Điện tử số - Bài 4: Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ

Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 95
Bài 4: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 
* Mục đích 
Cung cấp cho sinh viên kiến thức về điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ, 
nắm được sơ đồ nguyên lý, đặc tính cơ, phương trình đặc tính cơ cũng như một số 
thông số đặc trưng của điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ. Ưu nhược điểm, 
phạm vi ứng dụng của từng phương pháp điều chỉnh. 
* Tóm tắt nội dung 
Trình bày các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ: 
­ Điều chỉnh điện áp động cơ 
­ Điều chỉnh xung điện trở mạch roto 
­ Điều chỉnh công suất trượt 
­ Điều chỉnh số đôi cực 
­ Điều chỉnh tần số 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 96
4.1 KHÁI NIỆM CHUNG 
Động cơ không đồng bộ ba pha (KĐB) được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp 
từ công suất nhỏ đến công suất trung bình và chiếm tỷ lệ rất lớn so với động cơ khác. 
Sở dĩ như vậy là do động cơ KĐB có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, vận hành an toàn, 
sử dụng nguồn cung cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều ba pha. Tuy nhiên, trước 
đây các hệ truyền động động cơ KĐB có điều chỉnh tốc độ lại chiếm tỷ lệ rất nhỏ, đó 
là do việc điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB rất khó khăn hơn động cơ một chiều. 
Trong thời gian gần đây, do phát triển công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất và kỹ 
thuật điện tử tin học, động cơ KĐB mới được khai thác các ưu điểm của mình. Nó trở 
thành hệ truyền động cạnh tranh có hiệu quả với hệ truyền động tiristơ ­ động cơ một 
chiều. 
 Trong công nghiệp hiện nay thường sử dụng các phương pháp sau: 
­ Điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ dùng bộ biến đổi tiristơ. 
­ Điều chỉnh xung điện trở mạch rôto 
­ Điều chỉnh công suất trượt Ps 
­ Điều chỉnh tần số nguồn cung cấp cho động cơ bằng các bộ biến đổi tần số 
tiristơ hay tranzito. 
 Trong chương này chúng ta sẽ nghiên cứu cấu trúc, các đặc tính của hệ truyền 
động này. 
4.2. ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP ĐỘNG CƠ 
Momen động cơ khồng bộ tỷ lệ với bình phương điện áp stato, do đó có thể điều 
chỉnh được momen và tốc độ ĐKB bằng cách điều chỉnh giá trị điện áp stato trong 
khi giữ nguyên tần số. 
 Để điều chỉnh điện áp ĐKB phải dùng các bộ biến đổi điện áp xoay chiều 
(ĐAXC). Nếu coi ĐAXC là nguồn áp lý tưởng (Zb = 0) thì căn cứ vào biểu thức 
momen tới hạn, có quan hệ sau: 
 2
dm
b
th
u.th )
U
U
(
M
M
 hay Mth,u
* = ub
*2 (5 ­ 1) 
Công thức (5 ­ 1) đúng với mọi giá trị của điện áp và momen. 
Nếu tốc độ quay của động cơ là không đổi: 
 Mu
* = ub
*2,  = const, Mu = 
gh
u
M
M
 (5 ­ 1)' 
trong đó: Um ­ điện áp định mức của động cơ. 
 ub ­ điện áp đầu ra của ĐAXC. 
 Mth ­ momen tới hạn khi điện áp là định mức. 
 Mu ­ momen động cơ ứng với điện áp điều chỉnh. 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 97
 Mgh­ momen khi điện áp là định mức, điện trở phụ Rf. 
 Vì giá trị độ trượt tới hạn sth của đặc tính cơ tự nhiên là nhỏ nên nói chung 
không áp dụng điều chỉnh điện áp cho động cơ rôto lồng sóc. Khi thực hiện điều 
chỉnh điện áp cho động cơ rôto dây quấn cần nối thêm điện trở phụ vào mạch rôto để 
mở rộng dải điều chỉnh tốc độ và momen. Như thấy trên H.5 ­ 1b, tốc độ động cơ 
được điều chỉnh bằng cách giảm độ cứng đặc tính cơ, trong khi đó tốc độ không tải lý 
tưởng của mọi đặc tính đều như nhau và bằng tốc độ từ trường quay. 
Tổn thất khi điều chỉnh là: 
 Pr = Mc(1 ­ ) = Pcơ
s
s
 1
Nếu đặc tính cơ của phụ tải có dạng gần đúng: 
 Mc = Mcđm 
x
dm
)(
ω
ω
 Mcđm
x)(
1

