TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

KHỞI ĐỘNG VÀ HÃM
ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ BA PHA LỒNG SÓC

HÀ NỘI
Tháng 08 năm 2016


MỤC LỤC
I. TÌM HIỂU VỀ MÁY ĐIỆN .................................................................................................... 2
1.1 MÁY ĐIỆN 1 CHIỀU ...................................................................................................... 2
1.2 MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ BA PHA......................................................................... 7
1.3 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ .................................................................................... 11
II. TÌM HIỂU VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN ............................................................................................ 17
2.1 APTOMAT ..................................................................................................................... 17
2.2 CÔNG TẮC TƠ .............................................................................................................. 19
2.4 ROLE THỜI GIAN......................................................................................................... 20
2.5 RƠ LE NHIỆT ............................................................................................................... 21
CHƯƠNG II. THỰC HÀNH TRÊN CÁC BÀN THÍ NGHIỆM ................................................. 23
I. THỰC HÀNH TRÊN BÀN THÍ NGHIỆM TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN .................................. 23
1.1. MỞ MÁY TRỰC TIẾP ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTO LỒNG SÓC ........... 23
1.2. KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTO LỒNG SÓC BẰNG ĐỔI NỐI
Y/∆ ........................................................................................................................................ 24
1.3 ĐẢO CHIỀU VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ................................................. 26
1.4 HÃM ĐỘNG NĂNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTO LỒNG SÓC ............... 27
1.5 HÃM NGƯỢC ĐỘNG CƠ KĐB ROTO LỒNG SÓC .................................................. 29

Page | 1

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ

I. TÌM HIỂU VỀ MÁY ĐIỆN
1.1 MÁY ĐIỆN 1 CHIỀU
Ngày nay mặc dù máy điện xoay chiều được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực sản xuất và
đời sống. Tuy vậy các loại MĐMC có nhưng vai trò quan trong riêng trong một số lĩnh vực khác
mà ở đó các loại máy điện xoay chiều không đáp ứng được.
MĐMC khi làm việc ở chế độ máy phát điện, gọi là máy phát điện một chiều (MPĐMC) sẽ
tạo ra điện năng của dòng điện một chiều để cung cấp cho các loại phụ tải cần sử dụng loại năng
lượng này như: tàu hỏa chạy điện, tàu điện, ô tô,…. Ngày nay các linh kiện điện tử bán dẫn công
suất phát triển mạnh mẽ, nó có khả năng chuyển đổi từ nguồn xoay chiều sang một chiều để cung
cấp cho các tải trên nên MPĐMC hiện nay ít được sử dụng. MPĐMC là máy phát kích từ cho
máy điện đồng bộ, dùng trong kỹ thuật hàn, mạ điện chất lượng cao, dùng trong điện hóa, điện ô
tô.
MĐMC khi làm việc ở chế độ động cơ (ĐCĐMC) có momen khởi động lớn, có khả năng
điều chỉnh tốc độ bằng phẳng, liên tục trong phạm vi rộng (do loại đông cơ này hơn hẳn các loại
động cơ xoay chiều). ĐCMC được sử dụng vào những nơi làm việc nặng nhọc như trong giao
thông vận tải, nghành cán kéo thép, cần trục.... MĐMC công suất bé còn được sử dụng trong một
số lĩnh vực khác như máy khuếch đại từ, máy chuyển đổi tốc độ hoặc làm động cơ chấp hành…
Nhược điểm của MĐMC là có cổ góp làm cho cơ cấu phức tạp, giá thành cao, làm việc kém
tin cậy, nguy hiểm trong môi trường dễ cháy nổ (do dự xuất hiện của tia lửa điện ở chỗ tiếp xúc
giữa cổ góp điện và chổi than), tuổi thọ của máy bị giảm, hơn nữa khi sử dụng động cơ DC thì
phải có nguồn DC đi kèm (vd :chỉnh lưu )
1.1.1.Cấu tạo
Gồm 2 phần là phần tĩnh và phần động
a. Phần tĩnh hay phần cảm
Phần cảm của MĐMC gồm hai bộ phận hợp thành:
+ Vỏ máy làm từ thép đúc, đồng thời nó cũng là mạch từ.
+ Cực từ MĐMC có 2 loại: cực từ chính từ có tác dụng tạo ra trường chính cho máy mỗi khi

