Luận văn tốt nghiệp nghiên cứu hệ thống điều chỉnh động cơ đồng bộ kích từ nam châm vĩnh cửu

Phần 2

Véc tơ không gian - Mô tả toán học động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

Phần 1
TổNG QUAN Về ĐộNG CƠ ĐồNG Bộ

1.1. Khái niệm và phân loại động cơ đồng bộ

1.1.1. Khái niệm động cơ đồng bộ
Những ®éng c¬ ®iƯn xoay chiỊu cã tèc ®é quay cđa roto (n) b»ng tèc ®é
quay cđa tõ tr−êng (n1) gäi là động cơ đồng bộ (ĐCĐB).

ở chế độ xác lập ®éng

c¬ ®iƯn ®ång bé cã tèc ®é quay cđa roto luôn không đổi khi tải thay đổi, tuỳ
thuộc vào tần số của nguồn (s = 2fs/p) và số đôi cực của động cơ.
1.1.2. Phân loại động cơ đồng bộ
* Phân loại theo cấu tạo
- Động cơ đồng bộ cực lồi.
- Động cơ đồng bộ cực ẩn.
* Phân loại theo nguồn kích thích
- Động cơ đồng bộ kích thích bằng nam châm điện (viết tắt: ĐCĐBNCĐ)
- Động cơ đồng bộ kích thích bằng nam châm vĩnh cửu (viết tắt:
ĐCĐBNCVC) đây là đối tợng nghiên cứu chính của đề tài.

1.2. NGuyên lý cấu tạo ĐCĐBNCVC

Theo TL [3], [6], [16] thì động cơ đồng bộ nói chung, động cơ đồng bộ nam
châm vĩnh cửu nói riêng là những máy điện xoay chiều có phần cảm đặt ở rotor
và phần ứng là một hệ dây quấn ba pha đặt ở stator. Với ĐCĐBNCVC thì phần

cảm đợc kích thích bằng những phiến nam châm bố trí trên bề mặt hoặc dới bề
Manghng
Luụn
123doc
Tha
thun
licam
s
tr
hu
kt
s
nghim
timt
dng
l
swebsite
mang
kho
mi
1. th
m
li
dn
CHP
vin
nhng
cho
u
khng

ngi
NHN
quyn
chia dựng,
l
CC
sli
vi
vIU
tt
cụng
hn
mua
nht
2.000.000
ngh
bỏn
KHON
cho
tihin
ngi
liu
THA
ti
th
hng
liu
dựng.
hin
THUN

u
tt
Khi
i,
Vit
c
khỏch
bn
lnh
Nam.
Cho
online
hng
vc:
Tỏc
mng
tr
khụng
ti
phong
thnh
bn
chớnh
khỏc
chuyờn
n
thnh
tớngỡ
dng,
vi

so
nghip,
viờn
123doc.
vi
cụng
ca
bn
hon
ngh
123doc
gc.
ho,
thụng
Bn
v
np
cú
tin,
cao
th
tin
ngoi
tớnh
phúng
vo
ng,...Khỏch
trỏch
ti
to,khon

nhim
thu nh■
c■a
■■i
hàng
tùy123doc,
v■i
ý.
cót■ng
th■b■n
d■
ng■■i
dàng
s■ dùng.
■■■c
tra c■u
M■c
h■■ng
tàitiêu
li■u
nh■ng
hàng
m■t■■u
quy■n
cáchc■a
chính
l■i123doc.net
sau
xác,n■p
nhanh

ti■n
tr■
chóng.
trên
thành
website
th■ vi■n tài li■u online l■n nh■t Vi■t Nam, cung c■p nh■ng tài li■u ■■c khơng th■ tìm th■y trên th■ tr■■ng ngo■i tr■ 123doc.net.
Nhi■u event thú v■, event ki■m ti■n thi■t th■c. 123doc luôn luôn t■o c■ h■i gia t■ng thu nh■p online cho t■t c■ các thành viên c■a website.

Mangh■n
Ln
Th■a
Xu■t
Sau
Nhi■u
123doc
khi
h■■ng
phát
thu■n
l■i
event
cam
s■
nh■n
m■t
tr■
t■
h■u
k■t

s■
thú
nghi■m
t■i
ýxác
n■m
t■■ng
m■t
d■ng
v■,
là
s■
nh■n
website
ra
mang
event
kho
m■i
■■i,
1.
t■o
t■
th■
m■
l■i
c■ng
ki■m
■■ng
d■n

123doc
CH■P
vi■n
nh■ng
cho
■■u
■■ng
ti■n
h■
kh■ng
ng■■i
NH■N
■ã
quy■n
th■ng
thi■t
chia
t■ng
ki■m
dùng,
l■
CÁC
s■
th■c.
s■
l■i
b■■c
v■i
ti■n
vàchuy■n

■I■U
t■t
cơng
h■n
mua
123doc
online
kh■ng
nh■t
2.000.000
ngh■
bán
KHO■N
sang
b■ng
ln
cho
tài
■■nh
hi■n
ng■■i
li■u
ph■n
ln
tài
TH■A
tài
v■
th■
li■u

hàng
t■o
li■u
thơng
dùng.
tríhi■n
THU■N
hi■u
c■
c■a
■■u
■ tin
t■t
h■i
Khi
■■i,
qu■
mình
Vi■t
xác
c■
khách
gia
b■n
nh■t,
minh
trong
l■nh
Nam.
t■ng

Chào
online
hàng
uy
tài
v■c:
l■nh
thu
Tác
m■ng
tín
kho■n
tr■
nh■p
khơng
tài
phong
v■c
cao
thành
b■n
chính
email
nh■t.
tài
online
khác
chun
■■n
li■u

thành
tínb■n
Mong
gì
cho
d■ng,
và
v■i
so
nghi■p,
viên
kinh
■ã
t■t
123doc.
123doc.net!
v■i
mu■n
cơng
■■ng
c■a
c■
doanh
b■n
các
hồn
mang
ngh■
123doc
ký

g■c.
online.
thành
v■i
h■o,
Chúng
l■i
thơng
B■n
và
123doc.netLink
cho
viên
Tính
■■
n■p
có
tơi
tin,
c■ng
c■a
cao
th■
■■n
cung
ti■n
ngo■i
tính
website.
phóng

■■ng
th■i
vào
c■p
ng■,...Khách
trách
xác
tài
■i■m
D■ch
xã
to,kho■n
th■c
nhi■m
h■i
thutháng
V■
nh■
m■t
s■
c■a
(nh■
■■i
hàng
■■■c
tùy
ngu■n
5/2014;
123doc,
v■i

■■■c
ý.
cóg■i
t■ng
th■
tài
123doc
v■
mơ
ngun
b■n
d■
ng■■i
■■a
t■
dàng
s■
v■■t
d■■i
tri
dùng.
■■■c
ch■
tra
th■c
m■c
■ây)
email
c■u
M■c

h■■ng
q
100.000
cho
tài
b■n
tiêu
báu,
li■u
b■n,
nh■ng
■ã
hàng
phong
m■t
l■■t
tùy
■■ng
■■u
quy■n
cách
truy
thu■c
phú,
ky,
c■a
c■p
chính
■a
l■i

b■n
vào
123doc.net
m■i
d■ng,
sau
xác,
các
vuingày,
n■p
lịng
“■i■u
nhanh
giàu
ti■n
s■
■■ng
tr■
giá
Kho■n
chóng.
h■u
trên
thành
tr■
nh■p
2.000.000
website
■■ng
Th■a

th■
email
vi■n
th■i
Thu■n
c■a
thành
mong
tài v■
li■u
mình
viên
mu■n
S■
online
và
■■ng
D■ng
click
t■o
l■n
ký,
D■ch
■i■u
vào
nh■t
l■t
link
ki■n
V■”

vào
Vi■t
123doc
top
sau
cho
Nam,
200
■ây
cho
■ã
cung
các
các
(sau
g■iwebsite
c■p
users
■âynh■ng
■■■c
cóph■
thêm
tài
bi■n
g■i
thu
li■u
t■t
nh■t
nh■p.

■■c
T■it■i
khơng
t■ng
Chính
Vi■tth■i
th■
Nam,
vì v■y
■i■m,
tìm
t■123doc.net
th■y
l■chúng
tìm
trên
ki■m
tơi
th■
racóthu■c
■■i
tr■■ng
th■nh■m
c■p
top
ngo■i
3nh■t
■áp
Google.
tr■

■KTTSDDV
■ng
123doc.net.
Nh■n
nhu c■u
■■■c
theo
chiaquy■t
danh
s■ tài
hi■u
...li■udo
ch■t
c■ng
l■■ng
■■ng
vàbình
ki■mch■n
ti■n là
online.
website ki■m ti■n online hi■u qu■ và uy tín nh■t.

Lnh■n
123doc
Sau
Th■a
Xu■t
khi
h■■ng
phát

thu■n
cam
nh■n
m■t
t■k■t
s■
t■i
ýxác
n■m
t■■ng
d■ng
là
s■
nh■n
website
ra
mang
■■i,
1.
t■o
t■l■i
c■ng
■■ng
d■n
123doc
CH■P
nh■ng
■■u
■■ng
h■

NH■N
■ã
quy■n
th■ng
chia
t■ng
ki■m
CÁC
s■s■
l■i
b■■c
ti■n
vàchuy■n
■I■U
t■t
mua
online
kh■ng
nh■t
bán
KHO■N
sang
b■ng
cho
tài
■■nh
ng■■i
li■u
ph■n
tài

TH■A
v■
li■u
hàng
thơng
dùng.
tríTHU■N
hi■u
c■a
■■u
tin
Khi
qu■
mình
Vi■t
xác
khách
nh■t,
minh
trong
Nam.
Chào
hàng
uy
tài
l■nh
Tác
m■ng
tín
kho■n

tr■
phong
v■c
cao
thành
b■n
email
nh■t.
tàichun
■■n
li■u
thành
b■n
Mong
và
v■i
nghi■p,
viên
kinh
■ã
123doc.
123doc.net!
mu■n
■■ng
c■a
doanh
hồn
mang
123doc
kýonline.

v■i
h■o,
Chúng
l■ivà
123doc.netLink
cho
Tính
■■
n■p
tơi
c■ng
cao
■■n
cung
ti■n
tính
■■ng
th■i
vào
c■p
trách
xác
tài
■i■m
D■ch
xãkho■n
th■c
nhi■m
h■itháng
V■

m■t
s■
c■a
(nh■
■■i
■■■c
ngu■n
5/2014;
123doc,
v■i
■■■c
g■i
t■ng
tài
123doc
v■
mơ
ngun
b■n
ng■■i
■■a
t■s■
v■■t
d■■i
tri
dùng.
■■■c
ch■
th■c
m■c

■ây)
email
M■c
h■■ng
q
100.000
cho
b■n
tiêu
báu,
b■n,
nh■ng
■ã
hàng
phong
l■■t
tùy
■■ng
■■u
quy■n
truy
thu■c
phú,
ky,
c■a
c■p
■a
l■i
b■n
vào

123doc.net
m■i
d■ng,
sau
các
vuingày,
n■p
lịng
“■i■u
giàu
ti■n
s■
■■ng
tr■
giá
Kho■n
h■u
trên
thành
tr■
nh■p
2.000.000
website
■■ng
Th■a
th■
email
vi■n
th■i
Thu■n

c■a
thành
mong
tài v■
li■u
mình
viên
mu■n
S■
online
và
■■ng
D■ng
click
t■o
l■n
ký,
D■ch
■i■u
vào
nh■t
l■t
link
ki■n
V■”
vào
Vi■t
123doc
top
sau

cho
Nam,
200
■ây
cho
■ã
cung
các
các
(sau
g■iwebsite
c■p
users
■âynh■ng
■■■c
cóph■
thêm
tài
bi■n
g■i
thu
li■u
t■t
nh■t
nh■p.
■■c
T■it■i
khơng
t■ng
Chính

Vi■tth■i
th■
Nam,
vì v■y
■i■m,
tìm
t■123doc.net
th■y
l■chúng
tìm
trên
ki■m
tơi
th■
racóthu■c
■■i
tr■■ng
th■nh■m
c■p
top
ngo■i
3nh■t
■áp
Google.
tr■
■KTTSDDV
■ng
123doc.net.
Nh■n
nhu c■u

■■■c
theo
chiaquy■t
danh
s■ tài
hi■u
...li■udo
ch■t
c■ng
l■■ng
■■ng
vàbình
ki■mch■n
ti■n là
online.
website ki■m ti■n online hi■u qu■ và uy tín nh■t.
Lnh■n
Th■a
Xu■t
Sau
Nhi■u
123doc
Mang
khi
h■■ng
phát
thu■n
l■i
event
cam

s■
nh■n
m■t
tr■
t■
h■u
k■t
s■
thú
nghi■m
t■i
ýxác
n■m
t■■ng
m■t
d■ng
v■,
là
s■
nh■n
website
ra
mang
event
kho
m■i
■■i,
1.
t■o
t■

th■
m■
l■i
c■ng
ki■m
■■ng
d■n
123doc
CH■P
vi■n
nh■ng
cho
■■u
■■ng
ti■n
h■
kh■ng
ng■■i
NH■N
■ã
quy■n
th■ng
thi■t
chia
t■ng
ki■m
dùng,
l■
CÁC
s■

th■c.
s■
l■i
b■■c
v■i
ti■n
vàchuy■n
■I■U
t■t
cơng
h■n
mua
123doc
online
kh■ng
nh■t
2.000.000
ngh■
bán
KHO■N
sang
b■ng
ln
cho
tài
■■nh
hi■n
ng■■i
li■u
ph■n

ln
tài
TH■A
tài
v■
th■
li■u
hàng
t■o
li■u
thơng
dùng.
tríhi■n
THU■N
hi■u
c■
c■a
■■u
■ tin
t■t
h■i
Khi
■■i,
qu■
mình
Vi■t
xác
c■
khách
gia

b■n
nh■t,
minh
trong
l■nh
Nam.
t■ng
Chào
online
hàng
uy
tài
v■c:
l■nh
thu
Tác
m■ng
tín
kho■n
tr■
nh■p
khơng
tài
phong
v■c
cao
thành
b■n
chính
email

nh■t.
tài
online
khác
chun
■■n
li■u
thành
tínb■n
Mong
gì
cho
d■ng,
và
v■i
so
nghi■p,
viên
kinh
■ã
t■t
123doc.
123doc.net!
v■i
mu■n
cơng
■■ng
c■a
c■
doanh

b■n
các
hồn
mang
ngh■
123doc
ký
g■c.
online.
thành
v■i
h■o,
Chúng
l■i
thơng
B■n
và
123doc.netLink
cho
viên
Tính
■■
n■p
có
tơi
tin,
c■ng
c■a
cao
th■

■■n
cung
ti■n
ngo■i
tính
website.
phóng
■■ng
th■i
vào
c■p
ng■,...Khách
trách
xác
tài
■i■m
D■ch
xã
to,kho■n
th■c
nhi■m
h■i
thutháng
V■
nh■
m■t
s■
c■a
(nh■
■■i

hàng
■■■c
tùy
ngu■n
5/2014;
123doc,
v■i
■■■c
ý.
cóg■i
t■ng
th■
tài
123doc
v■
mơ
ngun
b■n
d■
ng■■i
■■a
t■
dàng
s■
v■■t
d■■i
tri
dùng.
■■■c
ch■

tra
th■c
m■c
■ây)
email
c■u
M■c
h■■ng
q
100.000
cho
tài
b■n
tiêu
báu,
li■u
b■n,
nh■ng
■ã
hàng
phong
m■t
l■■t
tùy
■■ng
■■u
quy■n
cách
truy
thu■c

phú,
ky,
c■a
c■p
chính
■a
l■i
b■n
vào
123doc.net
m■i
d■ng,
sau
xác,
các
vuingày,
n■p
lịng
“■i■u
nhanh
giàu
ti■n
s■
■■ng
tr■
giá
Kho■n
chóng.
h■u
trên

thành
tr■
nh■p
2.000.000
website
■■ng
Th■a
th■
email
vi■n
th■i
Thu■n
c■a
thành
mong
tài v■
li■u
mình
viên
mu■n
S■
online
và
■■ng
D■ng
click
t■o
l■n
ký,
D■ch

■i■u
vào
nh■t
l■t
link
ki■n
V■”
vào
Vi■t
123doc
top
sau
cho
Nam,
200
■ây
cho
■ã
cung
các
các
(sau
g■iwebsite
c■p
users
■âynh■ng
■■■c
cóph■
thêm
tài

bi■n
g■i
thu
li■u
t■t
nh■t
nh■p.
■■c
T■it■i
khơng
t■ng
Chính
Vi■tth■i
th■
Nam,
vì v■y
■i■m,
tìm
t■123doc.net
th■y
l■chúng
tìm
trên
ki■m
tơi
th■
racóthu■c
■■i
tr■■ng
th■nh■m

c■p
top
ngo■i
3nh■t
■áp
Google.
tr■
■KTTSDDV
■ng
123doc.net.
Nh■n
nhu c■u
■■■c
theo
chiaquy■t
danh
s■ tài
hi■u
...li■udo
ch■t
c■ng
l■■ng
■■ng
vàbình
ki■mch■n
ti■n là
online.
website ki■m ti■n online hi■u qu■ và uy tín nh■t.
u■t phát
Nhi■u

Mang
Ln
123doc
Th■a
Xu■t
Sau
khi
h■n
h■■ng
phát
thu■n
l■i
event
s■
cam
nh■n
t■
m■t
tr■
t■
h■u
ýk■t
s■
thú
nghi■m
t■i
ýt■■ng
xác
n■m
t■■ng

m■t
d■ng
v■,
là
s■
nh■n
website
ra
mang
event
t■o
kho
m■i
■■i,
1.
t■o
t■
c■ng
th■
m■
l■i
c■ng
ki■m
■■ng
d■n
123doc
CH■P
vi■n
nh■ng
cho

■■ng
■■u
■■ng
ti■n
h■
kh■ng
ng■■i
NH■N
■ã
quy■n
th■ng
thi■t
chia
ki■m
t■ng
ki■m
dùng,
l■
CÁC
s■
th■c.
ti■n
s■
l■i
b■■c
v■i
ti■n
vàchuy■n
■I■U
t■t

cơng
online
h■n
mua
123doc
online
kh■ng
nh■t
2.000.000
ngh■
bán
KHO■N
b■ng
sang
b■ng
ln
cho
tài
■■nh
hi■n
tài
ng■■i
li■u
ph■n
ln
tài
TH■A
li■u
tài
v■

th■
li■u
hàng
t■o
li■u
thơng
dùng.
trí
hi■u
hi■n
THU■N
hi■u
c■
c■a
■■u
■ tin
qu■
t■t
h■i
Khi
■■i,
qu■
mình
Vi■t
xác
c■
khách
gia
nh■t,
b■n

nh■t,
minh
trong
l■nh
Nam.
t■ng
Chào
online
uy
hàng
uy
tài
v■c:
l■nh
thu
Tác
tín
m■ng
tín
kho■n
tr■
cao
nh■p
khơng
tài
phong
v■c
cao
thành
b■n

chính
nh■t.
email
nh■t.
tài
online
khác
chun
■■n
li■u
thành
tín
Mong
b■n
Mong
gì
cho
d■ng,
và
v■i
so
nghi■p,
viên
kinh
■ã
mu■n
t■t
123doc.
123doc.net!
v■i

mu■n
cơng
■■ng
c■a
c■
doanh
b■n
mang
các
hồn
mang
ngh■
123doc
ký
g■c.
online.
thành
v■i
l■i
h■o,
Chúng
l■i
thơng
B■n
cho
và
123doc.netLink
cho
viên
Tính

■■
n■p
có
c■ng
tơi
tin,
c■ng
c■a
cao
th■
■■n
cung
ti■n
ngo■i
■■ng
tính
website.
phóng
■■ng
th■i
vào
c■p
ng■,...Khách
trách
xác
xã
tài
■i■m
D■ch
xã

to,h■i
kho■n
th■c
nhi■m
h■i
thum■t
tháng
V■
nh■
m■t
s■
c■a
(nh■
■■i
hàng
ngu■n
■■■c
tùy
ngu■n
5/2014;
123doc,
v■i
■■■c
ý.
cótài
g■i
t■ng
th■
tài
123doc

ngun
v■
mơ
ngun
b■n
d■
ng■■i
■■a
t■
dàng
s■
v■■t
tri
d■■i
tri
dùng.
■■■c
ch■
th■c
tra
th■c
m■c
■ây)
email
c■u
q
M■c
h■■ng
q
100.000

cho
tài
báu,
b■n
tiêu
báu,
li■u
b■n,
nh■ng
phong
■ã
hàng
phong
m■t
l■■t
tùy
■■ng
■■u
phú,
quy■n
cách
truy
thu■c
phú,
ky,
c■a
c■p
■a
chính
■a

l■i
b■n
vào
d■ng,
123doc.net
m■i
d■ng,
sau
xác,
các
vuingày,
n■p
giàu
lịng
“■i■u
nhanh
giàu
ti■n
giá
s■
■■ng
tr■
giá
Kho■n
chóng.
h■u
tr■
trên
thành
tr■

nh■p
■■ng
2.000.000
website
■■ng
Th■a
th■
email
th■i
vi■n
th■i
Thu■n
mong
c■a
thành
mong
tài v■
li■u
mình
mu■n
viên
mu■n
S■
online
và
■■ng
D■ng
t■o
click
t■o

l■n
■i■u
ký,
D■ch
■i■u
vào
nh■t
l■t
link
ki■n
ki■n
V■”
vào
Vi■t
123doc
cho
top
sau
cho
Nam,
cho
200
■ây
cho
■ã
cung
các
các
các
(sau

g■i
users
website
c■p
users
■âynh■ng
có
■■■c
cóph■
thêm
thêm
tài
bi■n
g■i
thu
thu
li■u
t■t
nh■p.
nh■t
nh■p.
■■c
T■it■i
Chính
khơng
t■ng
Chính
Vi■tth■i
vìth■
Nam,

vìv■y
v■y
■i■m,
tìm
123doc.net
t■123doc.net
th■y
l■chúng
tìm
trên
ki■m
tơi
ra
th■
racó
■■i
thu■c
■■i
tr■■ng
th■
nh■m
nh■m
c■p
top
ngo■i
■áp
3nh■t
■áp
Google.
■ng

tr■
■KTTSDDV
■ng
123doc.net.
nhu
Nh■n
nhuc■u
c■u
■■■c
chia
theo
chias■
quy■t
danh
s■tàitài
hi■u
li■u
...li■uch■t
do
ch■t
c■ng
l■■ng
l■■ng
■■ng
vàvàki■m
bình
ki■mch■n
ti■n
ti■nonline.
là

online.
website ki■m ti■n online hi■u qu■ và uy tín nh■t.

Nhi■u
Mang
Ln
123doc
Th■a
Xu■t
Sau
khi
h■n
h■■ng
phát
thu■n
l■i
event
s■
cam
nh■n
m■t
tr■
t■
h■u
k■t
s■
thú
nghi■m
t■i
ýxác

n■m
t■■ng
m■t
d■ng
v■,
là
s■
nh■n
website
ra
mang
event
kho
m■i
■■i,
1.
t■o
t■
th■
m■
l■i
c■ng
ki■m
■■ng
d■n
123doc
CH■P
vi■n
nh■ng
cho

■■u
■■ng
ti■n
h■
kh■ng
ng■■i
NH■N
■ã
quy■n
th■ng
thi■t
chia
t■ng
ki■m
dùng,
l■
CÁC
s■
th■c.
s■
l■i
b■■c
v■i
ti■n
vàchuy■n
■I■U
t■t
cơng
h■n
mua

123doc
online
kh■ng
nh■t
2.000.000
ngh■
bán
KHO■N
sang
b■ng
ln
cho
tài
■■nh
hi■n
ng■■i
li■u
ph■n
ln
tài
TH■A
tài
v■
th■
li■u
hàng
t■o
li■u
thơng
dùng.

tríhi■n
THU■N
hi■u
c■
c■a
■■u
■ tin
t■t
h■i
Khi
■■i,
qu■
mình
Vi■t
xác
c■
khách
gia
b■n
nh■t,
minh
trong
l■nh
Nam.
t■ng
Chào
online
hàng
uy
tài

v■c:
l■nh
thu
Tác
m■ng
tín
kho■n
tr■
nh■p
khơng
tài
phong
v■c
cao
thành
b■n
chính
email
nh■t.
tài
online
khác
chun
■■n
li■u
thành
tínb■n
Mong
gì
cho

d■ng,
và
v■i
so
nghi■p,
viên
kinh
■ã
t■t
123doc.
123doc.net!
v■i
mu■n
cơng
■■ng
c■a
c■
doanh
b■n
các
hồn
mang
ngh■
123doc
ký
g■c.
online.
thành
v■i
h■o,