Thì tổn thất trong mạch rôto khi điều chỉnh điện áp là: 
 Pr = Mcđm
x)(
1

.1(1­ 
1

) 
Tổn thất cực đại khi  = 0: 
 Prmax = Mcđm.  = Pđm 
Như vậy, tổn thất tương đối trong mạch rôto là: 
 )1.()(
111 




 xrP 
 Pr = (
*)x.(1 ­ *) (5 ­ 2) 
Hình 5.1. Sơ đồ nguyên lý (a) ;Đặc tính cơ khi điều chỉnh điện áp (b) 
(a) (b) 
A 
ĐK 
B C 
R2f R2f R2f 
ĐAXC 
Uđk 
ir 
Ul fl 
Ub fl 
M 
 s 
1 
0 1 Mth 
TN 
(Uđm, Rf=0) 
Mth1,ub1 
sthgh 
Uđm,Rf 
Mc() 
sth 
Mth2,ub2 
 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 98
Quan hệ này được mô tả bởi đồ thị trên H.5 ­ 2, ứng với từng loại phụ tải cơ có 
tính chất khác nhau. 
Phương pháp điều chỉnh điện áp chỉ thích hợp với truyền động mà momen tải là 
hàm tăng theo tốc độ như: quạt gió, bơm li tâm. Có thể dùng máy biến áp tự ngẫu, 
điện kháng hoặc các bộ biến đổi bán dẫn làm ĐAXC, trong đó vì lý do kỹ thuật và 
kinh tế mà bộ áp kiểu van bán dẫn là phổ biến hơn cả. 
4. 3. ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN TRỞ MẠCH RÔTO 
Như đã phân tích ở phần đặc tính cơ KĐB, có thể điều chỉnh được tốc độ ĐKB 
bằng cách điều chỉnh điện trở mạch rôto, trong mục này khảo sát việc thực hiện điều 
chỉnh trơn mạch rôto bằng các van bán dẫn, ưu thế của phương pháp này là dễ tự 
động hoá việc điều chỉnh. 
Trên H.5 ­ 3a trình bày sơ đồ nguyên lý của điều chỉnh trơn mạch rôto bằng 
phương pháp xung. Điện áp ur được chỉnh lưu bởi cầu điôt CL, qua điện kháng lọc L 
được cấp vào mạch điều chỉnh gồm điện trở R0 nối song song với khoá bán dẫn T1. 
Khoá T1 sẽ được đóng, ngắt một cách chu kỳ để điều chỉnh giá trị trung bình của điện 
trở toàn mạch. 
Hoạt động của khoá bán dẫn tương tự như trong mạch điều chỉnh xung áp một 
chiều. Khi T1 dẫn, điện trở R0 bị loại ra khỏi mạch, dòng điện rôto tăng lên, khi T1 
khóa điện trở R0 lại được đưa vào mạch, dòng điện rôto giảm. Với tần số đóng ngắt 
nhất định, nhờ có điện cảm L mà dòng điện rôto coi như không đổi và ta có một giá 
trị điện trở tương đương Rtd trong mạch. Thời gian ngắt tn = Tck ­ tđ (xem H.5 ­ 3b), 
nếu điều chỉnh trơn tỷ số giữa thời gian đóng tđ và thời gian ngắt tn ta sẽ điều chỉnh 
trơn được giá trị điện trở trong mạch rôto. 
 P*r 
* 0,5 1
 0 
0,5 
1 
X=0 X=­1 
X=1 
X=2 
Hình 5.2. Sự phụ thuộc giữa tổn thất rô to và tốc độ điều chỉnh 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 99
 Rtd = R0. 
.00 R
T
t
R
tt
t d
nd
d (5 ­ 3) 
Điện trở tương đương Rtd trong mạch một chiều được tính đổi về mạch xoay 
chiều ba pha ở rôto theo quy tắc bảo toàn công suất. 
4.4. ĐIỀU CHỈNH CÔNG SUẤT TRƯỢT. 
Trong trường hợp điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách làm mềm đặc tính 
và để nguyên tốc độ không tải lý tưởng thì công suất trượt Ps = s.Pđt được tiêu tán 
trên điện trở rô to. Ở các hệ thống truyền động công suất lớn, tổn hao này là đáng kể. 
Vì thế để vừa điều chỉnh được tốc độ truyền động, vừa tận dụng được công suất trượt 
người ta sử dụng các sơ đồ điều chỉnh công suất trượt, gọi tắt là các sơ đồ nối tầng. 
(b) 
R 
3Ro/4 
t 
R0 
R0 
R0 
T 
Tđ 
Tn 
Ro/2 
t 
Ro/4 
t 
Hình 5.3. Điều chỉnh xung điện trở mạch rô to 
(a) Sơ đồ nguyên lý (b) Phương pháp điều chỉnh (c,d) Các đặc tính 
A 
ĐK 
B C 
R0 
V1 Ur 
id 
Ul fl 
(a) 
V3 
V5 
V4 
V6 
V2 
T1 
T2 
L 
C 
C
L 
V0 L1 
 
1 
0 
 = 0 
 = 1 
M 
 
1 
0 
 = 1 
M 
 = 0 
(c) (d
) 
Tck 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 100
Có nhiều phương pháp xây dựng hệ thống nối tầng, dưới đây trình bày phương pháp 
nối tầng dùng Tiristor (hình 5.6a). 
Theo cách tính tổn thất khi điều chỉnh thì: 
 Ps = Mc.(1 ­ ) = Mc.1.s = Pđt.s (5.6) 
s = Ps/Pđt 
Giản đồ năng lượng khi bỏ qua tổn hao ở rôto được biểu diễn trên hình 5.6b. 
Trong đó: 
Pbđ : công suất được trả về lưới điện. 
 Pbđ:tổn hao trong mạch biến đổi công suất trượt thành công suất điện có cùng 
tần số với điện áp lưới. 
Sức điện động rôto ur được chỉnh lưu thành điện áp một chiều qua điện kháng 
lọc L cấp cho nghịch lưu phụ thuộc NL. Điện áp xoay chiều của nghịch lưu (uA, uB, 
uC) có biên độ và tần số không đổi do được xác định bởi tần số và biên độ của lưới. 
Nghịch lưu làm việc với góc điều khiển thay đổi từ 90o đến khoảng 140o, phần còn 
lại dành cho góc chuyển mạch  và góc phục hồi tính chất khoá  của van. 
Độ lớn của dòng điện rô to hoàn toàn phụ thuộc vào mô men tải của động cơ mà 
không phụ thuộc vào góc điều khiển nghịch lưu. Cụm mạch chỉnh lưu, nghịch lưu 
phụ thuộc chỉ làm thay đổi được góc pha của dòng điện ở phía xoay chiều của nghịch 
lưu bằng cách thay đổi góc mở . Quá trình dòng điện và điện áp của bộ biến đổi 
được mô tả trên hình 5.6c cho trường hợp s = 1/3. Giá trị trung bình của điện áp 
chỉnh lưu và nghịch lưu là như nhau. 
Udr = Udn = Ud 
Sai lệch về giá trị tức thời giữa điện áp chỉnh lưu và nghịch lưu chính là điện áp 
rơi trên cuộn kháng lọc L. 
Để đơn giản trong cách viết, giả thiết bỏ qua điện trở và điện kháng tản của 
mạch stato và coi số vòng dây của stato và rô to như nhau, thì giá trị trung bình của 
điện áp chỉnh lưu khi Id = 0 là: 
Ud =
1
1
33

 
oe
mU (5.7) 
Trong đó: U1m: biên độ điện áp lưới 
 o: tốc độ không tải lý tưởng 
 1: tốc độ từ trường quay stato 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 101
Khi có tải Id 0 thì điện áp này giảm xuống do sụt áp chuyển mạch giữa các 
van trong cầu chỉnh lưu và do sụt áp trên điện trở dây quấn rô to. 
Ud = 
1
1
33

 
oe
mU ­ 
3
sLrId ­ 2RrId (5.8) 
Trong đó 2 = e ­  là tần số trượt của rô to, dòng điện chỉnh lưu trung bình sẽ 
là hàm của tốc độ quay: 
Id = 
)
L
R
(L
U
r
r
r
e
o
m




 


 
11
1
1
1
3
2
3
 = 
)
X
R
'ss(X
'sU
r
r
or
m


3
2
3 1 (5.9) 
Hình 5.4. Hệ thống nối tầng van điện. 
(a) Sơ đồ nguyên lý (b) Giản đồ năng lượng 
(a) 
A 
§K 
B 
C 
D1 
Ur 
Id 
Ul fl 
D3 
D5 
D4 
D6 
D2 
T1 
T3 
L 
T5 
T4 
T6 
T2 
Udr Udn 
CL NL 
BA 
c 
b 
a A 
B 
C 
PCS 
P®t 
P1 
 P1 Pb® 
 PC
 Pb(b) 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 102
Độ trượt so gọi là độ trượt cơ bản của hệ thống khi không tải, độ trượt s' là do 
tải gây ra: 
so = 
1
1

 
m
d
U
U
133
; s' = 
1
 o (5.10) 
Điện áp stato có dạng ua = U1mcoset, nếu bỏ qua điện trở dây quấn stato thì từ 
thông có biên độ tỷ lệ với điện áp stato:  = ­ U1m/1 (5.11) 
và mômen động cơ tỷ lệ với thành phần dọc trục của dòng điện rôto động cơ: 
M = ­ dr
m I
U'p
1
1
2
3

