Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG
Trang

1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

KHOA ĐIỆN
BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

Đề Tài :
TÌM HIỂU CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH
TỐC
ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ ỨNG
DỤNG
TRONG CÔNG NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: HUỲNH CÔNG TRUYỀN
Lớp 97ĐKC3/7
MSSV: 97202456
Khóa 1997 – 2001
Ngành: ĐIỆN KHÍ HÓA – CUNG CẤP ĐIỆN

I. Đầu Đề Đồ n

TÌM HIỂU CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ
KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP

II.Các Số Liệu Ban Đầu
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………….

Nội Dung

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG
Trang

4
1. Khái Quát Về Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha
2. Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Điện
Trở Phụ Mạch Roto.
3. Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Số
Đôi Cực
4. Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cuộn Kháng Bảo
Hòa
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG
Trang

5
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN
BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

BẢN NHẬN XÉT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tầng Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN DƯ XỨNG Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

BẢN NHẬN XÉT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: HUỲNH CÔNG TRUYỀN
Lớp : 97ĐKC 3/7
MSSV: 97202 456
Ngành: ĐIỆN KHÍ HÓA - CUNG CẤP ĐIỆN

* Tên Đề Tài:
TÌM HIỂU CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ
KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP
* Nội Dung:
Tìm hiểu, trình bày về nguyên lý điều chỉnh, ưu và nhược điểm, phạm vi
điều chỉnh và ứng dụng của các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ
không đồng bộ.

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG
Trang

8
1. Khái Quát Về Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha
2. Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Điện
Trở Phụ Mạch Roto.
3. Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Số
Đôi Cực
4. Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cuộn Kháng Bảo
Hòa

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG
Trang

9
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………
Giáo viên duyệt 1. Các đại lượng
2. Các phương trình cơ bản
IV. Ưu Và Nhược Điểm ……………………………………………………………………………… Trang
13
1. Ưu điểm
2. Nhược điểm
CHƯƠNG 2: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI
ĐIỆN TRỞ PHỤ MẠCH ROTO ……………………………………………………… Trang 14 I .Nguyên Lý Điều Chỉnh Khi Thay Đổi Điện Trở Phụ Trên Mạch Roto
…………………………………………………………… ………………………………………………………………………… Trang
14

II. Phương Pháp Điều Chỉnh Điện Trở Phụ Mạch Roto Bằng Các Van
Bán Dẫn …………………………………………………………………………………………………………………………
Trang 15
III.Nhận Xét Và Ứng Dụng Trong Công Nghiệp ……………………… Trang
19 CHƯƠNG 3:ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BẰNG
CÁCH THAY ĐỔI SỐ ĐÔI CỰC …………………………………………………………… Trang 20

I.Nguyên Lý Điều Chỉnh ……………………………………………… Trang
20
II. Các Phương Pháp Đổi Nối Dùng Để Điều Chỉnh Tốc Độ Động
Cơ……………………………………………………………………………………………………………………………. Trang 20

40

CHƯƠNG 5: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP……………………………………………………… Trang
42

I. Nguyên Lý Điều Chỉnh …………………………………………………………………. Trang 42
II. Dùng Bộ Điều Chỉnh Điện p Bằng Thyristor…………………… Trang46
III. Nhận Xét và ứng dụng………………………………………………………………………. Trang48

CHƯƠNG 6: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
BẰNG CÁCH THAY ĐỔI TẦN SỐ…………………………………………………………. Trang
49

I. Nguyên Lý Và Quy Luật Điều Chỉnh……………………………………… Trang 49
II.Các Bộ Biến Tần Dùng Để Điều Chỉnh Tốc Độ Động
Cơ……………………………………………………………………………………………………………. Trang 53
1. Bộ biến tần dùng trực tiếp thyristor
2. Bộ biến tần có khâu trung gian một chiều

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG
Trang

12
III. Ứng Dụng Trong Công Nghiệp………………………………………………………… Trang57

CHƯƠNG 7: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
BẰNG PHƯƠNG PHÁP NỐI TẦNG………………………………………………………….Trang
58

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG
Trang

13

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn

Thầy NGUYỄN DƯ XỨNG đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành
nhiệm vụ luận án này.

Các thầy cô của trường đã đã tạo điều kiện cho em trong quá trình làm đồ án
tốt nghiệp.

