GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt–NguyễnTrọngThắng
T r a n g |37
CHƯƠNG3:
CÁCCHẾĐỘLÀMVIỆCVÀCÁCDẠNGKHÁCCỦA
MÁYĐIỆNKHÔNGĐỒNGBỘĐẶCBIỆT
1.ĐạiCương
Máyđiệnkhôngđồngbộngoàichếđộlàmviệcchủyếulàđộngcơđiệncòncó
thểlàmviệcởchếđộmáyphátvàtrạngtháihãm.
Máyđiệnkhôngđồngbộrôtodâyquấnkhiđứngyêncòndùnglàmmáyđiều
chỉnhcảmứng,máydịchphav.v…Ngàynayngườitacòndùngnhiềumáyđiệnnhỏ
theonguyênlýcủamáyđiệnkhôngđồngbộtrongcácngànhtựđộng.Nhữngmáynày
muônhìnhmuônvẻvàcôngdụngcủanórấtrộngrãi.Vìvậytrongchươngnàysẽnói
quanguyênlýlàmviệccủamộtvàiloạithôngdụng.
2.CácChếĐộLàmViệcĐặcBiệtCủaMáyĐiệnKhôngĐồngBộ
2.1.Máyphátđiệnkhôngđồngbộlàmviệcđộclậpvớilướiđiện
Nhưtađãbiếtkhimáyđiệnkhôngđồngbộlàmviệcởhệsốtrượt ¥<s<0thì
:
tgy
2
=
2
2
2
2
r
xs
s
r
x
'
'

coj
1
<0,tứclàmáyphátcôngsuấtđiệntácdụngvàolưới.
Hình3.1.Đồthịvectơcủamáyđiệnkhôngđồngbộởchếđộmáyphát.
Nhưvậynếudùngmộtđộngcơsơcấpkéorôtoquaynhanhhơntốcđộđồngbộ
thìmáysẽphátracôngsuấtđiệntácdụngvàolưới.Tuyvậy,côngsuấtphảnkhángQ,
Q=m
1
U
1
I
1
sinj
1
>0nênmáyvẫnnhậncôngsuấtphảnkhángtừlướivàomộtmặtđể
cungcấpcôngsuấtphảnkhángdotừthôngtảntrênstatovàrôtogâynên.Mặtkhácđể
tạotừthôngtrongkhehởkhôngkhícủamáy.
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt–NguyễnTrọngThắng
T r a n g |38
Khuyếtđiểmchínhcủamáyphátkhôngđồngbộlàmviệcvớilướilàtiêuthụnhiều
côngsuấtphảnkhánglàmcosưcủalướikém.
Tuynhiênmáyphátkhôngđồngbộlàmviệcvớilướicũngcóưuđiểmnhư:
Vấnđềmởmáyvàhoàvớilướidễdàng,hiệusuấtvậnhànhcaovìvậynócóthểlàm
nguồnđiệnhỗtrợnhỏ.
Máyphátđiệnkhôngđồngbộcòncóthểlàmviệcđộclậpvớilưới,quátrìnhtự
kíchđểthànhlậpđiệnáptươngtựnhưtrongmáyđiện1chiềukíchthíchsongsong.
TừđồthịvectơHình3.1,nếubỏquatổnhaothéptathấy
.
I
0

gh
hay: C>C
gh
(3.3)
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt–NguyễnTrọngThắng
T r a n g |39
Trịsốđiệndungbaphacầnthiếtđểkíchtừchomáyđạtđếnđiệnápđịnhmức
lúckhôngtảicóthểtínhtheocôngthức:
C
0
=
6
2
11
10
Uf2
I3
p
m
( mF) (3.4)
Þ U
1
=
3
C
1
I3 =
w
m
I