Chúng
l■i
thơng
B■n
và
123doc.netLink
cho
viên
Tính
■■
n■p
có
tơi
tin,
c■ng
c■a
cao
th■
■■n
cung
ti■n
ngo■i
tính
website.
phóng
■■ng
th■i
vào
c■p
ng■,...Khách

trách
xác
tài
■i■m
D■ch
xã
to,kho■n
th■c
nhi■m
h■i
thutháng
V■
nh■
m■t
s■
c■a
(nh■
■■i
hàng
■■■c
tùy
ngu■n
5/2014;
123doc,
v■i
■■■c
ý.
cóg■i
t■ng
th■

tài
123doc
v■
mơ
ngun
b■n
d■
ng■■i
■■a
t■
dàng
s■
v■■t
d■■i
tri
dùng.
■■■c
ch■
tra
th■c
m■c
■ây)
email
c■u
M■c
h■■ng
q
100.000
cho
tài

b■n
tiêu
báu,
li■u
b■n,
nh■ng
■ã
hàng
phong
m■t
l■■t
tùy
■■ng
■■u
quy■n
cách
truy
thu■c
phú,
ky,
c■a
c■p
chính
■a
l■i
b■n
vào
123doc.net
m■i
d■ng,

sau
xác,
các
vuingày,
n■p
lịng
“■i■u
nhanh
giàu
ti■n
s■
■■ng
tr■
giá
Kho■n
chóng.
h■u
trên
thành
tr■
nh■p
2.000.000
website
■■ng
Th■a
th■
email
vi■n
th■i
Thu■n

c■a
thành
mong
tài v■
li■u
mình
viên
mu■n
S■
online
và
■■ng
D■ng
click
t■o
l■n
ký,
D■ch
■i■u
vào
nh■t
l■t
link
ki■n
V■”
vào
Vi■t
123doc
top
sau

cho
Nam,
200
■ây
cho
■ã
cung
các
các
(sau
g■iwebsite
c■p
users
■âynh■ng
■■■c
cóph■
thêm
tài
bi■n
g■i
thu
li■u
t■t
nh■t
nh■p.
■■c
T■it■i
khơng
t■ng
Chính

Vi■tth■i
th■
Nam,
vì v■y
■i■m,
tìm
t■123doc.net
th■y
l■chúng
tìm
trên
ki■m
tơi
th■
racóthu■c
■■i
tr■■ng
th■nh■m
c■p
top
ngo■i
3nh■t
■áp
Google.
tr■
■KTTSDDV
■ng
123doc.net.
Nh■n
nhu c■u

■■■c
theo
chiaquy■t
danh
s■ tài
hi■u
...li■udo
ch■t
c■ng
l■■ng
■■ng
vàbình
ki■mch■n
ti■n là
online.
website ki■m ti■n online hi■u qu■ và uy tín nh■t.

17


Phần 2

Véc tơ không gian - Mô tả toán học động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

mặt rotor. Các thanh nam châm thờng đợc làm bằng đất hiếm ví dụ nh
Samariu- cobalt (SmCO5, SmCO17 ) hoặc Neodymium-ion-boron (NdFeB), là các
nam châm có suất năng lợng cao và tránh đợc hiệu ứng khử từ, thờng đợc
gắn trên bề mặt hoặc bên trong của lõi thép rotor để đạt đợc độ bền cơ khí cao,
nhất là khi tốc độ làm việc cao thì khe hở giữa các thanh nam châm có thể đắp
bằng vật liệu dẫn từ sau đó bọc bằng vật liệu có độ bền cao, ví dụ nh sợi thuỷ

tinh hoặc bắt bulon vít lên các thanh nam châm. Ngoài ra còn có nam châm gốm
độ bền cao.
Theo kết cấu của động cơ ta có thể chia ĐCĐBNCVC ra thành hai loại :
Động cơ cực ẩn và động cơ cực lồi mà ta xét dới đây để thấy rõ đặc điểm cấu
tạo của từng loại máy điện này.
1.2.1. Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực lồi
Cấu tạo động cơ gồm hai phần chính đó là Startor và rotor.
* Startor của máy điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu gồm hai bộ phận chính là
lõi thép và dây quấn, ngoài ra còn có vỏ máy và nắp máy.
- Lõi thép startor gồm các lá thép kỹ thuật điện (tôn silic dầy 0,5mm) hai
mặt đợc phủ lớp sơn cách điện đợc dập rÃnh bên trong sau đó đợc ghép lại với
nhau tạo thành hình trụ rỗng, bên mặt trong tạo thành các rÃnh theo hớng trục
để đặt dây quấn sau này (hình 1.1). Dọc chiều dài của lõi thép startor cứ cách
khoảng 3 6 cm lại có một rÃnh thông gió ngang trục rộng 10mm. Lõi thép
startor đợc đặt cố định trong thân máy. Thân máy phải đợc thiết kế sao cho
hình thành một hệ thống thông gió để làm mát máy tốt nhất. Nắp máy thờng
đợc chế tạo từ gang đúc, thép tấm hoặc nhôm đúc.
- Dây quấn startor thờng đợc chế tạo bằng đồng có tiết diện hình tròn hoặc
chữ nhật (tuỳ thuộc vào công suất máy), bề mặt đợc phủ một lớp cách điện,
đợc quấn thành từng bối và lồng vào các rÃnh của lõi thép startor, đợc đấu nối

18


Phần 2

Véc tơ không gian - Mô tả toán học động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

theo các qui luật nhất định tạo thành các sơ đồ hình sao hoặc tam giác.
* Rotor máy điện cực lồi thờng có tốc độ quay thấp nên đờng kính rotor có

thể lớn, trong khi chiều dài lại nhỏ. Tỷ số chiều dài/ đờng kính nhỏ. Rotor
thờng là đĩa nhôm hay nhựa trọng lợng nhẹ có độ bền cao. Các nam châm đợc
gắn chìm trong đĩa này. Các loại máy này thờng đợc gọi là máy từ trờng
hớng trục (rotor đĩa). Loại này thờng đợc sử dụng trong kỹ thuật robot.

1
2
3

Hình 1.1. Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực lồi
1 - lâi thÐp stator; 2 - rotor; 3 - nam ch©m vĩnh cửu
1.2.2. Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực ẩn
* Startor của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực ẩn có cấu tạo tơng tự
nh động cơ cực lồi.
* Rotor của máy điện cựu ẩn thờng làm bằng thép hợp kim chất lợng cao,
đợc rèn thành khối trụ sau đó gia công phay rÃnh để đặt các thanh nam châm.
Khi các thanh nam châm ẩn trong rotor thì có thể đạt đợc cấu trúc cơ học bÒn

19


Phần 2

Véc tơ không gian - Mô tả toán học động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

vững hơn, kiểu này thờng đợc sử dụng trong các động cơ cao tốc. Tốc độ loại
này thờng cao nên để hạn chế lực li tâm rotor thờng có dạng hình trống với tỷ
số chiều dài/đờng kính lớn. Máy này đợc gọi là máy từ trờng hớng kính
(rotor trụ dài), nó thờng đợc sử dụng trong các máy công cụ.
Tuy nhiên với cấu trúc nam châm vĩnh cửu chìm, máy không thể đợc coi là

khe hở không khí đều. Trong trờng hợp này các thanh nam châm đợc lắp bên
trong lõi thép rotor về mặt vật lý coi là không có sự thay đổi nào của bề mặt hình
học các nam châm. Mỗi nam châm đợc bọc bởi một mảng cực thép nên nó làm
mạch từ của máy thay đổi khá mạnh, vì do các mảng cực thép này tạo ra các
đờng dẫn từ sao cho từ thông cắt ngang các cực này và cả trong không gian
vuông góc với từ thông nam châm. Do đó hiệu ứng cực lồi là rõ ràng và nó làm
thay đổi cơ chế sản sinh mô men của máy điện.
1
2
3

Hình1.2. Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cöu cùc Èn
1 - lâi thÐp stator; 2 - rotor; 3 - nam châm vĩnh cửu
Với yêu cầu của truyền động secvô là vận hành phải êm, do đó cần phải hạn
chế mô men răng (rÃnh) và mô men đập mạch do các sóng hài không gian và thời