được cung cấp dòng điện kích từ. Cực từ chính: là vỉ thép ghép bởi các lá thép kỹ thuật điện dày
từ 0,5 đến 1 mm và dây cuốn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ. Cực từ chính tạo lên từ trường
Page | 2


chính trong máy. Mặt cực giữ dây cuốn và phân bố từ trường trên bề mặt phần cứng. Cực từ gắn
lên vỏ máy bằng bulong hoặc ốc vít. Dây cuốn bằng đồng bọc cách điện mắc nối tiếp với phần
ứng. Loại cực từ thứ 2 là cực từ phụ có kích thước bé hơn cực từ chính có tác dụng để cải thiện
qua quá trình làm việc của MĐMC mỗi khi làm việc có phụ tải.
Gông từ ( vỏ máy ): dùng để gắn các cực từ, làm mạch từ nối liền các cực từ. do vậy vỏ máy
được dẫn từ, đây là điểm khác biệt với máy điện xoay chiều.
Trong máy điện lớn gông từ thường làm bằng thép đúc, máy điện vừa và nhỏ thường dùng
thép tấm dày uốn và hàn lại.
Các bộ phận khác: nắp máy và cơ cấu chổi than (gồm chổi than đặt trong hộp chổi than, giá
chổi than).

b. Phần quay hay phần ứng
Phần ứng bao gồm: trục, lõi thép, dây cuốn, cổ góp điện.
Lõi thép gồm các lá thép kỹ thuật điện ghép lại thành hình trụ, trên bề mặt lõi thép (dọc theo
đường sinh) người ta dập rãnh để đặt dây cuốn phần ứng.

Page | 3


Dây cuốn phần ứng thường làm bằng đồng, giũa các phiến góp cách điện với nhau bởi
mica và cổ góp cũng được cách điện với trục roto bằng ống phíp. Nhiệm vụ của cổ góp điện là
chỉnh lưu điện xoay chiều thành điện 1 chiều.
Để lấy điện ra ngoài hoặc ngược lại đưa nguồn điện 1 chiều vào trong dây cuốn phần ứng.
Các bộ phận khác gồm : cánh quạt để làm mát, trục quay.
1.1.2 Nguyên lý hoạt động

a. Nguyên lý làm việc của máy điện 1 chiều:
Dùng 1 động cơ sơ cấp (tua bin hoặc động cơ đốt trong,…) quay phần ứng máy phát. Khi
khung quay với tốc độ không đổi 2 thanh dẫn ab và cd lần lượt nằm dưới 2 cực từ khác nên (từ
trường của 2 cực nam châm không đổi), khung quay sẽ cảm ứng lên một sức điện động xoay
chiều:
e = B.L.v
Trong đó:

B: từ cảm
L: chiều dài tác dụng của thanh dẫn ab +cd
v: tốc độ dài của thanh dẫn

Chiều của sức điện động được xác định theo quy tắc bàn tay phải, trên thanh ab chiều từ a ->
b, trên thanh cd chiều từ d -> c. Sức điện động trong khung dây là sức điện động xoay chiều
nhưng nhờ có phiến góp và chổi than A (+), B (-) (sau khi quay 180 độ nó cũng không thay đổi
cực tính).

Page | 4


Dạng sóng trên 2 đầu chổi than:

Trên thực tế người ta chế tạo phần ứng gồm nhiều khung dây đặt lệch nhau góc nào đấy
trong không gian để giảm bớt sự đập mạch ở cổ góp, chổi than và cuốn tăng số vòng dây để tăng
sức điện động .

