Báo cáo Thí nghiệm Máy điện - Bài 2: Mô phỏng động cơ không đồng bộ ba pha - Hồ Đắc Thuận

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM 
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ 
BỘ MÔN THIẾT BỊ ĐIỆN 
PTN KỸ THUẬT ĐIỆN (103B1) 
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM 
Bài 2: 
MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ 
KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 
Họ và Tên SV: Hồ Đắc Thuận 
MSSV: 41203697. 
Nhóm: TNDD Tổ: 3 
Thời gian thí nghiệm: Từ tiết: 7 đến tiết: 9 Ngày: 3/ 11/ 2015 
TP.HCM , THÁNG 11 NĂM 2015 
Mô phỏng động cơ không đồng bộ ba pha 
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
2 
Thông số thứ 4 
Giá trị 
 Điện trở stator [Ω] 
0.19 
Điện trở rotor quy về stator 
[Ω] 
0.125 
Điện cảm stator (H) 
0.03851 
Điện cảm rotor quy về stator 
(H) 
0.03756 
Hỗ cảm (H) 
0.0369 
Số đôi cực (p) 
2 
Moment quán tính (kg.m2) 
0.18 
Công suất (W) 
15000 
Tốc độ định mức (rpm) 
1460 
A. KHI ĐỘNG CƠ VẬN HÀNH Ở KHÔNG TẢI VÀ TẢI ĐỊNH MỨC 
Tính giá trị TL định mức trước khi chạy mô phỏng 
220[ ]; 0.19[ ; 0.125[ L 0.03851[H ];L 0.03756[H];L 0.0369[H]
2 (L L ) 0.5058[ ; 2 (L L ) 0.2073[ ; 2 L 11.5925[
n n60
1500[rpm];n 1460[rpm]; 0.02667
n
p S R S R m
S S m R R m m m
dm
dm dm
p
Sdm
S
U V R R
X f X f X f
f
n s
p
U
I
R j
  
       
          

    


2
47.01 -28.9
.( / )
/
42.92 -7.232
.( / ) /
/
(1 s )
3 . 25210.87[ ]
164.89[ . ]
.2
60
m R R
S
m R R
p m
Rdm
m R R m R R
S S
m R R
dm
dm Rdm R
dm
dm dm
L
dmco
jX R s jX
X
jX R s jX
U jX
I
jX R s jX jX R s jX
R jX
jX R s jX
P I R W
s
P P
T N m
n 
  


 
   
  
 
 

 
  


Mô phỏng động cơ không đồng bộ ba pha 
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
3 
Vẽ đồ thị dòng điện pha (dòng điện ia(t), ib(t), ic(t)) của động cơ 
Hình 1 – Đồ thị dòng điện các pha của động cơ. 
CHÚ THÍCH: ia(t)[màu đỏ], ib(t)[màu xanh dương], ic(t)[màu xanh lá cây] 
Từ đồ thị dòng điện trên các pha, xác định các thông số sau: 
oDòng điện mở máy (giá trị RMS) : Imm = 247.49[A] 
oDòng điện không tải (giá trị RMS) : I0 = 18.1 [A] 
oDòng điện lúc mang tải định mức (giá trị RMS) : Iđm = 46.39 [A] 
Từ thông số động cơ, dùng công thức lý thuyết tính toán các đại lượng 
vừa xác định 
Tính toán dòng mở máy: s=1 
283.62 -66.4
.( )
p
Smm
m R R
S S
m R R
U
I
jX R jX
R jX
jX R jX
   

 
 
Tính toán dòng không tải: 
18.18 -89.10
p
So
S S m
U
I
R jX jX
   
 
Tính toán dòng điện định mức: s=sđm 
 47.01 -28.9
.( / )
/
p
Sdm
m R R
S S
m R R
U
I
jX R s jX
R jX
jX R s jX
   

 
 
Mô phỏng động cơ không đồng bộ ba pha 
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
4 
Vẽ đồ thị tốc độ (); moment điện từ (Te) và moment tải (TL) của động cơ 
Hình 2 - Đồ thị tốc độ (); moment điện từ (Te) và moment tải (TL) 
CHÚ THÍCH: (t)[màu đỏ,đồ thị phía trên], 
Te(t)[màu đỏ,đồ thị phía dưới], TL(t)[màu xanh dương, đồ thị phía dưới] 
Từ đồ thị xác định:
o Moment mở máy 
o Tốc độ động cơ lúc không tải 
o Tốc độ động cơ lúc đầy tải 
: Mmm = 211[Nm] 
: n0 = 1499.72[rpm] 
: n = 1459.85[rpm
Từ thông số động cơ, dùng công thức lý thuyết tính toán moment mở máy: 
2
2
50
 278.62 -0.6069
.( )
3 .
185.32[N.m]
S
p m
Rmm
m R R m R R
S S
m R R
Rmm R
mm
S
f
p
U jX
I
jX R jX jX R jX
R jX
jX R jX
I R

