỉ cần xác định đợc giá trị của các tổn thất trong hệ
thống ở một chế độ làm việc xác định (thờng chọn chế độ
làm việc định mức ) sau đó có thể xác định tổn thất ở các
dải điều chỉnh hay phạm vi điều chỉnh là tỷ số giữa giá trị
lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của tốc độ làm việc ứng với mômen

tải đà cho

D=

ω max
ω min

(2-12)
SVTH: VŨ THÀNH TÂM
LÊ SỸ THÀNH
TRẦN VĂN TẠ

Trang 19

Lớp: N0210NĐ


GVHD: Lấ TH MINH TM

N HC PHN

Giá trị tốc độ cực đại max bị hạn chế bởi độ bền cơ
học của động cơ với động cơ một chiều nó còn bị hạn chế bởi
khả năng chuyển mạch của vành góp. Giá trị tốc độ nhỏ nhất
min bị chặn dới bởi yêu cầu về mômen khởi động, về khả năng

quá tải, về sai số tốc độ làm việc cho phép.
Để tính toán đợc dự đoán tổn thất ở trạng thái làm
việc bất kì, chỉ cần xác định đợc giá trị của các tổn thất
trong hệ thống ở một chế làm việc xác định (thờng chọn chế

độ định mức ) sau có thể xác định đợc tổn thất ở các chế
độ khác theo phơng pháp tính đổi. Dới đây mô tả nguyên
tắc tính toán tổn thất của máy điện quay.
Pi I 2

Tổn thất nhiệt trên dây quấn

Tổn thất trong m¹ch tõ: Do tõ trƠ ≅ B 2 f
Do dòng xoáy B 2 f 2
Có thể dùng công thức kinh nghiệm, gần đúng coi tổn
thất

trong

mạch

từ

là

nh

nhau

Fe B 2 f 1,3
Tổn thất cơ học do chuyển động và qu¹t giã tû lƯ víi
ω 3 tỉn thÊt do ma sát tỷ lệ với

. Nói chung tổn thất cơ học

là hàm số của tốc độ quay
P

cơ

= f ( )

ở mỗi phần của mạch lực lại có thể chia tổn thất thành hai
loại
+ Tổn thất không đổi P0

SVTH: V THNH TÂM
LÊ SỸ THÀNH
TRẦN VĂN TẠ

Trang 20

Lớp: N0210NĐ


GVHD: LÊ THỊ MINH TÂM

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

+Tæn thÊt biÕn đổi phụ thuộc vào bình phơng dòng
điện Pw
Ví dụ : Tính tổn thất của động cơ điện làm việc tại
điểm

A

trên

đặc

PJA = M A (ω 0 − ω A )

tÝnh

c¬

(2-13)

Tỉn thÊt của động cơ khi làm việc tại điểm A là

P A = ∆P0 + KM (ω0 + ω A )
∑
(2-14)
Chän k=1 với động cơ điện một chiều

K=

R1 + R2 '
R' 2

với động cơ điện một chiều

R1: Điện trở dây quấn stato
R2:Điện trở dây quấn rôto đà quy đổi về stato
Khi thay đổi tốc độ từ giá trị 1 đến giá trị 2 trong

khoảng thời gian từ t1 đến t2 thì có thể tính đợc tổn thất
năng lợng từ phơng trình chuyển động của hệ thống .
f2

W = M (ω0 − ω )dt = ∆ω j + ∆Wco.t
f1

(2-15)
SVTH: VŨ THÀNH TÂM
LÊ SỸ THÀNH
TRẦN VĂN TẠ

Trang 21

Lớp: N0210NĐ


GVHD: LÊ THỊ MINH TÂM

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

Trong ®ã tỉn thất nhiệt không phụ thuộc vào dạng
đặc tính cơ mà chỉ phụ thuộc vào giá trị tốc độ đấu cuối .
ω2