Page | 5


b. Nguyên lý làm việc của động cơ điện 1 chiều DC

Để động cơ có thể quay được ta phải cung cấp nguồn 1 chiều mà cực dương điện áp U của
nguồn đặt vào chổi than A, còn cực âm của điện áp U đặt vào cực âm của chổi than B, như vậy
dòng điện đi trong khung dây có chiều theo abcd. Hai thanh dẫn tác dụng ab và cd có dòng điện
được đặt trong không gian có từ trường mạnh của nam châm vĩnh cửu N-S. Theo định luật ampe
thì 2 thanh dẫn đó chịu một lực điện tác dụng lên, chiều của lực điện được xác định theo quy tắc
bàn tay trái. Như vậy ta nhận thấy khung dây abcd quay theo chiều của lực từ Fđt ngược chiều
kim đồng hồ. Khi khung dây đã quay dễ dàng xác định chiều của s.đ.đ cảm ứng xuất hiện trong
khung dây, ngược chiều với dòng điện, vì thế s.đ.đ được tạo ra trong dây quấn khi động cơ quay
được gọi là Sức phản điện động.
Khi khung quay được 1800, thì dòng điện ở trong khung dây lúc này đã đổi chiều dcba chúng
tở đã đổi chiều so với vị trí ban đầu, để đảm bảo an toàn chiều của lực điện từ tác dụng lên thanh
dẫn tác dụng không thay đổi, do vậy làm cho động cơ có khả năng tự mở máy và tốc độ quay ổn
định theo 1 chiều nhất định.

Page | 6


1.1.3 Các đại lượng định mức ( do nhà chế tạo quy định )

1.2 MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ BA PHA
Máy điện đồng bộ ba pha là một loại máy điện xoay chiều, có tốc độ từ trường quay
Stato n1 bằng tốc độ quay của roto n. Dây quấn Stato là dây quấn ba pha, đặt lệch nhau trong
không gian một góc 1200 về điện, roto thực chất là một nam châm điện kích từ bằng dòng điện
một chiều. Ở chế độ xác lập máy điện đồng bộ có tốc độ quay của roto n luôn không đổi. Hoàn
toàn có thể thay đổi vị trí của dây quấn ba pha và nam châm điện cho nhau mà không ảnh hưởng
tới nguyên lý làm việc cơ bản của máy.
1.2.1 Cấu tạo
Cấu tạo của máy phát điện đồng bộ ba pha bao gồm 2 bộ phận chính là phần tĩnh, phần
quay và đặc biệt là có thêm phần nguồn kích từ.


Page | 7


Máy phát điện đồng bộ 3 pha
a. Phần tĩnh (stato-phần ứng)
Stato của máy điện đồng bộ gồm 2 bộ phận chính là lõi thép stato và dây quấn stato.
- Lõi thép stator được làm bằng các lá tôn silic dày 0,5 mm, 2 mặt có phủ sơn cách điện.
Dọc chiều dài lõi thép stator cứ cách khoảng 3 – 6 cm có 1 rãnh thông gió ngang trục rộng
khoảng 10 mm. Lõi thép stator được đặt cố định trong thân máy.
- Dây quấn stato còn gọi là dây quấn phần ứng. Ngoài ra còn có vở máy, nắp máy làm
bằng gang hoặc thép đúc, nó dùng để bảo vệ dây quấn stato và đỡ trục roto.
b. Phần quay(roto-phần cảm)
Rotor của máy điện đồng bộ là nam châm điện gồm có lõi thép và dây quấn kích thích.
Dòng điện đưa vào dây quấn kích thích là dòng điện 1 chiều. Rotor của máy điện đồng bộ có 2
kiểu là rotor cực lồi và rotor cực ẩn.
-

Rotor cực ẩn
Rotor của máy điện đồng bộ cực ẩn được làm bằng thép hợp kim chất lượng cao, được

rèn thành khối hình trụ, sau đó gia công và phay rãnh để đặt dây quấn. Phần không phay rãnh của
rotor hình thành mặt cực từ.

Page | 8


Dây quấn kích từ được chế tạo từ dây đồng trần tiết diện hình chữ nhật, quấn theo chiều
mỏng thành các bối dây đồng tâm. Các vòng dây của bối dây này được cách điện với nhau bằng
một lớp mica mỏng. Để cố định và ép chặt dây quấn kích từ trong rãnh, miệng rãnh được nêm
kín bởi cách thanh nêm bằng thép không từ tính. Phần đầu nối (nằm ngoài rãnh) của dây quấn

kích từ được đai chặt bằng các ống trụ thép không từ tính. Hai đầu dây quấn kích từ đi luồn trong
trục và nối với 2 vành trượt đặt ở đầu trục thông qua 2 chổi điện để nối với dòng kích từ một
chiều.
-

Rotor cực lồi
Rotor của máy điện đồng bộ cực lồi có lõi thép được chế tạo bằng thép đúc và gia công

thành khối lăng trụ hoặc khối hình trụ (bánh xe) trên mặt có đặt các cực từ. Ở các máy lớn, lõi
thép đó được hình thành bởi các tấm thép dày 1 – 6 mm, được dập hoặc đúc định hình sẵn để
ghép thành các khối lăng trụ và lõi thép này thường không trực tiếp lồng vào trục máy mà được
đặt trên giá đỡ của rotor. Giá này lồng vào trục máy. Cực từ đặt trên lõi thép rotor được ghép
bằng những lá thép dày 1 – 1,5 mm.
Dây quấn kích từ được chế tạo từ dây đồng trần tiết diện hình chữ nhật quấn theo chiều
mỏng thành từng cuộn dây. Cách điện giữa các vòng dây là lớp cách điện bằng mica hoặc
amiang. Các cuộn dây sau khi gia công được lồng vào thân cực.
Dây quấn cản được đặt trên các đầu cực. Các dây quấn này được làm bằng các thanh
đồng đặt vào rãnh các đầu cực và được nối 2 đầu bởi 2 vòng ngắn mạch.
Dây quấn mở máy chỉ khác dây quấn cản ở chỗ điện trở các thanh dẫn của nó lớn hơn.

Page | 9


1.2.2 Nguyên lý làm việc của máy phát điện đồng bộ 3 pha

Sơ đồ nguyên lý của máy phát điện đồng bộ 3 pha
1. Động cơ sơ cấp(tua bin hơi), 2. Dây quấn stato, 3. Roto, 4. Dây quấn Roto,
5. Vành góp, 6. Chổi than, 7. Máy phát một chiều
Động cơ sơ cấp 1 quay roto máy phát điện đồng bộ đến gần tốc độ định mức, máy phát
điện một chiều 7 được thành lập điện áp và cung cấp dòng điện một chiều cho dây quấn kích từ 4

máy phát điện đồng bộ thông qua chổi than 5 và vành góp 6, roto 3 của máy phát điện đồng bộ
trở thành nam châm điện. Do roto quay, từ trường roto quét qua dây quấn phần ứng stato và cảm
ứng ra sđđ xoay chiều hình sin, có trị số hiệu dụng là:

Trong đó:
là sức điện động pha
N là số vòng dây của 1 pha
là hệ số dây quấn
từ thông cực từ roto.

Page | 10


Nếu roto có số đôi cực là p, quay với tốc độ n thì Sđđ cảm ứng trong stato có tần số:

Hoặc:

Khi qua dây quấn stato nối với tải, trong dây quấn sẽ có dòng điện 3 pha chạy qua. Hệ
thống dòng điện này sẽ sinh ra từ trường quay, gọi là từ trường phần ứng có tốc độ là :

Ta thấy tốc độ roto n bằng với tốc độ từ trường quay trong máy n1, nên gọi là máy điện
đồng bộ.
1.3 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
Động cơ không đồng bộ 3 pha là máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng
điện từ, có tốc độ của rotor khác với tốc độ từ trường quay trong máy.
Động cơ không đồng bộ 3 pha được dùng nhiều trong sản xuất và sinh hoạt vì chế tạo đơn
giản, giá rẻ, độ tin cậy cao, vận hành đơn giản, hiệu suất cao, và gần như không cần bảo trì. Dải
công suất rất rộng từ vài Watt đến 10.000hp. Các động cơ từ 5hp trở lên hầu hết là 3 pha còn
động cơ nhỏ hơn 1hp thường là một pha.