 (5.12) 
Giá trị trung bình của dòng điện idr được tính như sau: 
Idr = ­ 
xxr
m
s
's
)
s
's
(
X
U
 
1
6 1 (5.13) 
sx = so + s' + 

r
r
X
R
3
2
 cuối cùng phương trình xác định mô men của hệ thống nối 
tầng van điện sẽ là: 
M = 
xxre
m
s
's
)
s
's
(
L
)
U
('p 
 
1
19 21 (5.14) 
Trên hình 5.6d có dựng các đặc tính cơ của hệ nối tầng van cho từng góc điều 
khiển của nghịch lưu. Do điện cảm lọc L trong mạch một chiều có giá trị hữu hạn 
nên dòng id có thể bị gián đoạn khi mô men tải nhỏ, đặc tính cơ ở đoạn này có độ dốc 
lớn. Mặt khác do sụt áp gây ra bời điện trở stato, điện trở mạch một chiều, điện trở và 
điện kháng tản của máy biến áp cũng như sụt áp do chuyển mạch của nghịch lưu và 
chỉnh lưu nên các đặc tính điều chỉnh đều có độ cứng và mô men tới hạn nhỏ hơn so 
với đặc tính cơ tự nhiên. 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 103
4.5. ĐIỀU CHỈNH SỐ ĐÔI CỰC. 
4.5.1. Nguyên lý điều chỉnh. 
 Khi thay đổi số đôi cực của động cơ KĐB, tốc độ từ trường quay thay đổi, do 
đó tốc độ rôto cũng thay đổi theo. Quan hệ đó được thể hiện trong biểu thức sau: 
 = 0(1­ s) = 
2
(1 )
f
s
p
 Trong đó: f ­ tần số lưới điện, p ­ số đôi cực (p =1, 2, 3, ...) 
 Để có thể thay đổi được số đôi cực, người ta phải chê tạo những động cơ đặc 
biệt, được gọi là động cơ đa cấp tốc độ. Phổ biến nhất là loại động cơ hai cấp tôsc độ, 
có thể thay đổi số đôi cực bằng hai phương pháp: 
 + Đặt ở mạch stato của động cơ các tổ dây quán khác nhau, mỗi tổ dây quấn 
có số đôi cực riêng. 
 + Dùng một tổ dây quấn stato được chia thành nhiều phân đoạn, thay đổi cách 
nối dây giữa các phân đoạn sẽ thay đổi được p. 
 Những động cơ cấu tạo theo cách thứ nhất phức tạp, to và nặng nên ít sử dụng. 
Những động cơ cấu tạo theo cách thứ hai nhỏ gọn, tận dụng tốt vật liệu của máy điện, 
Udn 
uab 
ua 
t 
Udr 
Ud 
 0 
st 
 0 
ia 
 ib st 
st 
 0 
 0 
t 
ic 
 0 
 Id 
 c) 
Hình 5.5 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 104
song có nhược điểm là sơ đồ đổi nối đầu dây phức tạp và hai cấp tốc độ phụ thuộc 
nhau nhưng được sử dụng phổ biến. 
 Động cơ đa tốc thường có rôto lồng sóc, vì rôto loại này có thể tụ thay đổi số 
cực rôto theo stato. Do đó số cực, điện trở và điện kháng rôto tự thay đổi nhịp nhàng 
với stato. 
 Sau đây ta khảo sát phương pháp thay đổi số đôi cực bằng cách đổi nối các 
phân đoạn dây quấn. Ví dụ có một tổ nối dây stato gồm hai phân đoạn (1 pha). Nếu 
nối nối tiếp thuận cực các phân đoạn ta có p = 2. Nếu ta đổi nối thành song song 
ngược cực ta có p = 1 như hình vẽ dưới: 
p = 2, 0 p = 1, 20 
Hình 5.6: Thay đổi số đôi cực bằng cách đổi nối các phân đoạn dây quấn 
Như vậy, bằng cách đổi nối đơn giản, ta có thể điều chỉnh được tố độ động cơ 
từ tốc độ (không tải) 0 lên tốc độ 20 
4.5.2. Các động cơ đa tốc và sơ đồ đổi nối thực tế. 
 Các động cơ đa tốc thực tế được chế tạo với số đô cực từ 1 đến 12 tương ứng 
với các tốc độ không tải lý tưởng là 3000, 1500,  ,250 (v/p). 
 Các động cơ hai cấp tốc độ, một tổ dây quấn thường được chế tạo với n0 = 
1500/3000; 750/1500; 500/1000 (v/p), còn các động cơ hai tổ dây quấn thì n0 = 
500/1500; 1000/1500; 1000/3000; 750/3000 (v/p). Các động cơ 3 và 4 cấp tốc độ đều 
có 2 tổ nối dây, các cấp tốc độ thường gặp là 750/1500/3000; 750/1000/1500; 
500/750/1000/1500 (v/p). 
 Trong thực tế các động cơ 3 pha thường được đổi nối theo 2 cách; 
 + đổi nối từ hình sao sang sao kép (Y YY) 
 + đổi nối từ hình tam giác sang sao kép ( YY) 
 Sơ đồ đổi nối được biểu diễn như hình vẽ: 
S S S N N N 
* 
* * 
* 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 105
Hình 5.7: Đổi nối dây quấn stato theo sơ đồ YY và Y YY 
 Khi nối hoặc Y hai đoạn dây quấn mỗi pha được đấu nối tiếp thuận cực, giả 
thiết khi đó p = 2 và tương ứng với tốc độ đồng bộ 0. Khi đổi nối thành YY, các 
đoạn dây được nối song song ngược cực ( giống như hình 5.7) nên p = 1 và tốc độ là 
20. 
 Để dựng các đặc tính điều chỉnh, ta cần xác định các trị số Mth, sth và 0 cho 
từng cách nối dây. 
* Đối với trường hợp đổi nối: YY, ta có các quan hệ sau. Khi nối , hai 
đoạn dây stato nôi nối tiếp nên: 
1 1 1 1
1 1 1 1
2 ; 2
2 ; 2 ; 2
nm nm
R r X x
R r X x X x
 

