MÔ HÌNH HOÁ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA
CÓ MỘT VÒNG NGẮN MẠCH
MODELING SINGLE PHASE INDUCTION MOTORS WITH ONE SHORTED
SHADING LOOP ON THE POLE
TRẦN VĂN CHÍNH
Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng
TÓM TẮT
Bài báo trình bày kết quả xây dựng mô hình toán học của động cơ không đồng bộ một pha mở
máy bằng vòng ngắn mạch với giả thiết mạch từ của máy không bão hoà. Trên cơ sở mô hình
toán học này, một sơ đồ mô phỏng dựa trên phần mềm Matlab được xây dựng. Từ kết quả mô
phỏng có thể nhận thấy ảnh hưởng của các thông số của vòng ngắn mạch đến đặc tính làm
việc của động cơ. Trên cơ sở đó có thể hiệu chỉnh vòng ngắn mạch để đạt được đặc tính động
cơ mong muốn.
ABSTRACT
This paper shows the mathematical model of induction motors with one shorted shading loop on
the pole. The simulation schema is developed on the basis of the model. The impact of the
short-circuit shading loop on the motor characterictics is derived from the simulation results. The
parameters of the short-circuit shading loop will be corrected to attain the desirable
characteristics of motors.
1. Giới thiệu
Động cơ không đồng bộ một pha được dùng nhiều trong các thiết bị điện gia đình. Để
có thể tạo ra mô men quay, các động cơ loại này hoặc có cuộn dây phụ nối với tụ điện hoặc có
vòng ngắn mạch đặt trên cực từ. Loại động cơ thứ hai thường được dùng nhiều trong các máy
có công suất nhỏ do kết cấu đơn giản. Trong [1], các công thức tính toán thông số được trình
bày. Tuy nhiên khó dùng chúng để hiệu chỉnh động cơ nhằm đạt được tính năng mong muốn.
Việc mô hình hoá động cơ là một cách cho phép nhận được quan hệ giữa đặc tính làm việc của
động cơ và các thông số của vòng ngắn mạch. Các thông số này sẽ được thay đổi cho đến khi
nhận được đặc tính làm việc tốt nhất. Việc xây dựng mô hình toán học và sơ đồ mô phỏng các
dạng động cơ khác [2], [3], [4] được chú ý nhiều do tính phổ biến của chúng. Riêng mô hình
của động cơ một pha có vòng ngắn mạch còn ít được chú ý đến. Đây là một vấn đề có tính ứng
dụng cao vì phương pháp này giúp cho việc tối ưu hoá động cơ một pha có vòng ngắn mạch

w k 1
k
w k w M M
= = = =
(1)
Từ (1) ta suy ra:
q
d
M M
M kM
=
=
(2)
Phương trình cân bằmg điện áp của các dây quấn là:
λ
= +
λ
= +
λ
= +
λ
= +
λ
= +
qs1
qs1 qs1 qs1
qs2
qs2 qs2 qs2
ds2
ds2 ds2 ds2

qs1
= w
B
sinδ
Từ thông móc vòng với các dây quấn có thể biểu diễn bởi các phương trình sau:
λ
� �
θ θ
� �
λ
θ θ
� �
� �
− θ θ
λ =
� �
θ θ − θ
� �
λ
� �
θ θ
λ
� �
� �
qs1
qs1qs1 qs1qs2 qs1qr qs1dr
qs2
qs1qs2 qs2qs2 qs2qr qs2dr
ds2ds2 ds2qr ds2dr
ds2

qr
s2 drdr
dr
i
i
i
i
cos 0 L
i
(4)
Các hệ số trong (4) cho bởi:
σ σ σ
= + ρ = + ρ = δ + ρ δ
= ρ = ρ = ρ
2 2 2
qs1qs1 qs1 qs1 g c c g ds2ds2 f g
qs1qr qs1 r g c r g qs1dr qs1 r g
L L W L W L L cos cos
L W W W W L W W
δ
A
w
B
w
Hình 1: Cấu trúc động cơ
d
Hình 2: Mô hình động cơ
A
w
B

� �
qd
cos sin
T ( )
sin cos
−
θ − θ
� �
� �
θ =
� �
� �
θ θ
� �
1
qd
r
cos sin
T ( )
sin cos
(5)
Áp dụng (2) và (5), sau khi biến đổi toạ độ và quy đổi từ các dây quấn về dây quấn chính w
qs1
ta
nhận được hệ phương trình đối với từ thông và điện áp như sau:
σ
σ
σ
σ
σ

= +
=
λ
λ+)
= +
=
λ
λ+)
= +
=
λ
θ
θ+)(
= −λ +
=
λθ
θ−λ+
= + λ +
qs1
qs1 qs1 qs1
qs2
qs2 qs2 qs2
ds2
ds2 ds2 ds2
s
qr
s s s
r
qr qr r dr
s

(8)
hay:
hay:(i
= Ψ δ + Ψ δ − Ψ − Ψ
ω
s s
em ds2 qs1 ds2 qs2 qs1 ds2 qs2 ds2
b
p
M ( i sin i sin i i )
2
(9)
Phương trình chuyển động của động cơ được viết là:
ω
= + −
ω ω
= + −
rm
em co cd
r b
em co cd
d
J M M M
dt
d( / )
2H M M M
dt
(10)
Mô phỏng
Sử dụng các phương trình (6) ÷ (10) ta xây dựng sơ đồ mô phỏng như hình 3: