Giáo trình Truyền động điện

UBND TỈNH NAM ĐỊNH 
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ NAM ĐỊNH 
Chỉnh sửa: 
Giảng viên Trịnh Văn Tuấn 
GIÁO TRÌNH 
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 
(Dùng cho hệ TCCN) 
NĂM 2013-2014 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 1
Bài 1: CÁC ĐẶC TÍNH CƠ VÀ CÁC TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN. 
* Mục tiêu: 
Sinh viên nắm được sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền động điện, đặc tính cơ của các 
động cơ điện, các trạng thái có thể xáy ra trong quá trình hệ thống làm việc. 
* Tóm tắt nội dung: 
Cung cấp cho sinh viên kiến thức cơ bản về đặc tính cơ, đặc tính cơ điện cách xây 
dựng các đặc tính trên; Khởi động và tính điện trở khởi động; Các trạng thái hãm của bốn 
loại động cơ: 
­ Động cơ điện một chiểu kích từ độc lập 
­ Động cơ điện một chiểu kích từ nối tiếp 
­ Động cơ không đồng bộ 
­ Động cơ đồng bộ 
1.1. KHÁI NIỆM CHUNG 
Như trong chương 1 đã nêu, quan hệ giữa tốc độ và mômen của động cơ gọi là 
đặc tính cơ của động cơ:  = f(M) hoặc n = f(M). 
Quan hệ giữa tốc độ và mômen của máy sản xuất gọi là đặc tính cơ của máy sản 
xuất c = f(Mc) hoặc nc = f(Mc). 
Các đặc tính cơ trên có thể biểu diễn ở dạng hàm thuận hoặc hàm ngược, ví dụ 
M = f() hay n = f(M). 
Ngoài đặc tính cơ, đối với động cơ một chiều người ta còn sử dụng đặc tính cơ 
điện. Đặc tính cơ điện biểu diễn quan hệ giữa tốc độ và dòng điện trong mạch động 
cơ:  = f(I) hoặc n = f(M) 
Trong các biểu thức trên: ­ : Tốc độ góc, rad/s 
­ n: Tốc độ quay, v/ph 
­ M: Mômen, Nm 
Trong nhiều trường hợp để đơn giản trong tính toán hoặc dễ dàng so sánh, đánh 
giá chế độ làm việc của truyền động điện, người ta có thể dùng hệ đơn vị tương đối. 
Muốn biểu diễn một đại lượng nào đó dưới dạng đơn vị tương đối ta lấy trị số 
của nó chia cho trị số cơ bản của đại lượng đó. Các đại lượng cơ bản thường được 
chọn: Uđm, Iđm, đm, Mđm, đm, Rcb. 
Với đại lượng tương đối ta dùng ký hiệu “*” ví dụ điện áp tương đối là U*, 
mômen tương đối là M*. M số thông số có thể tính được trong hệ đơn vị tương đối 
như sau: 
dmU
U
U * hoặc %100%*
dmU
U
U 
Tương tự các thông số: 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 2
dmI
I
I * ; 
dmM
M
M * ; 
dm

 * ; 
cbR
R
R * ; 
dm

 * ;
0
*


 
Việc chọn các đại lượng cơ bản là tùy ý, sao cho các biểu thức tính toán được 
thuận tiện như: 
­ Tốc độ cơ bản của động cơ một chiều kích từ độc lập và kích từ hỗn hợp và tốc 
độ không tải lý tưởng o, tốc độ của động cơ không đồng bộ và động cơ đồng bộ là 
tốc độ đồng bộ 1. Còn đối với động cơ kích từ nối tiếp tốc độ cơ bản là đm 
­ Trị số điện trở cơ bản là Rcb 
Với các động cơ một chiều : 
dm
dm
cb
I
U
R 
Với các động cơ không đồng bộ thông thường điện kháng định mức ở mỗi pha 
của roto rất nhỏ so với tổng trở định mức nên ta có thể coi gần đúng là: 
R2cb = 
dm
nm
I
E
2
2
.3
Trong đó: ­ E2nm: Sức điện động ngắn mạch của roto 
­ I2đm: Dòng điện định mức ở mỗi pha roto 
Nếu mạch roto đấu tam giác thì điện trở định mức mỗi pha của roto là: 
R2cb = 
2
1
R2cbY 
1.2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP 
1.2.1. Sơ đồ và đặc điểm 
Khi nguồn điện một chiều có công suất vô cùng lớn và điện áp không đổi thì 
mạch kích từ thường mắc song song với mạch phần ứng, lúc này động cơ được gọi là 
động cơ kích từ song song. 
Rf 
Rf 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 3
Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần ứng và 
mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập nhau, lúc này động cơ được gọi là 
động cơ một chiều kích từ độc lập. 
1.2.2. Phương trình đặc tính cơ 
1.2.2.1. Phương trình cân bằng điện áp 
Khi động cơ làm việc, rôto mang cuộn dây phần ứng quay trong từ trường của 
cuộn cảm nên trong cuộn ứng xuất hiện một sức điện động cảm ứng có chiều ngược 
với điện áp đặt vào phần ứng động cơ. Theo sơ đồ nguyên lý trên hình 2.1 và hình 
2.2, có thể viết phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng (rôto) như sau: 
Uư = Eư + (Rư + Rp).Iư (2.1) 
Trong đó: ­ Uư : Điện áp phần ứng động cơ, (V) 
­ Eư : Sức điện động phần ứng động cơ (V). 
­ Rư : Điện trở cuộn dây phần ứng () 
­ Rp : Điện trở phụ mạch phần ứng () 
­ Iư : Dòng điện phần ứng động cơ (A) 
Rư = rư + rct + rcb + rcp (2.2) 
­ rư: Điện trở cuộn dây phần ứng. 
­ rct : Điện trở tiếp xúc giữa chổi than và phiến góp. 
­ rcb : Điện trở cuộn bù. 
­ rcp : Điện trở cuộn phụ. 
1.2.2.2. Phương trình đặc tính cơ điện, đặc tính cơ 
Sức điện động phần ứng tỷ lệ với tốc độ quay của rôto: 
Eư = 
K
a
pN
2
 (2.3) 
­  : Từ thông qua mỗi cực từ (Wb) 
­ p : Số đôi cực từ chính 
­ N : Số thanh dẫn tác dụng của cuộn ứng. 
­ a : Số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng 
­ : Tốc độ góc của động cơ (rad/s) 
K = 
a
pN
 2
 là hệ số kết cấu của động cơ. 
Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vòng/phút) thì: 
Eư = Ke..n (2.4) 
Và 
55,960
2 nn
 (2.5) 
Vì vậy: Eư = n
a
pN

60
 (2.6) 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 4
Ke = 
a
pN
60
 ­ Hệ số sức điện động của động cơ 
Ke = K
K
155,0
55,9
 (2.7) 
Từ phương trình (2.1) và phương trình (2.2) ta có: 
u
fuu I
K
RR
K
U


 (2.8) 
là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ 
Mặt khác mômen điện từ Mđt của động cơ được xác định bởi: Mđt = K..Iu 
Suy ra: Iư = 
K
M dt 
Thay giá trị Iư vào (2.8) ta được: 
dt
fuu M
K
RR
K
U
2)( 

 (2.9) 
Nếu bỏ qua tổn thất cơ và tổn thất thép thì mômen cơ trên trục động cơ bằng 
mômen điện từ, ta ký hiệu là M, nghĩa là Mđt = Mcơ = M 
M
K
RR
K
U fuu
2)( 

 (2.10) 
Đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập. 
Đồ thị của chúng được biểu diễn trên hình 2.3 là những đường thẳng. 
Theo các đồ thị trên, khi Iư = 0 hoặc M = 0 ta có: 
0

 
K
Uu (2.11) 
o được gọi là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ. Còn khi  = 0 ta có: 
nm
fu
u I
RR
U
I 
 (2.12) 
0 
đm 
0 Iđm Inm I 
0 
đm 
0 Mđm Mnm M 
 
Hình 2.3. Đặc tính cơ điện a) và đặc tính cơ b) của ĐC một chiều 
 kích từ độc lập 
 
 a b 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 5
và M = KInm = Mnm 
Inm và Mnm được gọi là dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch. 
Mặt khác phương trình đặc tính cũng có thể được viết dưới dạng: 


 ou
u I
K
R
K
U
 (2.13) 


 o
u M
K
R
K
U
2)(
 (2.14) 
Trong đó: R = 


K
U
RR ufu ; 
M
K
R
I
K
R
u 2)( 
 
  được gọi là độ sụt tốc độ ứng với giá trị của M. 
Ta có thể biểu diễn đặc tính cơ và đặc tính cơ điện trong hệ đơn vị tương đối, với 
điều kiện từ thông là định mức ( = đm) 
Trong đó: 
dmI
I
I * ; 
dmM
M
M * ; 
dm

 * ; 
cbR
R
R * ; 
dm

 * ;
0
*


 
Rcb = 
dm
dm
I
U
 được gọi là điện trở cơ bản 
Ta viết đặc tính cơ và đặc tính cơ điện ở đơn vị tương đối: 
*** .1 IR  (2.15); 
*** .1 MR  (2.16) 
1.2.3. Ảnh hưởng của các thông số đối với đặc tính cơ 
Phương trình đặc tính cơ (2.10) cho thấy, đường đặc tính cơ bậc nhất  = f(M) 
phụ thuộc vào các hệ số của phương trình, trong đó có chứa các thông số điện Uư, RƯ 
và . Ta lần lượt xét ảnh hưởng của từng thông số này. Khi xét đến ảnh hưởng của 
các thông số người ta thường chỉ cho một thông 
số biến thiên, còn các thông số khác giữ nguyên ở 
giá trị định mức. 
a) Ảnh hưởng của điện áp phần ứng 
Ta xét đến ảnh hưởng của điện áp phần ứng 
với các thông số như sau: 
­ Uư = var 
­  = đm 
­ R = Rư = const 
Khi thay đổi điện áp theo hướng giảm so với Uđm các thông số đặc tính cơ như 
sau: 
 
TN 
Uđm 
U1 
U2 
U3 
U4 
M, I Mc 0 
4 
3 
2 
1 
0 
Hình 2.5: Các đặc tính cơ giảm áp 
của ĐC một chiều kích từ độc lập 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 6
+ Tốc độ không tải: var 
dm
x
ox
K
U

 
+ Độ cứng đặc tính cơ: const
R
K
u
2)( 
 
+ Mômen ngắn mạch: Mnm = KIư , mômen ngắn mạch giảm dần khi ta giảm 
điện áp phần ứng. 
Kết luận: Như vậy khi thay đổi điện áp phần ứng đặt vào động cơ ta được một họ 
đặc tính cơ song song với đặc tính cơ tự nhiên. 
Ta thấy rằng khi thay đổi điện áp (giảm áp) thì mômen ngắn mạch, dòng điện 
ngắn mạch của động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định. Do đó phương 
pháp này cũng được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện khi 
khởi động. 
b) Ảnh hưởng của điện trở phần ứng 
Ta xét ảnh hưởng điện trở phần ứng với các thông số như sau: 
­ Uư = Uđm 
­  = đm 
­ R = Rư + Rf = var 
Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ Rf vào mạch 
phần ứng. Khi đó sẽ ảnh hưởng đến đặc tính cơ của động cơ. Cụ thể đến các thông số 
đặc tính cơ như sau: 
+ Tốc độ không tải lý tưởng: 
const
K
U
dm
dm
o 

 
+ Độ cứng của đặc tính cơ: 
fu
dm
RR
K
dM
dd
dM
2)(1 

 (2.17) 
Khi Rf càng lớn,  càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ 
càng dốc, ứng với Rf = 0 ta có đặc tính cơ tự nhiên. 
u
dm
TN
R
K 2)( 
 
 (2.18) 
TN có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có đặc tính cơ cứng hơn tất cả các 
đặc tính cơ có điện trở phụ. 
 
0 
 0 
TN 
Rf=0 
Rf1 
Rf2 
Rf3 
M 
Mc 
Hình 2.4. Các đặc tính cơ 
của ĐC một chiều kích từ độc 
lập khi thay đổi (tăng) điện 
Rf4 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 7
Kết luận: Như vậy khi thay đổi điện trở phụ Rf ta có họ đặc tính biến trở có dạng 
như hình 2.4. Ứng với phụ tải Mc nào đó, nếu Rf càng lớn tốc độ động cơ càng giảm, 
đồng thời điện trở ngắn mạch và mômen ngắn mạch càng giảm. 
Người ta thường sử dụng phương pháp này để hạn chế dòng điện khởi động và 
điều chỉnh tốc độ động cơ phía dưới tốc độ cơ bản. 
c. Ảnh hưởng của từ thông 
Ta xét ảnh hưởng của từ thông với các thông số như sau: 
­ Uư = Uđm 
­  = var 
­ R = Rư = const 
Để thay đổi từ thông , ta phải thay đổi dòng điện kích từ nhờ biến trở Rkt mắc ở 
mạch kích từ của động cơ. Vì chỉ có thể tăng điện trở mạch kích từ nhờ Rkt nên từ 
thông kích từ chỉ có thể thay đổi về phía giảm so với từ thông định mức. Các thông 
số đặc tính cơ thay đổi như sau: 
+ Tốc độ không tải: var 
x
đm
ox
K
U

 
+ Độ cứng đặc tính cơ: var
)( 2
u
x
R
K
 
+ Dòng điện ngắn mạch: Inm = const
R
U
u
dm 
+ Mômen ngắn mạch: Mnm = KxInm=var 
Trường hợp này, cả tốc độ không tải lý tưởng và độ dốc đặc tính cơ đều thay đổi. 
Kết luận: Do cấu tạo của động cơ điện, thực tế thường điều chỉnh giảm từ thông. 
Nên khi từ thông giảm thì xo tăng, còn  sẽ giảm. Ta có một họ đặc tính cơ với xo 
tăng dần và độ cứng của đặc tính cơ giảm dần khi giảm từ thông. 
Với dạng mômen phụ tải Mc thích hợp với chế độ làm việc của động cơ thì khi 
giảm từ thông tốc độ động cơ tăng lên. 
1 
 
02 
01 
0 
0 0 Inm I M Mnm Mnm1 Mnm2 
2 
đm (TN) 
2 
1 
đm (TN) 
 
02 
01 
0 
Mc 
Hình 2.6: Đặc tính cơ điện (a) và đặc tính cơ (b) của ĐC một chiều kích từ độc lập 
khi giảm từ thông 
 a b 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 8
1.2.4. Cách dựng đặc tính cơ 
a) Cách vẽ đặc tính cơ tự nhiên 
Vì đặc tính của động cơ là đường thẳng nên khi ta vẽ ta chỉ cần xác định hai điểm 
của đường thẳng. Ta thường chọn điểm không tải lý tưởng và điểm định mức. 
­ Đặc tính cơ điện tự nhiên: 
Điểm thứ nhất: Iư = 0,  = o 
dm
dm
o
K
U

 (2.19) 
dm
udmdm
dm
RIU
K


. 
 (2.20) 
Điểm thứ hai: Iư = Iđm,  = đm với 
55,9
dm
dm
n
  
­ Đặc tính cơ tự nhiên: 
Điểm thứ nhất: M = 0,  = o 
dm
dm
o
K
U

 ; 
dm
udmdm
dm
RIU
K


. 
Điểm thứ hai: M = Mđm,  = đm 
Trong đó: 
dm
dm
dm
P
M

 , N.m (2.21) 
b) Cách vẽ đặc tính cơ nhân tạo 
Đặc tính biến trở: Các đặc tính biến trở đều bị đi qua điểm không tải lý tưởng o, 
vì vậy khi vẽ các đặc tính này chỉ cần xác định điểm thứ 2. Thường chọn là điểm ứng 
với tải định mức. 
Đối với đặc tính cơ điện:  ứng với Iđm 
Đối với đặc tính cơ:  ứng với Mđm 
Từ phương trình đặc tính cơ điện tự nhiên ta có: 
 