statovàokhoảng25%C
0.
Điệndungbùvàođiệnkhángcủatảicóthểtínhtheocông
thứcsau:
C
1
=
6
2
11
10
Uf2
Q
p
( mF) (3.6)
trongđóQlàcôngsuấtphảnkhángcủatải.
Từđótathấy,trừkhicóthiếtbịđiềuchỉnhtựđộng,nếukhôngthìkhitảithay
đổirấtkhógiữUvàf
1
khôngđổi.Ởtảithuầntrởthìảnhhưởngđốivớiđiệnápvàtần
sốcònít.NếutảicótínhcảmthìảnhhưởngđếnUvàf
1
rấtnhiều.
Dođiệndungtươngđốiđắtnênthườnghạnchếcôngsuấtcủamáyphátkhông
đồngbộthườngnhỏhơn20KW.Máyphátđiệnkhôngđồngbộtựkíchthườnglàloại
rôtolồng sócvàsửdụngở những nơi yêu cầu chấtlượngđiệnkhông caolắmnhư
trongquátrìnhđiệnkhíhoánôngthônhoặclàmnguồnđiệntạmthờivớicôngsuất
nhỏ.
2.2.Trạngtháihãmcủamáyđiệnkhôngđồngbộ
Trongthựctếmuốnđộngcơngừngquaymộtcáchnhanhchóngvàbằngphẳng

1
độngcơsẽtrởthànhmáypháttrảnănglượngvềlướiđồngthời
cómômenhãmđộngcơlại.Cótrườnghợpkhôngcầnđổisốđôicựcnhưkhixeđiện
xuốngdốctốcđộcủarôtotănglênquátốcđộđồngbộnhưvậyđộngcơcũnglàmviệc
ởtrạngtháihãm.
Đểtăngmômenhãm,đôikhingườitachophéptăngđiệnápđặtvàodâyquấn
statobằngcáchđổinốitừY ® D.Khihãmtáisinhdòngđiệntácdụngtrongmạch
rôtoâmnênmômenđiệntừcủađộngcơcũngâm:
I’
2s
=
sxjR
sE
22
2
' '
'
+
=
2
2
2
2
22
sxR
sRE
) ' ( '
' '
+


Điềuchỉnhmômenhãmbằngcáchđiềuchỉnhđiệnápmộtchiềuvàodâyquấn
stato. Trên thực tếquá trình hãm theo phương pháp này thường được tiến hành tự
động.
Hình1.6. Hãmđộngnăngđộngcơđiệnkhôngđốngbộ.
3.CácDạngKhácCủaMáyĐiệnKhôngĐồngBộ
3.1.Máyđiềuchỉnhpha(máydịchpha)
Máy dịchphalàloạimáyđiệncóthểtạonênmộtsđđE
2
ởphíathứcấpvớimột
góclệchphatùyýsovớiđiệnápsơcấpU
1
.
Máycócấutạogiốngnhưmáyđiệnkhôngđồngbộrôtodâyquấnnhưngrôto
bịgiữchặtbởimộthệthốngvisvôtậnlàmrôtokhôngthểquaytựdođượcmàchỉcó
thểquaymộtgócnhấtđịnhtheosựđiềukhiểntừbênngoài.Máythườnglàloạiba
pha.TheoHình 3.7atacódâyquấnstatonốivớilướiđiệnsinhratừtrườngquay.
Dâyquấnrôtothôngquavànhtrượtnốivớitải.
TừtrườngquaytrongkhehởsinhrasđđtrongdâyquấnstatolàE
1
vàE
2
cótrị
sốtỷlệvớisốvòngdâytácdụngcủacácdâyquấncòngócphaphụthuộcvàovịtrí
tươngđốicủachúng.Vìbaphađốixứngtacóthểnghiêncứutrênmộtpha.
GiảsửgócgiữaphaAcủadâyquấnstatovớiphaacủadâyquấnrôtolà0
0
.Sau
đóquayphaađimộtgóc btheochiềutừtrườngquay.Căncứvàomạchđiệnthaythế
vàbỏquađiệnáprơitrêntổngtrởtacó:
1

Máyđiềuchỉnhcảmứnglàloạimáybiếnđiệnápdựatrênnguyênlýcủamáy
điệnkhôngđồngbộbapharôtodâyquấnvớirôtođứngyên.
Kếtcấucủamáyđiềuchỉnhcảmứnggiốngnhưmáydịchpha,chỉkháclàdây
quấnstatovàrôtongoàisựliênhệvềtừcònliênhệvềđiệnnhưtrongmáybiếnáptự
ngẫuhaidâyquấn.Máyđiềuchỉnhcảmứngcóhailoại:Đơnvàkép.
a. Máyđiềuchỉnhcảmứngđơn:
Hình3.8.Sơđồnguyênlývàđồthịvectơcủamáyđiềuchỉnhcảmứngđơn.
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt–NguyễnTrọngThắng
T r a n g |44
Nghiêncứutrênmộtphadâyquấntacó:
α j
1
1
.
2
.
1
.
2
.
e
k
U
U E U U
-
- » + =
2
.
U =U
1

