Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện cơ
Trong những năm gần đây những tiến bộ trong khoa học kỹ thuật đã đưa
lại những ứng dụng lớn lao vào trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hoá
của mỗi đất nước. Bên cạnh những thành tựu về mặt thực tiễn thì những lý
thuyết về điều khiển cũng lần lượt ra đời góp phần không nhỏ trong việc xây
dựng các nguyên lý điều khiển tối ưu các hệ thống truyền động trong công
nghiệp. Là một nước đang trong quá trình xây dựng nền kinh tế công nghiệp
hiện đại với nhiệm vụ hiện nay là thực hiện thành công quá trình công nghiệp
hoá hiện đại hoá, đất nước ta đang ngày càng đòi hỏi rất nhiều những ứng dụng
mạnh mẽ các thành tựu của khoa học kỹ thuật vào quá trình sản xuất để đưa lại
năng suất lao động cao hơn, cạnh tranh được với các nước trong khu vực và thế
giới. .Tự động hoá trong sản xuất với việc áp dụng những thành tựu công nghệ
mới nhằm nâng cao năng xuất, hạ giá thành sản phẩm không những là yêu cầu
bắt buộc mà hơn nữa còn được xem như một chiến lược đối với các nhà máy, xí
nghiệp cũng như toàn bộ nền sản xuất công nghiệp của mỗi quốc gia.
Từ yêu cầu thực tiễn đó thì chúng em đã thực hiện một đề tài nhỏ là :
“xây dựng mô hình máy điện dị bộ rotor lồng sóc trên hệ tọa độ dq. Mô
phỏng bằng phần mềm matlab - simulink ”.
Trong một thời gian tương đối ngắn do vậy đồ án này chắc chắn không
khỏi những thiếu sót, với sự nỗ lực của bản thân , em rất mong nhận được ý
kiến đóng góp của các thầy cô giáo cùng toàn thể các bạn để bản đồ án này
hoàn thiện hơn !
1
Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện cơ
MỤC LỤC
Lời mở đầu
Chương I:Giới thiệu chung về động cơ
KĐB……………………………
1.1Cấu tạo của động cỏ KĐB……………………………………………
1 Stator……………………………………………………………………
2. Rotor……………………………………………………………………

(a)
Hình 1.2.kết cấu stator máy
điện KĐB
a:lá thép stator.b:lõi thép stator
c: dây quấn stator
c. Vỏ máy
gồm thân máy và lắp máy thưòng làm bằng gang.
2. Rotor
Rotor bao gồm lõi thép, dây quấn, và trục máy.
a. Lõi thép .
Lõi thép là các lá thép kĩ thuật điện được lấy từ phần bên trong
của lõi thép Stator ghép lại. Mặt ngoài dập rãnh để đặt dây quấn
mặt giữ đục lỗ để lắp trục.
b. Dây quấn Rotor.
Cũng giống như dây quấn ba pha Stator và cùng số cực từ như dây
quấn Stator. Dây kiểu này luôn đấu (Y) và có ba đầu ra vào ba
5
Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện cơ
vành trượt, gắn vào trục quay của Rotor và cách điện với trục. ba
chổi than cố định và luôn tỳ lên vành trượt này để dẫn điện vào
một biến trở cũng nối sao nằm ngoài động cơ để khởi động hoặc
điều chỉnh tốc độ.
Hình 1.3: Cấu tạo của động cơ không đồng bộ ba pha rôto dây quấn
1.2 Đặc tính cơ của động cơ KĐB
Đặc tính cơ của đông cơ điện chính là quan hệ n=f(M
2
) hoặc M
2
=
f(n). Mà ta có M=M

= (4÷7) Idm ứng với U
dm
Yêu cầu khi mở máy :
 M
k
phải đủ lớn để thích ứng với đặc tính tải .
 I
k
càng nhỏ càng tốt để không ảnh hưởng đến các phụ tải khác.
 Thời gian khởi động T
k
phải nhỏ để máy có thể làm việc được ngay.
 thiết bị khởi động rẻ tiền tin cậy và ít tốn năng nượng
Các yêu cầu trên là trái ngược nhau tùy trong trường hợp mà ta sẽ ưu tiên
yêu cầu nào trước.
Khi khởi động động cơ dây quấn rotor được nối vào các điện trở phụ Rpk.
Đầu tiên K
1
và K
2
mở động cơ được khởi động qua điện trở phụ lớn nhất
sau đó đóng K
1
rồi K
2
giảm dần điện trở phụ về không. Đường đặc tính
mômen ứng vớí các điện trở phụ khởi động Rp1 và Rp2 ở hình 1.6
Hình 1.6 Khởi động động cơ KĐB Rotor dây quấn
8
Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện cơ

