90
CHƯƠNG IV: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ (KĐB) ĐẶC BIỆT
§ 4.1. MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA
I. Đại cương
Động cơ không đồng bộ một pha
thường được được dùng trong các dụng cụ
sinh hoạt và công nghiệp, công suất từ vài
watt đến khoảng vài nghìn watt và nối vào
lưới điện xoay chiều 1 pha.
Do nguyên lý mở máy khác nhau và
yêu cầu tính năng khác nhau mà xuất hiện
những kết cấu khác nhau, nhưng nói cho
cùng vẫn có kết cấu cơ bản giống như động
cơ điện KĐB ba pha, chỉ khác là trên stator
có 2 dây quấn: Dây quấn chính hay dây quấn
làm việc và dây quấn phụ hay dây quấn mở
máy. Rotor thường là lồng sóc. Dây quấn chính
thường được nối vào lưới điện trong suốt quá trình làm việc, còn dây quấn phụ
thường chỉ nối vào khi mở máy. Trong quá trình mở máy, khi tốc độ đạt đến 75
đến 80% tốc độ đồng bộ thì dùng ngắt điện kiểu ly tâm cắt dây quấn phụ ra khỏi
lưới. Có loại động cơ sau khi mở máy, dây quấn phụ vẫn nối vào lưới. Đó là
động cơ điện một pha kiểu điện dung (hay còn gọi là động cơ điện hai pha).
II. Nguyên lý làm việc


động cơ điện một pha tương đương như 2 động cơ điện ba pha giống nhau có
rotor đặt trên cùng một trục và dây quấn stator nối nối tiếp nhau sao cho từ
trường của chúng sinh ra trong không gian theo chiều ngược nhau (hình 4.2b).
Đến lượt chúng lại tương đương một động cơ điện ba pha có hai dây quấn nối nối
tiếp nhau tạo ra
A
Φ và
B
Φ (hình 4.2c).

Trong động cơ điện một pha cũng như trong hai mô hình của chúng, từ
trường quay thuận và quay nghòch tác dụng với dòng điện rotor do chúng sinh ra
tạo thành 2 moment M
A
và M
B
. Khi động cơ đứng yên (s = 1) thì M
A
= M
B
và
ngược chiều nhau, do đó moment tổng M = M
A
+ M
B
= 0. Động cơ không quay
được ngay cả khi không có M
c
trên trục.


1111
B2
fs2
n
nnn2
60
pn
60
nnp
f )(]
)(
[
)(
−=
−−
=
+
=

Ở đây (2-s) là hệ số trượt của rotor đối với từ trường
B
Φ
.
Cho rằng M > 0 khi chúng tác dụng theo chiều quay của từ trường
A
Φ
, ta sẽ
có các dạng đường M
A
và M

cơ tự mở máy (khởi động) thì từ trường trong máy phải là từ trường quay hoặc ít
nhất từ trường quay ngược
B
Φ
phải yếu hơn so với từ trường quay thuận
A
Φ
, để
tạo ra từ trường quay có thể dùng vòng ngắn mạch hoặc dây quấn phụ và phần
tử mở máy. Dây quấn phụ đặt lệch pha với dây quấn chính một góc 90
0
điện
trong không gian trên mạch từ stator, phần tử mở máy dùng để tạo sự lệch pha
về thời gian giữa dòng điện trong dây quấn chính và dây quấn phụ có thể là điện
trở, cuộn dây hoặc tụ điện, tụ điện được dùng phổ biến vì dùng tụ động cơ có
moment mở máy lớn, hệ số công suất cos
ϕ
cao và dòng điện mở máy tương đối
nhỏ.
α . Dùng điện trở để mở máy:
Để làm cho I
mm
lệch pha so với I
lv
ta nối thêm một điện trở hay điện cảm
vào cuộn dây mở máy. M
mm
của loại
động cơ này tương đối nhỏ. Trong thực
tế tế chỉ cần tính toán sao cho bản thân dây

93
γ
. Động cơ điện một pha kiểu điện dung: Ta có thể để nguyên dây quấn mở máy có tụ điện nối vào lưới điện khi
động cơ đã làm việc. Nhờ vậy động cơ điện được coi như động cơ điện hai pha.
Loại này có đặc tính làm việc tốt, năng lực quá tải lớn, hệ số công suất của máy
được cải thiện. Nhưng trò số điện dung có lợi nhất cho mở máy lại thường quá
lớn đối với chế độ làm việc, vì thế trong một số trường hợp khi mở máy kết thúc
phải cắt bớt trò số của tụ điện ra bằng công tắc ly tâm.
ii.Dùng vòng ngắn mạch:
Vòng ngắn mạch F đóng vai trò cuộn dây phụ F
quãng 1/3 cực từ. Khi đặt một điện áp vào cuộn
dây chính để mở máy, dây quấn sẽ sinh ra một từ
trường đập mạch
c
Φ
. Một phần của
c
Φ là

Φ
lệch pha so với phần thông còn
lại
c
Φ
-
c
'
Φ
. Do đó sẽ sinh ra một từ trường gần
giống từ trường quay và cho một moment mở máy
đáng kể.
II. Phân loại:
Động cơ điện một pha có thể phân làm các loại sau:
+ Động cơ điện một pha có vòng ngắn mạch.
+ Động cơ điện một pha mở máy bằng điện trở (pha phụ).
+ Động cơ điện một pha mở máy bằng điện dung.
+ Động cơ điện một pha kiểu điện dung:
- Có điện dung làm việc.
- Có điện dung làm việc và mở máy.
H
ình 4.7 Động cơ điện 1
pha có vòng ngắn mạch
H
ình 4.6 Động cơ điện 1 pha kiểu điện dung

94
III. Sử dụng động cơ điện ba pha trong lưới điện một pha:
i.Khi điện áp nguồn điện 1 pha bằng điện áp pha của động cơ ba pha.


)(VUU
ngc
≈

+ I
f
: Dòng điện pha đònh mức của động cơ ba pha, (A).

- Sơ đồ hình 4.8b

+ Điện áp nguồn bằng điện áp pha của động cơ U
ng
= U
f

+ Điện dung làm việc của tụ điện
F
U
I
1600C
ng
f
LV
μ=
+ Điện áp làm việc của tụ:
ngc
U2U
≈

Cách đấu dây theo sơ đồ 4.8b có ưu điểm hơn sơ đồ hình 4.8a: Moment mở
- Sơ đồ hình 4.9a - Sơ đồ hình 4.9b
+ U
ng
= U
d
+ U
ng
= U
d
+ F
U
I
2800C
ng
f
LV
μ= + F
U
I
2740C
ng
f
LV
μ=
+
ngc
UU ≈ +
ngc

ình 4.9 Động cơ điện 1 pha kiểu điện dung khi
dng
UU = 96
thích lấy ở lưới điện xoay chiều, nguồn điều khiển lấy ở tín hiệu điều khiển, có
nhiều loại điều khiển : Điều khiển biên độ, điều khiển pha, điều khiển hỗn hợp
(cả biên độ và pha). Tổng quát từ trường quay có thể là ellip do tính bất đối
xứng của điện áp hoặc pha (pha nhỏ hơn 90
0
).
Khi có tín hiệu điều khiển trong khe hở sẽ hình thành từ trường quay và
động cơ làm việc với đặc tính moment thuận (đặc tính cơ thông thường). Khi mất
tín hiệu điều khiển, trong dây quấn stator chỉ còn nguồn điện 1 pha ( U
kt
), từ
trường đập mạch do dòng điện 1 pha sinh ra được phân thành 2 từ trường quay
thuận và ngược, tương ứng ta có 2 đặc tính cơ thuận và ngược, đặc tính cơ tổng
M
∑
sẽ tạo ra 1 moment ngược với moment thuận (là đặc tính cơ thông thường của
động cơ KĐB khi có cả 2 điện áp kích thích và điều khiển) làm rotor đứng lại
(H 4.10c).
Hình 4.10. Sơ đồ nguyên lý động cơ thừa hành không đồng bộ.

97

cao phải tăng stđ F = I W → W
tăng) (hình 4.10d).
§ 4.3. MÁY ĐIỆN KĐB LÀM VIỆC TRONG HỆ TỰ ĐỒNG BỘ (Selsyl)
Máy điện KĐB làm việc trong hệ tự đồng bộ gồm nhiều máy đặt cách
nhau và chỉ nối với nhau bằng điện. Khi 1 trong những máy đó quay đi 1 góc (
gọi là máy phát) thì những máy khác (máy thu) cũng quay 1 góc như vậy. Hệ
thống này thường dùng trong kỹ thuật khống chế và đo lường. Những máy điện
này thường thuộc loại 3 pha và 1 pha và có thể làm việc ở nhiều chế độ : Chỉ
thò, vi sai, biến áp.
1. Hệ tự đồng bộ 3 pha ( Selsyl 3 pha):
Đơn giản nhất là gồm 2 máy điện KĐB rotor dây quấn. Dây quấn stator
của chúng được nối với lưới điện còn dây quấn rotor được nối với nhau theo pha
. Như vậy nếu ở 2 máy vò trí của rotor đối với stator giống nhau thế sđđ E
2
trong
đúng thứ tự mạch rôto của chúng sẽ ngược nhau và dòng điện I
2
sẽ bằng 0.
Gọi F là máy phát tín hiệu và T là máy thu tín hiệu thì khi có tín hiệu tác
động vào máy phát F làm quay roto của nó đi 1 góc
θ
thì các sđđ E
2F
và E
2T
sẽ
có góc lệch
θ và do đó trong mạch rotor sẽ có dòng điện I
2
.


Trong đó : Z
2F
và Z
2T
: Tổng trở rotor của máy phát (F) và máy thu (T).
Từ đồ thò vectơ ta thấy thành phần tác dụng của I
2
cùng chiều với E
2T
do
đó M
T
sẽ làm quay rotor của máy T đi 1 góc
θ
. Trái lại thành phần tác dụng của
I
2
ngược chiều với E
2F
nên sẽ có moment M
F
kéo rotor của máy F trở về vò trí
θ = 0. Hoặc có thể giải thích như sau:
- Góc ψ
2F
≈ 180
0
, cos ψ
2

H
ình 4.11 Sơ đồ nguyên lý của selsyl ba pha

99
và
Φ
B
và ta coi như ø có hai hệ thống đồng bộ ba pha hợp lại. Như vậy có thể
dùng nguyên lý làm việc của hệ 3 pha tìm ra moment từng phần và moment
tổng.
Quay rotor của máy F theo chiều của
Φ
AF
1 góc
θ
. Đối với từ trường
quay thuận
Φ
AF
và Φ
AT
thì giống như hệ 3 pha M
AF
và M
AT
có khuynh hướng
kéo 2 rotor trở về cùng 1 vò trí . Đối với từ trường quay ngược
Φ
BF
và Φ