1
)
CầnchúýlàkhiđiềuchỉnhtrịsốcủaU
2
thìgócphacủanóđốivớiU
1
cũng
thayđổimộtít.Ngoàirakhimáylàmviệctrênrôtocómômenđiệntừlớnkéovềvịtrí
haidây quấn stato vàrôto trùng trụcnênphải cóbộ phậnhãm giữ không cho rôto
quay.Đểkhắcphụckhuyếtđiểmnàytadùngmáyđiềuchỉnhcảmứngkép.
b. Máyđiềuchỉnhcảmứngkép
Gồmhaimáyđiềuchỉnhcảmứngđơnghéplại,hairôtođượcnốichặtvớinhau
vềcơkhí.DâyquấnđượcnốitheosơđồnguyênlýnhưHình3.9a.
Theohìnhvẽtathấythứtựphacủahaimáyngượcnhautừtrườngquayngược
nhaunêngócphagiữaE
2
vớiE
1
tronghaimáybaogiờcũngngượcnhaudùrôtoquay
theochiềunào.
TheođồthịvectơởHình3.9btacóđiệnápđầurabằng:
II 2
.
I 2
.
1
.
2
.
' ' E ' E U U + + =

2
=U
2min
=U
1
(1
k
2
)
Khi a =180
0
tacó:U
2
=U
2max
=U
1
(1+
k
2
)
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt–NguyễnTrọngThắng
T r a n g |45
GócphaU
2
luônluôntrùngphavớiU
1
,cònM
đt
sinhraởhaimáyđiềuchỉnh

1
=
p
f60
1
làtốcđộđồngbộcủatừtrườngquay.
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt–NguyễnTrọngThắng
T r a n g |46
Ơmáybiếnđổitầnsốdâyquấnrôtonhậnnănglượngtừ2phía.Mộtphầntừ
phíastatochuyểnquanhờtừtrườngquay,mộtphầntừđộngcơsơcấpĐKtruyềnqua
theotrụccủarôto.
P
2
=m
2
sE
2
I
2
cos y
2
Trongđóm
2
vàE
2
làsốphavàSđđcủarôtokhiđứngyên.
CSđiệntừchuyểntừstatosangrotobằng:
P
đt
=m

Máybiếnđổitầnsốthườngdùngđểcungcấpdòngđiệntầnsốf
2
từ100÷200Hz
dùngtrongcôngnghiệp.
Tacó:
s=
1
1
n
nn +
=
BT
1
1
BT
1
p
f
p
f
p
f
Ñ
+
=
Ñ
Ñ
p
pp
BT

ý
ü
=
=
f
2
=4f
1
=200Hz
3.4. Máy điện không đồng bộ là m việc trong hệ tự đ ồng bộ
(Selsyn)
Máyđiệnkhôngđồngbộ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một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baphavàmộtphavàcóthểlàmviệcởnhiềuchếđộ:Chỉthị,visai,biếnáp.
a.HệTự ĐồngBộ3Pha( Selsyn3pha)
Hệ tựđồng bộbaphađơn giảnnhất làgồm haimáyđiện khôngđồng bộ rôto dây
quấn.Dâyquấnstatocủachúngđượcnốivớilướiđiệncòndâyquấnrôtođượcnốivới
nhautheođúngthứtựph.Nhưvậynếuởhaimáyvịtrícủarôtođốivớistatogiống
nhauthìsđđE
2
trongmạchrôtocủachúngsẽngượcnhauvàdòng điệnI
2
sẽbằng0.
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt–NguyễnTrọngThắng
T r a n g |47
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thìcácSđđE
2F

Trongđó:Z
2F
vàZ
2T
:Tổngtrởrôtocủamáy phát(F)vàmáythu(T)
TừđồthịvectơHình3.11btathấythànhphầntácdụngcủaI
2
cùngchiềuvới
E
2T
dođóM
T
sẽlàmquayrôtocủamáyTđi1góc.Tráilạithànhphầntácdụngcủa
I
2
ngượcchiềuvớiE
2F
nênsẽcómômenM
F
kéorôtocủamáyFtrởvềvịtrí=0.
Hoặccóthểgiảithíchnhưsau:
góc y
2F
»180
0
,cos y
2
<0 ®M
F
<0(Mhãm):kéorôtomáyFtrởvềvịtrí0