   
   
  
 
 
  

Mô phỏng động cơ không đồng bộ ba pha 
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
5 
 Tăng điện trở rotor lên gấp đôi: Vẽ đồ thị dòng điện lúc khởi động 
(không tải), tốc độ lúc không tải và khi tải là định mức (tùy chọn thời gian mang 
tải cho động cơ), moment khởi động. 
Hình 3 – Dòng điện khởi động khi điện trở rotor tăng gấp đôi 
Hình 4 – Tốc độ - moment khởi động của động cơ khi điện trở rotor tăng gấp đôi 
Mô phỏng động cơ không đồng bộ ba pha 
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
6 
 Vẽ đặc tuyến cơ của động cơ trong vùng làm việc ổn định: 
Tính giá trị momen cực đại để biết vùng làm việc ổn định của động cơ: 
 
2
max
2 2
3
. 498.0354
2 2 ( )
p
S S R S
U
T p
f R R X X
m

   
  
o Khi không thay đổi 2 và khi 2 tăng gấp đôi: 
Bảng thông số: 
M[Rr] 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 478 
n[Rr] 1500 1493 1486 1479 1472 1464 1456 1447 1438 1428 1417 1404 1390 1373 1352 1321 1240 
M[2xRr] 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 478 
n[2xRr] 1500 1487 1473 1458 1444 1428 1412 1394 1376 1356 1333 1309 1280 1247 1204 1142 977 
o Đặc tuyến cơ: 
Hình 5 - Đặc tuyến cơ của động cơ trong hai trường hợp 
' ' 
r r 
-100
0
100
200
300
400
500
600
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
M[2xRr] M[Rr]
Mô phỏng động cơ không đồng bộ ba pha 
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
7 
B. THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP TRÊN CÁC PHA CỦA ĐỘNG CƠ 
Giảm 20% điện áp trên pha A 
o Đồ thị dòng điện pha (pha a, b, c) 
o Đồ thị: tốc độ; moment (moment điện từ, moment tải) 
 Mất pha A: 
o Đồ thị dòng điện 
o Đồ thị tốc độ - moment: 
*Nhận xét: khi điện áp pha A bị giảm 20% và thậm chí là mất pha A thì động cơ vẫn 
quay. Tuy nhiên khi nhìn trên đồ thị, ta thấy tốc độ động cơ không ổn định, dao động 
theo hình Sin ở cả hai trường hợp và biên độ lớn hơn ở trường hợp mất pha A. Cùng với 
đó là mômen điện từ của động cơ cũng không ổn định, cũng dao động theo hình sin. Từ 
đó chúng ta thấy rằng khi một pha nào đó có vấn đề thì sẽ ảnh hưởng đến khả năng làm 
việc ổn định của động cơ.
Mô phỏng động cơ không đồng bộ ba pha 
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
9 

 Ưu điểm và nhược điểm của động cơ không đồng bộ 3 pha: 
Ưu điểm: 
 Dễ sử dụng, giá thành rẻ do dễ dàng sản suất. 
 Phù hợp với nhu cầu dùng công suất vừa và nhỏ 
 Có nhiều cấp điện áp dễ dàng lựa chọn 
Nhược điểm: 
 Khó điều chỉnh tốc độ động cơ theo như mong muốn 
 Dòng điện khởi động lớn 
 Không sử dụng được lúc non tải hoặc không tải. 
 Hệ số công suất thấp 
 Nêu các cách thay đổi tốc độ động cơ 
 Thay đổi số cặp cựu nhằm tạo ra nhiều cấp tốc độ khác nhau 
 Sử dụng biến tần nhằm thay đổi đồng thời điện áp và tần số 
 Thay đổi điện áp cấp cho cuộn stato 
 Điều chỉnh giá trị điện trở rotor thông qua một vành trượt kết nối rotor với một 
biến trở phía bên ngoài. 
 Cách hạn chế dòng khởi động: 
 Dùng cuộn kháng nối tiếp với tụ điện 
 Dùng máy biến áp tự ngẫu 
 Dùng phương pháp khởi động sao, tam giác 
 Dùng biến tần 
 Dùng bộ khởi động mềm DC 
 Gắn thêm biến trở nhằm thay đổi điện trở mở máy