Bài giảng Biến đổi năng lượng điện cơ - Chương 7: Máy điện không đồng bộ - Nguyễn Quang Nam

stato và rôto với nhau, cả hai mạch phải ở cùng 
tần số và mức điện áp. Nếu bỏ qua điện trở stato, mạch tương 
đương cho một pha của máy với các trở kháng quy đổi về stato có 
dạng như hình dưới đây. 
 Lls là điện cảm tản stato, và L’lr là điện cảm tản rôto quy đổi về 
stato. R’r là điện trở rôto quy đổi về stato. 
Mạch tương đương một pha 
aV
aI 'ˆ
rI
aMj sw
2
3
s
Rr
'
16 Máy điện không đồng bộ 
 Điện trở rôto có thể coi là tổ hợp của R’r và R’r(1 – s)/s. Phần tử thứ 
nhất biểu diễn tổn hao đồng rôto, còn phần tử thứ hai biểu diễn tổng công 
suất cơ học tạo ra bởi động cơ. 
 Có thể rút ra được một phiên bản đơn giản hóa bằng cách chuyển điện 
cảm từ hóa aM sang bên trái, tạo thành mạch tương đương gần đúng như 
hình dưới. 
Mạch tương đương gần đúng 
aV aI
'
rI
s
s
Rr
1'aMj sw
2
3
lssLjw
'
lrsLjw '
rR
17 Máy điện không đồng bộ 
 Các tổn hao lõi thép và stato có thể được kể đến bằng Rc 
và Ra trong mạch tương đương gần đúng. Tổng công suất 
ngõ vào thỏa mãn 
Quan hệ công suất 
aV
aI
'
rI
s
s
Rr
1'
mjX
lsjx
'
lrjx'
rR
cR
mI aR
    csclag
c
a
ar
r
raaT PPP
R
V
RI
s
R
IIVP 
2
2'
'
2' 333cos3 
18 Máy điện không đồng bộ 
Quan hệ công suất (tt) 
với Pag, Pscl, và Pc tương ứng là công suất truyền qua khe hở, 
tổn hao đồng stato, và tổn hao lõi thép. 
 Pag bao gồm tổn hao đồng Pr và công suất cơ học sinh ra 
Pm. Có thể dễ dàng thấy được 
 sP
s
s
RIP agrrm 

 1
1
3 '2'
 Ngoài ra, tổn hao đồng rôto Pr có thể được biểu diễn theo 
Pag như sau 
agrrr sPRIP 
'2'3
Biến Đổi Năng Lượng Điện Cơ NQN-TCB, HCMUT, 2013 
4 
19 Máy điện không đồng bộ 
Quan hệ công suất (tt.) 
 Xét toàn bộ các tổn hao nêu trên, hiệu suất của máy là 
 T scl c rclm
T T
P P P PP
P P

  
 
 Nếu tổn hao quay Prot_loss được xét đến, hiệu suất cho bởi 
 T scl c rcl rot _ lossshaft
T T
P P P P PP
P P

   
 
20 Máy điện không đồng bộ 
 Dùng mạch tương đương gần đúng, có thể tính được 
dòng điện rôto quy đổi về stato như sau 
Biểu thức mômen 
  Công suất cơ sinh ra 
 Với máy 2 cực wm = ws(1 – s), mômen do đó cho bởi 
   
   2'2'
'2
'2' 1313
lrlsra
ra
rrm
xxsRR
ssRV
s
s
RIP





   ''
'
lrlsra
a
r
xxjsRR
V
I


   2'2'
'231
lrlsra
ra
s
e
xxsRR
sRV
T


w
21 Máy điện không đồng bộ 
 Một động cơ không đồng bộ 3 pha 866 V, nối Y, 60 Hz, 2-
cực có wsLls = 0,5 W, 3wsaM/2 = 50 W, wsL’lr = 0,5 W, và R’r = 
0,1 W. Tìm mômen tại độ trượt s = 0,05 và công suất phức 
ngõ vào 3 pha. Bỏ qua Ra và Rc. Dùng mạch tương đương 
gần đúng và chính xác. 
 Điện áp pha stato sẽ là 
 Áp dụng công thức cho mạch gần đúng, mômen có giá trị 
Ví dụ 7.2 
V 5003/866 
   
   
N.m 8,795
5,05,005,0/1,0
05,0/1,05003
120
1
22
2




eT
22 Máy điện không đồng bộ 
 Chọn điện áp pha A làm vectơ tham chiếu, với mạch gần 
đúng, vectơ pha dòng điện pha ngõ vào sẽ là 
Ví dụ 7.2 (tt) 
 
A 81,283,228
105,0/1,0
0500
50
0500






jj
Ia
 Do đó, công suất phức ngõ vào sẽ là 
     kVA 16530081,283,22850033 * jIVS aaT 
 Với mạch chính xác, cần tính dòng điện rôto để tính 
mômen. Tương tự như với MBA, chúng ta tính nguồn tương 
đương Thevenin. 
23 Máy điện không đồng bộ 
Ví dụ 7.2 (tt) 
 
