BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MÁY ĐIỆN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MƠN THIẾT BỊ ĐIỆN
PTN KỸ THUẬT ĐIỆN (103B1)

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

Bài 2:

MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ
KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

Họ và Tên SV:

Trần Cơng Hậu

MSSV:

413BK117

Nhóm: N3H1

Tổ: 3

Thời gian thí nghiệm:

Từ tiết: ………… đến tiết:……….….. Ngày: … / … / 201….

TP.HCM , THÁNG 9 NĂM 2015

CuuDuongThanCong.com

/>

Mô phỏng động cơ không đồng bộ ba pha
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Bộ thông số mô phỏng mà sinh viên sử dụng: (mỗi SV trong Tổ chọn một bộ thông số riêng)
Thông số

Giá trị

Điện trở stator [Ω]

0.15

Điện trở rotor quy về stator [Ω]

0.17

Điện cảm stator (H)

0.035

Điện cảm rotor quy về stator (H)

0.035

Hỗ cảm (H)

0.0338

Số đơi cực (p)

2

Moment qn tính (kg.m2)

0.14

Cơng suất (W)

7500

Tốc độ định mức (rpm)

1750

YÊU CẦU CHUNG:
Động cơ khởi động không tải, mang tải định mức tại thời điểm 0.5s (thời điểm
này có thể thay đổi tùy theo công suất động cơ mà SV lựa chọn)

A. KHI ĐỘNG CƠ VẬN HÀNH Ở KHÔNG TẢI VÀ TẢI ĐỊNH MỨC


Vẽ đồ thị dòng điện pha (dịng điện ia(t), ib(t), ic(t)) của động cơ (Hình 1).



Từ đồ thị dòng điện trên các pha, xác định các thơng số sau:
o

Dịng điện mở máy (giá trị RMS)

: Imm = 2929[A]

o

Dịng điện khơng tải (giá trị RMS)

: I0 = 19 [A]

o

Dòng điện lúc mang tải định mức (giá trị RMS) : Iđm = 22 [A]

 Từ thông số động cơ, dùng cơng thức lý thuyết tính tốn các đại lượng vừa xác định

o Tính tốn dịng mở máy:
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
Báo cáo thí nghiệm Máy điện
CuuDuongThanCong.com

Trang 1/8
/>

Mơ phỏng động cơ khơng đồng bộ ba pha
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



Tính tốn dịng khơng tải:

............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................


Tính tốn dịng điện định mức:

............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................

Hình 1 – Đồ thị dòng điện các pha của động cơ

Báo cáo thí nghiệm Máy điện
CuuDuongThanCong.com

Trang 2/8
/>

Mô phỏng động cơ không đồng bộ ba pha
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Vẽ đồ thị tốc độ (); moment điện từ (Te) và moment tải (TL) của động cơ

Hình 2 - Đồ thị tốc độ (); moment điện từ (Te) và moment tải (TL)




Từ đồ thị xác định:
o Moment mở máy

: Mmm = 478 [Nm].

o Tốc độ động cơ lúc không tải

: n0 = 1795 [rpm]

o Tốc độ động cơ lúc đầy tải

: n = 1776 [rpm]

Từ thông số động cơ, dùng công thức lý thuyết tính tốn moment mở máy:

............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................

Báo cáo thí nghiệm Máy điện
CuuDuongThanCong.com

Trang 3/8
/>

Mô phỏng động cơ không đồng bộ ba pha
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 Tăng điện trở rotor lên gấp đơi: Vẽ đồ thị dịng điện lúc khởi động (không tải),
tốc độ lúc không tải và khi tải là định mức (tùy chọn thời gian mang tải cho động cơ),
moment khởi động.

