Bài giảng Hệ thống truyền động điện - Chương II: Đặc tính cơ và các trạng thái làm việc của động cơ điện

điện trở hoặc điện kháng khi công suất động cơ lớn. 
2.5.4.3 Ph−ơng pháp mở máy dùng máy biến áp tự ngẫu 
Ph−ơng pháp này đ−ợc sử dụng để đặt một điện áp thấp cho động cơ khi mở máy. Do vậy, dòng 
điện của động cơ khi mở máy giảm đi. 
Các tiếp điểm K' đóng, K mở lúc mở máy. Khi K' mở, K đóng thì quá trình mở máy kết thúc. 
Ph−ơng pháp mở máy dùng cuộn kháng X và máy biến áp tự ngẫu thích hợp cho việc mở máy 
các động cơ cao áp. 
Hình 2.37 - Sơ đồ mở máy dùng R1 và X1 ở mạch stator và dạng đặc tính cơ 
khi mở máy 
GV: Lờ Tiến Dũng. Bộ mụn TðH_Khoa ðiện. 36 
Đ
ba
c
K KK
~ 3
K'
K'
BATN
CD
2.5.4.4 Ph−ơng pháp đổi nối Υ - ∆ khi mở máy 
Động cơ KĐB làm việc bình th−ờng ở sơ đồ mắc ∆ các cuộn stator thì khi mở máy có thể mắc 
theo sơ đồ Y. Thực chất của ph−ơng pháp này là giảm điện áp đặt vào cuộn dây stator khi đổi nối vì 
Uph = Ud khi mắc ∆, còn khi mắc Y thì điện áp giảm 3 lần: 
Uph = 3
dU 
2.5.5 Đảo chiều quay động cơ điện KĐB 
Để đảo chiều quay của động cơ KĐB, cần đảo chiều quay của từ tr−ờng quay do stator tạo ra. 
Muốn vậy, chỉ cần đảo chiều hai pha bất kỳ trong 3 pha nguồn cấp cho stator. Đặc tính cơ khi đảo 
chiều quay nằm ở góc phần t− thứ III. 
CDA
CDB
a b
c
−ω
ω
ω
Hình 2.38 - Sơ đồ mở máy động cơ KĐB dùng MBA tự ngẫu. 
Hình 2.39 - Sơ đồ đảo chiều quay động cơ KĐB và đặc tính cơ khi 
đảo chiều quay. 
GV: Lờ Tiến Dũng. Bộ mụn TðH_Khoa ðiện. 37 
2.6 Các trạng thái hãm của động cơ điện KĐB 
2.6.1 Hãm tái sinh 
Đặc tính hãm tái sinh của động cơ KĐB nh− hình vẽ. Động cơ điện xoay chiều KĐB ở chế độ 
hãm tái sinh khi tốc độ động cơ v−ợt quá tốc độ đồng bộ ω0. Khi hãm tái sinh thì động cơ làm việc ở 
chế độ máy phát. 
ω
ω
Đ
F
N
K'
K
MM
s
s
s=0
thF
thĐ
s
s=1
thF thĐ
ω < ω
ω > ω
Từ công thức (2.36) và (2.37), loại trừ tr−ờng hợp dấu (+) đối với chế độ động cơ ta có ở chế độ 
máy phát: 
22
1
2
nm
th
XR
R
s
+
−=
'
 (2.43) 
)(2
3
22
110
2
1
nm
ph
th
XRR
U
M
+−
=
ω
 (2.44) 
Qua đó ta thấy ở chế độ máy phát, độ tr−ợt tới hạn sthF đổi dấu so với động cơ, còn mômen tới 
hạn có trị số lớn hơn trị số mômen tới hạn ở chế độ động cơ. 
Chế độ hãm tái sinh của động cơ KĐB đ−ợc thiết kế trên đoạn NK', góc phần t− thứ II. 
2.6.2 Hãm ng−ợc 
a) Hãm ng−ợc nhờ đ−a điện trở phụ vào mạch phần ứng 
Động cơ KĐB rôto dây quấn truyền động cho cơ cấu nâng-hạ của một của một cầu trục, đang 
làm việc nâng tải tại điểm A trên đặc tính cơ 1 ở góc phần t− thứ I với mômen cản MC và tốc độ 
quay nâng ωA (các tiếp điểm K đóng). 
Để dừng và hạ vật xuống, ta đ−a điện trở RP đủ lớn vào mạch phần ứng (các tiếp điểm K mở ra), 
động cơ chuyển sang làm việc tại điểm B trên đặc tính có điện trở 2 cùng với tốc độ ωA. Mômen của 
động cơ giảm xuống (MB < MC) nên tốc độ động cơ giảm. Lúc này vật P vẫn đ−ợc nâng lên nh−ng 
với tốc độ nâng nhỏ dần. Tới điểm D thì ω = 0 và vật dừng lại nh−ng vì mômen động cơ nhỏ hơn 
mômen cản (MD < MC) nên vật bắt đầu tụt xuống. Động cơ đảo chiều quay (ω < 0). Động cơ bắt đầu 
làm việc ở trạng thái hãm ng−ợc (tốc độ âm đi xuống, mômen d−ơng có xu h−ớng kéo vật P đi lên). 
Hình 2.40 - Đặc tính cơ hãm tái sinh động cơ KĐB. 
GV: Lờ Tiến Dũng. Bộ mụn TðH_Khoa ðiện. 38 
R
K
KB
~
K
p
ω
M
C Mth
ω0
A
Aω
B
D
E
MB
1
2
ωE
M
Aω
P
CM
MĐ
P
ĐM
ωA
MC
Đặc tính hãm ng−ợc nằm ở góc phần t− thứ IV. Điểm làm việc hãm của động cơ chuyển theo 
đặc tính hãm từ D đến E. Tại đây MĐ = ME = MC, động cơ quay đều, hãm ghìm vật để hạ vật xuống 
đều với tốc độ ωE. 
b) Hãm ng−ợc nhờ đảo chiều quay 
C
M MthM
1
ω
0ω A
MC
E
D
D'
B B'
23
E'
E
ω
CM
Đ
ω
M
F
M
Đ ω
C
MĐ
Đ ω
ĐM
MC
KK
pR
KB
~
Hình 2.41 - Hãm ng−ợc động cơ KĐB nhờ đ−a điện trở phụ vào mạch 
phần ứng. 
Hình 2.42 - Hãm ng−ợc động cơ KĐB nhờ đảo chiều quay. 
GV: Lờ Tiến Dũng. Bộ mụn TðH_Khoa ðiện. 39 
Động cơ điện KĐB rôto dây quấn đang làm việc với tải có mômen cản phản kháng tại điểm A 
trên đ−ờng đặc tính cơ 1, sơ đồ nối dây nh− hình vẽ. Để hãm máy, ta đổi thứ tự hai pha bất kỳ trong 
3 pha cấp cho stato để đảo chiều quay động cơ. Động cơ chuyển điểm làm việc từ A trên đặc tính 1 
sang điểm B' trên đặc tính 2. Do quán tính của hệ cơ, động cơ coi nh− giữ nguyên tốc độ ωA khi 
chuyển đặc tính. Quá trình hãm ng−ợc bắt đầu. Khi tốc độ động cơ giảm theo đặc tính hãm 2 tới 
điểm D' thì ω = 0. Lúc này, nếu cắt điện thì động cơ sẽ dừng. Đoạn hãm ng−ợc là B'D'. Nễu không 
cắt điện thì nh− tr−ờng hợp ở hình 2.82a, động cơ có MD' > MC nên động cơ bắt đầu tăng tốc, mở 
máy chạy ng−ợc theo đặc tính cơ 2 và làm việc ổn định tại điểm E' với tốc độ ωE' theo chiều ng−ợc. 
Khi động cơ hãm ng−ợc theo đặc tính 2, điểm B' có mômen nhỏ nên tác dụng hãm không hiệu 
quả. Thực tế phải tăng c−ờng mômen hãm ban đầu (Mhãm ≈ 2,5Mđm) nhờ vừa đảo chiều từ tr−ờng 
quay của stato, vừa đ−a thêm điện trở phụ đủ lớn vào mạch rôto. Động cơ sẽ hãm ng−ợc theo đặc 
tính 3 (đoạn BD). Tới D mà cắt điện thì động cơ sẽ dừng. Nếu không cắt điện, động cơ sẽ tăng tốc 
theo chiều ng−ợc lại và làm việc tại điểm E với tốc độ ωE < ωE'. Nếu lúc này lại cắt điện trở phụ RP 
thì động cơ sẽ chuyển sang làm việc trên đặc tính 2 tại điểm F và tăng tốc tới điểm E'. 
