Tài liệu hướng dẫn Thí nghiệm môn Máy điện - Bài 2: Mô phỏng động cơ không đồng bộ (KĐB) 3 pha

ctor töø thoâng stator. 
* Chæ soá “s” ôû treân chæ heä quy chieáu stator. 
Töông töï, ta coù phöông trình ñieän aùp cuûa maïch stotor. Khi quan saùt treân heä rotor (rotor 
ngaén maïch) : 
r
ru = 0 = Rr. )(ti
r
r + 
dt
td
r
r )(
 (2.6) 
Vôùi: 
* 
r
ru : Vector ñieän aùp rotor. * )(ti
r
r : Vector doøng rotor. 
* )(t
r
r : Vector töø thoâng rotor. 
* Rr : Ñieän trôû rotor ñaõ tính quy ñoåi qua heä stator. 
* 0 : Vector khoâng (moñul baèng khoâng). 
Caùc cuoän daây cuûa ñoäng cô coù giaù trò ñieän caûm : 
* Lm : Hoã caûm giöõa rotor vaø stator. 
* Ls : Ñieän khaùng taûn cuûa daây quaán stator. 
* Lr : Ñieän khaùng taûn cuûa daây quaán rotor. 
Töø caùc giaù trò ñieän caûm treân ta coù: 
* Ls= Lm + Ls : Ñieän caûm stator. * Lr = Lm + Lr : Ñieän caûm rotor. 
Caùc vector töø thoâng stator vaø rotor quan heä vôùi caùc doøng stator vaø rotor: 
s = Ls. si + Lm. ri (2.7a) 
r = Lm. si + Lr. ri (2.7b) 
Mô phỏng động cơ không đồng bộ 3 pha 
Hướng dẫn Thí nghiệm máy điện Trang 3/12 
Ñoái vôùi ñoäng cô khoâng ñoàng boä laø moät heä ñieän cô neân ta coù phöông trình cô: 
Me = MT + 
dt
d
P
J 
* (2.8) 
Vôùi: 
* J : Moment quaùn tính cô. * P : Laø soá ñoâi cöïc cuûa ñoäng cô. 
*  : Laø toác ñoä cuûa ñoäng cô. 
* MT : Moment taûi. * Me : Moment ñieän töø. 
 Me = 
2
3
p( s x si )= -
2
3
p( r x ri ) (2.9) 
Moâ hình traïng thaùi ñoäng cô treân heä toaï ñoä stator. 
Töø phöông trình (2.6), quy veà heä quy chieáu stator : 
r
ri =
s
ri s
j
e

r
r =
s
r s
j
e

0 = Rr
s
ri + 
dt
td
s
r )(
 -
s
rj  (2.10) 
Vaäy töø caùc phöông trình :(2.3),(2.7),(2.8) vaø(2.10) ta coù heä phöông trình: 
s
su = Rs.
s
si + 
dt
d
s
s
 (2.11a) 
0 = Rr
s
ri + 
dt
td
s
r )(
 -
s
rj  (2.11b) 
s
s = Ls.
s
si + Lm. 
s
ri (2.11c) 
s
r = Lm. 
s
si + Lr. 
s
ri (2.11d) 
Me = 
2
3
p( s x si )= -
2
3
p( r x ri ) (2.11e) 
Me = MT +
dt
d
P
J 
* (2.11f) 
Mô phỏng động cơ không đồng bộ 3 pha 
Hướng dẫn Thí nghiệm máy điện Trang 4/12 
Ñeå ñöa veà heä phöông trình vôùi bieán: Doøng ñieän stator vaø töø thoâng rotor, töø phöông trình 
(2.11d) va ø(2.11c): 
s
ri = 
rL
1  ssmsr iL (2.12) 
s
s = Ls. 
s
si + 
r
m
L
L  ssmsr iL (2.13) 
Thay (2.12) (2.13) vaøo (2.11a) (2.11b) vaø chuù yù theâm caùc ñònh nghóa sau: 
Ts = 
s
s
R
L
 : Haèng soá thôøi gian stator. 
r
r
r
R
L
T  : Haèng soá thôøi gian rotor. 
rs
m
LL
L2
1 laø heä soá töø taûn toång. 
dt
d
L
L
dt
id
LiRU
s
r
r
m
s
s
m
s
sS
s
s

  (2.24) 
dt
d
j
T
i
F
L
s
rs
r
r
s
s
r
m 







 
1
0 (2.25) 
s
s
s
s
r
rr
m
s
s
s
rr
m
ss
s
s
s U
L
j
TL
L
L
i
TL
L
LL
R
id



1111
2














 (2.16) 
s
r
r
s
s
r
m
s
r
j
T
i
T
L
dt
d









1
 (2.17) 
Hay: 
1 1 1 1 1
s
s s ss
rs s
s r m r s
di
i j U
dt T T L T L
 

   
    
         
  