Hình 3 – Dịng điện khởi động khi điện trở stator tăng gấp đơi

Hình 4 – Tốc độ - moment khởi động của động cơ khi điện trở rotor tăng gấp đơi
Báo cáo thí nghiệm Máy điện
CuuDuongThanCong.com

Trang 4/8
/>

Mô phỏng động cơ không đồng bộ ba pha
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 Vẽ đặc tuyến cơ của động cơ trong vùng làm việc ổn định:
o Khi không thay đổi r2' và khi r2' tăng gấp đơi:
Bảng thơng số:
M

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

W

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

M

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

W

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

o Đặc tuyến cơ:

Hình 5 - Đặc tuyến cơ của động cơ trong hai trường hợp

Báo cáo thí nghiệm Máy điện
CuuDuongThanCong.com

Trang 5/8
/>

Mô phỏng động cơ không đồng bộ ba pha
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

B. THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP TRÊN CÁC PHA CỦA ĐỘNG CƠ


Giảm 20% điện áp trên pha A
o Đồ thị dòng điện pha (pha a, b, c)
o

o Đồ thị: tốc độ; moment (moment điện từ, moment tải)

Báo cáo thí nghiệm Máy điện
CuuDuongThanCong.com

Trang 6/8

/>

Mô phỏng động cơ không đồng bộ ba pha
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



Mất pha A:
o Đồ thị dòng điện

o Đồ thị tốc độ - moment:

Báo cáo thí nghiệm Máy điện
CuuDuongThanCong.com

Trang 7/8
/>

Mô phỏng động cơ không đồng bộ ba pha
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 Ưu điểm và nhược điểm của động cơ không đồng bộ 3 pha:
Ưu điểm:
Kết cấu đơn giản, giá thành rẻ.
Vận hành, bảo trì dễ dàng, tốn ít chi phí bảo trì.
Sử dụng rộng rãi và phổ biến trong phạm vi công suất nhỏ và vừa.
Sản xuất với nhiều cấp điện áp khác nhau (từ 24V đến 10kV) nên rất thích nghi cho từng
người sử dụng.
Tuổi thọ cao, kích thước nhỏ so với các động cơ cùng công suất khác loại.

Nhược điểm:
-

Hệ số công suất thấp gây tổn thất nhiều công suất phản kháng của lưới điện.
Không sử dụng được lúc non tải hoặc khơng tải.
Khó điều chỉnh tốc độ.
Đặc tính mở máy khơng tốt, dịng mở máy lớn (gấp 6 đến 7 lần dịng định mức)
Mơ men mở máy nhỏ.

 Nêu các cách thay đổi tốc độ động cơ
Thay đổi điện trở phụ mạch Rotor.
Thay đổi điện áp Stator.
Thay đổi số đôi cực.
Thay đổi tần số.
Thay đổi các thông số đầu ra.

 Cách hạn chế dòng khởi động:
Sử dụng phương pháp mở máy tổng trở mắc nối tiếp: Dùng điện kháng hoặc điện trở mắc
nối tiếp với dây quấn stato nhằm hạn chế dòng mở máy đến giá trị mong muốn.
Mở máy bằng biến áp tự ngẫu: Điện áp vào động cơ được giảm thấp nhờ MBA tự ngẫu 3
pha, khi đó dịng mở máy giảm theo.
Mở máy bằng phương pháp đổi nối Y-∆: Động cơ khi làm việc bình thường có dây quấn
stato nối ∆ sẽ được chuyển qua nối Y trong giai đoạn mở máy nhằm giảm dòng mở máy.
Mở máy từng phần: Trong phương pháp này, dây quấn 1 pha stato thường được phân chia
ra thành 2 dây quấn giống hệt nhau. Trong giai đoạn mở máy, sử dụng hoặc chỉ dây quấn thành
phần này, hoặc nối tiếp chúng lại và trong điều kiện làm việc bình thường, nối song song các dây
quấn thành phần này lại.
Báo cáo thí nghiệm Máy điện
CuuDuongThanCong.com

Trang 8/8
/>

CuuDuongThanCong.com

/>

Động cơ đồng bộ ba pha ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Nhãn máy động cơ đồng bộ 3 pha dùng trong thí nghiệm của sinh viên:
Thông số
Giá trị
Công suất định mức [W]

300

Điện áp định mức [V]

220

Dòng điện định mức [A]

1,17

Tần số định mức [Hz]

50/60

Tốc độ định mức [rpm]

1500/1800

Điện áp [V]
Kích từ

Dịng điện [A]

60/55
0,3/0,25

THÍ NGHIỆM 1: THÍ NGHIỆM MỞ MÁY ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ
 Kết quả đo đạc:
Thông số