20


Phần 2

Véc tơ không gian - Mô tả toán học động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

gian sinh ra. Để đạt đợc điều này ngời ta thờng tạo hình cho các nam châm,
uốn các nam châm lợn chéo theo trục rotor, uốn rÃnh và dây quấn startor kết
hợp với tính toán số răng và kích thớc của nam châm. Kỹ thuật tạo ra các rôtor
xiên là khá đắt tiền và phức tạp. Trong điều kiện bình thờng của truyền động
secvô, nếu mô men điều hoà răng cỡ 2% mô men định mức thì có thể coi là chấp
nhận đợc. Tuy nhiên có thể hạn chế đợc đa số các mô men điều hoà răng
(rÃnh) trong truyền động động cơ ®ång bé nam ch©m vÜnh cưu cÊp tõ bé biÕn đổi

bằng cách sử dụng bộ biến đổi chất lợng cao và các bộ điều khiển có chứa các
phần tử đo chính xác các thông số hoạt động nh tốc độ, vị trí của động cơ.
Trong các máy điện nam châm vĩnh cửu kinh điển, trên startor có các răng,
ngày nay ta có thể chế tạo startor không răng. Trong trờng hợp này dây quấn
startor đợc chế tạo từ bên ngoài sau đó đợc lồng vào và định vị trong startor.
Máy điện nh vậy sẽ không đập mạch ở tốc độ thấp và tổn thất sẽ giảm, tăng
đợc không gian hơn cho dây quấn startor, nên có thể sử dụng dây quấn tiết diện
lớn hơn và tăng dòng điện định mức của máy điện do đó tăng đợc công suất của
máy. Nhng khe hở không khí lớn gây bất lợi cho từ thông khe hở nên phải chế
tạo rotor có đờng kính lớn hơn và có bề mặt nam châm lớn hơn.
Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực ẩn có nhiều kiểu rotor khác nhau.
Dới đây là ba kiểu rotor thờng gặp trong thực tế.

a

cc

b

Hình 1.3. Các kiểu rotor của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực Èn

21


Phần 2

Véc tơ không gian - Mô tả toán học động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

1.3. Sơ đồ thay thế của động cơ đồng bộ

Để nghiên cứu, phân tích các quá trình điện từ xảy ra bên trong động cơ và
xây dựng các đặc tính cơ của chúng, ngời ta thờng sử dụng sơ đồ thay thế một
pha với các giả thiết sau:
- Ba pha của động cơ là đối xứng, điện áp nguồn hoàn toàn hình sin đối xứng.
- Các thông số của động cơ là không đổi (nghĩa là không phụ thuộc vào nhiệt
độ, điện trở là hằng số, mạch từ không bÃo hoà nên điện kháng cũng không đổi).
- Dòng điện một chiều kích thích không thay đổi (Ikt = const).
- Bỏ qua các hao tổn cơ và hao tổn phụ.
- Bỏ qua ảnh hởng của từ trờng bậc cao trong máy.
Khi mô tả các đại lợng điện áp và dòng điện ở dạng các véc tơ phức, theo
TL[6], ta có phơng trình điện áp cho mỗi pha của động cơ đồng bộ nh sau:
U = E + I ( R +JX )

(1.1)

Trong ®ã: U ®iƯn ¸p pha.
E = 2 .Π.f.kw.N.φ søc ®iƯn ®éng trong dây quấn phần ứng.
I dòng điện chạy trong mạch phần ứng.
R điện trở phần ứng.
X điện kháng phần ứng.
Từ phơng trình (1.1) ta có sơ đồ thay thế một pha của động cơ đồng bộ nh
sau.
R

X
I

U

E

Hình 1.4. Sơ đồ thay thế động cơ đồng bộ

22


Phần 2

Véc tơ không gian - Mô tả toán học động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

1.4. Các đặc tính của động cơ đồng bộ

Khi ta đóng stator động cơ đồng bộ vào nguồn điện xoay chiều có tần số f1
không đổi, động cơ sẽ quay với tốc độ không đổi là tốc độ đồng bộ:
1 =2 f1/p

(1.2)

Trong phạm vi mô men cho phép M Mmax, đặc tính cơ là cứng tuyệt đối (độ
cứng của đặc tính cơ = ). Theo TL [2], [8] đặc tính cơ của động cơ đồng bộ
nh hình 1.5

1

0

Mmax

M

Hình 1.5. Đặc tính cơ của động cơ đồng bộ

Khi mô men vợt quá trị số Mmax thì tốc độ động cơ sẽ mất ®ång bé. Trong
hƯ trun ®éng dïng ®éng c¬ ®ång bé ngời ta còn sử dụng đặc tính góc:M = f().
Đặc tính góc biểu diễn mối quan hệ giữa mô men của động cơ với góc lệch
của véc tơ điện áp pha lới điện và véc tơ sức điện động cảm øng trong d©y qn
stator do tõ tr−êng 1 chiỊu sinh ra.
Từ phơng trình (1.1) nếu bỏ qua điện trở R của stator ta có đồ thị véc tơ nh
hình 1.6
Từ đồ thị véc tơ (hình 1.6) ta có:
U.cos = E cos(ϕ - θ )

(1.3)

mµ

23

cos(ϕ - θ ) =

U. sin θ
I.X


Phần 2

Véc tơ không gian - Mô tả toán học động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

U
j IX

E

0

I
Hình 1.6. Đồ thị véc tơ của mạch stator động cơ đồng bộ
Thay vào phơng trình trên ta đợc:
Ucos = E

U.sin
I.X

UI cos =

EU
.sin
X

(1.4)

Vì UI cos là công suất 1 pha của động cơ nên công suất 3 pha của động cơ
là:
P=3

EU
.sin
X

(1.5)

Mô men của động cơ là:
M=

P

1

=

3EU
sin
1X

(1.6)

Đây là phơng trình đặc tính góc của động cơ đồng bộ (hình 1.7). Trên
đờng đặc tính góc ta thấy, khi = /2 thì mô men đạt cực đại:
Mmăx = 3

EU
.X

(1.7)

Mô men Mmăx đặc trng cho khả năng quá tải của động cơ. Khi tải tăng, góc
lệch tăng, nếu > /2 thì mô men lại giảm. Động cơ đồng bộ th−êng lµm viƯc

24

Phần 2

Véc tơ không gian - Mô tả toán học động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

định mức với đm = 200 ữ 300. Hệ số quá tải về mô men:
M =

M max
= 2 ữ 2,5
M dm

M

(1.8)

M
M1
3/2

0

/2

2



M2

Hình 1.7. Đặc tính góc của động cơ đồng bộ
Quá trình phân tích ở trên chỉ đúng với động cơ đồng bộ cực ẩn. Với động
cơ đồng bộ cực lồi do sự phân bố khe hở không khí giữa rotor và stator không
đều nên trong máy xuất hiện mô men phản kháng phụ, theo TL [2], [8] phơng
trình đặc tính góc có dạng sau:

3UE
3U 2 ⎛⎜ 1
1 ⎞⎟
−
sin θ +
sin 2θ
M=
ω .X d
2ω X q X d

(1.9)

Với Xd, Xq là điện kháng dọc trục và ngang trục.
Đờng cong biểu diễn M sẽ là tổng của hai thành phần:
M1 =

3UE
sin
.X d

(1.10)

3U 2 ⎛⎜ 1
1 ⎞⎟

sin 2θ
−
M2 =
2ω ⎜⎝ X q X d

(1.11)

Trên đồ thị đặc tính góc biểu diễn M1, M2 bằng các đờng nét đứt. Đối với
máy cực ẩn Xd = Xq nên M2 = 0 và M = M1. Nh−ng th−êng M2 rÊt nhá nªn cã thĨ
bá qua. Khi đó đăc tính góc của động cơ cực låi vµ cùc Èn lµ nh− nhau.