u
N
PS
I
N
I
R
I
S
w
IE
CONTROL ELEKTRONIC
TRAFO
NI
GI
3~
3~
u
DC
3~
Hình 1: Sơ đồ khối hệ thống phát điện chạy sức gió sử dụng động cơ không
đồng bộ Rôtor dây quấn .
2.2Phương trình của máy điện dị bộ nguồn kép
Trước khi tiến hành xây dưng mô hình chúng ta có một số quy định
chung như sau:
Do ĐCKĐB về phương diện điện động được mô tả bởi một hệ phương
trình, vi phân bậc cao. Vì cấu trúc phân bố các cuộn dây phức tạp về
mặt không gian, vì các mạch từ móc vòng, nên ta phải chấp nhận nhưng
điều kiện sau đây trong khi mô phỏng động cơ:
 Các cuộn dây Stator được phân bố đối xứng về mặt không gian.

ψ
ω
= + +
(2.1)
r
u
r
r r
r
t
d
j
r
i
R
d
ψ
ψ
ω
+ +
=
(2.2)
Việc lựa chọn vector điện áp lưới U
N
làm hướng tựa xuất phát từ hai nguyên
nhân chính như sau:
• Hệ thống máy phát trước khi phát điện nên cần phẩi được hòa đồng bộ
với lưới tức là với U
N
.

i l
i
ψ
= +
(2.4)
r r
r
m
s
L
i l
i
ψ
= +
(2.5)
Khử dòng Stator i, và từ thông Rotor
r
ψ
, giữ lại dòng Rotor i
r
và
từ thông Stator
r
ψ
, đồng thời viết lại dưới dạng phương trình thành phần
/ /
1 1 1 1 1 1 1
rd
rd r rq rd sd
sd sq

T T T
σ σ σ
σ σ
ψ ωψ
ω
σ σ
   
− − −
= − − + + − + −
 ÷  ÷
 ÷  ÷
   
(2.7)
/
/ /
1 1 1
sd
rd s sd
sd sq
s s m
d
i u
T T L
dt
ψ
ψ ψ
ω
= − + +
(2.8)
/

m i i
z z L
L
σ
ψ ψ
= − = − −
(2.10)
2 2
cos
sd sd
s
sd sq
i i
i
i i
ϕ
= =
+
(2.11)
13
Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện cơ
Qua hai côg thức (1.10) và (1.11) ta có thể thấy rõ : có thể sử dụng
hai thành phần i
rd
, i
rq
của vector dòng i
r
làm đại lượng Điều Khiển công
suất hữu công và vô công của máy phát một cách rất lợi hại. Hệ phương

di
L L
i i i i u u
dt T L T L L
β
β β α α β β
σ
ω σ
σ σ σ σ σ
 
−
= − + − − + + −
 ÷
 
1 1 1
r m m m
s r s r s r
r s r s s r r
di L L L
i i i i u u
dt L T T L L L L
α
α α β β α α
ω
σ σ σ σ σ
 
= − − + − +
 ÷
 
1 1 1

σ
ω
σ
σ σ σ σ σ
 
 
 
= + − + + −
 
 
+
 
 
 
( )
1
1
1
s m m m
s r s r s r
s s r s s s r
T L L L
i i i i u u
s T L T L L L L
β β α α β β
σ
ω
σ
σ σ σ σ σ
 

 
 
 
14
Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện cơ
1
1
m m m
r
r s r r r s
r r s r r s r
L L L
T
i i i i u u
s T L T L L L L
β β α α β β
σ ω
σ σ σ σ σ
 
 
 
= − + + −
 
 
+
 
 
 
(2.13)
Mô hình đầy đủ trên hệ tọa độ αβ sẽ bao gồm cả các phương trình

= −
(2.15)
• Phương trình chuyển động :
M T
p
J d
m m
z dt
ω
= +
(2.16)

15
Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện cơ
Chương III: Mô hình hóa bằng Matlab-Simulink
3.1 Xây dựng mô hình .
Từ phương trình 2.13, 2.14,2.15,2.16 ta xây dựng được mô hình động cơ không
đồng bộ như sau:
Hình 3.1 mô hình máy điện trên hệ tọa độ αβ
Bổ sung thêm các nguồn nuôi cấp điện cho Stator, phía rôtor đặt điện áp bằng 0.
Ta có mô hình như sau
16
Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện cơ
Hình 3.2 mô hinh mô phỏng quá trình khởi động động cơ KĐB Rotor dây quấn
ngắn mạch Rôtor.
System1 :mô hình động cơ : Như hình 3.1
System : chuyển đổi từ xoay chiều sang αβ
17
Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện cơ
System2: mô hình quy đổi rôto về starto: