Bài giảng Kỹ thuật điện, điện tử - Chương 5: Động cơ không đồng bộ ba pha

       
2
22 2 2 2
1 12
2 
n
R' R'
vu' uv ' R X
ss
                     
2
2 22 2
12
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 
181 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 5 
Đạo hàm dtdM vu' uv '
ds v
 
2
0 khi n
R'
R X
s
           
2
2 2 2
1 0 . Suy ra , momen đạt cực trị khi 
 th
n
R'
s
R X


2
2 2
1
 (5.79) 
 Giá trị độ trượt lúc momen đạt cực trị được gọi là độ trượt tới hạn. 
 Xét dấu đạo hàm, suy ra điểm cực trị là cực đại . Giá trị cực đại của momen được xác 
định như sau: 
max
n
, . .V
M .
n R R X
           
2
1
2 21 1 1
9 55 3 1
2
 (5.80) 
 Từ quan hệ 
(5.78) thay thế giá trị độ 
trượt s = 1 suy ra giá trị 
của momen tại lúc n2 = 0 
đây chính là giá trị của 
momen động cơ lúc khởi 
động. 
 Momen khởi 
động hay momen mở 
máy Mmm xác định theo 
quan hệ (5.81). 
mm
n n
, . .V R'
M .
n R X
      
2
1 2
2 2
1
9 55 3
 (5.81) 
THÍ DỤ 5.5: 
 Cho một động cơ không đồng bộ 3 pha , rotor lồng sóc của nhà sản xuất CROMPTON 
GREAVES (Anh quốc) loại TEFC; cách điện cấp F có các thông số sau: 
 Công suất định mức của động cơ: Pđm = 55 KW. 
 Áp dây định mức: Vđm = 660V / 380V – Y/. (Tần số nguồn điện f = 50 Hz ). 
 Tốc độ định mức của động cơ : nđm = 980 vòng/phút. 
 Hiệu suất định mức là : đm = 93,5%. 
 Hệ số công suất lúc tải định mức: cosđm = 0,86. 
 Bội số dòng điện mở máy của động cơ là mI = 6. 
Khi cấp nguồn áp 3 pha 380V (áp dây) vào động cơ, lúc mang tải định mức xác định: 
M max
M mm
s th
s 
0 0.1 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
M
 HÌNH 5.32: Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ 
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 
182 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 5
1./ Tần số của rotor . 
2./ Dòng điện định mức cấp vào stator động cơ . 
3./ Công suất điện từ khi biết tổn hao ma sát cơ, quạt gió chiếm 15% tổng tổn hao của 
động cơ ; tổn hao thép chiếm 25% tổng tổn hao. 
4./ Tổn hao đồng rotor và stator suy ra điện trở mỗi pha dây quấn stator. 
GỈAI: 
1. TẦN SỐ CỦA ROTOR KHI TẢI ĐỊNH MỨC: 
 Đông cơ có tốc độ định mức nđm = 980 vòng/phút ; khi vận hành tại tần số f = 50Hz ; suy ra 
số cực động cơ là 2p = 6 cực và tốc độ đồng bộ là n1 = 1000 vòng/phút. 
 Hệ số trượt định mức của động cơ là : 
ñmn ns ,
n
   1
1
1000 980 0 02
1000
 Tần số dòng điện rotor lúc tải định mức là : 
f s.f , . Hz  2 1 0 02 50 1 
2. DÒNG ĐIỆN ĐỊNH MỨC ĐỘNG CƠ: 
 Dòng định mức từ nguồn cấp vào động cơ lúc tải định mức được xác định theo quan hệ sau 
(khi cấp nguồn áp 3 pha với áp dây là 380V vào dây quấn stator đang đấu theo sơ đồ ). 
ñm
ñmdaây
ñm ñm ñm
P
I , A
V . .cos , ,
  
    
55000 103 92
3 3 380 0 935 0 86
 Dòng pha định mức qua mỗi bộ dây quấn lúc tải định mức là: 
ñm
ñmpha
I ,I , A   103 92 59 99 60
3 3
3. CÔNG SUẤT ĐIỆN TỪ CHUYỂN TỪ STATOR SANG ROTOR: 
 Tổng tổn hao của động cơ: 
ñm
ñieän ñm ñm ñm
P
Toånhao P P P P
Toånhao , W
,
         
      


1 1
155000 1 3823 53
0 935
 Từ điều kiện, tổng tổn hao ma sát cơ, quạt gió chiếm 15% giá trị tổng tổn hao, suy ra: 
  mqP % Toånhao , , , W    15 0 15 3823 53 573 53 
 Công suất cơ (khi chưa trừ đi ma sát cơ): 
cô ñm mqP P P , , W    55000 573 53 55573 53 
 Tại tải định mức, ta có hệ số trượt s = 0,02 ; từ đó suy ra công suất điện từ cấp vào rotor: 
   côdt
P ,P , W
s ,
    
55573 53 56707 68 56708
1 1 0 02
Vdaây = 380 V
Idaây
Ipha
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 
183 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 5 
4. TỔN HAO TRÊN DÂY QUẤN TẠI TẢI ĐỊNH MỨC – ĐIỆN TRỞ PHA DÂY QUẤN STATOR: 
 Tại tải định mức ứng với hệ số trượt định mức sđm = 0,02; ta có thể xác định tổn hao trên 
dây quấn rotor theo một trong các quan hệ sau: 
 côj ñt
s.P
P s.P
s
  2 1 
jP , , , W  2 0 02 56707 68 1134 15 
 Vì tổn hao thép chiếm 25% tổng tổn hao, ta suy ra : 
  theùpP % Toånhao , , , W     25 0 25 3823 53 955 88 956 
 Tổn hao trên dây quấn stator: 
 
 
theùp j j mq
j theùp j mq
j
Toånhao P P P P
P Toånhao P P P
P , , , , , W
   
   
     


1 2
1 2
1 3823 53 955 88 1124 15 573 53 1169 97 1170
 Điện trở trên một pha dây quấn stator: 
j
dmpha
P
R ,
.I .
   11 2 2
1170 0 1083
3 3 60
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 
184 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 5
BÀI TẬP CHƯƠNG 5 
BÀI TẬP 5.1 
Cho động cơ không đồng bộ 3 pha : 25 hp, 6 cực, 60 Hz có rotor dây quấn; điện trở và điện 
kháng tương đương 1 pha là : R2 = 0,1 Ω/pha ; Xt2 = 0,54 Ω/pha. Điện áp đo trên mỗi pha rotor khi 
rotor bị chận là E2 = 150 V. 
 Khi động cơ vận hành, nếu rotor quay với tốc độ là 1164 vòng/phút, xác định: 
a./ Tốc độ đồng bộ (tốc độ n1 của từ trường quay). 
b./ Hệ số trượt. 
c./ Tổng trở phía rotor lúc đang quay. 
d./ Dòng điện rotor. 
e./ Dòng điện qua dây quấn rotor khi thay đổi tải trên trục để có hệ số trượt s = 1,24 % 
f./ Tốc độ động cơ khi đạt điều kiện theo câu e. 
ĐÁP SỐ: a./ 1200 vòng/phút b./ s = 0,03 
c./ oR t
R
Z j.X ,
s
      2 2 3 38 9 20 d./ IR = I2 = 44,42 A 
e./ oRI I , A
 
      2 18 6 3 83 f./ 1185 vòng/phút 
BÀI TẬP 5.2 
Cho động cơ không đồng bộ 3 pha: 25 hp, 4 cực, 60 Hz; 460 V (áp dây) có công suất điện 
từ cấp vào rotor là 14,58 kW. Tổn hao đồng là 263 W, tổn hao ma sát cơ quạt gió là 197 W. 
Xác định: 
a./ Tốc độ động cơ. 
b./ Công suất cơ cấp đến tải. 
c./ Momen cơ trên trục động cơ. 
ĐÁP SỐ: a./ 1767,6 vòng/phút b./ 14317 W c./ 77,35 Nm 
BÀI TẬP 5.3 
Cho động cơ không đồng bộ 3 pha: 100 hp; 6 cực ; 60 Hz ; 230 V (áp dây) có hiệu suất 
là 91 % khi được cấp dòng dây hiệu dụng là 218 A . Cho tổn hao lỏi thép, tổn hao đổng stator và 
tổn hao đổng rotor lần lượt là : 1697 W ; 2803 W và 1549 W . Xác định: 
a./ Công suất điện cấp vào động cơ. 
b./ Tổng tổn hao của động cơ. 
c./ Công suất điện từ. 
d./ Tốc độ độngcơ. 
e./ Hệ số công suất của động cơ. 
f./ Tổn hao ma sát cơ + quạt gió. 
g./ Momen cơ ra trên trục . 
ĐÁP SỐ: a./ 81978 W b./ 7378 W c./ 77478 W 
d./ 1176 vòng/phút e./ HSCS = 0,83 f./ 1329 W g./ 605,8 Nm 
BÀI TẬP 5.4 
Cho động cơ không đồng bộ 3 pha: 40 hp; 8 cực, 60 Hz, 2300 V (áp dây) vận hành 80 % 
tải định mức tại điện áp thấp hơn định mức 6 %. Hiệu suất và hệ số công suất của động cơ trong 
trạng thái này lần lượt là 85% và 90%. Tổn hao ma sát cơ và quạt gió là 1011 W , tổn hao đồng 
rotor là 969 W, tổn hao đồng stator là 1559 W. Xác định: 
a./ Công suất cơ trên trục. 
b./ Tốc độ động cơ. 
c./ Momen cơ ra 
d. Hệ số trượt. 
e./ Dòng dây từ nguồn cấp vào động cơ. 
f./ Tổn hao thép. 
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 
185 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 5 
BÀI TẬP 5.5 
Cho động cơ không đồng bộ 3 pha: 5 hp, 4 cực, 60 Hz, 115 V (áp dây) hoạt động tại áp 
định mức, tần số định mức và hệ số tải là 125 % ; động cơ có hiệu suất là 85,4% . Tổn hao đồng 
stator, tổn hao đồng rotor và tổn hao thép lần lượt là : 223,2 W ; 153 W và 114,8 W . Xác định: 
a./ Tốc độ động cơ. 
b./ Momen ra trên trục. 
c./ Momen sinh ra do ma sát cơ, quạt gió. 
BÀI TẬP 5.6 
Cho động cơ không đồng bộ 3 pha: 50 hp, 4 cực, 60 Hz, 230V (áp dây) hoạt động tại áp 
định mức, tần số định mức . Động cơ bị qua tải khi tần số giảm thấp 5% và áp nguồn giảm thấp 
7%. Để tránh tình trạng quá tải công suất cơ trên trục giảm còn 70% công suất định mức . Dòng 
dây nguồn cấp vào động cơ lúc này là 100 A. Các thành phần tổn hao trong trạng thái hoạt động 
này là; tổn hao đồng stator 1015 W ; tổn hao đổng rotor 696 W ; tổn hao thép 522 W tổn hao do 
ma sát cơ và quạt gió là 667 W. Xác định: 
a./ Hiệu suất của động cơ. 
b./ Tốc độ động cơ. 
c./ Momen cơ trên trục. 
d./ Hệ số công suất. 
BÀI TẬP 5.7 
Cho động cơ không đồng bộ 3 pha: 25 hp, 2 cực, 60 Hz, 230V (áp dây) dùng kéo tải theo 
yêu cầu momen không đổi (momen là hằng số không phụ thuộc vào tốc độ quay). Động cơ hoạt 
động tại áp định mức, tần số định mức với tốc độ định mức là 3575 vòng/phút. 
Xác định công suất cơ trên trục, tốc độ quay và hiệu suất nếu tần số giảm thấp đến 54 Hz. 
Hệ số công suất và dòng dây nguồn trong điều kiện mới là 0,89 và 55 A. Tổn hao đồng 
stator, tổn hao đồng rotor và tổn hao thép lần lượt là: 992,7 W , 496 W và 546 W. 
BÀI TẬP 5.8 
Cho động cơ không đồng bộ 3 pha: 15 hp, 6 cực, 60 Hz, 460V (áp dây) dây quấn stator 
đấu Y, dùng kéo bơm ly tâm tại tốc độ 1185 vòng/phút. Tổn hao ma sát cơ và quạt gió là 166 W. 
Thông số mạch tương đương 1 pha qui về stator là: 
R1 = 0,2 Ω ; R’2 = 0,25 Ω ; Rc = 317 Ω 
Xt1 = 1,2 Ω ; X’t2 = 1,29 Ω ; Xm = 42 Ω 
 Áp dụng mạch tương đương dạng chính xác, xác định: 
a./ Hệ số trượt. 
b./. Dòng dây cấp vào dây quấn stator. 
c./ Công suất điện và hệ số công suất của động cơ. 
d./ Tổn hao đồng stator, tổn hao đồng rotor. 
e./ Công suất điện từ. 
f./ Công suất cơ và momen cơ trên trục 
g./ Hiệu suất của động cơ. 
 ĐÁP SỐ: a./ 0,0125 b./ 15,11 A c./ 10,4 kW ; HSCS = 0,864 
d./ 137 W, 121 W e./ 9655 W f./ 9368 W ; 75,5 Nm g./ 90% 
BÀI TẬP 5.9 
Cho động cơ không đồng bộ 3 pha: 40 hp, 4 cực, 60 Hz, 460V (áp dây) có tốc độ định 
mức là 1751 vòng/phút . Thông số mạch tương đương 1 pha qui về stator là: 
R1 = 0,102 Ω ; R’2 = 0,153 Ω ; Rc = 102,2 Ω 
Xt1 = 0,409 Ω ; X’t2 = 0,613 Ω ; Xm = 7,665 Ω 
Xác định: 
a./ Tốc độ tại lúc đạt momen cực đại. 
b./ Momen cực đại và momen định mức 
 ĐÁP SỐ: a./ 1532 vòng/phút b./ 270,32 Nm ; 88,51 Nm 
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 
186 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 5