25


Phần 2

Véc tơ không gian - Mô tả toán học động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

1.5. Điều chỉnh tốc độ động cơ đồng bộ

1.5.1. Nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ đồng bộ
Theo TL [2], [7] tốc độ quay của ĐCĐB đợc tính bởi biểu thức:

s =
Trong đó:

2f s
p

(1.12)

fs là tần số của nguồn cung cấp
p là số đôi cực từ của động cơ

Từ công thức (1.12) ta thấy điều chỉnh tần số nguồn cung cấp sẽ ®iỊu chØnh
®−ỵc tèc ®é quay cđa ®éng. Do vËy trong cấu trúc của hệ truyền động điều chỉnh
tốc độ ĐCĐB bao giờ cũng có bộ biến đổi tần số (gọi tắt là bộ biến tần).
* Bộ biến tần là thiết bị điện tử dùng để biến đổi năng lợng điện xoay chiều
từ tần số này sang tần số khác, nó đợc chia làm hai loại:
- Bộ biến tần trực tiếp là bộ biến tần dùng để biến đổi trực tiếp điện áp xoay
chiều U1 có tần số f1 thành điện ¸p xoay chiỊu U2 cã tÇn sè f2 cung cÊp cho tải mà
không cần qua khâu trung gian nào. Vì vậy biến tần này có hiệu suất biến đổi
điện năng cao. Tuy nhiên thực tế sơ đồ mạch van khá phức tạp, nên hiện nay chỉ
có loại điều chỉnh tần số ra thấp hơn tần số nguồn cung cấp (f2cho các hệ truyền động công suất lớn. Sơ đồ khối của bộ biến tần trực tiếp đợc
thể hiện trên hình 1.8.

U 1
f1

Mạch
van

Hình 1.8. Sơ đồ khối bộ biÕn tÇn trùc tiÕp

26

U2∼
f2

Phần 2

Véc tơ không gian - Mô tả toán học động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

- Bộ biến tần gián tiếp là bộ biến tần dùng để biến đổi điện áp xoay chiều U1
có tần số f1 thành điện áp xoay chiều U2 có tần số f2 cung cấp cho tải thông qua
khâu trung gian là nguồn một chiều. Cấu trúc của bộ biến tần gián tiếp đợc mô
tả trên hình 1.9.

U 1
f1

Chỉnh
lu

Lọc

Nghịch
lu

U2
f2

Hình 1.9. Cấu trúc bộ biến tần gián tiếp
Trong bộ biến tần gián tiếp có hai khâu:
- Nguồn một chiều thờng là bộ chỉnh lu kết hợp với bộ lọc điện.
- Bộ nghịch lu là bộ phận chính gồm nhiều loại nó đợc chia ra thành hai
nhóm chính là nghịch lu nguồn áp và nghịch lu nguồn dòng.
Điện áp xoay chiều U1 với tần số f1 đợc chuyển thành nguồn một chiều nhờ

bộ chỉnh lu và bộ lọc. Sau đó qua bộ nghịch lu để chuyển thành điện áp xoay
chiều U2 có tần số f2. Việc chuyển đổi năng lợng hai lần làm giảm hiệu suất của
biến tần song bù lại biến tần này cho phép thay đổi dễ dàng tần số f2 không phụ
thuộc vào tần số đầu vào f1 mà chỉ phụ thuộc vào mạch điều khiển. Nó cho phép
ta điều chỉnh tần số và điện áp liên tục.
Việc sử dụng các bộ biến tần để điều chỉnh tốc độ ĐCĐB sẽ đợc phân tích
kỹ ở các phần sau.
1.5.2. Phân loại hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ đồng bộ
Động cơ đồng bộ ba pha trớc đây thờng dùng cho các loại truyền động
không cần điều chỉnh tốc độ, với công suất rất lớn tới hàng trăm KW đến hàng

27


Phần 2

Véc tơ không gian - Mô tả toán học động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

nghìn MW (ví dụ dùng cho các máy nén khí, máy bơm nớc, quạt gió...). Ngày
nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật và công nghệ điện tử,
ĐCĐB đợc ứng dụng nhiều trong công nghiệp với các dải công suất khác nhau:
- Rất nhỏ: từ vài trăm W đến vài KW
- Nhỏ: vài KW đến 50KW
- Vừa: 50KW đến 500KW
- Lớn: lớn hơn 500 KW

ở dải công suất rất nhỏ ĐCĐB có cấu tạo mạch kích từ là nam châm vĩnh
cửu. Nó thờng đợc dùng cho các cơ cấu truyền động có vùng điều chỉnh rộng,
độ chính xác cao và có tải không đổi. Trong trờng hợp này bộ biến tần thờng
dùng là biến tần nguồn áp điều biến độ rộng xung.

ở dải công suất nhỏ ĐCĐB có phụ tải yêu cầu vùng điều chỉnh tốc độ không
rộng lắm, lúc đó biến tần thờng dùng là biến tần nguồn dòng chuyển mạch tự
nhiên.

ở dải công suất vừa và lớn ĐCĐB thờng dùng cho máy bơm nớc, máy nén
khí, máy nghiền và kéo tầu ... với vùng điều chỉnh cỡ 10:1. Trong trờng hợp này
bộ biến tần thờng dùng hai loại đó là biến tần nguồn dòng thyristor chuyển
mạch tự nhiên và biến tần trực tiếp dùng thyristor.

1.6. Các phơng pháp khởi động động cơ đồng bộ

1.6.1. Khởi động theo phơng pháp không đồng bộ
Các động cơ điện đồng bộ phần lớn đều mở máy theo phơng pháp không
đồng bộ. Để mở máy đợc bằng phơng pháp không đồng bộ thì rotor của các
động cơ này phải đợc đặt dây quấn mở máy. Dây quấn mở máy có cấu tạo kiểu
lồng sóc đặt trong các rÃnh của mặt cực hai đầu đợc nối với hai vòng ngắn mạch

28


Phần 2

Véc tơ không gian - Mô tả toán học động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

(hình1.10) và đợc tính toán để mở máy trực tiếp với lới điện. ở một số động cơ
các mặt cực đợc chế tạo bằng thép nguyên khối và đợc nối với nhau bằng hai
vòng ngắn mạch đặt ở hai đầu rotor cũng có thể thay thế cho dây quấn ngắn
mạch dùng trong việc khởi động.
Trong các lới điện lớn có thể cho phép mở máy trực tiếp với điện áp của

lới điện, các động cơ có công suất vài trăm tới hàng ngàn kilôoat. Đối với các
động cơ đồng bộ cực ẩn việc mở máy theo phơng pháp không đồng bộ gặp khó
khăn hơn vì dòng điện cảm ứng ở lớp mỏng ở mặt ngoài của rotor nguyên khối sẽ
gây nóng cục bộ đáng kể. Trong trờng hợp này muốn mở máy đợc dễ dàng ta
cần hạ thấp điện áp của lới điện bằng cách dùng máy biến áp tự ngẫu hoặc dùng
cuộn kháng điện.
Dây quấn mở máy

Hình 1.10. Dây quấn mở máy của động cơ điện đồng bộ
Do cách mở máy này đơn giản hoàn toàn giống cách mở máy động cơ điện
không đồng bộ nên ngày càng đợc áp dụng rộng rÃi.
1.6.2. Khởi động theo phơng pháp đồng bộ
1.6.2.1. Khởi động bằng phơng pháp hoà đồng bộ
Các điều kiện hoà đồng bộ đối với động cơ đồng bộ hoàn toàn giống nh
máy phát điện đồng bộ. Trong trờng hợp này động cơ đồng bộ đợc quay bởi

29


Phần 2

Véc tơ không gian - Mô tả toán học động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

máy nối cùng trục với nó ( thí dụ trong bộ động cơ ®ång bé - m¸y ph¸t ®iƯn mét
chiỊu). M¸y ph¸t ®iƯn một chiều lúc mở máy làm việc nh động cơ ®iƯn ®Ĩ quay
®éng c¬ ®ång bé ®Õn tèc ®é ®ång bộ.
1.6.2.2. Khởi động bằng phơng pháp thay đổi tần số
Trong một số trờng hợp có thể mở máy động cơ ®iƯn ®ång bé b»ng ngn
®iƯn cã tÇn sè thay ®ỉi. Muốn vậy động cơ phải lấy điện từ một máy phát điện
riêng (hoặc qua một thiết bị) điều chỉnh đợc tần số từ 0 đến tần số định mức

trong quá trình mở máy. Nh vậy động cơ đợc quay đồng bộ với máy phát ngay
từ lúc tốc độ còn thấp. Cần chú ý rằng dòng điện kích từ của động cơ và máy phát
trong trờng hợp này phải do nguồn ®iƯn mét chiỊu riªng cung cÊp.

30


Phần 2

Véc tơ không gian - Mô tả toán học động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

Phần 2

véc tơ không gian của các đại lợng xoay chiều ba pha
và mô tả toán học động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

2.1. Véc tơ không gian của các đại lợng xoay chiều ba pha

2.1.1. Xây dựng véc tơ không gian
Động cơ xoay chiều ba pha nói chung và động cơ đồng bộ nói riêng trên
startor đều đợc đặt ba cuộn dây có dòng điện ba pha chạy qua (Hình 2.1).

Pha C

Pha B

Pha A

isb

isa

isc

rotor

stator

Hình 2.1. Sơ đồ cuộn dây và dòng startor cuả ĐCXCBP

31


Phần 2

Véc tơ không gian - Mô tả toán học động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

Dòng điện ba pha từ lới điện chảy vào ba cuộn dây startor của động cơ là

isa(t); i sb(t) và i sc(t). Khi dùng biến tần nó chính là ba dòng chảy từ biến tần vào
động cơ, chúng phải thoả mÃn phơng trình :
i sa(t) + i sb(t) + i sc(t) = 0

(2.1)

Trong đó từng dòng điện phải thoả mÃn biểu thức sau:
i sa(t) =⏐ i s ⏐cos(ωst)
i sb(t) =⏐ i s ⏐cos(ωst - 1200)

(2.2)

i sc(t) =⏐ i s ⏐cos(ωst - 2400)
VỊ ph−¬ng diện mặt phẳng cơ học (mặt cắt ngang) trên startor của động cơ
xoay chiều ba pha (ĐCXCBP) có ba cuộn dây đặt lệch nhau một góc 1200. Nếu
trên mặt cắt ®ã thiÕt lËp mét hƯ to¹ ®é phøc cã trơc thùc trïng víi trơc cn d©y
pha A. Theo TL [ 13 ]; [14] ta có thể xây dựng véc tơ kh«ng gian sau:
i s(t) = 2/3[ i sa(t) + a i sb(t) + a2 i sc(t)]

(2.3)

Trong công thức trên: a = e j120; a2 = e j240 là toán tử quay.
Im
0

is

e j120

0
2
i sc (t ).e j240
3

B
C
e j 240

A

2

i sa (t )
3
2

0

3

Re
i sb (t ).e j120

o

Hình 2.2. Thiết lập véc tơ không gian từ các đại lợng ba pha

32


Phần 2

Véc tơ không gian - Mô tả toán học động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

Véc tơ i s(t) là một véc tơ có mô đun không đổi và quay trên mặt phẳng
phức với tốc độ góc s = 2fs và tạo với trục thực (trục đi qua trơc cn d©y
pha A) mét gãc γ = ωst, trong đó fs là tần số mạch startor. Việc xây dựng véc tơ

i s(t) đợc mô tả trên hình 2.2.
Qua hình 2.2 ta dễ dàng nhận thấy rằng các dòng điện của từng pha chính là
hình chiếu của véc tơ mới thu đợc i s(t) lên các trục của các cuộn dây pha tơng
ứng.

Đối với các đại lợng khác nh điện áp, dòng điện, từ thông v.v... ta đều có
thể xây dựng các véc tơ không gian tơng ứng nh với dòng điện nêu trên. Trong
hệ trục toạ độ trên trục thực (Re) đợc gọi là trục , trục ảo (Im) gọi là trục và
hệ toạ độ nói trên đợc gọi là hệ toạ độ cố định startor. Chiếu véc tơ i s(t) lên hai
trục () ta đợc hai dòng điện i s và i s (hình 2.3) là hai dòng điện hình sin. Ta
có thể hình dung ra một động cơ tơng ứng với hai cuộn dây cố định và có
thể thay thế cho ba cuộn dây A, B, C và dòng chảy qua hai cuộn dây mới là i s
và i s.
Trên cơ sở công thức (2.1) kèm theo điều kiện điểm trung tính không nối đất
ta chỉ cần đo hai trong số ba dòng điện startor là đà có đủ thông tin về véc tơ

i s(t).
Ví dụ: Khi biết dòng hai pha isa, isb và trơc cn d©y pha A trïng víi trơc
thùc α khi ®ã theo TL [13], [15] ta cã:

i sα = isa
i sβ =

(2.4a)

1
( i sa+ 2i sb )
3

33

(2.4b)


Phần 2

Véc tơ không gian - Mô tả toán học động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

J
Cuộn dây
pha B

i sc

is

i sβ
1200

0

120

i sb

Cuén d©y
pha A

i sa = i sα

α

1200
Cuén d©y
pha C

Hình 2.3. Biểu diễn dòng điện stator dới dạng véc tơ không gian
với các phần tử i s và i s thuộc hệ toạ độ stator cố định ()
Bằng cách tơng tự nh đối với dòng điện startor các véc tơ điện áp startor
(Us), dòng điện rotor (ir), từ thông startor (s) và từ thông rotor (r) đều có thể
biểu diễn đợc bởi các phần tử thuộc hệ toạ độ (αβ) nh− sau:

i s = i sα+ ji sβ

(2.5a)

U s = U sα+ jU sβ

(2.5b)

i r = i rα+ ji rβ

(2.5c)

ψr = ψrα

(2.5d)

+jψrβ

ψs = ψsα + jψsβ

(2.5e)

2.1.2. Chun hƯ to¹ độ cho các vec tơ không gian

Xét một hệ toạ độ tổng quát xy và một hệ toạ độ thứ hai x*y* cã chung ®iĨm

34


Phần 2

Véc tơ không gian - Mô tả toán học động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

gốc toạ độ 0 và nằm lệch đi một góc so với hệ toạ độ xy. Quan sát một véc tơ

V bất kỳ ta có:
jy
j y*
V

y

X*
x d
* =
dt
*

*

y

x

0

x*


X

hình 2.4. Chuyển hệ toạ độ cho véc tơ không gian bất kỳ V

Xét trong hệ toạ độ xy:

V = x + jy

(2.6)

Xét trong hệ toạ độ x* y*:

V * = x* + jy*

(2.7)

Từ hình 2. 4 ta nhận đợc kết quả sau:
x* = xcos + y sinθ

(2.8a)

y* = -x sinθ + y cosθ

(2.8b)

Thay (2.8a) và (2.8b) vào (2.7) ta thu đợc:

V * = (x cosθ + y sinθ ) + j( y cosθ – x sinθ )
= ( x + jy)( cosθ – jsinθ ) = V.e-j

(2.9a)
(2.9b)

Nh vậy việc chuyển đổi một véc tơ V bất kì giữa hai trục toạ độ xy và x*y*
lệch nhau một góc đợc thực hiện bằng công thøc tỉng qu¸t sau:

V = V*.ejθ

⇔

V * = V.e-jθ

(2.10)

Hai hƯ toạ độ xy và x*y* ở trên đợc coi là hai trục toạ độ cố định nằm lệch
nhau một góc là không đổi. Nhng trong thực tế góc cã thĨ biÕn thiªn víi vËn
tèc gãc ωk = dθ/dt, trong trờng hợp này hệ toạ độ x*y* trở thành hệ toạ độ quay
tròn với vận tóc góc k xung quanh điểm gốc toạ độ của hệ trục xy. Quay trë l¹i

35


Phần 2

Véc tơ không gian - Mô tả toán học động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

với véc tơ dòng startor đà xét ở trên (hình 2.3), trong đó hệ toạ độ () trùng với
hệ toạ độ (xy) trong (hình 2.4). Giả thiết rằng ta đang quan sát một ®éng c¬ xoay
chiỊu ba pha cã rotor ®ang quay víi tèc ®é gãc ωr = dθr /dt ( trong ®ã r là góc
tạo bởi trục rotor và trục chuẩn trùng với trục cuộn dây pha A).
Trong hình 2.5 biểu diễn cả hai véc tơ dòng startor và từ thông rotor r. Véc
tơ từ thông rotor quay với vận tốc gãc ω s = 2Πfs = dθs /dt víi fs là tần số của
nguồn điện đa vào mạch startor. Trên hình 2.5 đối với động cơ xoay chiều ba
pha là động cơ đồng bộ thì trục của từ thông rotor cũng chính là trục của rotor dù
động cơ đó là loại kích từ ngoài hay là kích từ nam châm vĩnh cửu. Trong trờng
hợp này ta có r = s.