0 
đm
0 Iđm I 
 
0 
đm
0 Mđm M 
Hình 2.7: Cách vẽ đặc tính tự nhiên ĐC 1 chiều kích từ độc lập 
 a) - Đặc tính cơ điện 
 b) - Đặc tính cơ 
 a b 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 9
dm
udmdm
dmtn
K
RIU


. 
Và từ phương trình đặc tính biến trở tính được: 

dm
fudmdm
dmnt
K
RRIU

).( 
 (2.22) 
Lập tỉ số : 
dmnt
dmtn


 và sau khi biến đổi ta được: 

udmdm
fudmdm
dmtndmnt
RIU
RRIU
.
).(
.
  (2.23) 
Từ các số liệu đã biết trên ta vẽ được các đặc tính biến trở (hình 2.8). 
Thông thường giá trị điện trở phần ứng Rư không ghi trên nhãn máy. Do vậy lúc 
đó ta có thể tính gần đúng giá trị Rư . Một trong các phương pháp tính gần đúng là 
dựa vào giá trị hiệu suất định mức đã biết đm và tính được tổn thất của máy điện ở 
chế độ định mức. Coi gần đúng tổn thất do điện trở phần ứng gây ra bằng một nửa 
tổn thất. Như vậy ta tính gần đúng giá trị điện trở phần ứng là: 
Rư = 0,5.(1 ­ đm).
dm
dm
I
U
 (2.24) 
c) Cách vẽ đặc tính giảm áp 
Đặc tính giảm áp là một họ các đường thẳng song song với đường đặc tính tự 
nhiên nên để vẽ được đặc tính giảm áp ta vẽ đặc tính tự nhiên sau đó xác định 0. Từ 
0 vẽ đường thẳng song song với đặc tính tự nhiên. 
0x = Ux/(Kđm) 
 
0 
đm
0 Iđm I 
 
0 
đm
0 Mđm M 
Hình 2.8: Cách vẽ đặc tính biến trở 
(a) - Đặc tính cơ điện 
(b) - Đặc tính cơ 
TN TN 
btđmbtđm
 a b 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 10
d) 
Cách vẽ đặc tính giảm từ thông 
Như phần trên đã nêu khi giảm từ thông, đặc tính cơ và đặc tính cơ điện của động 
cơ không đồng nhất với nhau. Do vậy cần xem xét riêng từng loại đặc tính. 
Đặc tính cơ điện 
Khi giảm từ thông tốc độ không tải lý 
tưởng của động cơ tăng tỉ lệ với độ giảm từ 
thông. Còn dòng điện ngắn mạch Inm không 
đổi. Vì vậy khi vẽ đặc tính cơ điện ta cần xác 
định hai điểm: Điểm không tải lý tưởng ứng 
với giá trị suy giảm từ thông và điểm còn lại 
là dòng ngắn mạch Inm 
­ Gọi độ suy giảm từ thông là 


 dm (2.25) 
Ta có ox = oTN. là giá trị tốc độ không tải khi giảm từ thông. 
­ Dòng điện ngắn mạch Inm được tính : 
u
udm
nm
R
U
I (2.26) 
Đặc tính cơ 
Cách vẽ đặc tính cơ giảm từ thông cũng 
tương tự như đặc tính cơ điện nhưng thay giá 
trị Inm không đổi ở đặc tính cơ điện bằng giá 
trị mômen ngắn mạch thay đổi. 

nmdm
nm
M
M (2.27) 
 
0x 
0 
Inm 
I 
đm 
x 
0 
Hình 2.10: Đặc tính cơ điện khi 
giảm từ thông 
 
0x 
0 
Mnmđm 
M 
đm 
x 
0 
Hình 2.11. Đặc tính cơ khi giảm 
từ thông 
Mnmx Mđm 
 
0 
đm
0 Iđm I 
(a)  
0 
đm
0 Mđm M 
(b) 
Hình 2.9: Cách vẽ đặc tính giảm áp 
(a) - Đặc tính cơ điện 
(b) - Đặc tính cơ 
TN TN 
01 
01 
02 02 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 11
1.2.5. Khởi động và tính toán điện trở khởi động 
1.2.5.1. Yêu cầu, sơ đồ và đặc điểm khi khởi động 
a) Yêu cầu: 
Nếu khởi động động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng phương pháp đóng 
tr ... ra tổn thất phụ trong hai bộ 
biến đổi và tăng dòng chảy qua các van dẫn..., nên phải hạn chế nó (không triệt tiêu 
được) bằng cách đưa thêm các cuộn kháng cân bằng vào (hình cầu bốn nửa cuộn 
kháng cân bằng CB1, CB2, CB3, CB4, hình tia hai cuộn kháng cân bằng CB1, CB2). 
Thực tế icb ≤ 10% Iđm (It). Để minh họa ta vẽ uCB1, iCB1 cho trường hợp α1 = 30
o, 
α2 = 150
o. 
b) Đặc tính điều chỉnh, đặc tính cơ điện (cơ) hệ T – Đ đảo chiều điều khiển 
chung (phối hợp tuyến tính) 
 1 = 30
o 
 2 =150
o 
UK1 (đường đậm) 
UA2 (đường chấm gạch) 
Ud 
ucb icb 
uCB1 
iCB1 
t 
t 
Hình 4.22 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 83
c) Quá trình làm việc (đảo chiều) 
Khi có yêu cầu đảo chiều: phải điều khiển góc điều khiển α1 tăng → góc điều 
khiển α2 giảm nhưng : α1 + α2 = π. 
Do α1 tăng, α2 giảm nên Ud1cl = Ud2nl giảm nhanh (bỏ qua QT2), trong khi đó 
sức điện động E của động cơ không giảm nhanh (không bỏ qua QT1) dẫn đến E > 
Ud1cl → 0 
R
EU
I cld 
Tức là dòng qua động cơ đảo chiều, nhưng B1 không thể cho dòng điện đi qua 
nên dòng sẽ đi qua B2 (B2 làm việc ở chế độ chờ nghịch lưu, lúc này được nghịch 
lưu), động cơ được hãm tái sinh, tốc độ giảm. 
Khi α1 tăng đến bằng 90
o, α2 cũng giảm về 90
o điện áp Ud1 = ­Ud1 = U0.cosα = 
0, quá trình hãm tái sinh (quá trình nghịch lưu kết thúc), động cơ được hãm động 
năng tại một điểm. Do quán tính cơ học nên tốc độ của động cơ vẫn chưa giảm về 
không, lúc này α1 tăng lớn hơn 90
o, B1 làm việc ở chế độ nghịch lưu; α2 giảm nhỏ 
hơn 90o , B2 làm việc ở chế độ chỉnh lưu, động cơ hãm ngược tới tốc độ bằng không 
và được khởi động theo chiều ngược lại, quá trình đảo chiều kết thúc. B2 làm việc ở 
chế độ chỉnh lưu, B1 làm việc ở chế độ chờ nghịch lưu 
d) Ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng 
* Ưu điểm: 
­ Thời gian tác động nhanh 
­ Tuổi thọ cao vì sử dụng các phần tử phi tiếp điểm. 
* Nhược điểm: 
­ Tồn tại dòng cân bằng nên gây tổn hao phụ, do có cuộn kháng cân bằng để hạn 
chế dòng cân bằng làm tăng kích thước, giá thành. 
1min 
 2min 1min π 
0 
0 1 
Π 2 
2min 
 2max 
 1min 2 = π/2 
 1 = π/2 
 2min 
 1max 
I(M) 
Hình 4.23 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 84
­ Phải tuân thủ nghiêm ngặt quan hệ α1 + α2 = 180
o 
* Phạm vi ứng dụng: 
Ứng dụng cho hệ T – Đ công suất lớn, rất lớn khi cần tác động nhanh, hoặc đảo 
chiều thường xuyên để tăng năng suất. 
3.6.4.3. Hệ thống truyền động T – Đ đảo chiều điều khiển riêng 
Đặc điểm của phương pháp này là B1, B2 làm việc không đồng thời, B1 làm 
việc, B2 nghỉ và ngược lại. Như vậy sẽ không có dòng điện cân bằng chạy khép kín 
qua hai bộ biến đổi (B1, B2) nên không cần cuộng kháng cân bằng. Sơ đồ mạch động 
lực gần tương tự như phương pháp điều khiển chung, chỉ bỏ các cuộn kháng cân 
bằng. 
Để loai trừ trường hợp hai bộ chỉnh lưu cùng hoạt động gây sự cố ngắn mạch, 
quá trình làm việc cần phải tuân theo một quy trình chặt chẽ. Khi thiết kế mạch điều 
khiển cân phải đảm bảo quy trình đưa ra: 
 Ngắt xung điều khiển bộ biến đổi đang cung cấp cho động cơ quay thuận B1 
(B1 quay thuận, B2 quay ngược). Do tải có tính chất điện cảm và Tiristor là phần tử 
bán điều khiển nên nó tiếp tục dẫn dòng mặc dù đã ngắt xung điều khiển. Dòng điện 
tải tồn tại được là do năng lượng tích lũy trong các phần tử có điện cảm (Lư, iba, Ld) 
a) Khi dòng tải id = 0 báo bằng sensor đo dòng ( có dòng – mức logic 1; dòng bằng 
không – mức logic 0). Thời gian tính từ thời điểm ngắt xung tới khi dòng id = 0 : td 
b) Chờ một khoảng thời gian cho B1 phục hồi tính chất khóa, khóa chắc chắn, thời 
gian này biết khi chọn van (toff). 
c) Khi t≥ to0f +td , do quán tính tốc độ động cơ vẫn quay theo chiều cũ, để hãm tốc độ 
về không ta phải phát xung cho B2 làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc (α2 > 
90o). Động cơ được hãm về tốc độ bằng không sau đó được khởi động theo chiều 
ngược lại, B2 làm việc ở chế độ chỉnh lưu (α2 < 90
o). 
Lưu ý: Tốc độ giảm góc α khi hãm và khi khởi động phải được khống chế sao cho 
dòng tải không được vượt quá trị số cho phép. 
Ưu điểm, nhược điểm và phạm vi ứng dụng: 
* Ưu điểm: 
­ Không có dòng cân bằng nên chỉ tiêu năng lượng tốt hơn 
­ Không dùng cuộn kháng cân bằng kích thước giảm, giá thành hạ 
­ Không phải đảm bảo quy luật α1 + α2 = 180
o nên dễ thực hiện hơn 
* Nhược điểm: 
­ Hệ thống mạch điều khiển phức tạp 
­ Đặc tính tĩnh, đặc tính động không tốt 
­ Thời gian tác động không nhanh 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 85
* Phạm vi ứng dụng: 
Hệ T­ Đ công suất lớn và rất lớn khi không có yêu cầu về độ tác động nhanh 
hoặc tần suất đảo chiều thấp. 
3.6.4.4. Ưu điểm, nhược điểm của hệ T –Đ 
a) Ưu điểm 
­ Tác động nhanh, tổn thất ít, giảm tiếng ồn, kích thước trọng lượng nhỏ, nền 
móng không phức tạp. 
­ Hệ số khuyêch đại lớn nên dễ thiết lập hệ thống tự động vòng kín để mở rộng 
phạm vi điều chỉnh D 
­ Giá thàng rẻ 
b) Nhược điểm 
­ Khả năng linh hoạt chuyển đổi trạng thái làm việc không cao 
­ Mạch điều khiển hệ đảo chiều khá phức tạp 
­ Khả năng quá tải về áp và dòng kém 
­ Sức điện động ra của bộ biến đổi có độ đập mạch lớn nên phải dùng cuộn 
kháng lọc, làm tăng kích thước, giá thành, giảm độ cứng đặc tính cơ, giảm tác động 
nhanh... 
­ Hệ số cosφ của hệ nói chung là thấp. 
Mặc dù có những nhược điểm như đã nêu ở trên nhưng phần ưu điểm của hệ T 
– Đ cũng rất nhiều, nó có ý nghĩa quyết định, do vậy ngày nay đã thay thế hoàn toàn 
hệ truyền động T – Đ cho hệ truyền động: ӘMY – Đ, KĐT – Đ, F – Đ 
3.6.5. Các hệ thống truyền động điện điều chỉnh xung áp – động cơ điện 
một chiều kích từ độc lập ( XA – Đ) 
3.6.5.1. Hệ xung áp mạch đơn 
1) Khái niệm chung 
Ngày nay hệ xung áp – động cơ được sử dụng rộng rãi, nhất là khi các yếu tố về 
độ tin cậy, dễ điều chỉnh, độ ổn định, kích thước trọng lượng được đặt lên hàng đầu. 
Có nhiều cách phân loại, ở giáo trình này phân theo hệ xung áp mạch đơn 
(không đảo chiều), hệ xung áp đảo chiều. 
Đối với các bộ biến đổi công suất nhỏ (vài KW) và trung bình (hàng chục KW) 
người ta thường sử dụng bóng bán dẫn lưỡng cực IGBT. Đối với công suất lớn (vài 
trăm KW) người ta thường dùng GTO, cao hơn nữa dùng Tiristor. Ở giáo trình này 
chỉ đề cập đến van điều khiển hoàn toàn IGBT, GTO – chúng có ưu điểm là mở và 
khóa hoàn toàn bằng xung (điều khiển hoàn toàn), khác với tiristor mở bằng xung, 
khóa phải dùng mạch khóa (bán điều khiển). Nhược điểm của van điều khiển hoàn 
toàn là công suất nhỏ hơn tiristor. 
2) Hệ xung áp đơn 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 86
a) Sơ đồ nguyên lý 
b) Phương trình, đồ thị dòng áp 
Từ sơ đồ nguyên lý a) hoặc b) ta có phương trình và đồ thị khi van mở hoặc 
khóa như sau: 
* Đồ thị: 
E 
L2 
D2 
iD2 
 CKĐ 
+ 
­ 
U 
c) Sơ đồ sử dụng GTO, có hãm động năng, hãm tái sinh 
A 
B 
T2 
iT2 
T1 iT1 
iD1 
Hình 4.24 
Ing 
iT 
E 
lư 
Do 
iDo 
 CKĐ 
+ 
­ 
U 
b) Dùng GTO 
Ing 
iT 
E 
Lư 
MK 
Do 
iDo 
 CK§ 
+ 
­ 
U 
a) DDùng Tiristor 
T 
iT 
iT 
Ing 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 87
* Phương trình: 
dt
di
LiREU uu
1
1 ­ Trong khoảng t1 GTO mở 
dt
di
LiRE uu
2
20 ­ Trong khoảng t2 GTO khóa 
Với TCK mở khóa rất nhỏ ( 
CKT
f
1
 200 – 400hz ) so với hằng số thời gian cơ 
học của hệ nên ta có thể coi sức điện động động cơ E ≈ const trong chu kỳ TCK. 
Nghiệm của phương trình trên có dạng: 
Tut
bd
Tut
bd
eIIIi
eIIIi
/
2222
/
1111
)(
)(
 (**) 
Trong đó: 
+ 
uR
EU
I
 1 ; 
uR
U
I 2 : các giá trị dòng điện xác lập của dòng điện i1, i2 trong 
khoảng t1, t2. 
+ Ibd1, Ibd2: gía trị ban đầu của dòng điện i1, i2 : tại t = 0 (Ibd1); tại t = t1 (Ibd2) 
+ 
u
u
u
R
L
T : Hằng số thời gian điện từ của mạch 
GTO mở GTO khóa GTO khóa GTO mở 
t1 t2 
UAB 
it 
it 
i1 i2 
TCK 
Trường hợp dòng liên tục 
Trường hợp dòng biên liên 
Trường hợp dòng gián đoạn 
t 
t 
t 
t Hình 4.25 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 88
Quá trình tăng giảm dòng điện trên đồ thị vẽ cho trường hợp hệ đã làm việc xác 
lập. Như vậy hệ xung áp – động cơ một chiều cũng có ba chế độ dòng điện: liên tục, 
biên liên tục, gián đoạn. 
3.6.5.2. Đặc tính cơ 
Như trên ta đã biết vì hệ xung áp – động cơ một chiều có ba chế độ dòng điện 
nên để xây dựng đặc tính cơ, tương tự hệ T – Đ ta cũng phải xây dựng ba vùng sau 
đó ghép lại thành đặc tính cơ hoàn chỉnh. 
1) Vùng dòng liên tục 
a) Sơ đồ thay thế với giá trị trung bình (một chiều) 
Trong đó: 
+ Utb = U: điện áp trung bình của nguồn đặt vào động cơ 
+ 
CKT
t1  : độ rộng của xung ( = 0 ÷ 1) 
b) Phương trình cân bằng điện áp và đặc tính cơ điện, đặc tính cơ 
* Phương trình cân bằng điện áp (K2) 
 IREU →  IRUKE đm  
* Đặc tính cơ điện: 
Từ K2 ta có : 
 I
K
R
K
U
đmđm 

  
* Đặc tính cơ: 
 Coi Mđt = Mcơ = M = KđmI, thay vào phương trình đặc tính cơ điện ta có: 
 M
K
R
K
U
đmđm
2)( 

  
* Nhận xét: 
+ 
đmK
U


 '0 là tốc độ không tải lý tưởng giả tưởng (không có thật) 
+ const
R
K đm
XA

2)( 
 , nếu coi nguồn áp có Rb ≈ 0 thì 
ĐTĐFTNXA 
  
U E 
I=Iư 
Rư + Rb 
Hình 4.26 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 89
+ Khi  thay đổi từ (0­1) ta sẽ có họ đường đặc tính co song song với nhau vì 
const
XA
  
2. Chế độ dòng biên liên tục 
Ở chế độ dòng biên liên tục ta có: i1(t=0)=i2(t2) = 0. Để xác định dòng biên liên 
tục (IBLT) ta có một số giả thiết như sau: 
+ Dòng điện i1(t), i2(t2) tăng, giảm tuyến tính vì TCK nhỏ (thực tế tăng giảm theo 
hàm mũ). 
+ Khai triển hàm Taylor chỉ lấy hai số hạng đầu : 
 - 
CK
Tut
T
t
e 1/1 1 
 + V ì Tu >> Tck n ên  
CK
u
T
T2
 → 
CK
u
CK
u
T
T
T
T 22
  
Theo tài liệu 2 ta xác định được: 
 CK
u
nm
CK
u
BLT T
T
I
T
TR
U
I
2
)1(
2.
)1(  
 BLT
đmđm
BLT I
K
R
K
U


  
Trong đó Inm = U/R 
Với hệ Xung áp – Đ đã biết từ hệ phương trình trên cho ta thiết lập các quan hệ 
sau: 
11111 BLTđmBLTBLTBLT IKMI  
22222 BLTđmBLTBLTBLT IKMI  
BLTnđmBLTnBLTnBLTnn IKMI  
Trong n điểm có ba điểm đặc biệt 
 01 11 BLTI 
 00 11 BLTI 
 max11 5,0 BLTBLT II  
Vậy khi  thay đổi từ (0 ÷1) điểm B(BLT, IBLT) sẽ di chuyển trên một cung elip 
biểu diễn bằng nét đứt như hình vẽ. 
2) Chế độ dòng gián đoạn 
Tương tự như ở hệ T – Đ, hệ xung áp – động cơ một chiều để dựng đặc tính cơ 
ở vùng gián đoạn ta chỉ cần hai điểm, một điểm nằm trên đường biên liên tục, điểm 
còn lại được xác định như sau: 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 90
dm
I
dm K
U
LimE
K 
 
 0
0
1
 không phụ thuộc vào độ rộng xung () trừ  = 0 
Đến đây ta có thể xây dựng được hoàn chỉnh đặc tính cơ của hệ xung áp – động 
cơ một chiều. 
a) Xung áp đơn sơ đồ b 
b) Xung áp đơn sơ đồ c (hãm tái sinh, hãm động năng) 
3.6.5.3. Hệ truyền động xung áp – đảo chiều 
1. Sơ đồ nguyên lý 
Để đảo chiều quay của động cơ có nhiều sơ đồ, thông dụng ta có sơ đồ sau: 
Trong đó: 
+ T1 → T4: van điều khiển hoàn toàn (GTO hoặc IGBT) 
+ D1 → D4: Điốt để trả năng lượng từ tải về nguồn 
+ Co: Kho điện để nhận năng lượng và giữ điện áp không đổi, nếu nguồn là 
ắcquy thì không cần Co 
T4 D4 
T1 D1 T3 
T2 D2 
it 
Rt Lt E 
U 
+ 
­ 
A B 
0 
’0 
BLT 
MBLT 
1 = 1 
 = 0,5 
0 = 0 
 