2.6.3 Hãm động năng 
Để hãm động năng một động cơ điện KĐB đang làm việc ở chế độ động cơ, ta phải cắt stator ra 
khỏi l−ới điện xoay chiều (mở các tiếp điểm K ở mạch lực) rồi cấp vào stator dòng điện một chiều 
để kích từ (đóng các tiếp điểm H). Thay đổi dòng điện kích từ nhờ biến trở Rkt. 
c
a b
Đ
K KK
~ 3
-
+
H
H
Rkt
Vì cuộn dây stato của động cơ là 3 pha nên khi cấp kích từ một chiều phải tiến hành đổi nối và 
có thể thực hiện theo một trong các sơ đồ sau. 
+
- -
+
+
- 
+
- 
+
- 
Hình 2.43 - Sơ đồ nối dây hãm động năng động cơ KĐB. 
Hình 2.44 - Các cách cấp kích từ một chiều cho cuộn stator 3 pha khi hãm 
động năng động cơ KĐB. 
GV: Lờ Tiến Dũng. Bộ mụn TðH_Khoa ðiện. 40 
Do động năng tích lũy, rôto tiếp tục quay theo chiều cũ trong từ tr−ờng một chiều vừa đ−ợc tạo 
ra. Trong cuộn dây phần ứng xuất hiện một dòng điện cảm ứng. Lực từ tr−ờng tác dụng vào dòng 
cảm ứng trong cuộn dây phần ứng sẽ tạo ra mômen hãm và rôto quay chậm dần. Động cơ điện xoay 
chiều khi hãm động năng sẽ làm việc nh− một máy phát điện có tốc độ (do đó tần số) giảm dần. 
Động năng qua động cơ sẽ biến đổi thành điện năng tiêu thụ trên điện trở ở mạch rôto. 
Nếu tr−ớc khi hãm, động cơ làm việc tại điểm A trên đặc tính cơ 1 thì khi hãm động năng, động 
cơ chuyển sang làm việc tại điểm B trên đặc tính hãm động năng 2 ở góc phần t− thứ II. Đặc tính 
hãm động năng của động cơ xoay chiều 3 pha KĐB có dạng nh− hình ... Tốc độ động cơ giảm dần 
theo đặc tính về O trên đoạn đặc tính hãm động năng BO. Tại điểm O, động cơ sẽ dừng nếu tải là 
phản kháng. Nếu tải có tính chất thế năng thì tải sẽ kéo động cơ quay ng−ợc cho đến khi ổn định tại 
điểm D (góc phần t− thứ IV). 
ω MD
F 1
M
C
ω
0ω
Đ
AB
F
A
ω
D
Điện trở mạch rôto và dòng kích từ cấp cho stato lúc hãm động năng có ảnh h−ởng tới dạng đặc 
tính cơ khi hãm. 
Trên hình vẽ 2.43, các đặc tính hãm 1 và 2 ứng với cùng một dòng kích từ nh− nhau (Ikt1 = Ikt2) 
nh−ng điện trở hãm trong mạch rôto khác nhau (Rh1 < Rh2). 
M
ω
2
1
4
3
-b
Đ
a
c
H
K K K
~ 3
Rkt
H
+
H H
hR
Hình 2.45 - Đặc tính cơ hãm động năng kích từ độc lập động cơ KĐB. 
Hình 2.46-Họ các đặc tính cơ khi hãm động 
năng kích từ độc lập động cơ KĐB. 
Hình 2.47-Sơ đồ nối dây hãm động năng 
kích từ độc lập động cơ KĐB. 
