TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

BÁO CÁO MÔN HỌC
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TỰ ĐỘNG

ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ
KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA BẰNG TẦN
SỐ SỬ DỤNG BIẾN TẦN
Giảng viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Thọ
Sinh viên thực hiện:

Phạm Nhất Duy

18142091

Nguyễn Lê Minh Vũ

18142244

TP. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 12 năm 2021



PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN
Nhóm sinh viên thực hiện: Phạm Nhất Duy
Nguyễn Lê Minh Vũ

18142091

18142244

Ngành: CNKT Điện - Điện tử
Giáo viên hướng dẫn và đánh giá: TS. Trần Quang Thọ

NỘI DUNG ĐÁNH GIÁ
1 Nội dung và khối lượng bài tập:
….……………………………………………………………………………
2. Ưu điểm:
….……………………………………………………………………………
3. Khuyết điểm:
….……………………………………………………………………………
4. Nhận xét chung:
….…………………………………………………………………………….
5. Điểm số: ……….

TP Hồ Chí Minh ngày … tháng… năm 2021
GIẢNG VIÊN ĐÁNH GIÁ


MỤC LỤC

MỤC LỤC……………………………………………………………………….I
DANH MỤC HÌNH ẢNH…………………………………………………….III
PHẦN I: MỞ ĐẦU …………………………………………………………….1
1 Tính thực tiễn của đề tài ………………………………………………………2
2 Nội dung của đề tài ……………………………………….…………………..2
3 Phương pháp nghiên cứu ………………………………….…………………..3
4 Kế hoạch thực hiện ……………………………………………………………3
5 Lời cảm ơn ………………………………………………………………….…4

PHẦN II: NỘI DUNG………………………………………………………… 5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
……………………………………………………………………………..6
1.1 Tổng quan về động cơ không đồng bộ ba pha …….…………..……….……7
1.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ KĐB ………..………..………..7
1.3 Phương pháp khởi động động cơ không đồng bộ ………………………….17
1.4 Phương pháp điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ………………….25
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ BIẾN TẦN ……………………………….31
2.1 Biến tần ………………………………………………………………….…32
2.2 Phân loại biến tần ………………………………………………………….32
2.3 Sơ đồ cấu trúc, nguyên lý hoạt động của biến tần …………………………33
2.4 Lợi ích của việc sử dụng biến tần …………..………..……………….……35
2.5 Những chú ý khi sử dụng biến tần …………………………………………36
1


2.6 Một số loại biến tần ………………………………..………………………37
CHƯƠNG 3: KẾT NỐI VÀ SỬ DỤNG BIẾN TẦN 3G3JX……………… 42
3.1 Bảng điều khiển biến tần 3G3JX ……………………………….………….43
3.2 Sơ đồ nối dây biến tần 3G3JX……………………………………………...45
3.3 Cài đặt thông số của biến tần……………………………………………….47
3.4 Kết nôi biến tần với động cơ, điều chỉnh thông số của biến tần …….…..…51
CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ
3 PHA BẰNG BIẾN TẦN ……………………………………………………57
4.1 Mơ hình mô phỏng Matlab Simulink………………………………………58
4.2 Kết quả mô phỏng …………………………………………………………59
PHẦN III: KẾT LUẬN ………………………………………………………61
TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………………63

2



DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Động cơ khơng đồng bộ 3 pha ……………………………………….7
Hình 1.2: Lõi sắt của stator…………………………………………………………….8

Hình 1.3: Rãnh ở mặt trong stator ………………………………………………8
Hình 1.4: a. Sơ đồ bố trí 3 cuộn dây – b. Dây quấn 3 pha đặt trong rãnh ………9
Hình 1.5: Vỏ máy động cở khơng đồng bộ 3 pha ………………………………9
Hình 1.6: a. Rotor kiểu dây quấn – b. Sơ đồ mạch điện rotor dây quấn ………10
Hình 1.7: a. Rotor kiểu lồng sóc – b. Rotor lồng sóc rãnh chéo ………………10
Hình 1.8: Từ trường quay stator và sự hình thành các cực từ …………..….….11
Hình 1.9: Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 3 pha …………….12
Hình 1.10: Đặc tính của động cơ khơng đồng bộ ……………………….....…..15
Hình 1.11 Sơ đồ đóng trực tiếp động cơ vào lưới điện ………………………..18
Hình 1.12: Đường đặc tính M=f(s) ở các mức điện áp khác nhau …………….19
Hình 1.13: Hạ điện áp mở máy bằng cuộn kháng ……………………………..20
Hình 1.14: Hạ áp mở máy bằng biến áp tự ngẫu ………………………………21
Hình 1.15: Mở máy bằng đổi nối Y - ∆ ………………………………………..22
Hình 1.16: Sơ đồ nối dây và đặc tính Momen khi thêm điện trở vào Rotor để mở
máy …………………………………………………………………………….24
Hình 1.17: Mở máy hạ điện áp bằng bộ điều áp xoay chiều …………………..25
Hình 1.18: Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa momen và điện áp theo tần số theo
luật điều khiển U/f = const …………………………………………………….29
Hình 2.1: Cấu tạo của biến tần ………………………………………….…..…33
Hình 2.2: Hoạt động của biến tần …………………….….……….………..…..35
Hình 2.3: Biến tần siemen M420 ………………..………….…………….……37
Hình 2.4: Biến tần siemen M430 ………….…….………….….………………38
Hình 2.5: Biến tần 3G3JX …………………………………………………..…39
Hình 2.6: Biến tần 3G3MX ……………………………………………………40

Hình 2.7: Biến tần 3G3RX …………………………………………………….41
3


Hình 3.1: Bảng điều khiển biến tần 3G3JX ……………………………………43
Hình 3.2: Sơ đồ kết nối tiêu chuẩn biến tần …………………………………...45
Hình 3.3: Sơ đồ nối dây cung cấp cho nguồn và động cơ ……………………..46
Hình 4.1: Mơ phỏng điều khiển động cơ khơng đồng bộ 3 pha bằng biến tần ………58

Hình 4.2: Kết quả mô phỏng điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha bằng biến tần
…………………………………………………………………………………….59

4


PHẦN I
MỞ ĐẦU

1


1 Tính thực tiễn của đề tài
Hiện nay với sự phát triển của các ngành công nghiệp sản xuất công
nghiệp hiện nay, các dây chuyển sản xuất đang ngày càng được hiện đại hóa,
quy chuẩn hóa. Các động cơ khơng đồng bộ ba pha ngày càng phổ biến trong
các dây truyền trên do có các ưu điểm về mặt thiết kế chế tạo đơn giản, độ tin
cậy cao. Tuy nhiên khi sử dụng động cơ trên trong sản xuất cần quan tâm tới quá
trình khởi động của động cơ do dịng mở máy và moment khởi động lớn. Nếu
khơng giảm thiểu được các hiệu ứng trên thì sẽ gây hao tổn rất lớn về tài chính
do tuổi thọ động cơ giảm, các thiết bị phụ trợ có thể cháy nổ hư hỏng do dòng

khởi động quá lớn, quan trọng nhất là gây nguy hiểm cho người vận hành.
Do các vấn đề nêu trên các nghiên cứu về các biện pháp giảm dòng điện và
moment khởi động đã khám phá ra nhiều biện pháp khá tối ưu để giải quyết
nhược điểm này. Ngày nay với sự phát triển vượt bật về công nghệ bán dẫn, các
linh kiện điện tử với công suất cao ngày càng được sử dụng rộng rãi, độ tin cậy
cũng không ngừng được nâng cao, dẫn đến sự ra đời của nhiểu thiết bị điện tử
công suất, biến tần là một ví dụ điển hình. Sự ra đời của biến tần đã giải quyết
được các nhược điểm nêu trên hiệu quả hơn các biện pháp truyến thống như
khởi động sao tam giác,…
Với đề tài “ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA
BẰNG TẦN SỐ SỬ DỤNG BIẾN TẦN”. Nhóm hy vọng sẽ học hỏi và ứng
dụng được các kiến thức bổ ích để phục vụ cho các mơn học và đồ án có liên
quan đến bộ mơn truyền động điện cũng như các tính huống thực tiễn phải đối
mặt khi đi làm.
2 Nội dung của đề tài
- Phần I: Mở đầu;
- Phần II: Nội dung;
+ Chương 1: Tổng quan về động cơ không đồng bộ ba pha;
2


+ Chương 2: Tổng quan về biến tần;
+ Chương 3: Kết nối và sử dụng biến tần 3G3JX;
+ Chương 4: Mô phỏng điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha bằng
biến tần;
- Phần III: Kết luận và hướng phát triển.
3 Phương pháp nghiên cứu
Các phương pháp đươc sử dụng để thực hiện đề tài: Trên cơ sở những
kiến thức lý thuyết đã được học ở môn truyền động điện tự động, kết hợp tiếp
thu những kiến thức kinh nghiệm của thầy cô và các anh chị đi trước. Thu thập

tài liệu, quan sát khoa học và các nguồn từ internet.
4 Kế hoạch thực hiện
Tuần
5

6

7

Nội dung công việc
- Bàn luận, thống nhât đề tài

Thực hiện
Phạm Nhất Duy

- Thu thập tài liệu liên quan đến đề tài
- Thu thập tài liệu liên quan

Nguyễn Lê Minh Vũ

- Đọc tài liệu

Phạm Nhất Duy

- Lập đề cươn cho đề tài
- Chỉnh sửa đề cương và phân chia công
việc

8,9


- Thực hiện chương 1,2

10,11

- Thực hiện chương 3,4

12
13-15

Phạm Nhất Duy
Phạm Nhất Duy
Nguyễn Lê Minh Vũ
Phạm Nhất Duy
Nguyễn Lê Minh Vũ
Phạm Nhất Duy

- Kiểm tra, bổ sung nội dung

Phạm Nhất Duy

- Hoàn chỉnh đồ án

Nguyễn Lê Minh Vũ

5 Lời cảm ơn
Để đề tài đạt kết quả tốt đẹp, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy 3


TS. Trần Quang Thọ đã quan tâm giúp đỡ đề hoàn thành tốt đồ án này trong
thời gian qua. Thầy đã theo sát, tận tình chỉ bảo và hướng dẫn cũng như tạo

mọi điều kiện thuận lợi nhất giúp sinh viên vượt qua được rất nhiều khó khan
trong suốt quá trình thực hiện đồ án. Xin chân thành cảm ơn thầy. Cảm ơn với
những anh chị đi trước, những người đồng hành chia sẽ kinh nghiệm trao đổi
kiến thức, giúp đỡ trong suốt quá trình học tập và thực hiện đồ án.
Sau một thời gian làm đề tài, với nổ lực của nhóm đồng thời với sự giúp
đỡ của thầy đến nay đồ án mơn học đã hồn thành. Song với điều kiện thời
gian cũng như kinh nghiệm và kiến thức cịn hạn chế của một sinh viên, đồ án
khơng thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng
góp ý kiến của thầy để đồ án có thể hồn thiện tốt hơn.

PHẦN II
NỘI DNNG

4


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

5


1.1 Tổng quan về động cơ không đồng bộ ba pha
Động cơ KĐB 3 pha là loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý
cảm ứng điện từ. Động cơ không đồng bộ ba pha là loại động cơ mà khi làm
việc có tốc độ quay của roto n (tốc độ của máy) khác với tốc độ quay của từ
trường n1. Do cấu tạo đơn giản, vận hành tin cậy, sử dụng và bảo quản thuận
tiện, giá thành rẻ nên động cơ không đồng bộ ba pha được sử dụng rộng rãi
trong nền kinh tế quốc dân, đặc biệt là động cơ có cơng suất dưới 100 kw.
Cấu tạo đơn giản nhất của động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc (đặc biệt

là rotor lồng sóc đúc khn nhơm) chiếm một số lượng đáng kể trong các động
cơ công suất vừa và nhỏ. Nhược điểm của động cơ này là khó điều chỉnh tốc độ,
dịng khởi động lớn thường gấp 5-7 lần dòng định mức. Để bù đắp khuyết điểm
này người ta chế tạo động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc nhiều tốc độ, rotor
rãnh sâu và rotor lồng sóc kép để giảm dịng khởi động và tăng mơmen khởi
động.

Hình 1.1: Động cơ khơng đồng bộ 3 pha
1.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ KĐB
1.2.1 Cấu tạo
Động cơ không đồng bộ ba pha gồm 2 phần chính:
- Phần tĩnh (Stator)
6


+ Lõi sắt: Lõi sắt là bộ phận dẫn từ, từ trường đi qua lõi sắt là từ trường
quay nên để giảm tổn hao lõi sắt người ta chế tạo tấm thép chịu lực nén. Khi
đường kính ngồi của lõi sắt nhỏ hơn 90 mm, vui lòng sử dụng một tấm hình
trịn. Khi đường kính ngồi lớn hơn, vui lịng sử dụng hình ảnh cùng với quạt.
Mặt trong của lõi thép có các rãnh để đặt dây quấn.

Hình 1.2: Lõi sắt của stator

Rãnh chứa dây quấn có nhiều hình dạng khác nhau.Trong đó, rãnh hình thang và
rãnh hình quả lê là phổ biến.

Hình 1.3: Rãnh ở mặt trong stator
+ Dây quấn: Dây quấn stato được làm bằng dây điện từ, đặt trong rãnh
của stato lõi thép và được cách điện với rãnh.
7



Hình 1.4: a. Sơ đồ bố trí 3 cuộn dây – b. Dây quấn 3 pha đặt trong rãnh
+ Vỏ máy: Vỏ có chức năng cố định lõi sắt và dây quấn, không dùng để
chế tạo mạch từ. Thông thường, vỏ được làm bằng gang. Đối với máy có cơng
suất tương đối lớn (1000kW) thường dùng thép tấm hàn để làm vỏ máy. Tùy
theo cách làm mát của máy mà loại vỏ khác nhau.

Hình 1.5: Vỏ máy động cở khơng đồng bộ 3 pha
- Phần quay (Rotor)
Có hai loại rotor chính là rotor dây quấn và rotor lồng sóc.
+ Rotor dây quấn: Các cuộn dây được làm bằng các dây điện từ giống như
cuộn dây stato, có ba pha giống nhau và được đặt trong các rãnh của lõi thép
rotor. Ba đầu dây bên trong rotor của dây quấn ba pha được mắc nối tiếp hình
sao. Ba dây cịn lại được dẫn ra ngồi và nối với ba vịng trượt (thường làm bằng
đồng thau) cố định vào một đầu của trục rotor. Thông qua chổi than, cuộn dây
rotor được nối với một điện trở phụ ở mạch ngoài để bật máy và điều chỉnh tốc
8


độ động cơ. Khi máy làm việc bình thường, cuộn dây rotor ln ở trạng thái
đóng mạch.

Hình 1.6: a. Rotor kiểu dây quấn – b. Sơ đồ mạch điện rotor dây quấn
+ Rotor lồng sóc: Các dây quấn là dây dẫn bằng đồng hoặc nhôm nằm trong
mỗi rãnh của lõi thép rotor. Dây dẫn được nối ngắn mạch ở hai đầu bởi hai vịng ngắn
mạch, có dạng giống như lồng sóc nên được gọi là rotor lồng sóc.

Hình 1.7: a. Rotor kiểu lồng sóc – b. Rotor lồng sóc rãnh chéo
+ Khe hở khơng khí: Vì rotor là một khối trịn nên khe hở đều. Khe hở

trong động cơ khơng đồng bộ nhỏ để hạn chế dịng điện kích từ thu được từ lưới
điện, do đó hệ số cơng suất của động cơ có thể cao hơn.
+ Nguyên lý hoạt động: Xét stator động cơ không đồng bộ ba pha đơn
giản có 6 rãnh, trên stator được bố trí ba cuộn dây Ax, By và Cz.

9


Khi cuộn dây stato được nối với nguồn điện ba pha có tần số f, cuộn dây
stato sẽ có hệ thống dòng điện ba pha (isa, isb, isc) và cuộn dây stato sẽ tạo ra từ
trường quay (như hình 2.8) với tốc độ:
Trong đó:
f: tần số nguồn điện;
p: số đơi cực từ của dây quấn;

Hình 1.8: Từ trường quay stator và sự hình thành các cực từ
Từ trường quay quét qua dây quấn rotor cảm ứng trong dây quấn rotor có
suất điện động cảm ứng E2. Do dây quấn rotor bị ngắn mạch, E2 tạo ra dòng
điện I2 chạy qua thanh dẫn rotor (chiều của i2 được xác định theo quy tắc bàn
tay phải, như hình 2.8). Dịng điện I2 cũng sẽ tạo ra từ trường quay với tốc độ n1
cùng chiều với từ trường stato. Từ trường trong khe hở khơng khí của động cơ là
tổng các từ trường tạo bởi dòng điện stato và dòng điện rotor, đồng thời nó cũng
10


là từ trường quay khi tốc độ là n1. Từ trường khe hở khơng khí sẽ tác dụng lên
dịng điện I2 một lực là F (hướng của F được xác định theo quy tắc bàn tay trái
(hình 2.8), và rotor sẽ quay cùng chiều từ trường với tốc độ n2 nhỏ hơn tốc độ
n1. Vì tốc độ của rotor khác với tốc độ của từ trường quay Stator nên ta gọi là
động cơ không đồng bộ. Hiệu số giữa tốc độ từ trường và tốc độ rotor gọi là tốc

độ trượt (n):

Tỷ số:
Đây chính là hệ số trượt của động cơ:

Hình 1.9: Ngun lý làm việc của động cơ khơng đồng bộ 3 pha
Khi s = 0 nghĩa là n1 = n2, tốc độ rotor bằng tốc độ từ trường gọi là chế độ khơng
tải lý tưởng (khơng có lực cản với trục). Ở chế độ không tải thực, s  0 vì có một
ít sức cản gió, ma sát do ổ bi …
Khi độ trượt bằng s = 1 thì rotor đứng n (n 2 = 0), mơmen trên trục bằng
mômen mở máy.
Hệ số trượt ứng với tải định mức gọi là hệ số trượt định mức. Tương ứng với hệ
số trượt này gọi tốc độ động cơ là tốc độ định mức.
Tốc độ động cơ không đồng bộ bằng:

11


Một đặc điểm quan trọng của động cơ không đồng bộ là dây quấn rotor không
được nối trực tiếp với lưới điện, sức điện động và dòng điện trong rotor có được
là do cảm ứng, chính vì vậy người ta cũng gọi động cơ này là động cơ cảm ứng.
Tần số của dịng điện trong rotor rất nhỏ, nó phụ thuộc vào tốc độ trượt của rotor
so với từ trường:
Động cơ khơng đồng bộ có thể làm việc ở chế độ máy phát điện nếu ta dùng một
động cơ khác quay nó với tốc độ cao hơn tốc độ đồng bộ, trong khi các đầu ra
của nó được nối với lưới địện. Nó cũng có thể làm việc độc lập nếu trên đầu ra
của nó được kích bằng các tụ điện.
Động cơ khơng đồng bộ có thể cấu tạo thành động cơ một pha. Động cơ một
pha không thể tự bật được, vì vậy để khởi động động cơ một pha, các linh kiện
khởi động như tụ điện, điện trở ...

1.2.2 Các đại lương cơ bản của động cơ KĐB
Để biểu thị được mức độ đồng bộ giữa tốc độ quay của Rotor n 2 và tốc độ
của từ trường quay Stator n1:
Hoặc tính theo phần trăm:
Về mặt lý thuyết, giá trị S sẽ thay đổi từ 0 đến 1 hoặc từ 0 đến 100%.

Trong đó:
n2 = n1.( 1 – s )
Sức điện động của mạch rotor lúc đứng yên
E20 = 4,44.K2.f20.W2.Φm
Trong đó:
12


Φm trị số cực đại của từ thông trong mạch từ
K2 là hệ số dây quấn Rotor của động cơ.
f20 tần số xác định ở tốc độ biến đổi của từ thơng quay qua cuộn dây, vì rotor
đứng n nên:
f20 bằng với tần số dòng điện đưa vào f1
Sức điện động khi rotor quay:
Tần số trong dấy quấn Rotor là:
Vậy f2s = sf1
Sức điện động trên dấy quấn lúc đó là:
E2s = 4,44.f2s.W2.K2.Φm
Với f2s = s.f1 ta được:
E2s = 4,44.f1.W2.K2.Φm.S
1.2.3 Đặc tính cơ của động cơ điện khơng đồng bộ
Phương trình đặc tính cơ:
Biểu thức là phương trình đặc tính cơ, biểu diễn quan hệ m = f(n). Lấy đạo hàm
của Momen theo hệ số trượt và cho dm/ds = 0. Ta có hệ số trượt tương ứng với

momen tới hạn mt, gọi là hệ số trượt tới hạn:
Do đó ta có biểu thức momen tới hạn:
Ta có dạng đơn giản của phương trình đặc tính cơ như sau:
Đối với động cơ Rotor lồng sóc có cơng suất lớn nhất thì r1 << Xn nên bỏ qua r1
và ε = 0:

13


Hình 1.10: Đặc tính của động cơ khơng đồng bộ
1.2.4 Ưu nhược điểm của động cơ không đồng bộ
- Ưu điểm:
+ Trong công nghiệp ngày nay, hầu hết sử dụng động cơ khơng đồng bộ
ba pha. Vì nó tiện lợi hơn động cơ điện một chiều, cấu tạo thiết kế đơn giản, giá
thành thấp hơn.
+ Động cơ không đồng bộ ba pha có thể sử dụng trực tiếp với lưới điện
xoay chiều ba pha mà không cần thêm thiết bị biến đổi.
+ Hoạt động đáng tin cậy, giảm chi phí vận hành, bảo trì và sửa chữa.
- Nhược điểm:
+ Dễ phát nóng đối với Stator, nhất là khi điện áp lưới tăng và đối với
rotor khi điên áp lưới giảm.
+ Do khe hở khơng khí nhỏ, độ tin cậy bị giảm.
+ Khi điện áp sụt xuống thì Momen khởi động và momen cực đại giảm rất
nhiều vì momen tỉ lệ với bình phương điện áp.
14


1.2.5 Những yêu cầu đặt ra trong quá trình điều khiển động cơ
- Những động cơ trước đây thường được chế tạo để làm việc với tải không
đổi trong suốt quá trình làm việc. Điều này sẽ làm giảm hiệu suất của hệ thống,

một phần đáng kể công suất đầu vào không được sử dụng hiệu quả. Hầu hết thời
gian momen động cơ sinh ra điều lớn hơn momen yêu cầu của tải.
- Khi khởi động trực tiếp từ lưới nguồn, dòng khởi động rất lớn. Điều này
gây ra tổn thất công suất lớn trong đường dây tải điện và trong rotor, làm nóng
động cơ, thậm chí có thể làm hỏng lớp cách điện. Dịng khởi động lớn có thể
làm giảm điện áp nguồn, ảnh hưởng đến các thiết bị khác dùng chung nguồn với
động cơ.
- Khi chạy không tải, dòng điện chạy trong động cơ chủ yếu là dòng điện
từ hóa, tải hầu như chỉ có tính cảm. Kết quả là hệ số công suất (PF: Power
Factor) rất thấp, khoảng 0,1. Khi tải tăng lên, dòng điện làm việc bắt đầu tăng.
Dịng điện từ hóa duy trì hầu như khơng đổi trong q trình hoạt động khơng tải
đến đầy tải. Vì vậy khi tăng tải thì hệ số cơng suất cũng tăng theo. Khi cho động
cơ làm việc với hệ số cơng suất lớn hơn 1 thì dịng điện trong động cơ khơng
hồn tồn là hình sin. Điều này cũng làm giảm chất lượng nguồn điện, ảnh
hưởng đến các thiết bị khác dung chung nguồn điện với động cơ.
- Trong q trình làm việc, đơi khi phải dừng khẩn cấp hoặc đảo chiều
động cơ. Tốc độ chính xác, khả năng dừng chính xác, đảo chiều tốt giúp tăng
năng suất lao động cũng như chất lượng sản phẩm. Trong các ứng dụng trước
đây, phương pháp hãm cơ thường được sử dụng. Lực ma sát của cơ và má phanh
có tác dụng hãm. Tuy nhiên, cách hãm này rất kém hiệu quả và bị tổn hao nhiệt
rất lớn. Trong nhiều ứng dụng, công suất đầu vào là một hàm phụ thuộc vào tốc
độ như quạt, máy bơm. Ở những tải loại này, momen cản tỷ lệ với bình phương
tốc độ, cơng suất tỷ lệ với lập phương của tốc độ. Do đó việc điều chỉnh tốc độ,
điều này phụ thuộc vào tải, có thể tiết kiệm điện năng. Tính tốn cho thấy, giảm

15


20% tốc độ động cơ có thể tiết kiệm 50% điện năng đầu vào. Mà điều này là
không thể thực hiện được đối với những động cơ sử dụng trực tiếp điện áp lưới.

- Khi lưới điện cấp cho động cơ có hệ số cơng suất nhỏ hơn đơn vị định
mức thì dịng điện trong động cơ chứa nhiều thành phần điều hòa bậc cao. Điều
này làm tăng tổn thất trong động cơ dẫn đến giảm tuổi thọ của động cơ. Momen
sinh ra bởi động cơ bị gợn sóng. Các thành phần điều hịa bậc cao có thể loại bỏ
khi hoạt động ở tần số cao bởi tính chất cảm của động cơ. Nhưng động cơ chạy
tần số thấp sẽ bị rung, ảnh hưởng đến các vòng đồng của Rotor. Động cơ làm
việc ở lưới nguồn không ổn định nếu không được bảo vệ sẽ làm giảm tuổi thọ
của động cơ.
Qua phân tích trên có thể thấy rằng cần phải có một hệ thống điều khiển thơng
minh. Sự phát triển của các van công suất, công nghệ sản xuất IC tích hợp cao
cho ra đời những bộ vi xử lý ngày càng nhanh và sự phát triển của kỹ thuật tính
tốn đã dẫn đến việc điều khiển động cơ khơng đồng bộ có thể đạt được chất
lượng cao.
1.3 Phương pháp khởi động động cơ không đồng bộ
1.3.1 Mở máy trực tiếp động cơ điện Rotor lồng sóc
Là phương pháp mở máy đơn giản nhất, chỉ việc đóng trực tiếp động cơ
điện vào lưới điện.
+ Ưu điểm:
 Là phương pháp đơn giản.
 Nếu nguồn điện tương đối lớn thì có thể dùng phương pháp này để mở máy
vì mở máy nhanh và đơn giản.
+ Nhược điểm:
 Dòng điện mở máy tương đối lớn.
 Nếu quán tính của tải tương đối lớn, thời gian mở máy q dài thì có thể làm
cho máy nóng và ảnh hưởng đến điện áp của lưới.
16


Hình 1.11 Sơ đồ đóng trực tiếp động cơ vào lưới điện
1.3.2 Hạ điện áp mở máy

Mục đích của phương pháp này làm giảm dòng điện mở máy nhưng đồng
thời Momen mở máy cũng giảm xuống. Nên đối với những tải u cầu có
momen mở máy lớn thì phương pháp này không dùng được. Tuy vậy, đối với
những thiết bị yêu cầu Momen mở máy nhỏ thì phương pháp này rất thích hợp.
Ví dụ: tải quạt gió, bơm…
Hình 1.12: Đường đặc tính M=f(s) ở các mức điện áp khác nhau

17


1.3.3 Nối điện kháng nối tiếp vào mạch điện Stator
Sơ đồ đấu dây được thể hiện trên hình. Khi mở máy trong mạch điện
Stator đặt nối tiếp một điện kháng. Sau khi bật nguồn máy bằng cách đóng tiếp
điểm K1 của công tắc tơ, điện kháng bị ngắn mạch. Điều chỉnh giá trị điện kháng
để có cường độ dịng điện hở mạch cần thiết. Do có điện áp gán trên điện kháng
nên điện áp mở máy trên đầu cực động cơ U’ K sẽ nhỏ hơn điện áp lưới. Gọi
dòng điện mở máy và momen khi mở máy trực tiếp là I K và MK. Nếu cho rằng
khi hạ điện áp mở máy, tham số của máy điện vẫn giữ khơng đổi thì sau khi
thêm điện kháng vào:
 Dịng điện mở máy còn lại là:

I’K = k.IK;

 Điện áp đầu cực động cơ điện là: U’K = k.UK;
 Momen mở máy là:

M’K = k2.MK.

Trong đó: k<1
Hình 1.13: Hạ điện áp mở máy bằng cuộn kháng


18