Các bạn sinh viên lớp 97ĐKC và những bạn khác đã góp phần ý kiến cho đồ

LỜI NÓI ĐẦU Trong sản xuất công nghiệp hiện đại, để nâng cao năng suất, hiệu suất sử
dụng của máy, nâng cao chất lượng sản phẩm và các phương pháp tự động
hóa dây chuyền sản xuất thì hệ thống truyền động điện có điều chỉnh tốc độ
là không thể thiếu. Vì vậy nhiều loại động cơ điện đã được chế tạo và hoàn
thiện cao hơn. Trong đó động cơ điện không đồng bộâ chiếm tỉ lệ lớn trong
công nghiệp, do nó có nhiều ưu điểm nổi bật như: giá thành thấp, dể sử
dụng, bảo quản đơn giản, chi phí vận hành thấp,
Ngày nay, do ứng dụng của tiến bộ khoa học kỹ thuật điện tử, sự phát triển
của công nghiệp, kỹ thuật tự động hoá và mọi sinh hoạt của nhân dân mà
phạm vi sử dụng động cơ động cơ không đồng bộ rộng rải hơn.
Trong thực tế, để đáp ứng yêu cầu sản xuất, làm việc của các nhà máy, phân
xưởng với yêu cầu điều chỉnh tốc độ động cơ ở một phạm vi nào đó. Điều
chỉnh tốc độ động cơ là các phương pháp điều chỉnh nhân tạo nhằm thay đổi
tốc độ của hệ thống, của cơ cấu sản xuất theo yêu cầu công nghệ.
Đề tài này tìm hiểu các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng
bộ được trình bày như sau: Nguyên lý điều chỉnh, các sơ đồ và ứng dụng
trong công nghiệp. Cùng với sự hướng dẫn nhiệt tình của Thầy NGUYỄN
DƯ XỨNG, em đã rút ra được những vấn đề cần sử dụng với các phương
pháp điều chỉnh thích hợp và kinh tế.
Nội dung tập luận án này gồm bảy chương:

Chương 1: Khái Quát Về Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha
Chương 2: Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay
Đổi Điện Trở Phụ Mạch Roto.


Sinh viên thực hiện:

HUỲNH CÔNG TRUYỀN Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG
Trang

16
CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ


Gồm hai loại: Loại roto dây quấn và loại roto kiểu lồng sóc.
 Loại roto kiểu dây quấn : Dây quấn roto giống dây quấn ở stato và có số
cực bằng số cực stato. Các động cơ công suất trung trở lên thường dùng
dây quấn kiểu sóng hai lớp để giảm được những đầu nối dây và kết cấu
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG
Trang

17
dây quấn roto chặt chẽ hơn. Các động cơ công suất nhỏ thường dùng dây
quấn đồng tâm một lớp. Dây quấn ba pha của roto thường đấu hình sao
(Y). Ba đầu kia nối vào ba vòng trượt bằng đồng đặt cố đònh ở đầu trục.
Thông qua chổi than và vòng trượt, đưa điện trở phụ vào mạch roto nhằm
cải thiện tính năng mở máy và điều chỉnh tốc độ.
 Loại roto kiểu lồng sóc: Loại dây quấn này khác với dây quấn stato. Mỗi
rảnh của lỏi sắt được đặt một thanh dẫn bằng đồng hoặc nhôm và được
nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vòng ngắn mạch đồng hoặc nhôm, làm
thành một cái lồng, người ta gọi đó là lồng sóc.
Dây quấn roto kiểu lồng sóc không cần cách điện với lỏi sắt.
3. Khe hở:
Khe hở trong động cơ không đồng bộ rất nhỏ (0,2 mm  1mm). Do đó roto là
một khối tròn nên roto rất đều.
I.2 Đặc Điểm Của Động Cơ Không Đồng Bộ.
- Cấu tạo đơn giản.
- Đấu trực tiếp vào lưới điện xoay chiều ba pha.
- Tốc độ quay của roto nhỏ hơn tốc độ từ trường quay của stato n < n
1
.
Trong đó:
n tốc độ quay của roto.
n


M
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG
Trang

18
Hình.1-1 Sơ đồ nguyên lý động cơ không đồng bộ.

Chiều dòng điện của các thanh dẫn ở nữa phía trên roto hướng từ trong ra
ngoài, còn dòng điện của các thanh dẫn ở nữa phía dưới roto hướng từ ngoài
vào trong.
Dòng điện I
2
tác động tương hổ với từ trường stato tạo ra lực điện từ trên dây
dẫn roto và mômen quay làm cho roto quay với tốc độ n theo chiều quay của
từ trường.
Tốc độ quay của roto n luôn nhỏ hơn tốc độ của từ trường quay stato n
1.
Có
sự chuyển động tương đối giữa roto và từ trường quay stato duy trì được dòng
điện I
2
và mômen M. Vì tốc độ của roto khác với tốc độ của từ trường quay
stato nên gọi là động cơ không đồng bộ.
Đặc trưng cho động cơ không đồng bộ ba pha là hệ số trượt:
Trong đó:
n là tốc độ quay của roto.

