CHƯƠNG 11: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA
Bài số 11-1. Một động cơ không đồng bộ một pha công suất 1/4 mã lực, 220V, 50Hz và
4 cực từ có tham số và tổn thất như sau :
R
1
= 8.2Ω; X
1
= X’
2
= 10.5Ω; R’
2
= 10.5Ω; X
M
= 210Ω;
Tổn hao sắt ở 110V là 25W; tổn hao ma sát và quạt gió là 12W;
Với hệ số trượt là 0.05, xác định dòng điện stato, công suất cơ, công suất ra trên trục,
tốc độ và hiệu suất khi động cơ làm việc ở điện áp và tần số định mức.
Tổng trở thứ tự thuận:
M M 2
T T T
2 M 2
0.5jX (0.5jX 0.5R /s)
Z R jX
0.5R /s 0.5j(X X )
′
+
= + =
′ ′
+ +

0.5j 210(0.5j 210 0.5 10.5/0.05)

(61.9225 + j66.6003) 90.9395 47.08= = ∠ Ω
Dòng điện đưa vào stato:
o
1
1
o
V
U 220
I 2.4192 47.08 A
Z 90.9395 47.08
= = = ∠ −
∠
&
&
Hệ số công suất:
cosϕ = cos47.08
o
= 0.6809
Công suất đưa vào động cơ:
1
P UIcos =220 2.4192 0.6809 = 362.4002= ϕ × ×
W
Công suất cơ:
2 2
co 1 T N
P I (R R )(1 s) 2.4192 (51.2195 2.503) (1 0.05) 270.8569= − − = × − × − =
W
Tổn hao sắt chủ yếu là tổn hao từ trễ và tỉ lệ với U
1.6
nên với U = 220V ta có:

= 2.0Ω; R’
2
= 4.0Ω; X
M
= 70Ω;
Tổn hao sắt ở 230V là 35W; tổn hao ma sát và quạt gió là 10W. Với hệ số trượt là 0.05,
xác định dòng điện stato; công suất cơ; công suất ra trên trục, tốc độ; mômen và hiệu
suất khi động cơ làm việc với dây quấn phụ được cắt ra ở điện áp và tần số định mức.
Tổng trở thứ tự thuận:
M M 2
T T T
2 M 2
0.5jX (0.5jX 0.5R /s)
Z R jX
0.5R /s 0.5j(X X )
′
+
= + =
′ ′
+ +

0.5j 70(0.5j 70 0.5 4/0.05)
(16.9199 + j19.7721)
0.5 4 / 0.05 0.5j(70 2)
× × + ×
= = Ω
× + +
Tổng trở thứ tự ngược:
[ ]
M 2 2

I 3.5666 49.84 A
Z 30.8414 49.84
= = = ∠ −
∠
&
&
Hệ số công suất:
cosϕ = cos49.84
o
= 0.6449
Công suất đưa vào động cơ:
1
P UIcos =110 3.5666 0.6449 = 253.0005= ϕ × ×
W
Công suất cơ:
2 2
co 1 T N
P I (R R )(1 s) 3.5666 (16.9199 0.9687) (1 0.05) 192.7683= − − = × − × − =
W
Tổn hao sắt chủ yếu là tổn hao từ trễ và tỉ lệ với U
1.6
nên với U = 220V ta có:
1.6
Fe
110
p 35 10.7531
230
 
= × =
 ÷

động cơ điện không đồng bộ một pha ¼ hp, 120 V, 60 Hz, 1730 vòng/phút thu đươc
kết quả như sau:
Thí nghiệm không tải: động cơ quay không tải
V = 120 V; I = 3.5 A; P = 125W
Thí nghiệm ngắn mạch: giữ rotor đứng yên
V = 43 V; I = 5 A; P = 140W
Xác định (a) tham số của mạch điện thay thế động cơ; (b) tổn hao quay.
Mạch điện thay thế của động cơ khi không tải và ngắn mạch:
Khi không tải, ta có:
o
m
o
U 120
0.5X 34.2857
I 3.5
= = = Ω
3
1
R / 2
1 2
j(X X )
′
+
j0.5X
M
o
U
&
o
I

j(X X )
′
+
2
R / 2
′
1
R / 2
j0.5X
M
e
I
&
m
I
&
Khi ngắn mạch:
n
n
n n
P 140
cos 0.6512
U I 43 5
ϕ = = =
×
 ϕ
n
= 49.3707
o
n

+ = Ω
Tổn hao quay bằng tổn hao không tải.
Bài số 11-4. Một động cơ không đồng bộ một pha chạy bằng tụ, điện áp 120V, 60Hz
và 4 cực từ có tham số của mạch điện thay thế như sau :
Cuộn dây chính: R
1C
= 2.0 Ω; X
1C
=1.5 Ω;
Cuộn dây phụ: R
1P
= 2.0 Ω; X
1P
= 2.5 Ω;
Mạch rotor: R’
2
= 1.5 Ω; X’
2
= 2.0 Ω;
X
M
= 48Ω; C = 30 µF; a = N
P
/N
C
= 1
Xác định (a) dòng điện khởi động và mômen khởi động của động cơ khi điện áp định
mức; (b) trị số điện dung C của tụ điện nối song song với tụ đã có để mômen khởi
động đạt giá trị cực đại; (c) dòng điện khởi động của động cơ trong trường hợp (b).
Mạch điện thay thế của cuộn dây chính của động cơ(xem 625 Electric machines

Khi khởi động s = 1 ta có:
m 2 2
T(s 1) N(s 1)
m 2 2
jX (R jX )
Z Z
jX (R jX )
= =
′ ′
× +
= =
′ ′
+ +

o
j48 (1.5 j2)
1.3812 + j1.9614 = 2.3989 54.85
j48 (1.5 j2)
× +
= = ∠ Ω
+ +
Tổng trở của cuộn dây phụ:
6
P 1P 1P td
10
Z R jX jX 2 j2.5 j (2.0 - j85.9194)
2 60 30
= + − = + − = Ω
×π× ×
Quy đổi về cuộn dây chính ta có:

&
&
Điện áp ngược trên cuộn chính:
o
CN
j j
U 120
U 1 1 60 j60 84.8528 45 V
2 a 2 1
   
= + = + = + = ∠
 ÷  ÷
   
&
&
Dòng điện thuận trong cuộn chính:
o
CT 1C N 12 CN 12
CT
2
1C T 12 1C N 12 12
U (Z Z Z ) U Z
I 9.3996 - j8.9373 = 12.9702 -43.55 A
(Z Z Z )(Z Z Z ) Z
+ + +
= = ∠
+ + + + −
& &
&
Dòng điện ngược trong cuộn chính:


K C P
I I I 17.3291 - j17.7405 + 0.134 + j1.47 = 17.4631 - j16.2705= + =
& & &

o
= 23.8682 -42.97 A∠
Tốc độ đồng bộ:
5
1
60f 60 60
n 1800vg /ph
p 2
×
= = =
Mô men khởi động:
2 2 2 2
K CT T CN N
1
2 2 60
M (I R I R ) (12.9702 1.3812 11.848 1.3812)
2 1800
×
= − = × − ×
Ω π×

76.9383Nm=
Khi khởi động, muốn mô men bằng mô men cực đại thì dòng điện ngược phải bằng
zero. Do vậy:
CN 1C T 12 CT 12

1P 1P 1P
td td
Z R jX
R jX (85.4194 + 4)
j
− −
+ = − = Ω

6
10
C 663.1456 F
2 f 4
= = µ
π ×
Dòng điện khởi động:
o
1P 1C
12
Z Z
Z (4 - j40.7097) = 40.905 -84.38
2
′
+
= = ∠ Ω
o
CT 1C N 12 CN 12
CT
2
1C T 12 1C N 12 12
U (Z Z Z ) U Z

= − = − =
& & &
Dòng điện khởi động lấy từ lưới:

o
K C P
I I I 17.5491 -16.2334 = 23.9059 -42.77 A= + = ∠
& & &

Bài số 11-5. Một động cơ điện không đồng bộ một pha hai cuộn dây 1/4hp, 120V và
60Hz có tham số khi khởi động như sau:
Cuộn dây chính: R
C
= 3.94Ω và X
C
= 4.20Ω;
Cuộn dây phụ: R
P
= 8.42Ω; và X
P
= 6.28Ω.
6
Động cơ được nối vào lưới điện có điện áp 120V và f = 60Hz. Xác định (a) dòng điện
trong mỗi cuộn dây và dòng điện vào động cơ khi khởi động; (b) góc lệch pha giữa hai
dòng điện; (c) mômen khởi động; (d) trị số điện trở mắc nối tiếp với cuộn dây phụ để
góc lệch pha giữa hai dòng điện là 30
0
.
Tổng trở khi khởi động của cuộn dây chính:
Z

I 9.1576 - j6.8301 = 11.4242 -36.72 A
Z 8.42 j6.28
= = = ∠
+
&
&
Góc lệch pha giữa hai dòng điện:
o o o
C P
46.83 36.72 10.11ϕ = ϕ −ϕ = − =
Mô men khởi động:
K C P
M kI I sin k 20.8377 11.4242 sin10.11 40.88kNm= ϕ = × × × =
Trị số điện trở phụ để góc lệch pha là 30
o
:
o o o o
P C
30 46.83 30 16.83ϕ = ϕ + = − + = −
P
P
P x
X
tg 0.3025
R R
ϕ = =
+

P
x P

Tổng trở khi khởi động của cuộn dây phụ:
Z
P
= R
P
+ jX
P
= (9.25 + j8.55)Ω
Dòng điện trong cuộn chính khi khởi động:
o
C
C
U 120
I 13.6929 - j23.6515 = 27.3293 -59.93 A
Z 2.2 j3.8
= = = ∠
+
&
&
Dòng điện trong cuộn phụ khi khởi động:
o
P
P
U 120
I 6.9959 - j6.4665 = 9.5267 -42.75 A
Z 9.25 j8.55
= = = ∠
+
&
&

π π× ×
Mô men khởi động khi này:
K C P
M kI I sin k 27.3293 9.5267 260.36kNm= ϕ = × × =
Mô men tăng lên:
260.36 76.47
2.404 240.4%
76.47
−
= =
Bài số 11-7. Dùng số liệu của bài tập số 11-2 để xác định (a) trị số điện dung C mắc
nối tiếp với cuộn dây phụ để góc lệch pha giữa hai dòng điện khi khởi động là 80.6
0
;
(b) dòng điện trong mỗi cuộn dây và dòng điện vào động cơ khi khởi động với tụ điện
C.
Trị số điện dung để góc lệch pha là 90
o
:
o o o o
P C
30 59.93 80.6 20.67ϕ = ϕ + = − + =
P C
P
P
X X
tg 0.3773
R
−
ϕ = =

o
C
C
U 120
I 13.6929 - j23.6515 = 27.3293 -59.93 A
Z 2.2 j3.8
= = = ∠
+
&
&
Dòng điện trong cuộn phụ khi khởi động:
o
P
P
U 120
I 11.3564 - j4.2847 = 12.1378 -20.67 A
Z 9.25 j3.49
= = = ∠
+
&
&
Dòng điện đưa vào động cơ:
C P
I I I 13.6929 - j23.6515 + 11.3564 - j4.2847 = 25.0493 - j27.9362 = + =
& & &

o
= 37.522 -48.12 A∠
Bài số 11-8. Một động cơ điện không đồng bộ một pha hai cuộn dây 1/3hp, 120V và
60Hz có tham số khi khởi động cho là:

P
= (9.8 + j3.6)Ω
Dòng điện trong cuộn chính khi khởi động:
o
C
C
U 120
I 15.5056 - j12.809 = 20.112 -39.56 A
Z 4.6 j3.8
= = = ∠
+
&
&
Dòng điện trong cuộn phụ khi khởi động:
o
P
P
U 120
I 10.789 - j3.9633 = 11.4939 -20.17 A
Z 9.8 + j3.6
= = = ∠
&
&
Dòng điện đưa vào động cơ khi khởi động:
9
C P
I I I 15.5056 - j12.809 + 10.789 - j3.9633 = 26.2946 - j16.7723 = + =
& & &

o

2 fX 2 60 8.263
= = − = − µ
π π× ×
Điện dung có giá trị âm. Như vậy động cơ không thể tạo ra góc lệch pha 90
o
được.
  
10