TRƯỜNGĐẠIHỌCSƯPHẠMKỸTHUẬTTP.HCM
KHOAĐIỆN
BỘMÔN:CƠSỞKỸTHUẬTĐIỆN
  0
GVCThS.NGUYỄNTRỌNGTHẮNG
GIÁOTRÌNH
MÁYĐIỆN
ĐẶCBI ỆT
TP.HCMTháng5/2006
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |1
CHƯƠNG1
MÁYĐIỆNMỘTCHIỀUĐẶCBIỆT
1.Đại Cương
Máyđiênmộtchiềuchủyếuđượcchếtạothànhđộngcơhaymáyphátđiện,
nhưngtrongnhiềungànhkỹthuậtchuyênmônđặcbiệtmáyđiệnmộtchiềuđượcchế
tạodướinhiều dạngđặcbiệt khác,nóđượcdùng trongkỹthuậthàn,điệnphân,kỹ
thuậtluyệnkim.Trongcácthiếtbịcơcấutựđộngđiềukhiểnxa,giaothôngvậntải,
trongthôngtinliênlạcv.v Tuỳtheonhữnglãnhvựckỹthuậtkhácnhaumàthường
cómáyđiệnmộtchiềucónhững yêucầukhácnhau.Thídụcácmáysửdụngtrong
ngànhtựđộngyêucầuđộtincậycao,quántínhbé,côngsuấtnhỏ.Trongkỹthuậthàn,
luyệnkimthườngyêucầudòngđiệnlớnv.v 
Trongchươngnàychúngtasẽnghiêncứusơlượcmộtvàiloạimáyđiệnmột
chiềuđặcbiệtđượcsửdụngrộngrãitrongthựctiễnbaogồmmáyđiênmộtchiềutừ
trườngngang,máypháthànđiệnvàmộtsốmáynhỏdùngtrongkỹthuậtđolườngvà
tựđộng.
2.MáyĐiệnMột ChiềuTừTrườngNgang
Máyđiệnmộtchiềutừtrườngnganglàmáyđiệnmộtchiềucóvànhgóp,dùng
từ trườngphảnứngphầnứngđểcảmứngdòngđiện đưa ratải.Nhưvậytrongdây
quấnphầnứnggồmcóhaidòngđiện:dòngđiệnthứnhấttạoratừtrườngngangvà
dòng điệnthứhaiđưaradùngđượctạonênbởitừtrườngngangđó.

vàcungcấp
rangoàimộtdòng điệnI
2
nàođó.
2.1.Máy khuếchđạiđiệntừ (MĐKĐ):
Đểkhốngchếmộtđốitượngnàođó,tínhiệucóthểdẫntrựctiếpđếnđốitượng
điềukhiểnkhôngcầnquahệthốngkhuếchđại.Cũngcóthểtínhiệuđượcquabộphận
trunggiankhuếchđạilênđưađếnđốitượngđiềukhiển.
Máykhuếchđạiđiệntừhaymáykhuếchđại(MKĐ)làmộttrongcácthiếtbị
trunggiannhậntínhiệuđưađếnđốitượngđiềukhiểnnócónhiệmvụbiếnđổimộttín
hiệuđiệnáphaydòng điệnnhỏđểkhốngchếmộtcôngsuấtlớn.
Máyđiệnmộtchiềukíchthíchđộclậpcũngcóthểxemnhưlàmộtmôhìnhcủa
MĐKĐ,trongđótínhiệuđầuvàolàcôngsuấtkíchthíchP
t
vàtínhiệuđãđượckhuếch
đại làcôngsuất đưa raP
đm
ở đầumáyphát,nhưngvì P
t
=(1÷2)%P
đm
,nênhệsố
khuếchđạirấtnhỏ(k
KĐ
= 50÷100)nênmáyphát điện kích thíchđộclậpkhông
đượcdùngnhưMĐKĐ.
Hình1.2 .Sơđồnguyênlýmáy điệnmộtchiềukíchtừđộclập.
Máyđiệnkhuếchđạicók
KĐ
rấtlớn, vìcóhaibậckhuếchđại:

r
v
I
I
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |3
k
cl
= (1.2)
SơđồcủaMĐKĐđượctrìnhbàytrênHình1.3.Nguyênlýlàmviệcđượcxét
tươngtựnhưmáyđãxétởHình1.1.
Ởđâys.t.đF
2
doI
2
tạorahoàntoànbịs.t.đcủacuộnbùBtrunghoànhờđócông
suấtcủatínhiệuđầuvàosẽbédẫnđếnk
KĐ
tăng.BiếntrởRscócôngdụnghiệuchỉnh
tácdụngcủacuộnbùB.CuộntrợtừTchophéphạthấpdòngđiệnI
1
dođócảithiện
đượcvấnđềđổichiềuchochổithan11.Đểcảithiệnđổichiềuchocặpchổithan22
ngườitađặtdâyquấnphụDPtheohướngdọc ởHình1.4.
Hình1. 3.SơđồnguyênlýcủaMĐKĐ.
Đểđặtcácdâyquấnnóitrên,láthépcủaStatorcódạngnhưhìnhsau:
Hình1.4 .LõithépStatorcủaMĐKĐ.
1.Dâyquấnđiềukhiển,2.Dâyquấnbù,3.Dâyquấncựctừphụ,
4.Dâyquấntrợtừ,5.Dâyquấnkhửtừtrễtrênmạchtừstator.
NguyênlýlàmviệccủaMĐKĐ

1
sẽgâynênsđđE
2
khálớn,E
2
tạonênđiệnápU
2
vàcungcấprangoàimộtdòng điệnI
2
nàođó.
P
đk
=U
đk
.I
đk
®P
1
=U
1
.I
1
®P
2
=U
2
.I
2
NhưvậytađãkhốngchếđượccôngsuấttừP
đk

å
=(f
1
+ f
2
)tăng ®UMĐKĐtăng ®
I
tF
tăng ®U
F
tăngđếnUbanđầu.
ñk
P
P
2
1
2
P
P
ñk
1
P
P
e
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |5
Hình1.6trìnhbàymộtứngdụngcủaMĐKĐdùngduytrìđiệnápvàtốcđộĐC
khôngđổi.
Hình1.6 . SơđồnguyênlýmạchứngdụngMĐKĐ.
Mạchcóchứcnăngnhưsau:

2
S
2
thìrấtbãohoà.
Phầnứngcủamáyphátcóthểxemnhưđượcchialàm4phần.CácphânAcvà
BbtạonênphảnứngphầnứngkhửtừđốivớicặpcựctừN
1
S
1
,còncácphầnAbvàBc
tạonênphảnứngphầnứngtrợtừđốivớicáccựcN
2
S
2
.
NhưvậykhiI
ư
tăngtừthôngcáccựcN
2
S
2
hầunhưkhôngđổidolõithépcủanó
bịbãohoà.KếtquảlàtừthôngtổngN
1
N
2
–S
1
S
2

ratínhiệuđiềukhiểnnhằmxácđịnhthờiđiểmvàthứtựđổichiều.
3.Bộđổichiềukhôngtiếpxúc,thựchiệnđổichiềudòngđiệntrongcuộnứng
trênstatotheotínhiệuđiềukhiểncủacảmbiếnvịtrírôto.
Hình1.9.Sơđồcấutrúcđộngcơmộtchiềukhôngtiếpxúc.
4.2.Nguyênlý hoạtđộng.
Hình1.10trìnhbàysơđồnguyênlýcủađộngcơmộtchiềukhôngchổithan,có
mộtcuộndâytrênmạchstato.
Hình1.1 0.Sơđồnguyênlýđộngcơmộtchiềukhôngchổithan.
1. Statocủađộngcơ.
2. Dâyquấntrênstato.
3. Rôtoloạinamchămvĩnhcửu,cóhaicực.
4. Đĩasắttừ,códạnghìnhtrònkhuyếtvàđượcđặttrêntrụcrôto.
5. Bộphậnđổichiềukhôngchổithanđượccấutạobằngcáclinhkiệnđiện
tử thựchiệnđổi chiềudòngđiệncủa các cuộncảm trênstatođộng cơ
theotínhiệuđiềukhiểntừcảmbiếnvịtrí.
D
1
,D
2
làcácbộcảmbiếnvịtrídạngtừtrởthayđổi.Dùngxácđịnhvịtrírôto
(trụctừtrườngrôto)thôngquađĩasắttừ.
Hoạtđộng
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |8
Ởvịtrínhưhìnhvẽ,cảmbiếnvịtríD
1
nằmtrongvùngkhuyếtcủađĩanêntạo
rasựthayđổitừtrởtrênmạchtừởhaicuộndâyracủacảmbiếnvịtrí.Sựthayđổinày
tạoratínhiệuđiềukhiểnbộđổichiều.Bộđổichiềusẽđổichiềuđiệnápđặtlêndây
quấnstato(đổichiềutừtrườngstato).Cựctínhđiệnáptrêndâyquấnstatocóchiều

I
s
Sinq (1.5)
với:
k
m
:hệsốphụthuộctừtrườngrôtovàcấutạostato.
Is:dòngđiệnquadâyquấnstato.
Từbiểuthức(1.5)tanhậnthấy:
Mômenquaycósựdaođộngtheogócquay q.
Ứngvớivịtrígóc qlàmchomômenquaycủađộngcơnhỏhơnmômen
tĩnhtrêntrụcđộngcơthìđộngcơkhôngthểquay.
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |9
Nhữnghạnchếnàycóthểđượckhắcphụcbằngcáchtăngsốcuộndâyquấn
trênstator.Khiấybiểuthức(1.5)cóthểviếtlạinhưsau:
M=k
m
I
s
cos(q q
c
/2) (1.6)
trongđó: q
c
làgócgiữatrục2cuộndâykếtiếpnhau.
Khisốcuộndâycànglớn ® q
c
càngbé ®M=const.Nhưngkhisốphacủa
cuộnstatortăngdẫnđếnsốphầntửcảmbiếntăngvàmạchđảochiềutrởnênphứctạp.

,T
2
,T
3
,mắcnốitiếpvớicácphaA,B,C
củađộngcơ.CáctransistornàylàmviệcởchếđộngắtdẫnvàđượcđiềukhiểntừbộĐK.
BộđiềukhiểnnhậntínhiệutừcảmbiếnA,B,CvàđưaratínhiệuĐKbộđổichiều.
NguyênlýhoạtđộngcủađộngcơtheoHình1.13nhưsau:
Giảsửbanđầuvịtríphầntửcảmbiếntínhiệucủacảmbiếnvịtrínằmởvịtrí1
Hình1.13.ỞvịtrínàychỉcóphầntửcảmbiếnAtácđộngtạotínhiệuđiềukhiểnmở
transitorT
1
.CuộndâyAtrênstatotácđộngtạoras.t.đF
A
.Nhờsựtươngtácgiữasức
từđộngF
A
vớitừthôngcủatừtrườngrôtorbằngnamchâmvĩnhcửulàmchorôtor
quaytheochiềukimđồnghồ.Dophầntửtínhiệucủacảmbiếnvịtrígắnđồngtrục
vớirôtorcủađộngcơnênkhirôtorquaythìphầntửnàycũngquaytheo.
Khigócquaycủarôtolớnhơn30
0
sovớivịtríbanđầumộtít(vịtrí2Hình1.13).
Ở vị trí này hai phần tử cảm biến A, B cùng tác động tạo tín hiệu điều khiển mở
transistorT
1,
T
2
.KhicóthêmsứctừđộngF
B

Giảsửbanđầuvịtrívùngkhuyếtcủaphầntửcảmbiếntínhiệunằmởvịtrí
nhưHình1.14.ỞvịtrínàychỉcóphầntửcảmbiếnAtácđộngtươngứngvớitrạng
tháilogicDCBA=0001.Bộmãhoávịtrísẽtạotínhiệuứngvớimã1điềukhiểnmở
transitorT
1
,T
6
thôngqua2cổngor1và6,khiấycuộndâyAvàCcóđiệntạorastđ
F
AC
.NhờsựtươngtácgiữasứctừđộngF
AC
vớitừthôngcủatừtrườngrôtorbằng
namchâmvĩnhcửulàmchorôtorquaytheochiềukimđồnghồ.Dophầntửtínhiệu
củacảmbiếnvịtrígắnđồngtrụcvớirôtocủađộngcơnênkhirôtoquaythìphầntử
nàycũngquaytheo.
Khigócquaycủarôtolớnhơn30
0
sovớivịtríbanđầumộtít.Ởvịtrínàyhai
phầntửcảmbiếnA,BcùngtácđộngtươngứngvớitrạngtháilogicDCBA=0011.Bộ
mãhoávịtrísẽtạotínhiệuứngvớimã3điềukhiểnmởtransistorT
6
,T
3
thôngqua
2cổngor3và6,khiấycuộndâyBvàCcóđiệntạorastđF
BC
làmchođộngcơ
tiếptụcquaytheochiềukimđồnghồ.
Khigócquaycủarôtorlớnhơn90

F
CA
,F
CB
,F
AB
làmchođộngcơtiếptụcquaytheochiềukimđồnghồ.
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |13
 Khiquayngượcchiềukimđồnghồ:D=1
Trạngtháiđiềukhiểncácphatươngứngvớitínhiệunhậnđượctừcảmbiếnvị
tríđượctrìnhbày ởHình1.16.
Hình1.16.Trìnhtựđiềukhiểncácphađộngcơkhôngchổi
thankhiquayngượcchiềukimđồnghồ.
5.ĐộngCơChấpHànhM ộtChiều
Làmộtmáybiếntínhiệuđiệnápthànhtốcđộquayhoặcgócchuyểndịchđể
đưavàođốitượngđiềukhiển.Độngcơchấphànhcócácyêucầusau:
Làmviệcổnđịnh.
Độtincậycao,đặctínhcơvàđặctínhđiềuchỉnhphảituyếntính.
Quántínhnhỏ(rôtophảinhẹ),tácđộngnhanhvàđồngthờimấttínhiệuphải
ngừngquayngay.
Côngsuấtđiềukhiểnbé.
Độngcơchấphànhmộtchiềucóthểcóhaiphươngphápđiềukhiển.
5.1.Điềukhiểnphầnứng
Điệnáptínhiệuđượcđặtvàophầnứng,cònđiệnápkíchthíchcóthểlấytừ
nguồnbênngoàivàohoặccũngcóthểthayphầnkíchthíchbằngmộtnamchâmvĩnh
cửu.
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |14
Hình1.17.Sơđồnguyênlýđộngcơchấphànhmộtchiều

điềukhiểnsẽnhỏnhưngquanhện=f(U
đk
)khôngcònlàđườngthẳngnữa.(vìn=
KhiU
đk
thayđổi ® f
d
thayđổi)
Hình1.18.Sơđồnguyênlýđộngcơchấphành
mộtchiềukhiđiềukhiểntrêncựctừ.
Đểđộngcơchấphànhtácđộngnhanhngườitachếtạophầnứngcóquántính
nhỏdướidạngrôtorỗnghoặcrôtodẹthìnhđĩacómạchin.Loạiđầuthườngchếtạo
vớicôngsuất10÷15W.Loạisau:100÷200W.
e e
I .R
U
C . C .
d d
-
f f
ö ö
e
U I .R
C .
d
-
f
ö ö
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |15

Vìđĩaquayởgiữarãnhcựctừvàgôngnênkhehởlớn,dođókíchthướcmáy
tươngđốilớn.Vềmặtcơhọcnếuchổithanlớnquácóthểdễlàmhưhỏngcácphầntử
dâyquấn.
c)Ứngdụngcủađộngcơchấphànhmộtchiều:
Hình1.22miêutảmộthệthốngtạotialửađiệntronggiacôngkimloạicósử
dụngđộngcơchấphànhmộtchiều.
Hình1.2 2. Hệthốngtạotialửađiệnđểgiacôngkimloại.
Nguyên lýhoạtđộngc ủahệthốngnhưsau:
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |17
Khikhôngcótialửađiệnthìđiệntrởcủakhehởphóngđiệnlàrấtlớndòng
điệnsẽđitừcựcdươngquađiệntrởR
2
,quađộngcơ,quađiệntrởR
1
rồivềcựcâm.
ChiềucủadòngđiệnnhưtrênlàmchoSMquaytheohướngmàphầntửnénRUnén
điệncựcvềphíaphầntửAlàmgiảmđộlớncủakhehởphóngđiện.Khiđộrộngcủa
khehởphóngđiệnđủbécáctụPGsẽxãđiệnlúcnàyđiệnápđạtđếnđiệnápđánh
thủng,sựđánhthủng(phóngđiện)xảyra.Khicósựphóngđiệnnhưtrênthìđiệntrở
củakhehởphóngđiệngiảmđộtngộtdòngđiệnquaSMđổichiềulàmchođộngcơ
SMcũngđảochiềuquay,kéotheođiệncựcAlàmnóchuyểnđộnghướngraxaB.
Điệntrởcủakhehởphóngđiệnlạiphụchồi,chukỳcứnhưthếlặplại.
6.MáyPhátTốcĐoTốcĐộ 
Cũnglàmộtmáyphátđiệnmộchiềucónhiệmvụbiếnđổitốcđộnsangđiện
ápU( @ n).ĐểcóquanhệU=f(n)làbậcnhấtthì f
d
phải=const,dođómáythường
cócựctừlàmbằngnamchâmvĩnhcửu.Yêucầuđốivớimáyphátđotốcđộ:
ĐặctínhU=f(n)phảilàtuyếntínhvìthếthườngthiếtkếvớimạchtừchưa