Cuộn dây
pha B

J
i s

Jq

is

Trục từ thông rotor
d
Trục rotor

s
r

i sq

i sd

s
i s






Cuộn dây
pha A

Cuộn dây
pha C

Hình 2.5. Biểu diễn véc tơ không gian trên hệ toạ độ từ thông rôtor
(hệ toạ độ dq)
Nếu ta xây dựng một hệ toạ độ cã trơc thùc trïng víi trơc cđa rotor (trïng
víi h−íng véc tơ từ thông r ) và có gốc toạ độ trùng với gốc toạ độ () gọi là

36


Phần 2

Véc tơ không gian - Mô tả toán học động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

hệ toạ độ dq nh vậy hệ toạ độ mới dq là một hệ toạ độ quay xung quanh điểm

gốc chung, với tốc độ góc s và véc tơ i s có các thành phần mới theo hệ toạ độ
dq là i sd và i sq . Để nhận biết đợc các véc tơ i s đang quan sát ở hệ toạ độ nào ta
qui ớc:
i ss véc tơ dòng điện startor quan sát trên hệ toạ độ ()
i sf véc tơ dòng điện starto quan sát trên hệ toạ độ (dq)
Tơng tự với các đại lợng khác ta cũng qui ớc nh− vËy. Tõ ®ã ta cã:
i ss = i sα+ ji sβ

(2.11a)

i sf = i sdf + ji sqf

(2.11 b)

NÕu biết góc s ta có thể dễ dàng tính đợc bằng công thức (2.10).
i sf = i ss. e-j
hoặc:

(2.12)

I sd = i sβ sinθs + i sαcosθs

(2.13a)

Isq = i sβ coss - i ssins

(2.13b)

Trong đó i ss cũng nh các thành phần i s và i s đà đợc tính bằng công
thức (2.4a) và (2.4b) trên cơ sở dòng điện các pha i sa và i sb đợc tổng kết lại đầy

đủ trên (hình 2.6).
Một cách tơng tự nh đối với véc tơ dòng điện startor ta có thể biểu diễn tất
cả các véc tơ còn lại trên hệ toạ ®é dq:
u sf = u sd+ ju sq

(2.14a)

i rf = i rd+ ji rq

(2.14b)

Ψ rf = Ψ rd+ jΨrq

(2.14c)

Ψ sf = Ψ sd+ jΨ sq

(2.14d)
UDC

37


Phần 2

Véc tơ không gian - Mô tả toán học động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

Điều khiển biến tÇn

=

3∼

i sa

i sα

i sd

-jθ

e

i sq

3

i sβ

BiÕn tÇn

i sa i sb i sc

i sb

2

ĐC
3

s

ĐCXCBP
Hình 2.6. Tính toán các đại lợng i sd và i sq từ các đại lợng stator
Tóm lại: Việc xây dựng véc tơ không gian cho các đại lợng ba pha của
ĐCĐXCBP và chuyển các véc tơ đó quan sát trên hệ trục toạ độ từ thông rotor đÃ
đa tới các quan hệ tỷ lệ giữa mô men quay, từ thông với các thành phần của véc
tơ dòng ®iƯn stator cho phÐp ta x©y dùng hƯ thèng trun động cho các động cơ
điện xoay chiều ba pha tơng tự nh trờng hợp sử dụng động cơ điện một chiều.
Đặc biệt là với ĐCĐBNCVC bởi vì:
- Đối với động cơ điện một chiều theo TL[2], [16], ta có:
với M = k2ik

M = k1Mi
Trong đó:

M mô men quay của động cơ
M từ thông động cơ
iM dòng điện phần ứng
ik

dòng điện kích từ

k1; k2 các hằng số động cơ

38


Phần 2

Véc tơ không gian - Mô tả toán học động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

- Đối với §C§BNCVC ta cã:
Trong ®ã :

3
M = p cψ p i sq
2

với p = const

M mô men quay của động cơ
pc số đôi cực từ
p từ thông rotor vĩnh cửu
i sq dòng điện startor dọc theo trục q

2.2. Mô tả toán học đông cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

2.2.1. Đặt vấn đề
Để xây dựng, thiết kế bộ điều chỉnh cần phải có mô hình mô tả chính xác
đến mức tối đa đối tợng cần điều chỉnh. Mô hình toán học thu đợc cần phải thể
hiện rõ đặc tính thời gian của đối tợng điều chỉnh. Tuy nhiên mô hình đợc xây
dựng ở đây chủ yếu là để phục vụ cho việc xây dựng các thuật toán điều chỉnh.
Để đơn giản hoá mô hình có lợi cho việc thiết kế sau này, trong phạm vi sai lệch
cho phép ta giả thiết rằng:
- Các cuộn dây của stator đợc bố trí đối xứng về mặt không gian.
- Bỏ qua hao tổn sắt từ và sự bÃo hoà từ.
- Các giá trị điện trở, điện cảm coi là không đổi.
2.2.2. Hệ phơng trình cơ bản của động cơ đồng bộ
Với cách quan sát ba pha kinh ®iĨn theo TL[13], [18] ta cã ba phơng trình
điện áp cho ba cuộn dây stator của động cơ là:

u sa(t) = Rsi sa(t) +

d sa ( t )
dt

(2.15a)

u sb(t) = Rsi sb(t) +

dψ sb ( t )
dt

(2.15b)

39


Phần 2

Véc tơ không gian - Mô tả toán học động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

d sc ( t )
dt

u sc(t) = Rsi sc(t) +
Trong ®ã :

(2.15c)

Rs ®iƯn trë cuén d©y pha stator

ψ sa, ψ sb, ψ sc từ thông cuộn dây pha A, B, C

áp dụng công thức (2.3) cho điện áp ta có:
u s(t) = 2/3[ u sa(t) + a.u sb(t) + a2 u sc(t)]

(2.16)

Thay c¸c điện áp pha trong (2.15a, b, c) vào (2.16) ta có phơng trình điện
áp stator dới dạng véc tơ nh sau:
u

s

=

R

i

s

s

+

d s
dt

(2.17)
Phơng trình (2.17) thu đợc từ việc quan sát hệ thống ba cuộn dây stator, do

đó ta có thể viết:

d s s
u =R i +
dt
s
s

s
s s

(2.18)

Chuyển phơng trình (2.18) sang quan sát trên hệ toạ độ dq ta đợc:

d f s
+ jsfs
u =R i +
dt
f
s

f
s s

(2.19)

Véc tơ từ thông rotor fp chỉ có thành phần thực p do trục thực d đi qua
trục của chính véc tơ fp, ta có:

fp = p

(2.20)

Véc tơ từ thông stator fs bao gồm hai thành phần: một thành phần do dòng
stator tự cảm trong các cuộn dây stator và một thành phần là chính fp cảm ứng
sang:
fs = Lsifs + fp
Phơng trình mô men của động cơ:

40

(2.21)


Phần 2

Véc tơ không gian - Mô tả toán học động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

mM =

3
p c ( s .i s )
2

(2.22)

Phơng trình chuyển động:
mM = mT +

jd
p c .dt

(2.23)

Nhận xét:
- Trong động cơ đồng bộ do luôn tồn tại một hớng xác định của từ thông
roto nên đối với động cơ này ta chỉ sử dụng phơng thức mô tả toán học trên cơ
sở quan sát từ hệ toạ độ dq.
- Đối với động cơ đồng bộ s trong phơng trình (2.19) cũng chính là
trong (2.23). Nhờ phơng pháp điều chỉnh tựa theo từ thông rotor (T4R), đặc
điểm đồng bộ giữa tốc độ góc s của các véc tơ điện và tốc độ góc cơ học của
rotor luôn đợc đảm bảo trong mọi chế độ làm việc của động cơ.
- Trong động cơ điện đồng bộ cực lồi khe từ giữa rotor và stator tại đỉnh cực
(vi trí trục d) bé hơn rất nhiều so với khe từ tại vị trí trục q. Điều đó dẫn đến các
trị số điện cảm stator khác nhau khi đo với các vị trí khác nhau của rotor.
Lsd điện cảm stator đo ở đỉnh cực (vị trí trục d)
Lsq điện cảm stator đo ngang cực (vị trí trục q)

ở động cơ cực ẩn sự chênh lệch này ít hơn ở cực lồi, nhng chất lợng của
hệ truyền động đợc nâng lên rất nhiều nếu nh sự chênh lệch ấy đợc tính đến
một cách đầy đủ trong mô hình.
2.2.3. Mô hình trạng thái của động cơ đồng bộ trên hệ toạ độ từ thông rotor
Xét đến sự khác biệt của điện cảm stator trên hai trục d và q theo TL[14],
[17], [19] ta có:
- Phơng trình thành phần từ th«ng:

41