AF
vàM
AT
cókhuynhhướngkéohairôto
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt–NguyễnTrọngThắng
T r a n g |48
trởvềcùngmộtvịtrí.ĐốivớitừtrườngquayngượcƯ
BF
vàƯ
BT
cũngvậy.Vìvậy
mômendohaitừtrườngquaysinhratrênmỗimáycùngchiềunêntrịsốtuyệtđốicủa
chúnglàtổngcủahaimomencủatừngphânlượngtừtrườnglàmtrụcquay.Nhưvậy
nếuquayrotocủamáyFđimộtgócthìrotomáyTcũngquayđimộtgóc.
Thườngđặtdâyquấnsơcấpmộtphatrênrotocòndâyquấnthứcấpbaphalắp
trên stato như vậy giảm đi được một vành trượt. Để có đặc tính mômen tốt, dây
quấnmộtphathườngđặttrêncựclồi.
Ngàynayngườitađãchếtạonhữngselsynmộtphakhôngvànhtrượt.
Hệtựđồngbộngàynayđượcápdụngrộngrãitrongngànhtựđộnhoávàđiều
khiển.
Hình3.12.Sơđồnguyênlývàđồthịvectơcủaselsynmộtpha.
Hình3.13.Cấutạoselsynmộtpha.
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt–NguyễnTrọngThắng
T r a n g |49
3.5.Độngcơchấphànhkhôngđồngbộ(ACServoMotor)
Đểđiềukhiểnmộtđốitượngnàođó,tínhiệuđiềukhiểnítkhidẫntrựctiếpđến
màthườngquakhâutrunggiannàođó.Thídụmuốnbiếntínhiệuđiệnápthànhtín
hiệucơhọctácđộngvàođốitượngđiềukhiểnthìngườitadùngkhâutrunggianlà
độngcơchấphành.Độngcơnày cầnthoảmãncácyêucầuchính:
Độnhạycao,quántínhbé,nghĩalàphảiquayhoặcdừngtứckhắckhicóhoặc

đứnglại( Hình3.15b)
Hình3.14.Sơđồnguyênlývàcấutạođộngcơchấphànhhànhkhôngđồngbộ.
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt–NguyễnTrọngThắng
T r a n g |50
Hình3.15Đặctínhcơcủađộngcơchấphànhkhôngđồngbộ.
Đểmáylàmviệcổnđịnhvàđặctínhcơtuyếntínhthìrôtophảiđượcchếtạo
vớiđiệntrởrấtlớnđểs
m
=3÷4,vớis
m
lớnnhưvậynómớichốngđượchiệntượngtự
quaynữa(cònđốivớiđộngcơmộtphathôngthườngvìđiệntrởrôtobénênđặctính
cơcódạngnhưHình3.15a,khirôtođãquaytangắtmạchkhởiđộngthìđộngcơvẫn
tiếptụcquay).
Độngcơ chấphành khôngđồngbộ có kết cấu tương tựnhư động cơ không
đồngbộthườngrôtolồngsócnhưngphảiđượcchếtạovớiđộchínhxáccao,quántính
bé.Thôngthườnghaylàmtheokiểurôtorỗng(hìnhcốc)cấutạonhư Hình3.14b.
Statogồmhaiphần:Ngoàivàtrong,statongoàigồmcácláthépkĩthuậtđiện
ghép lại với nhau, gồm có răng rãnh để đặt dâyquấn kích thích và dây quấn điều
khiển.Statotronggồmcácláthépghéplạikhôngcórăngrãnhchỉdùnglàmmạchdẫn
từ.Rôtorỗngthườnglàmbằngvậtkhôngdẫntừnhưnhôhayđuyrađượcbắtlêntrên
trụcbằngvànhđỡvàquay ởgiữakhehởstato.Ngoàirarôtocóthểlàmbằnghợpkim
đồngnhômcóđiệntrởsuấtcaohoặc làmbằngsắt,haybằngvảiép trênmặtngoài
trángvậtliệudẫnđiện.
Dokhehởkhôngkhílớn(d =0,3÷1,4mm)nênI
0
lớn,cosưthấp,hiệusuấtthấp,
trọnglượnglớn(vì dlớnnênmuốn FcaophảităngstđF=IW ®Wtăng)(hình114
b)
3.6.Máypháttốcđộkhôngđồngbộ