 
 (5.15) 
 Trong đó: r1, r2, x1, x2 ­ lần lượt là điện trở, điện kháng mỗi đoạn dây stato và 
rôto. 
Điện áp trên dây quấn mỗi pha là Uf = 3 U1. Do đó: 
' '
2 2
, 2 ' 2 2 2
1 1 2 1
( )
th
nm
R r
s
R X X r x
 (5.15) 
* 
* 
r1,x1 
r1,x1 
* 
* 
r1,x1 r1,x1 
* 
* 
* 
* 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 106
2 2
1 1
, 2 2 2 2
0 1 1 0 1 2
3( 3 ) 9
2 ( ) 4 ( )
f f
th
nm nm
U U
M
R R X r r x 
 (5.16) 
Nếu đổi nối thành YY thì: 
R1YY = r1/2; X1YY = x1/2; R2YY = r2/2; X2YY = x2/2 (5.17) 
Điện áp trên dây quấn mỗi pha là UfYY = u1, vì vậy: 
' '
2 2
, ,2 ' 2 2 2
1 1 2 1
( )
YY
th YY th
 ... iều chỉnh: Mmax = Pđm/min. 
Hình 6.7. Đồ thị công suất và mô men cản tĩnh của truyền động điện điều 
chỉnh với Mc = const (a) và Pc = const (b) 
max 
  
0 
min 
Mc 
Pc 
PCmax Mc, Pc 
max 
  
0 
min 
 Mc 
Pc 
MCmax Mc, Pc 
(a) (b) 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 129
Đối với phụ tải truyền động yêu cầu trong phạm vi điều chỉnh, M = const (hình 
6.9b), ta có công suất yêu cầu cực đại: Pmax = Mđm.max 
Hai yêu cầu về loại động cơ rất quan trọng. Nó xác định kích thước công suất 
lắp đặt truyền động, vì hai yêu cầu này cho biết hiệu suất truyền động và đặc tính 
điều chỉnh Pđc(), Mđc() của truyền động. Thông thường các đặc tính này phù hợp 
với đặc tính phụ tải yêu cầu Pyc(), Myc() (hình 6.10). 
Tuy vậy có trường hợp người ta thiết kế hệ truyền động có đặc tính điều chỉnh 
không phù hợp chỉ vì mục đích đơn giản cấu trúc điều chỉnh. 
Ví dụ: đối với tải P = const, khi sử dụng động cơ một chiều phương pháp điều 
chỉnh thích hợp là điều chỉnh từ thông kích từ. Nhưng ta dùng phương pháp điều 
chỉnh điện áp phần ứng thì khi tính chọn công suất động cơ cần phải xét yêu cầu 
Mmax (hình 6.11). 
Vậy công suất động cơ lúc đó không phải là Pđm = Pyc mà: 
Pđm = Mmaxmax = Pycmax/min = D.Pyc (6.18) 
Như vậy công suất lắp đặt sẽ lớn hơn D so với Pyc. Mặt khác việc tính chọn 
công suất động cơ còn phụ thuộc vào phương pháp điều chỉnh tốc độ, chẳng hạn cùng 
một loại động cơ không đồng bộ, mỗi phương pháp điều chỉnh tốc độ khác nhau có 
đặc tính hiệu suất truyền động khác nhau, phương pháp điều chỉnh điện áp dùng 
thyristor có hiệu suất rất thấp so với phương pháp điều chỉnh tần số dùng bộ biến đổi 
Thyristor. Vì vậy, khi tính chọn công suất động cơ bắt buộc phải xét tới tổn thất công 
suất P và tiêu thụ công suất phản kháng Q trong suốt dải điều chỉnh. 
Do vậy, việc tính chọn công suất động cơ cho truyền động có điều chỉnh tốc độ 
cần phải gắn với mọt hệ truyền động chọn trước để có đầy đủ các yêu cầu cơ bản cho 
việc tính chọn. 
Hình 6.8. Đặc tính điều chỉnh Pđc, Mđc 
phù hợp với tải. 
max 
 
0 
min 
Mđc 
Pyc 
Mcma
x 
P,M 
Myc
P 
Pđc 
max 
 
0 
min 
Pyc 
Mcma
x 
 P,M 
Myc
P 
Pđc 
Pđ=Pmax=Mmaxmax 
Hình 6.9. Đặc tính điều chỉnh không phù 
hợp với tải. 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 130
5.6. KIỂM NGHIỆM CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ. 
Việc tính chọn công suất động cơ ở các phần trước được coi là giai đoạn chọn 
sơ bộ ban đầu. Để khẳng định việc tính chọn đó là chấp nhận được cần phải kiểm 
nghiệm lại việc tính chọn đó. 
Yêu cầu kiểm nghiệm việc tính chọn công suất động cơ gồm có: 
­ Kiểm nghiệm phát nóng:  cp. 
­ Kiểm nghiệm quá tải về mô men: MđmĐC > Mc max. 
­ Kiểm nghiệm mô men khởi động: MkđĐC Mc mở máy. 
Ta thấy rằng việc kiểm nghiệm theo yêu cầu quá tải về mô men và mô men khởi 
động có thể thực hiện dễ dàng. Riêng yêu cầu về kiểm nghiệm về phát nóng là khó 
khăn, không thể tính toán phát nóng động cơ một cách chính xác được. Tuy vậy, gần 
đúng có thể sử dụng các phương pháp kiểm nghiệm phát nóng gián tiếp thông qua 
các đại lượng điện. 
5.6.1. Kiểm nghiệm phát nóng động cơ bằng phương pháp tổn thất trung 
bình. 
Xuất phát từ biểu thức: 
 i = 
A
P
i
Δ
(1 ­ τ
t
 -
e ) + bđi τ
t
 -
e (6.19) 
Thay thế các giá trị tổn thất công suất Pi ở các giai đoạn vào (6.19) và tính 
toán gần đúng ta có tổn thất trung bình: 
 Ptb=
i21
ii2211
t...tt
tP...tPtP
+++
Δ++Δ+Δ
Như vậy ta có điều kiện kiểm nghiệm, nếu: Ptb PđmĐC (7.20) 
t1 t2 t3 t4 t5 
P1 
P2 
P3 
P4 
P5 
2 3 1 
P Pc 
0 0  t
(a) (b) 
Hình 6.10. Đường cong hiệu suất của động cơ 
 (a), đồ thị phụ tải; (b) và cách xác định  
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 131
Khi đó động cơ được chọn thoả mãn điều kiện phát nóng. Việc tính Pi, dựa 
vào đồ thị P(t) và (t) của động cơ (hình 6.12) và PđmĐC được xác định theo công 
thức: 
 PđmĐC = Pđm
dm
dm
1- 

 (6.21) 
Đối với động cơ có quạt gió tự làm mát trong biểu thức (6.20) phải tính đến khả 
năng suy giảm của truyền nhiệt khi dừng máy, khi khởi động và hãm. ta có: 
 Ptb = 
  

 lvk
ii
ttt
tP
0 
 (6.22) 
Trong đó: 
 ­ hệ số giảm truyền nhiệt khi khởi độngvà hãm: = 0,75 đối với động cơ một 
chiều và = 0,5 đối với động cơ xoay chiều. 
tk ­ thời gian khởi động và hãm. 
5.6.2. Kiểm nghiệm phát nóng động cơ theo đại lượng dòng điện đẳng trị. 
Xuất phát từ biểu thức: P = K + V = K + bI2 (6.23) 
Trong đó: + K là tổn thất không đổi, 
+ V là tổn thất biến đổi, V = bI2, 
+ b là hệ số. 
Như vậy tương đương với biểu thức Ptb ta có biểu thức dòng điện đẳng trị: 
Iđt = 
  