 (2.18) 
s
r
r
s
s
r
m
s
r
j
T
i
T
L
dt
d









1
 (2.19) 
Mô phỏng động cơ không đồng bộ 3 pha 
Hướng dẫn Thí nghiệm máy điện Trang 5/12 
 Chuyeån sang daïng caùc thaønh phaàn cuûa vector treân 2 truïc toaï ñoä ta ñöôïc: 
1 1 1 1 1s
s r r s
s r r m m s
di
i u
dt T T T L L L

   
  

    
   
        
 
 (2.20a) 
1 1 1 1 1s
s r r s
s r r m m s
di
i u
dt T T T L L L

   
  

    
   
        
 
 (2.20b) 

  rr
r
s
r
mr
T
i
T
L
dt
d

 1
 (2.20c) 


 rr
r
s
r
mr
T
i
T
L
dt
d

 1
 (2.20d) 
Thay phöông trình (2.12) vaøo phöông trình (2.11): 
   sssr
r
m
r
s
sm
s
r
s
re ix
L
L
P
L
iLxPM .
2
31
2
3






 
Thay caùc thaønh phaàn cuûa vector töø thoâng rotor vaø doøng stator, ta ñöôïc: 
  srsr
r
m
e ii
L
L
PM ..
2
3
 (2.22) 
Ñaët a1=
1
sT
+
rT
1
 a2=
1
r mT L



 a3=
1
mL



 a4=
sL
1
 a5=
m
r
L
T
 a6=
2
3
p
m
r
L
L
Heä phöông trình (2.20) vaø (2.22) trôû thaønh: 
dt
dis
 = -a1is + a2
r + a3 r + a4us (2.24a) 
sdi
dt

 = -a1is - a3
r + a2 r + a4us (2.24b) 
rd
dt

= a5is - 
1
rT
r -  r (2.24c) 
rd
dt

= a5is + 
r - 
1
rT
r (2.24d) 
Mô phỏng động cơ không đồng bộ 3 pha 
Hướng dẫn Thí nghiệm máy điện Trang 6/12 
Me = a6  r s r si i     (2.24e) 
dt
d
=
J
P
[Me – MT] (2.24f) 
III. XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG TRÊN MATLAB/ SIMULINK 
Khoái moâ phoûng doøng ñieän is döïa vaøo phöông trình (2.24a). 
Khoái moâ phoûng doøng ñieän is döïa vaøo phöông trình (2.24b). 
Khoái moâ phoûng töø thoâng r ; r döïa vaøo phöông trình (2.24cd). 
Mô phỏng động cơ không đồng bộ 3 pha 
Hướng dẫn Thí nghiệm máy điện Trang 7/12 
Khoái moâ phoûng ñeå tính moment (T) vaø toác ñoä (W) döïa vaøo phöông trình (2.24ef) 
Mô hình động cơ không đồng bộ hoàn chỉnh: 
Khối Process AlfaBeta: 
Mô phỏng động cơ không đồng bộ 3 pha 
Hướng dẫn Thí nghiệm máy điện Trang 8/12 
Khối động cơ hoàn chỉnh: 
Mô hình mô phỏng động cơ không đồng bộ 3 pha trên hệ stator: 
Mô phỏng động cơ không đồng bộ 3 pha 
Hướng dẫn Thí nghiệm máy điện Trang 9/12 
Khối nguồn trên một pha: 
Các phương trình biến đổi cho các đại lượng trên stator: 














cbs
cbas
fff
ffff
2
3
2
3
3
2
2
1
2
1
3
2


Mô phỏng động cơ không đồng bộ 3 pha 
Hướng dẫn Thí nghiệm máy điện Trang 10/12 
Các phương trình biến đổi cho các đại lượng trên rotor: 
    