B 
M(I) 
Dòng liên tục 
Dòng biên liên tục 
Dòng gián đoạn  
1 = 1 
 = 0,5 
0 = 0 
M(I) 
Hình 4.27 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 91
+ Rt, Lt : Điện trở, điện cảm của động cơ và của cuộn kháng lọc nếu có 
+ E = Kđm: Sức điện động của động cơ một chiều kích từ độc lập 
2) Nguyên lý đảo chiều 
Để đảo chiều quay động cơ có rất nhiều phương pháp: 
Phương pháp 1: 
Từ 0 – t1 cho T1, T2 mở UAB = Ud 
Từ t1 – t2 cho T3, T4 mở UAB = ­Ud 
 U
T
tt
U
CK
tb
21 
Trong đó: 011 tt 
122 ttt 
Nếu 0021 tbUtt ­ Động cơ quay thuận 
 0021 tbUtt ­ Động cơ quay ngược 
 0021 tbUtt ­ Hãm động năng 
Phương pháp 2: (phương pháp điều khiển không đối xứng) 
Động cơ quay thuận: 
T1, T4 ngược pha trong một chu kỳ 
T3, T2 ngược pha trong một chu kỳ nhưng T3 khóa cả chu kỳ còn T2 mở cả 
chu kỳ. 
Động cơ quay ngược (phương pháp điều khiển không đối xứng) 
T3, T2 ngược pha trong một chu kỳ 
T1, T4 ngược pha trong một chu kỳ nhưng T1 luôn khóa còn T4 luôn mở trong 
một chu kỳ. 
Đồ thị điện áp phương pháp 1, phương pháp 2 được mô tả như sau: 
Phương pháp 1: 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 92
Phương pháp 2: 
+ Trường hợp quay thuận+ Trường hợp quay ngược 
3) Đặc tính cơ 
a) Phương pháp 1: 
CK
t
CK
t
CK
tb
T
tt
UUdt
T
Udt
T
U 21
00
.
11 11 
 vì: 12
1 tTt
T
t
CK
CK
  nên 
 U
T
tTt
U
T
tt
UU
CK
CK
CK
tb )12(..
1121 
  
 CK
u
nmBLT T
T
II
2
)1(  
0 t1 t2 t3 
t 
 t1 t1 
U 
TCK 
UAB 
0 t1 t2 t3 t 
t 
 t1 t1 
UAB 
U 
TCK 
0 t1 t2 t3 t4 t 
 t1 t1 
UAB 
U 
­ U 
TCK 
Hình 4.28 
Hình 4.29 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 93
)
2
)1(
12(0 CK
u
BLT T
T


Kết hợp lại ta có phương trình đặc tính cơ điện đặc tính cơ: 
I
K
R
K
U
đmđm
BLT


  
)12(
M
K
R
K
U
đmđm
BLT 2)(
)12(


  
Khi  thay đổi không những tốc độ thay đổi mà còn dấu của nó cũng thay đổi. 
Thực vậy: 
Khi 0,5 0 
Khi 0  < 0,5 tốc độ o’ = (2 ­ 1) o 
< 0 
Ký hiệu 
2
1
13
tT
t
CK 
  là thời gian mở 
tương đối của van 1, 3 
1324 1  là thời gian mở tương đối 
của van 2, 4 
Ta có đồ thị đặc tính cơ như sau: 
b) Phương pháp 2: 
Kết hợp đặc tính cơ của hệ xung áp đơn (khi có hãm tái sinh, hãm động năng) 
và hệ xung áp đảo chiều (phương pháp 1) 
ta có đặc tính cơ phương pháp 2. 
CKT
t1
1  là thời gian đóng van T1 ở 
chiều quay thuận 
CKT
t2
2  là thời gian đóng van T3 ở 
chiều quay ngược 
3.6.6. Ưu điểm, nhược điểm của hệ 
xung áp – động cơ một chiều 
* Ưu điểm: 
­ Hiệu suất cao vì tổn hao trong các van và mạch điều khiển nhỏ 
­ Mạch điều khiển đơn giản khi dùng van điều khiển hoàn toàn 
­ Chất lượng điện áp tốt hơn so với các bộ biến đổi liên tục 
­ Kích thước gọn nhẹ nhất là khi dùng nguồn là động cơ quay 
 
13 = 1 
M(I) 
24 = 0 
13 = 0 
13 = 0 
24 = 1 
24 = 1 
 
1 = 1 
1 = 0,5 
1 = 0 
M(I) 
2 = 0 
2 = 0,5 
2 = 1 
Hình 4.30 
Hình 4.31 
Trường cao đẳng nghề Nam Định 
Giáo trình Truyền động điện 94
­ Khi nguồn có công suất lớn ta có thể bỏ qua Rb do vậy độ cứng đặc tính cơ 
cao 
­ Dễ thiết lập hệ thống tự động vòng kín (trong thực tế chỉ sử dụng vòng kín) 
* Nhược điểm: 
­ Điện áp xung gây ra tổn thất phụ do thành phần xoay chiều gây ra 
­ Tần số đóng cắt lớn (f = 200 ÷ 400 Hz) tạo ra nhiễu cho nguồn và thiết bị điều 
khiển. 
­ Tồn tại vùng gián đoạn đặc tính cơ dốc, kém ổn định 
Ngày nay hệ xung áp – động cơ một chiều được sử dụng nhiều trong giao thông 
điện thành phố, ô tô chạy điện.