1
60


60
2
ω
1n

MMP 1đt 

cos 31 IUP 
1
1
n
nn
S


(1-1)

(1-2)
(1-3)
(1-4)
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG
Trang

19

Ngoài thành phần công suất điện từ còn có tổn hao trên điện trở dây quấn

động cơ và tổn hao phụ khác: Hiệu suất của động cơ: 2
1
2
11 3 IrPd 
st
st PP
PPPP đt1đt ΔΔ 

60
2
.'2
n
MMP



2Δ dP đt2 PP
2222 rImPd 
fcơ pPPP  22 '
)9,08,0(
1
2

P
Trong đó : b) Sức điện động của mạch roto lúc đứng yên.
Trong đó: K
2
là hệ số dây quấn roto của động cơ.

f
20
tần số xác đònh ở tốc độ biến đổi của từ thông quay qua cuộn dây, vì roto
đứng yên nên:

f
20
bằng với tần số dòng điện đưa vào f
1
1
1
n
nn
s


o

(1-14)
(1-15)
(1-16)
(1-17)
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG
Trang

21

c) Khi roto quay:
Tần số trong dây quấn roto là: Vậy f
2s
= s.f
1
Sức điện động trên dây quấn roto lúc đó là:
Với f
2s
= s.f
1
thế vào (1-19), ta được:


nnpnn
f Xs




mKWfE ss  2222 44,4
SKWfE ms  2212 44,4
(1-18)
(1-19)
(1-20)
(1-21)
I
o

x1 x'2
xo
10k
ro
r1
a)
b)
I
1

I
2

r’
2

Trang

22

Hình 1-2.
a) Sơ đồ nguyên lý.
b) Sơ đồ đẳng trò một pha của động cơ không đồng bộ Trong đó:
U
1
điện áp pha đặt lên cuộn stato.
x
1
, r
1,
I
1
là điện kháng , điện trở, dòng điện của mạch từ hóa.
x’
2
, r’
2
, I’
2
là điện kháng, điện trở, dòng điện pha của cuộn dây
roto qui đổi về stato.

I’

r
r
2

x’
2
= k
x
x
2
, với k
x
= k
r
= k
2
E

S là độ trượt của động cơ Trong đó:
n tốc độ quay của roto động cơ.
n = n
1
(1-S)

n
1
tốc độ quay đồng bộ của động

Theo sơ đồ đẳng trò một pha như hình (1-2), ta có biểu thức dòng điện roto đã
qui đổi về stato.
Khi tốc độ động cơ n = 0 , theo (1-26) ta có s =1.
Nếu điện áp đặt lên cuộn stato U
1
= const thì biểu thức (1 –29) chính là quan
hệ giữa dòng điện roto đã qui đổi về stato I’
2
với độ S hay với tốc độ n.
Do đó biểu thức (1-29) chính là phương trình đặc tính tốc độ.
b) Phương trình đặc tính cơ.

Công suất điện từ của động cơ Mặt khác:

Do đó: M
đt
mômen điện từ gồm hai phần :

Phần nhỏ tổn thất trên cuộn dây và tổn thất cơ do ma sát ở các ổ bi, ký hiệu
M
Phần lớn biến thành mômen quay của động cơ M.

MP đtđt 
55,9
'2'3
1
2
s
n
rI
M đt
MMM đt
M qua bỏthể có a Mà Δ,tMM 
(1-29)
(1-30)
(1-31)
(1-32)
(1-33)
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG
Trang

24

Vậy Mđt ~ M

Khi đó :

Thay I’
2
từ (1-26) vào (1-34), ta được















2
21
2
2
11
21
'
'
55,9
'3
xx
s
r
r
s

1
2
1
n
t
xrr
n
U
M



nxr
r
22
1
2'



(1-34)
(1-35)
(1-36)
(1-37)
(1-38)
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG
Trang

25

Với :

 


2
12



s
s
s
s
M
M
t
t
t

S
S
S
S
Mt
M
t
t


M
đm

S
t
n

n
1
n
đm
+s
n= 0
-n
+s