Giá trị

Tốc độ động cơ khi chưa nhả nút damper [rpm]

1380

Tốc độ động cơ khi nhả nút damper [rpm]

1500

 Nhận xét quá trình khởi động của động cơ:
Tốc độ khi chưa nhả nút damper (1380rpm) nhỏ hơn khi nhả nút damper (1500rpm). Khi
bỏ qua cuộn dây kích từ thì sẻ có dịng ba pha chạy vào tạo ra từ trường quay làm quay
roto. Khi đạt được tốc độ nhất định ta cấp dịng điện kích từ thì từ trường quay và từ
trường một chiều làm tăng momen giúp rôto tăng tốc để bước vào đồng bộ.
 Nêu một cách khác để khởi động động cơ đồng bộ

Khởi động bằng máy ngồi: q trình này gọi là tự đồng bộ. Ta dùng một máy ngồi có thể
là động cơ một chiều quay rôto tới tốc độ định mức.
 Cách đảo chiều quay của động cơ đồng bộ
Chỉ cần đảo chiều hai pha bất kì của nguồn điện 3 pha cấp cho stator của động cơ.

THÍ NGHIỆM 2: THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ MANG TẢI
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Báo cáo Thí nghiệm Máy điện
Trang 1/4
CuuDuongThanCong.com

/>

Động cơ đồng bộ ba pha ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 Kết quả đo đạc:
 Động cơ đồng bộ hoạt động không tải
Ik [A]

0.1

0.15

0.2

0.25

0.30

0.33

0.35

0.37

0.4

0.42

0.45

cosφ

0,193

0,228

0,292

0,415

0,763

0,825

-0,745

-0,605

-0,45

-0,4

-0,322

Iư [A]

0,742

0,557

0,339

0,267

0,143

0,132

0,148

0,186

0,26

0,3

0,399

P [W]

55

48

44

42

41

42

42

43

44

45

49

Q[Var]

275

207

145

95

35

9

-20

-56

-87

-104

-144

0.42

0.45

 Động cơ đồng bộ kết nối phát phát DC


Tải thứ nhất (S0: ON)

Ik [A]

0.1

0.15

0.2

0.25

0.30

0.33

0.35

0.37

cosφ

0,435

0,505

0,654

0,829

0,947

-0,934

-0,893

-0,833 -0,719

-0,656

-0,585

Iư [A]

0,75

0,609

0,449

0,346

0,301

0,305

0,32

0,345

0,407

0,454

0,52

P [W]

117

110

105

103

102

102

103

104

105

107

110

Q [Var]

275

207

145

95

35

9

-20

-56

-87

-104

-144

0.4

0.42

0.45

-0,669

-0,604



0.4

Tải thứ hai (S0, S1, S2: ON)

Ik [A]

0.1

0.15

0.2

0.25

0.30

0.33

0.35

0.37

cosφ

0,475

0,576

0,716

0,883

0,959

-0,92

-0,868

-0,807 -0,731

Iư [A]

0,771

0,596

0,461

0,368

0,338

0,355

0,371

0,404

0,459

0,51

0,575

P [W]

130

122

118

116

116

116

118

118

121

123

126

Q [Var]

242

174

117

59

-13

-45

-74

-87

-122

-145

-176

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Báo cáo Thí nghiệm Máy điện
Trang 2/4
CuuDuongThanCong.com

/>

Động cơ đồng bộ ba pha ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 Xây dựng đặc tuyến hình V của động cơ cho ba trường hợp

 Xây dựng đặc tuyến cosφ = f(Ik) của động cơ cho 3 trường hợp thí nghiệm

Đặc tuyến cosφ = f (Ik)

1,5

1

cosφ

0,5

0
0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

0,5

Khơng tải
Tải thứ nhất
Tải thứ hai

-0,5

-1

-1,5

Ik(A)

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Báo cáo Thí nghiệm Máy điện
Trang 3/4
CuuDuongThanCong.com

/>

Động cơ đồng bộ ba pha ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Từ đặc tuyến Iu = f(Ik), xây dựng đặc tuyến khi hệ số công suất không đổi (PF = 1, PF =
0.8 (sớm), PF = 0.8 (trễ)
Xác định dịng kích từ sao cho hệ số công suất bằng đơn vị?
Để hệ số công suất bằng 1, Dựa vào hai đặc tuyến trên ta xác định được dịng kích từ:

Trong trường hợp khơng tải: Ikt = 0,34 (A)
Trường hợp có tải: Ikt = 0,3 (A)
THÍ NGHIỆM 3: MÁY BÙ ĐỒNG BỘ
 Kết quả đo đạc: o Trước khi bù bằng máy bù đồng bộ:
Thông số của tải ba
Hệ số công suất
Công suất tác dụng
(PF)
P [W]
pha trước khi bù
0,344
40
(ĐC KĐB 3P)

Công suất phản kháng
Q [Var]
115

o Sau khi có máy bù đồng bộ:
cosφ

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

Ik [A]

0,2

0,27

0,3

0,34

0,36

0,39

0,4

0,42

P [W]

77

75

75

76

77

78

78

86

Q [Var]

244

168

130

100

78

55

23

13

QSM(Var)

129

53

15

-15

-37

-60

-92

-102

0.85

0.9

 Yêu cầu – Giải thích:
o Từ số liệu khi có máy bù đồng bộ gắn song song với tải, tính cơng suất phản kháng
(Q) của động cơ đồng bộ (ghi vào hàng cuối bảng số liệu phía trên)
o Tính tốn giá trị dịng điện kích từ của động cơ sao cho hệ số công suất của tổ
hợp tải là 1
Yêu cầu: QSM = -115 Var,
Nội suy từ bảng suy ra: Ikt =

( ,

− , ) + 0.42 = 0,446 (A)

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Báo cáo Thí nghiệm Máy điện
Trang 4/4
CuuDuongThanCong.com

/>

CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM

CuuDuongThanCong.com

/>

Động cơ đồng bộ ba pha ---------------------------------------------------------------------------------------------

Nhãn máy động cơ đồng bộ 3 pha dùng trong thí nghiệm của sinh viên:
Thông số
Giá trị
Công suất định mức [W]
Điện áp định mức [V]
Dòng điện định mức [A]
Tần số định mức [Hz]
Tốc độ định mức [rpm]
Kích từ

Điện áp [V]
Dịng điện [A]

THÍ NGHIỆM 1: THÍ NGHIỆM MỞ MÁY ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ
 Kết quả đo đạc:

Thông số

Giá trị

Tốc độ động cơ khi chưa nhả nút damper [rpm]
Tốc độ động cơ khi nhả nút damper [rpm]

THÍ NGHIỆM 2: THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ MANG TẢI
 Kết quả đo đạc:
 Động cơ đồng bộ hoạt động khơng tải
Ik [A]

0.1

0.15

0.2

0.25

0.30

0.33

0.35

0.37

0.4

0.42

0.45

cos
Iư [A]
P [W]
Q[Var]

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Chuẩn bị Thí nghiệm Máy điện

CuuDuongThanCong.com

/>

Động cơ đồng bộ ba pha ---------------------------------------------------------------------------------------------

 Động cơ đồng bộ kết nối phát phát DC

Ik [A]

0.1

Tải thứ nhất (S0: ON)
0.15

0.2

0.25

0.30

0.33

0.35

0.37

0.4

0.42

0.45

0.33

0.35

0.37

0.4

0.42

0.45

cos
Iư [A]
P [W]
Q [Var]


Ik [A]

0.1

Tải thứ hai (S0, S1, S2: ON)
0.15

0.2

0.25

0.30

cos
Iư [A]
P [W]
Q [Var]
THÍ NGHIỆM 3: MÁY BÙ ĐỒNG BỘ
 Kết quả đo đạc:
o Trước khi bù bằng máy bù đồng bộ:
Hệ số công suất
Thông số của tải ba
(PF)
pha trước khi bù
(ĐC KĐB 3P)

Công suất tác dụng
P [W]

Công suất phản kháng
Q [Var]

o Sau khi có máy bù đồng bộ:
0.3

cos

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.85

0.9

0.92

0.95

Ik [A]
P [W]
Q [Var]
QSM(Var)

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Chuẩn bị Thí nghiệm Máy điện

CuuDuongThanCong.com

/>