D - F
=
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |18
Trongđó:
r
F
làđiệntrởcuộnứng.
làđiệnáprơitrênchổithan.
Nếutừthông ,điệntrởphầnứng vàđiệntrởtảiR
t
khôngđổithìquanhệ
làtuyếntínhvớihệsốkhuếchđại(độdốc)Kđượcxácđịnhnhưsau:
Khi C
E
, ,R
t
cànglớnvà càng nhỏthìđộdốccủađiệnápracànglớn.
Trongtrườnghợpmáyhoạtđộngởchếđộkhôngtải( )thìđộdốccủađiệnáp
ralàlớnnhất.
Đặctínhracủamáy pháttốcmộtchiềuđượctrìnhbàynhưHình1.24.
Hình1.24.Đặctínhracủamáypháttốcmộtchiều.
Do cóđiệnáprơitrên chổithan nênđặctínhracủamáypháttốcmộtchiều
xuấthiệnvùngkhôngnhạy .
Sựtồntạivùngkhôngnhạy lànhượcđiểmlớnnhấtcủamáypháttốcmột
chiều.Đểgiảmvùngkhôngnhạynàytacầngiảmđiệnáp( )tiếpxúcgiữachổi
thanvàvànhgóp.Vìthế,chổithanthôngthườngđượcchếtạotừhỗnhợpđồng_than
hoặcbạc_than.
Ngoàiraảnhhưởngcủanhiệtđộvàphảnứngphầnứngcũnglàmthayđổiđộ
tuyếntínhcủađặctuyếnratrênmáypháttốc.

chạyquanó).Đểcóđượcdâyvonfamcóchấtlượngtốt(tuổithọcao,chịuđượcnhiệt
độcao…)thìdâyphảiqualònungvớimộttốcđộthíchhợp.Tốcđộnàydobộphận
quấntạonên,bộphậnnàydođộngcơmộtchiềuM
2
kéo.TốcđộcủaM
2
thayđổikhi
điệnáptrênhaiđầucựccủanóthayđổi(điệnápthayđổibởibiếnáptựđộng).Đểcó
thểtheodõiđượctốcđộquấndâyngườitasửdụngmộtmáypháttốcmộtchiềuM
1
gắnđồngtrụcvớiđộngcơM
2
.KhiM
2
quaykéotheorotorcủamáypháttốcquaytạo
ratrênhaiđầucựcmáypháttốcmộtđiệnápUtỉlệvớitốcđộrotor.Điệnápđóđược
đobởi voltkếV, nhờvậy ngườivậnhànhdâychuyềncóthể kiểm trađược tốcđộ
quấnvàcónhữngđiềuchỉnhthíchhợpnếucần.
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |20
CÂUHỎIÔNTẬP.
1. TrìnhbàycấutạocủaĐCmộtchiềukhôngchổithan(ĐCMCKCT)?
2. Trìnhbàynhữngđiểmgiốngnhauvàkhácnhaucủabộđổichiềubằngcơvà
bằngbộđổichiềubằngđiệntử?
3. TrìnhbàycáccáchkếtnốicácphatrongĐCMCKCT,nêuưuđiểmvàkhuyết
điểmcủatừngcáchkếtnối?
4. Anhhưởngcủađiệncảmdâyquấnstatorđốivớidòng điện,mômenvàbộđảo
chiềuđiệntửnhưthếnào?
5. NguyênnhânnàotạorasựdaođộngmômencủaĐCMCKCT?Nêuracáchđể
làmgiảmsựdaođộngnày?

3
Kg.m
2
.(mômenquántínhĐC)
J
L
=4.10
4
Kg.m
2
. (mômenquántínhtải)
a) XácđịnhgiatốccủaĐCkhithờigiantăngtốc(khởiđộng)từ0÷500rad/s
là0.250svàthờigiangiảmtốc(dừng)từ500÷0rad/slà0.250s.
b) Xácđịnhmômenkhităngtốc(khởiđộng).
c) Xácđịnhmômenlàmviệc(mômenquay).
d) Xácđịnhmômenkhigiảmtốc(dừng).