∆W j = ∫ J
ω1

∑

(ω0 − ω )dω

(2-16)
Cßn tỉn thÊt cơ học trên tải là:
t2

Wco.t = M c ( 0 )dt
t1

(2-17)
2.2 . Các phơng pháp điều chỉnh quá trình mở máy
Mở máy: khi đóng điện trực tiếp vào stato động cơ
không đồng bộ ba pha rôto dây quấn để khi mở máy thì
thoạt đầu rôto cha quay, độ trợt lớn (S=1). Nếu suất điện
động và dòng điện cảm ứng lớn: Imm=(5 ữ 8)Iđm, dòng điện
này có giá trị đặc biệt lớn gây ra đốt nóng động cơ vào
gây xung lực có hại cho động cơ. Tuy dòng điện lớn nhng
mômen mở máy lại nhỏ .Mmm=( 0.5 ữ 1,5 )Mđ.
Do vậy cần phải có biện pháp mở máy để hạn chế
dòng điện lúc mở máy và đảm bảo một mômen mở máy cần
thiết.
2.2.1.Mở máy trực tiếp
Mở máy trực tiếp: đây là phơng pháp đơn giản nhất,
chỉ việc đóng điện trực tiếp vào lới điện.(hình 2-7a)

SVTH: V THNH TM
Lấ SỸ THÀNH
TRẦN VĂN TẠ

Trang 22

Lớp: N0210NĐ


GVHD: LÊ THỊ MINH TÂM

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

a)

b)

H×nh 2-7: Më máy trực tiếp
a)Sơ đồ nguyên lý
b)Đặc tính cơ
Khuyết điểm của phơng pháp này là dòng mở máy lớn,
làm tụt điện ¸p rÊt nhiỊu, nÕu qu¸n tÝnh cđa m¸y lín th× thời
gian mở máy sẽ rất lâu, có thể làm cháy cầu chì bảo vệ. Vì
thế phơng pháp này dùng đợc khi công suất mạng điện (hoặc
nguồn điện ) lớn hơn công suất động cơ rất nhiều, việc mở
máy sẽ rất nhanh và đơn giản. Đặc tính cơ khi mở máy trực
tiếp (hình 2-7b).
2.2.2. Phơng pháp mở máy gián tiếp
1. Phơng pháp mở máy bằng điện trở phụ ở mạch rôto
Khi mở máy dây quấn rôto đợc nối với biến trở mở
máy( hình -8a). Đầu tiên biến trở ở vị trí lớn nhất, sau đó
giảm dần đều về không. Đờng đặc tình mômen ứng với các
giá trị Rmở vẽ trên ( h×nh -8b)

SVTH: VŨ THÀNH TÂM

LÊ SỸ THÀNH
TRẦN VĂN TẠ

Trang 23

Lớp: N0210NĐ


GVHD: LÊ THỊ MINH TÂM

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

Muèn m«men më máy cực đại, hệ số trợt tới hạn phải
bằng 1

Sth =

R '2 +R 'mo
=1
X '1 + X '2

I Pmo =

U1
3

(2-19)
Nhê có Rmở dòng điện mở máy giảm xuống. Nh vậy có Rmở
mômen mở máy tăng lên, dòng điệ mở máy giảm xuống, đó
là u điểm lớn của loại động cơ này a.

Phơng pháp mở máy

bằng điện trở phụ đối xứng mở máy rôto
Trên hình (2-9a) trình bày sơ đồ nguyên lý nối động
cơ không đồng bộ ba pha rôto dây quấn để mở máy qua
hai cấp điện trở phụ R

1

và R2 ở cả ba pha rôto. Đây là sơ

đồ mở máy với các điện trở mở máy đối xứng ở mạch rôto.

SVTH: V THNH TM
Lấ S THNH
TRN VN T

Trang 24

Lp: N0210NĐ


GVHD: Lấ TH MINH TM

N HC PHN

a.

b.

Hình 2-9: Sơ ®å më m¸y qua 2 cÊp ®iƯn trë phơ (a) c tớnh
m mỏy (b)
Lúc bắt đầu đóng diện vào stato, các tiếp điểm
công tắc tơ K1 , K2 đều mở, mỗi pha cuộn dây rôto đợc nói
với hai điện trở (R1+R2) nên đặc tính cơ là đờng 1. Động cơ
bắt đầu mở máy với mômen M mm =M1 và bắt đầu tăng tốc
theo dặc tính 1 tới điểm a. Tới điểm b tốc độ động cơ đạt

b và mômen giảm còn M2 thì tiếp điểm K1 đóng lại. Các
điện trở phụ R1 đợc nối tắt không tham gia vào mach điện
rôto. Động cơ chuyển điểm làm việc từ điểm b trên đặc
SVTH: V THNH TM
Lấ S THNH
TRN VN T

Trang 25

Lớp: N0210NĐ