 lvok
i
n
i
ttt
tI
 
0
2
 (6.24) 
Điều kiện kiểm nghiệm: Iđt IđmĐC. 
Để tính toán giá trị Iđặc tính ta phải tính quá trình quá độ. Giả thiết ta có kết quả 
tính dòng điện i(t) có dạng đường dòng điện là liên tục (hình 6.13). 
Dùng phương pháp bậc thang để xác định Ii và ti. 
Trong trường hợp đường cong dòng điện có dạng tăng trưởng lớn (hình 6.14) ta 
dùng công thức tính gần đúng: 
Ii = di ciI I + I
2/3 
 (6.25) 
Trong đó Iđi, Ici xác định theo đồ thị trên hình 6.15. 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 132
5.6.3. Phương pháp mô men đẳng trị 
Phương pháp kiểm nghiệm động cơ theo điều kiện phát nóng gián tiếp là mô 
men được suy ra từ phương pháp dòng điện đẳng trị, khi mô men tỷ lệ với dòng điện 
M = C.I (C là hệ số tỷ lệ). 
Đối với động cơ một chiều điều kiện này được thoả mãn khi từ thông động cơ 
không đổi. 
Đối với động cơ xoay chiều không đồng bộ: 
M = CmI22cos 2 (6.26) 
Ta cần phải có 2 = const và cos 2 = const (gần tốc độ định mức của ĐC). 
Công thức kiểm nghiệm: Mđộng cơ Mđt (6.27) 
Mđt = ∑
n
0
i
2
i
ck
tM
T
1
 (6.28) 
5.6.4. Phương pháp công suất đẳng trị 
Trong truyền động tốc độ ít thay đổi thì P ~ M, do vậy có thể dùng đại lượng 
công suất đẳng trị để kiểm nghiệm phát nóng: 
Pđộng cơ Pđt (6.29) 
Pđt = ∑
n
1
i
2
i
ck
tP
T
1
 (6.30) 
Trong thực tế giản đồ phụ tải, tốc độ truyền động sẽ thay đổi lớn trong quá trình 
khởi động và hãm. 
t1 t5 t9 
t
I1 
I2 
I3 
I4 
I5 
I6 
I7 I8
i 
t1 t2 t3 t4 t5 
i 
I1 
I2 
I3 
I4 
I5 
Hình 6.11: Đồ thị I = f(t) dạng đường 
cong liên tục 
Hình 6.12: Đồ thị I = f(t) dạng đường 
cong gãy khúc 
2 
1 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 133
MỤC LỤC 
Bài 1: CÁC ĐẶC TÍNH CƠ VÀ CÁC TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN.
 ............................................................................................................................................ 1 
1.1. KHÁI NIỆM CHUNG ............................................................................................... 1 
1.2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP ........... 2 
1.2.1. Sơ đồ và đặc điểm .............................................................................................. 2 
1.2.2. Phương trình đặc tính cơ ..................................................................................... 3 
1.2.3. Ảnh hưởng của các thông số đối với đặc tính cơ ................................................ 5 
1.2.4. Cách dựng đặc tính cơ ........................................................................................ 8 
1.2.5. Khởi động và tính toán điện trở khởi động ........................................................ 11 
1.2.6. Đặc tính cơ trong các trạng thái hãm ................................................................. 15 
1.3. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ NỐI TIẾP ......... 21 
1.3.1. Sơ đồ và phương trình đặc tính cơ điện, đặc tính cơ. ......................................... 21 
1.3.2. Cách dựng đặc tính cơ điện, đặc tính cơ tự nhiên và nhân tạo............................ 23 
1.3.3. Khởi động và tính điện trở khởi động................................................................ 25 
1.3.4. Các trạng thái hãm ............................................................................................ 27 
1.4. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ........................................... 29 
1.4.1. Các đặc tính ...................................................................................................... 29 
1.4.2. Ảnh hưởng của các thông số tới đặc tính cơ ...................................................... 33 
1.4.3.Cách vẽ đặc tính cơ tự nhiên và đặc tính cơ biến trở .......................................... 36 
1.4.4. Khởi động và xác định điện trở khởi động ........................................................ 38 
1.4.5. Đặc tính cơ trong các trạng thái hãm ................................................................. 39 
1.5. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ ......................................................... 43 
1.5.1. Các đặc tính ...................................................................................................... 43 
1.5.2.Khởi động và hãm ĐC ĐB ................................................................................. 45 
Bài 2:ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ..................................................... 47 
2.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ................................................ 47 
2.2. CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ........ 47 
Bài 3: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU ........................................ 52 
3.1. KHÁI NIỆM CHUNG ............................................................................................. 52 
3.2. NGUYÊN LÝ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP PHẦN ỨNG ............................................. 53 
3.3. NGUYÊN LÝ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN TRỞ MẠCH PHẦN ỨNG .............................. 56 
3.4. NGUYÊN LÝ ĐIỀU CHỈNH TỪ THÔNG ĐỘNG CƠ ........................................... 57 
3.5. HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG MÁY PHÁT ­ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU (F ­ Đ) .... 59 
3.5.1. Sơ đồ hệ F ­ Đ và các đặc tính cơ bản. ............................................................. 59 
3.5.2. Các chế độ làm việc của hệ F ­ Đ. .................................................................... 61 
3.5.3 Đặc điểm của hệ F ­ Đ. ..................................................................................... 64 
3.6. HỆ THỐNG CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU KHIỂN DÙNG TIRISTOR ­ ĐỘNG CƠ MỘT 
CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP (HỆ T ­ Đ) ....................................................................... 64 
3.6.1. Hệ thống truyền động điện T ­ Đ đặc trưng ...................................................... 64 
3.6.2. Các chế độ làm việc và các quá trình xảy ra trong hệ T ­ Đ ............................... 66 
3.6.3. Đặc tính cơ của hệ thống truyền động điện T ­ Đ ............................................. 69 
3.6.4. Hệ thống truyền động T ­ Đ một chiều đảo chiều quay...................................... 75 
3.6.5. Các hệ thống truyền động điện điều chỉnh xung áp – động cơ điện một chiều kích 
từ độc lập ( XA – Đ) ................................................................................................... 85 
3.6.6. Ưu điểm, nhược điểm của hệ xung áp – động cơ một chiều ............................... 93 
Bài 4: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ...................................... 95 
4.1 KHÁI NIỆM CHUNG .............................................................................................. 96 
4.2. ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP ĐỘNG CƠ ....................................................................... 96 
4. 3. ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN TRỞ MẠCH RÔTO .............................................................. 98 
4.4. ĐIỀU CHỈNH CÔNG SUẤT TRƯỢT. .................................................................... 99 
4.5. ĐIỀU CHỈNH SỐ ĐÔI CỰC. ................................................................................ 103 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 134
4.5.1. Nguyên lý điều chỉnh. ..................................................................................... 103 
4.5.2. Các động cơ đa tốc và sơ đồ đổi nối thực tế. .................................................. 104 
4.6. ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ NGUỒN CẤP CHO ĐỘNG CƠ ..................................... 107 
4.6.1. Mô tả động cơ KĐB dưới dạng các đại lượng véc tơ ....................................... 107 
Chế độ MF ................................................................................................................... 114 
4.6.2. Điều chỉnh tần số ­ điện áp.............................................................................. 114 
Hình 5.16: Nguyên lí tạo điện áp xoay chiều 3 pha ....................................................... 116 
Bài 5: CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN ................................................................ 119 
5.1. KHÁI NIỆM CHUNG ......................................................................................... 120 
5.1.1. Khái niệm: ...................................................................................................... 120 
5.1.2. Các chỉ tiêu chất lượng . ................................................................................. 120 
5.2. PHƯƠNG TRÌNH PHÁT NÓNG VÀ LÀM NGUỘI MÁY ĐIỆN. ....................... 120 
5.3. CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN TRONG HỆ TĐĐ. ............... 122 
5.3.1. Chế độ làm việc dài hạn: ................................................................................. 123 
5.3.2. Chế độ làm việc ngắn hạn: .............................................................................. 123 
5.3.3. Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại: ................................................................... 123 
5.4. CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO HỆ TĐĐ KHÔNG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ.
 .................................................................................................................................... 124 
5.4.1. Chọn công suất động cơ làm việc cho tải dài hạn. ........................................... 124 
5.4.2. Chọn công suất động cơ làm việc ngắn hạn. .................................................... 125 
Hình 6.5. Đồ thị phụ tải ................................................................................................... 126 
ngắn hạn biến đổi ............................................................................................................ 126 
5.4.3. Chọn công suất động cơ cho phụ tải ngắn hạn lặp lại. ..................................... 126 
5.5. CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO TĐĐ CÓ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ. .......... 128 
5.6. KIỂM NGHIỆM CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ. ........................................................ 130 
5.6.1. Kiểm nghiệm phát nóng động cơ bằng phương pháp tổn thất trung bình. ........ 130 
5.6.2. Kiểm nghiệm phát nóng động cơ theo đại lượng dòng điện đẳng trị. .............. 131 
5.6.3. Phương pháp mô men đẳng trị ........................................................................ 132 
5.6.4. Phương pháp công suất đẳng trị ...................................................................... 132