k
tronghìnhtrụrôtorỗngđangđứngyênxuấthiệnsđđvàdòngđiệnxoaychiềuvới
tầnsốf
1
nhưmáybiếnáp,chiềucủatừtrườngƯ
1
dodòngđiệnđósinhrađượcvẽở
Hình3.6a.
Khin=0:DotrụccủadâyquấnW
F
thẳnggócvớitrụcW
k
tứclàthẳnggóc
vớiphươngƠ
k
và Ư
1
nênE
F
=0
Khirôtoquayn#0trongrôtosẽcảmứngthêmmộtsđđquaye
q
dotừtrường
Ơ
k
quétquarôto.e
q
ºn,dòng điệnIqdoe
q
sinhracóchiềunhưHình3.16b

Trênthựctế,khimáypháttốcđộcótải,phảnứngcủadòngđiệntrongrôtogây
nênsựbiếndạngcủatừtrườngvàsựthayđổicácthôngsốcủamáy.Hiệntượngnày
gâynênsaisốvềtrịsốvàlàmmấttínhchấttuyếntínhcủaU
F
=f(n)nhấtlàởtốcđộ
cao.Vìvậymáythườngdùngđểđotốcđộtrongphạmvi8000÷10000v/phvới DU
F
=5÷10V.
3.7.Máybiếnápxoay
Máybiếnápxoaylàthiếtbịđiệnlàmviệctheonguyênlýcảmứngđiệntừ,có
thểchoramộtđiệnápthayđổitheogócxoaycủarôto.Cấutạogiốngđộngcơkhông
đồngbộrôtodâyquấndạngcôngsuấtnhỏ.Trênstatovàrôtocóđặtdâyquấnhaipha
đốixứnglệchnhautrongkhônggian90
0
điện.
Điệnápđầuratrênrôtomáybiếnápxoaycóthểtỷlệvớisin,cosinhoặcvới
bảnthângócxoaycủaroto,dođóngườitaphânlàmmáybiếnápxoaysincosinvà
máybiếnápxoaytuyếntính. SơđồnguyênlýnhưHình3.18.
Hình3.18.Sơđồnguyênlýmáybiếnápxoaysin–cosin
vàmáybiếnápxoaytuyếntính.
ĐặtđiệnápxoaychiềuU
1
vàodâyquấnstatoW
1
u
1
=U
1max
sint= 2 U
1

=
11dq
22dq
Wk
Wk
U’
2
=k
1
U
1
sin (3.18)
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt–NguyễnTrọngThắng
T r a n g |53
U”
2
=k
1
U
1
cos (3.19)
TừđótathấytrịsốhiệudụngcủađiệnápđưaraU’
2
vàU”
2
tỷlệvớisinvàcos.
Khimbaxoaycótải,dòngđiệni’
2
vài”
2

.Dòngđiệntrongdây
quấnW
n
sẽsinhratừtrườngbùthànhphầntừtrườngngangtrục F’’
2
cos avà F’’
2
sin a ,dođócóthểgiảmsaisốđếnmứctốithiểu.
Hình3.19.Nguyênlýlàmviệccủamáybiếnápsin–cosin.
Nếu đấu dây quấn của mba xoaytheo Hình 3.18c tacó máybiến áp xoay
tuyếntính.
Khigóctrongkhoảng0< a<65
0
điệnápởđầucuốihaidâyquấnnốitiếp
W’
2
vàW
n
tỷlệthuậnvớigócxoay a.CòndâyquấnW”
2
ởrôtonốikínmạchvới
tổngtrởZ
f
dùngđểbùtừtrườngngangtrục.
Máybiếnápxoayngàynaycósaisố<=5%,trongtrườnghợpđặcbiệtcó
thểlàmchosaisố<=0,05÷0,07%.Côngsuấtcủambaxoaythườngtrongkhoảng
vàivoltampevớiU=115Vvàf=50Hz÷400÷2500Hz.
MBA xoay đượcdùng trong cácmáytính, các hệtuỳ đông và cácsơđồhệ
thốngquaytrongtrạmrađa,v.v…
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt–NguyễnTrọngThắng