  
 
W




 495,0
5,050
5,050
 ZV, 0495
5,050
500500
th j
j
jj
j
j
Vth
 Dòng điện rôto sẽ có giá trị 
   
A 83,223
5,0495,00,1/0,05
500
22


rI
 Và mômen sẽ có giá trị (sai lệch khoảng 0,2% so với giá 
trị tính theo mạch gần đúng) 
   N.m 4.79783,22305,0/1,03
120
1 2


eT
24 Máy điện không đồng bộ 
Ví dụ 7.2 (tt) 
  
W


 j0,57261,9575
j50,50,1/0,05
5,005,0/1,0j50
ab
j
Z
 Tổng trở của nhánh từ hóa song song với nhánh rôto 
A 28,72-224
0726,19575,1
0500




j
Ia
 Công suất phức ngõ vào (sai lệch khoảng 1,87% so với 
kết quả tính bằng mạch gần đúng) 
   kVA 46,16167,29472,2822405003 jS 
 Vec tơ pha dòng điện ngõ vào 
Biến Đổi Năng Lượng Điện Cơ NQN-TCB, HCMUT, 2013 
5 
25 Máy điện không đồng bộ 
 Dùng mạch tương đương gần đúng cho ví dụ 7.2, tính I’r, 
Pag, Pm, Pr và mômen. 
 Dòng điện rôto trong mạch tương đương gần đúng 
Ví dụ 7.3 
   
A 26,57-223,6
5,05,005,0/1,0
0500




j
Ir
 Công suất điện từ (bằng công suất thực tính ở ví dụ 7.2) 
  kW 300223,6
05,0
1,0
3
2
agP
26 Máy điện không đồng bộ 
 Công suất cơ sinh ra 
Ví dụ 7.3 (tt) 
 Mômen đã được tính trong ví dụ 7.2 
    kW 28530095,01  agm PsP
 Tổn hao đồng rôto 
  kW 1530005,0  agr sPP
27 Máy điện không đồng bộ 
 Biểu thức mômen đã được rút ra 
Đặc tính cơ (đặc tính mômen-tốc độ) 
hay 
   2'2'
'231
lrlsra
ra
s
e
xxsRR
sRV
T


w
 Với điện áp đặt vào và tần số là hằng số, ở các giá trị độ trượt s nhỏ 
'
23
rs
ae
R
sV
T
w
 eT s
 Ở các giá trị s lớn (xấp xỉ 1) 
Slip 
T
o
rq
u
e
 (
p
u
) 
  s
R
xx
V
T r
lrlss
ae
'
2'
23


w
hay 
e 1T
s
28 Máy điện không đồng bộ 
 Từ đặc tính cơ, có thể thấy tồn tại một giá trị độ trượt mà 
ở đó mômen đạt cực đại. Có thể tìm độ trượt này bằng cách 
đặt dTe/ds = 0, dẫn đến 
Biểu thức mômen cực đại 
 2'2
'
lrlsa
r xxR
s
R

 Như vậy, độ trượt mà ở đó mômen đạt giá trị cực đại là 
 2'2
'
lrlsa
r
mT
xxR
R
s


29 Máy điện không đồng bộ 
Biểu thức mômen cực đại (tt) 
 Mômen tương ứng (khi Ra = 0) là 
   
2 2
e a a
max '2
2 's s ls lr
a a ls lr
3V 1 3V
T
2 2 x xR R x x
w w
 
  
 Như vậy, mômen cực đại không phụ thuộc vào điện trở 
mạch rôto. 
 Điều này được ứng dụng để thay đổi đặc tính cơ của động 
cơ rôto dây quấn: thay đổi điện trở rôto làm độ trượt tới hạn 
thay đổi, nhưng mômen cực đại vẫn không đổi. 
30 Máy điện không đồng bộ 
 Với một máy có P đôi cực, việc phân tích có thể được lặp 
lại với góc cơ học q được thay thế bởi Pq. Mạch tương đương 
một pha không có gì thay đổi. 
 Công suất cơ cho bởi 
Máy không đồng bộ nhiều cặp cực 
 
p
s
TTP sem
e
m


1w
w
 Mômen tương ứng là 
   
2 '
e a r
2 2
' '
s a r ls lr
P 3V R s
T
R R s x xw

  
Biến Đổi Năng Lượng Điện Cơ NQN-TCB, HCMUT, 2013 
6 
31 Máy điện không đồng bộ 
Máy không đồng bộ nhiều cực (tt) 
 Việc thay đổi số cực của máy hoàn toàn không ảnh hưởng 
đến mạch điện tương đương. Do đó, độ trượt ứng với mômen 
cực đại vẫn không đổi. Tuy nhiên, mômen cực đại sẽ có giá trị 
 
2
e a
max '
s ls lr
3V
T P
2 x xw
 

32 Máy điện không đồng bộ 
 Cho động cơ KĐB 3 pha, nối Y, 60 Hz 400 V, 4 cực với các 
thông số: xm = 20 W, xls = 0,5 W, x’lr = 0,2 W, R’r = 0,1 W..Tính 
mômen tại tốc độ 1755 vòng/phút bằng mạch gần đúng, và 
tính smT và bằng mạch chính xác. Bỏ qua Ra và Rc. 
 Để áp dụng công thức, cần tính độ trượt 
Ví dụ 7.5 
eTmax
s
s
n n 60 60 / 2 1755 1800 1755
s 0,025
n 60 60 / 2 1800
   
   

 Mômen điện từ: 
   
   
N.m 9,205
2,05,0025,0/1,0
025,0/1,03/4003
120
2
22
2




eT
33 Máy điện không đồng bộ 
 Cũng có thể tính độ trượt tới hạn và mômen cực đại theo 
các công thức đã rút ra được 
Ví dụ 7.5 (tt) 
 Với mạch chính xác, tính nguồn Thevenin tương đương: 
   
1429,0
2,05,0
1,0
2'2
'





lrlsa
r
mT
xxR
R
s
 
 
  
2
2
e a
max '
s ls lr
3 400 / 33V
T P 2 606,3 N.m
2 120 0,5 0,22 x x w
    

 
V 03,225
5,020
20
03/400 


j
j
Vth
34 Máy điện không đồng bộ 
 Điều kiện để truyền công suất cực đại (mômen cực đại) 
Ví dụ 7.5 (tt) 
 Mô men cực đại tương ứng 
  
 
W

 4878,0
5,020
5,020
j
j
jj
Zth
   
   
N.m 3,587
2,04878,01454,0/1,0
1454,0/1,03,2253
120
2
22
2
max 



eT
  1454,0
6878,0
1,0
 2,04878,0 

mT
r sj
s
R
35 Máy điện không đồng bộ 
 Cho động cơ KĐB 3 pha, 60 Hz, 866 V, 6 cực, nối Y với các 
thông số: xls = 1,5 W, x’lr = 1,15 W, xm = 13,5 W, và R’r = 0,6 W. 
Bỏ qua Ra và Rc. Động cơ làm việc ở điện áp định mức và có 
mômen điện từ bằng 160 N.m. Dùng mạch chính xác, tính độ 
trượt, tốc độ động cơ (vòng/phút), tần số rôto, mômen cực 
đại, mômen mở máy. Lặp lại các tính toán với mạch gần đúng. 
 Điện áp pha và tốc độ đồng bộ 
Ví dụ 7.6 
V 500
3
866
aV v/p12003
6060
s 

n
36 Máy điện không đồng bộ 
 Cần tính mômen là một hàm theo s, từ đó tìm ra s. Vậy cần 
tìm nguồn Thevenin tương đương: 
Ví dụ 7.6 (tt) 
  
 
W

 53,1
5,15,13
5,15,13
j
j
jj
Zth
 
V 0450
5,15,13
5,13
0500 


j
j
Vth
 Mômen điện từ: 
   
   
N.m 160
15,135,1/6,0
/6,04503
120
3
22
2



s
s
T e

Biến Đổi Năng Lượng Điện Cơ NQN-TCB, HCMUT, 2013 
7 
37 Máy điện không đồng bộ 
 Đặt biến phụ y = 0,6/s sẽ giúp việc giải dễ dàng hơn: 
Ví dụ 7.6 (tt) 
 Giải ra được 2 nghiệm: 
 Loại nghiệm y2 vì dẫn đến giá trị s > 1. Vậy: 
   
   
N.m 160
15,135,1
4503
120
3
22
2



y
y
T e

 Dẫn đến phương trình bậc 2: 
0376991182250060318 2  yy
2083,0 ,30 21  yy
0,02s 30/6,0 s
38 Máy điện không đồng bộ 
 Tốc độ động cơ: 
Ví dụ 7.6 (tt) 
 Mômen cực đại: 
    v/p1176120002,011  snsn
 Tần số rôto: Hz 2,16002,0  sffr
24,0
15,135,1
6,0






lrth
r
mT
xjZ
R
s Độ trượt tới hạn: 
   
   
N.m 9,966
15,135,124,0/6,0
24,0/6,04503
120
3
22
2
max 



eT
 Mômen mở máy: 
   
   
N.m 8,438
15,135,11/6,0
1/6,04503
120
3
22
2




e
startT
39 Máy điện không đồng bộ 
 Với mạch gần đúng, thực hiện tương tự, ta có 
 Độ trượt: 
 Tần số rôto: 
 Tốc độ động cơ: 
 Độ trượt tới hạn: 
 Mômen cực đại: 
 Mômen mở máy: 
Ví dụ 7.6 (tt) 
 v/p8,1180n
Hz 96,0rf
2264,0mTs
N.m 1126max 
eT
N.m 485estartT
016,0s