GV: Lờ Tiến Dũng. Bộ mụn TðH_Khoa ðiện. 41 
BÀI TẬP 
Bài 1: Cho ủộng cơ ủiện một chiều kớch từ ủộc lập cú cỏc số liệu kỹ thuật sau: Pủm 
= 2,2 kW; Ủm = 110V; Iủm = 25,6A; nủm = 1430 vg/phỳt; Rư = 0,47Ω; 
a) Hóy vẽ ủặc tớnh cơ tự nhiờn của ủộng cơ. 
b) Hóy vẽ ủặc tớnh cơ nhõn tạo khi cú ủiện trở phụ mắc trong mạch phần ứng là 
Rưf = 0,78Ω; 
Bài 2: Cho ủộng cơ ủiện một chiều kớch từ ủộc lập cú cỏc số liệu kỹ thuật sau: Pủm 
= 16 kW; Ủm = 220V; Iủm = 70A; nủm = 1000 vg/phỳt; Rư = 0,28Ω; 
Xỏc ủịnh tốc ủộ quay của ủộng cơ khi mụmen trờn trục ủộng cơ bằng 0,6.Mủm và 
Rưf = 0,52Ω; 
Bài 3: Tỡm trị số cỏc cấp ủiện trở mở mỏy của ủộng cơ ủiện một chiều kớch từ ủộc 
lập cú cỏc thụng số kỹ thuật sau: Pủm = 13,5 kW; Ủm = 110V; Iủm = 145A; nủm = 1050 
vg/phỳt; Biết rằng khi mở mỏy cần khống chế mụmen mở mỏy bằng M1 = 200%Mủm, 
mở mỏy với 3 cấp ủiện trở. 
Bài 4: Hóy xỏc ủịnh chỉ số ủiện trở phụ cần thiết ủúng vào phần ứng ủộng cơ ủiện 
một chiều kớch từ ủộc lập khi hóm ủộng năng kớch từ ủộc lập với dũng ủiện hóm ban 
ủầu bằng 2.Iủm. Biết rằng trước khi hóm ủộng cơ làm việc với phụ tải ủịnh mức. Cỏc 
số liệu kỹ thuật của ủộng cơ: Pủm = 46,5kW; Ủm = 220V; Iủm = 238A; nủm = 1500 
vg/phỳt; 
Bài 5: Cho ủộng cơ ủiện một chiều kớch từ ủộc lập cú cỏc số liệu kỹ thuật sau: Pủm 
= 34 kW; Ủm = 220V; Iủm = 178A; nủm = 1580 vg/phỳt; Rư = 0,042Ω. ðộng cơ ủang 
làm việc trờn ủặc tớnh cơ tự nhiờn với mụmen cản trờn trục Mc = Mủm, ủể dừng mỏy 
người ta chuyển sang chế ủộ hóm ngược bằng cỏch ủảo chiều ủiện ỏp. Hóy xỏc ủịnh 
trị số mụmen ủiện từ của ủộng cơ sinh ra ở ủầu và cuối quỏ trỡnh hóm? Nếu trong 
mạch phần ứng mắc thờm ủiện trở phụ Rưf = 1,25Ω. 
Bài 6: Xỏc ủịnh tốc ủộ quay và dũng ủiện phần ứng của ủộng cơ ủiện một chiều 
kớch từ ủộc lập cú cỏc số liệu kỹ thuật sau: Pủm = 4,2 kW; Ủm = 220V; Iủm = 22,6A; 
nủm = 1500 vg/phỳt; Rư = 0,841Ω nếu mụmen cản trờn trục bằng ủịnh mức và từ 
thụng kớch từ của ủộng cơ bằng 0,5φủm. 
Cỏc thụng số kỹ thuật của ủộng cơ: Pủm = 29kW; Ủm = 440V; Iủm = 79A; nủm = 
1000 vg/phỳt; Rư = 0,278Ω. 
GV: Lờ Tiến Dũng. Bộ mụn TðH_Khoa ðiện. 42 
Bài 9: Xỏc ủịnh trị số ban ủầu của dũng ủiện phần ứng khi cẳt phần ứng của ủộng 
cơ ủiện một chiều kớch từ ủộc lập ra khỏi lưới ủiện và ủúng kớn vào một ủiện trở 6Ω. 
Trước khi cắt ủộng cơ làm việc với mụmen M = 34,4Nm và từ thụng là ủịnh mức. 
Cho cỏc số liệu kỹ thuật của ủộng cơ: Pủm = 6,5kW; Ủm = 220V; Iủm = 34,4A; nủm 
= 1500 vg/phỳt; Rư = 0,14Ω.