9.8 Đồ thị đường tròn
9.8.1 Cơ sở lý thuyết
Xét một mạch điện gồm điện trở R, trở kháng X, được cung cấp một điện áp
xoay chiều có giá trị hiệu dụng U=const. Dòng điện chạy qua mạch xác định bằng:
I=
Z
U
XR
U
=
+
22
(9.34)
Góc lệch pha giữ dòng điện và điện áp có giá trị:
ϕ =arctg
R
X
. Trên hình 9.13b biểu diễn đồ thị véc tơ của mạch điện
Chọn véc tơ U trùng với trục tung, hợp với U một góc ϕ ta dựng véc tơ I. Từ
mút véc tơ I ta dụng đường vuông góc với I, cắt trục tung tại điểm C, cắt trục hoành
tại điển B. Ta có:
OC=
ϕ
cos
1
=
R
U
R
IZ
=

0
. Như vậy mạch R, X khi R biến đổi từ 0 (ngắn mạch) tới ∞ (hở
mạch), điểm mút của véc tơ I của mạch luôn nằm trên nửa đường tròn có đường kính
là U/X=OA, trong đó điểm O ứng với trường hợp R=∞ (hở mạch), còn điểm B ứng
với R=0 (ngắn mạch).
9.8.2 Đồ thị đường tròn của máy điện không đồng bộ.
108
U
L
X
R
U
1
U
A
I
U/R
U/X
U
C
B
O
ϕ
ϕ
90
0
a)
b)
Hình 9.13 Mạch điện chứa R và X; a)Sơ đồ mạch điện, b) Đồ thị véc tơ
Như chúng ta đã biết, sơ đồ tương đương của máy điện không đồng bộ chia

+++
=
••
(9.35)
Khi độ trượt s thay đổi từ 0 đến 1, thì véc tơ dòng I’
2
sẽ chạy trên đường tròn
có đường kính (X
1
+X’
2
). Khi s=0 ứng với chế độ không tải, dòng I’
2
=0, còn khi s=1
máy ngắn mạch, đây là 2 điểm đặc trưng nằm trên đường tròn (hình 9.15).
109
I’
2
R
1
X
1
R’
2
R’
2
U
1
Hình 9.14 Nhánh công tác của
máy điện dị bộ

0
;
-Dòng khởi động (dòng ngắn mạch) của động cơ và góc ngắn mạch ϕ
z
. Với 4
đại lượng này ta mới tìm được 2 điểm. Để có điểm thứ 3, qua thực tế thí nghiệm làm
như sau: Từ mút véc tơ I
0
ta dựng đường song song với véc tơ U
1
cắt đường I
ngm
ở
điểm A. Giao điểm O’ của 2 đường trung tuyến PA và PK là tâm đường tròn cần
dựng (hình 9.16).
9.9 Xác định các thông số của động cơ điện dị bộ bằng sơ đồ đường tròn
Dùng sơ đồ đường tròn ta có thể xác định các thông số của máy điện. Để làm
điều đó, ta chỉ việc đo các đoạn tương ứng trên sơ đồ đường tròn rồi đem nhân với tỷ
xích của các đại lượng cần tìm.
Công suất nhận từ lưới điện.
Giả thiết rằng, động cơ đang làm việc tại điểm A (hình 9.17) trên sơ đồ
đường tròn. Công suất nhận từ lưới điện biểu diễn bởi (9.17) cụ thể là:
P
1
=m
1
U
1
I
1

P
1m
=m
p
A’a’
Công suất điện từ.
Khi tốc độ quay bằng ze-rô thì công suất điện từ bằng 0, đó là điểm s= ±∞
(điểm T trên hình 9.17). Khi tốc độ quay bằng tốc độ quay từ trường, thì mô men
điện từ cũng bằng 0 (chế độ không tải lý tưởng s=0) đó là điểm O trên hình 9.17, như
vậy đường OT là đường công suất điện từ (đường P
đt
=0). Công suất điện từ chuyển
từ stato sang rô to xác định:
P
đt
= m
p
Ab
.
Công suất cơ khí
Công suất này bằng không ở chế độ không tải lý tưởng, tức là khi không có
năng lượng truyền từ stato sang rô to và khi rô to không quay, không tạo ra một công
cơ học nào. Trên sơ đồ đường tròn, đó là đường thẳng nối điểm O và điểm K, do vậy
đường OK là đường công suất cơ học (P
cơ
=0). Tại một điểm làm việc nhất định (ví
dụ điểm A) công suất cơ học xác định:
P
cơ
= m

U
điện, tức là phụ thuộc vào điểm làm việc, đoạn cg-là tổn hao đồng ở mạch rô to, đoạn
gd là tổn hao phụ.
Mô men quay
Vì M=P
đt
/ω
cơ
, mà tốc độ ω
cơ
không phụ thuộc vào chế độ động cơ, do đó đường
OT cũng là đường mô men quay. Để xác định mô men quay, ta đo đoạn thẳng trên
đường tròn nhưng nhân với một tỷ xích khác, tỷ xích của mô men. Ví dụ:
M=m
m
Ac
Hiệu suất
Với sơ đồ đường tròn, ta còn có thể xác định được hiệu suất của máy.
η =
Aa
Ad
9.10 Khởi động động cơ không đồng bộ
9.10.1 Khởi động trực tiếp
Khởi động là quá trình đưa động cơ đang ở trạng thái nghỉ (đứng im) vào
trạng thái làm việc quay với tốc độ định mức.
Khởi động trực tiếp, là đóng động cơ vào lưới không qua một thiết bị phụ
nào. Việc cấp một điện áp định mức cho stato động cơ dị bộ rô to lồng sóc hoặc động
cơ dị bộ ro to dây quấn nhưng cuộn dây rô to nối tắt, khi rô to chưa kịp quay, thực
chất động cơ làm việc ở chế độ ngắn mạch. Dòng động cơ rất lớn, có thể gấp dòng
định mức từ 4 đến 8 lần. Tuy dòng khởi động lớn như vậy nhưng mô men khởi động

+++
(9.36)
Từ biểu thức này chúng ta thấy để giảm dòng khởi động ta có các phương
pháp sau:
-Giảm điện áp nguồn cung cấp
112
-Đưa thêm điện trở vào mạch rô to;
-khởi động bằng thay đổi tần số.
9.10.2.1. Khởi động động cơ dị bộ rô to dây quấn
Với động cơ dị bộ rô to dây quấn để giảm dòng khởi động ta đưa thêm điện
trở phụ vào mạch rô to. Lúc này dòng ngắn mạch có dạng:
I
ngm
=
2
21
2
21
1
)'()( XXRRR
U
p
++++
(9.37)
Việc đưa thêm điện trở phụ R
p
vào mạch rô to ta đựoc 2 kết quả: làm giảm
dòng khởi động nhưng lại làm tăng mô men khởi động . Bằng cách chọn điện trở R
p
ta có thể đạt được mô men khởi động bằng giá trị mô men cực đại hình 9.18b.

M
min
M
max
Chổi than
Người ta dùng các phương pháp sau đây để giảm điện áp khởi động:dùng
cuộn kháng, dùng biến áp tự ngẫu và thực hiện đổi nối sao-tam giác. Sơ đồ các loại
khởi động này biểu diễn trên hình 9.19
Đặc điểm chung của các phương pháp giảm điện áp là cùng với việc giảm
dòng khởi động, mô men khởi động cũng giảm. Vì mô men động cơ tỷ lệ với bình
phương điện áp nguồn cung cấp, nên khi giảm điện áp mô men giảm theo tỷ lệ bình
phương, ví dụ điện áp giảm
3
lần thì mô men giảm đi 3 lần. Việc thực hiện đổi nối
sao tam giác chỉ thực hiện được với những động cơ khi làm việc bình thường thì
cuộn dây stato nối tam giác. Do khi khởi động cuộn dây stato nối sao, điện áp đặt lên
stato nhỏ hơn
3
lần khi chuyển sang nối tam giác, dòng điện giảm
3
lần mô men
giảm đi 3 lần. Khi khởi động bằng biến áp, nếu hệ số biến áp là k
u
thì điện áp trên tụ
đấu dây của động cơ giảm đi k
u
lần so với điện áp định mức, dòng khởi động giảm đi
k
u
, mô men khởi động sẽ giảm đi k

P
2
-khởi động bằng phương pháp tần số.
Do sự phát triển của công nghệ điện tử, ngày nay người ta đã chế tạo được
các bộ biến tần có tính chất kỹ thuật cao và giá thành rẻ, do đó ta có thể áp dụng
phương pháp khởi động bằng tần số. Thực chất của phương pháp này như sau: Động
cơ được cấp điện từ bộ biến tần tĩnh, lúc đầu tần số và điện áp nguồn cung cấp có giá
trị rất nhỏ, sau khi đóng động cơ vào nguồn cung cấp, ta tăng dần tần số và điện áp
nguồn cung cấp cho động cơ, tốc độ động cơ tăng dần, khi tần số đạt giá trị định
mức, thì tốc độ động cơ đạt giá trị định mức. Phương pháp khởi động này đảm bảo
dòng khởi động không vượt quá giá trị dòng định mức.
9.10.2.3 Khởi động động cơ có rãnh sâu và động cơ 2 rãnh.
Như chúng ta đã biết khởi động động cơ dị bộ bằng đưa điện trở vào mạch rô
to là tốt nhất, tuy nhiên với động cơ dị bộ rô to lồng sóc thì không làm điều đó được.
Song chúng ta có thể thực hiện khởi động động cơ dị bộ rô to lồng sóc có đưa điện
trở phụ vào bằng dùng những động cơ ngắn mạch đặc biệt: động cơ rãnh sâu và động
cơ 2 rãnh.
a.Động cơ rô to lồng sóc 2 rãnh.
Để cải thiện khởi động đối với động cơ dị bộ lồng sóc, người ta chế tạo động
cơ lồng sóc 2 rãnh: rãnh công tác làm bằng vật liệu bình thường, còn rãnh khởi động
làm bằng đồng thau là kim loại có điện trở riêng lớn. (Hình 9.20). Từ hình vẽ ta thấy
rằng, độ dẫn từ của từ thông tản rãnh dưới lớn hơn của rãnh ngoài (trên). Như vậy
trở kháng của các rãnh này rất khác nhau: trở kháng của rãnh dưới lớn hơn trở kháng
của rãnh trên rất nhiều. Khi mới bắt đầu khởi động (s=1) trở kháng của rãnh dưới
lớn, nên dòng điện bị đẩy lên rãnh trên, dòng điện chạy trong nó nhỏ. Ở rãnh trên trở
115
h
N
h
1

từ trong rãnh.
Độ dẫn từ của lớp 1 biểu diễn bởi:
λ
1
=
b
lh
1
µ
=ch
1
Lớp k tính như sau:
λ
k
=
b
lh
k
µ
=ch
k
116
h
b
λ
k
h
h
J
Hình 9.22 a)Rãnh của động cơ lồng sóc rãnh sâu; b) Sự phân bố độ dẫn từ theo chiều