    3/2sin3/2sinsin
3
2
3/2cos3/2coscos
3
2






CBAr
CBAr
ffff
ffff
Xây dựng M_File chứa các thông số động cơ: 
IV. MỘT SỐ BỘ THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ THAM KHẢO: 
ĐC KĐB 1: 
Stator resistance (Rs): 1.37 Ω Rotor resistance (Rr): 1.10 Ω 
Stator inductance (Ls): 0.1459 H Rotor inductance (Lr): 0.1490 H 
Magnetising inductance (Lm): 0.1410 H 
Inertia (J): 0.1 kg.m
2
. Number of pole pairs (P): 2 
Rated power: 4.0 kW Rated speed: 1440 rpm 
Rated frequency: 50 Hz Rated voltage: 380 V 
% Mo phong dong co KDB 3P 
clear all; 
clc; 
% -------------------------------------- 
Tsim = 3; % thoi gian mo phong 
Vrms = 220; 
f = 50; 
TL = 5.1 ; % momen tai (Nm) 
% Thong so dong co 
Rs = 9.5; % dien tro stator 
Rr = 9.49; % dien tro rotor 
Ls = 0.505; % dien cam stator 
Lr = 0.496; % dien cam rotor 
Lm = 0.478; % ho cam 
P = 2; % so doi cuc 
J = 0.0006; % momen quan tinh (kg.m^2) 
% 
Tr = Lr/Rr; 
Ts = Ls/Rs; 
SS = 1 - Lm*Lm/(Ls*Lr); 
a1 = 1/(SS*Ts) + (1-SS)/(SS*Tr); 
a2 = (1-SS)/(SS*Tr*Lm); 
a3 = (1-SS)/(SS*Lm); 
a4 = 1/(SS*Ls); 
a5 = Lm/Tr; 
a6 = 3*P*Lm/(2*Lr); 
a7 = P/J; 
Mô phỏng động cơ không đồng bộ 3 pha 
Hướng dẫn Thí nghiệm máy điện Trang 11/12 
ĐC KĐB 2: 
Stator resistance (Rs): 0.15 Ω Rotor resistance (Rr): 0.17 Ω 
Stator inductance (Ls): 0.035 H Rotor inductance (Lr): 0.035 H 
Magnetising inductance (Lm): 0.0338 H 
Inertia (J): 0.14 kg.m
2
. Number of pole pairs (P): 2 
Rated power: 7.5 kW Rated speed: 1750 rpm 
Rated frequency: 60 Hz Rated voltage: 380 V 
ĐC KĐB 3: 
Stator resistance (Rs): 0.371 Ω Rotor resistance (Rr): 0.415 Ω 
Stator inductance (Ls): 0.08705 H Rotor inductance (Lr): 0.08763 H 
Magnetising inductance (Lm): 0.08433 H 
Inertia (J): 0.16 kg.m
2
. Number of pole pairs (P): 2 
Rated power: 11.0 kW Rated speed: 1430 rpm 
Rated frequency: 50 Hz Rated voltage: 380 V 
ĐC KĐB 4: 
Stator resistance (Rs): 0.19 Ω Rotor resistance (Rr): 0.125 Ω 
Stator inductance (Ls): 0.03851 H Rotor inductance (Lr): 0.03756 H 
Magnetising inductance (Lm): 0.0369 H 
Inertia (J): 0.18 kg.m
2
. Number of pole pairs (P): 2 
Rated power: 15.0 kW Rated speed: 1460 rpm 
Rated frequency: 50 Hz Rated voltage: 380 V 
V. YÊU CẦU: 
Động cơ khởi động không tải và mang tải định mức tại thời điểm 0.5s. 
- Vẽ đồ thị dòng điện trên các pha của động cơ, từ đồ thị xác định dòng điện mở máy, dòng 
điện không tải, dòng điện lúc mang tải định mức, ghi các giá trị vào bảng số liệu thu thập. 
Tính toán so sánh với lý thuyết. 
- Vẽ đồ thị tốc độ, từ thông và moment điện từ của động cơ, từ các đồ thị xác định các đại 
lượng sau: 
o Moment mở máy. 
o Tốc độ động cơ lúc không tải và khi đầy tải. 
o Thay đổi tải, xác định lại tốc độ khi tải thay đổi: động cơ non tải, động cơ quá tải 
Mô phỏng động cơ không đồng bộ 3 pha 
Hướng dẫn Thí nghiệm máy điện Trang 12/12 
o Tính toán so sánh lại với lý thuyết. 
- Vẽ đặc tuyến cơ trong vùng làm việc ổn định của động cơ không đồng bộ. 
- Thay đổi điện áp nguồn cung cấp: 
o Giảm 20% điện áp trên pha A: vẽ đồ thị dòng điện, tốc độ và moment của động 
cơ 
o Mất pha A: vẽ đồ thị dòng điện, tốc độ và moment của động cơ 
o Cho nhận xét 
- Sinh viên phải hoàn thành tất cả các yêu cầu trong buổi thí nghiệm. GVHD kiểm tra từng 
buổi thí nghiệm của SV 
- Bộ thông số mô phỏng trong bài 2 là bộ thông số xác định được từ trong thí nghiệm của bài 
1, các bộ thông số còn lại dùng kiểm tra kết quả. 
VI. NỘP BÁO CÁO: 
 Báo cáo nộp trễ nhất 1 tuần sau khi kết thúc TN, bao gồm bản cứng (theo mẫu báo cáo) 
nộp ở PTN và bản mềm nộp trên BKeL. Bản mềm bao gồm các File sau: 
o File báo cáo thí nghiệm (theo mẫu). 
o File MATLAB: File mô hình (*.mdl), file thông số, code (*.m), file hình 
ảnh (*.fig) 
 Báo cáo ghi rõ Họ tên, MSSV, Nhóm, Tổ, ngày thực hiện bài thí nghiệm 
 Các kết quả đo và kết quả thí nghiệm phải được trình bày rõ ràng, ngắn gọn và đầy đủ các 
yêu cầu theo bài hướng dẫn báo cáo thí nghiệm. 
 GV có quyền cho điểm 0 những báo cáo như sau: 
o Những bài sao chép lẫn nhau dưới mọi hình thức. 
o Số liệu báo cáo không trùng khớp với số liệu trên bảng thu thập số liệu của SV. 
o Không ghi thông tin của sinh viên (Tên, MSSV, nhóm, buổi thí nghiệm).