Động cơ không đồng bộ roto lồng sóc

Page | 11


Động cơ không đồng bộ roto dây quấn
1.3.1 Cấu tạo
Giống như các loại máy điện quay khác ,động cơ không đồng bộ ba pha gồm có các bộ phận
chính sau :
+ phần tĩnh hay còn gọi là stato
+ phần quay hay còn gọi là roto
a. Phần tĩnh ( Stato )
Phần tĩnh bào gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn, ngoài ra có vỏ máy và nắp
máy.
- Lõi Thép
Lõi thép là phần dẫn từ . Vì từ trường đi qua lõi thép là từ trường quay nên để giảm bớt tổn
hao, lõi thép được làm bằng những lá
thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm ép lại.
Khi đường kính ngoài của lõi thép nhỏ
hơn 990mm thì dùng cả tấm thép tròn
ép lại. Khi đường kính ngoài lớn hơn
trị số trên thì phải dùng những tấm thép
hình rẻ quạt
(hình 1.2) ghép lại thành khối tròn.

Page | 12


ạt


Mỗi lõi thép kỹ thuật điện đều có phủ sơn cách điện trên bề mặt để giảm hao tổn do dòng điện
xoáy gây nên. Nếu lõi thép ngắn thì có thể ghép thành một khối nếu lõi thép quá dài thì ghép
thành những tấm ngắn mỗi tấm thép dài từ 6 đến 8 cm đặt cách nhau 1cm để thông gió cho tốt.
Mặt trong cùa lá thép có sẽ rảnh để dặt dây quấn.
-

Dây Quấn
Dây quấn stator được đặt vài các rãnh của lõi thép và được cách điện tốt với lõi thép. Dây

quấn phấn ứng là phần dây bằng đồng được trong các rãnh phần ứng và làm thành một hoặc
nhiều vòng kín. Dây quấn là bộ phận quan trọng nhất của động cơ vì nó trực tiếp tham gia vào
quá trình biến dổi năng lượng từ điện năng thành cơ năng. Đồng thời về mặt kinh tế thì giá thành
của dây quấn cũng chiếm tỷ lệ khá cao trong toàn bộ giá thành của máy.
+ Các yêu cầu đối với dây quấn bao gồm:
- Sinh ra được một sức điện động cần thiết có thể cho một dòng điện nhất định chạy qua
mà không bị nóng quá một nhiệt độ nhất định để sinh ra một moment cần thiết đồng thời đảm
bảo đổi chiều tốt .
- Triệt để tiết kiệm vật liệu, kết cấu đơn giản làm việc chắc chắn an toàn
- Dây quấn phấn ứng có thể phân ra làm các loại chủ yếu sau :
+ Dây quấn xếp đơn và dây quấn xếp phức tạp
+ Dây quấn song đơn và dây quấn song phức tạp
 Trong một số máy cỡ lớn còn dùng dây quấn hỗn hợp đó là sự kết hợp giữa hai dây quấn xếp
và song song.
-

Vỏ Máy:
Vỏ máy có tác dụng cố định lõi thép và dây quấn. Thường võ máy làm bằng gang. Đối

với vỏ máy có công suất tương đối lớn (1000 kw) thường dùng thép tấm hàn lại làm vỏ máy,
tùy theo cách làm nguội, máy và dạng vỏ máy cũng khác nhau .

b.Phần Quay ( hay Roto)
Phần quay gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn roto:
-

Lõi Thép

Nói chung người ta dùng các lá thép kỹ thuật điện như ở stato lõi thép được ép trực tiếp lên
trục máy hoặc lên một giá roto của máy. Phía ngoài của lá thép có sẽ rãnh để đặt dây quấn.
-

Dây Quấn roto

Page | 13


Phân loại làm hai loại chính roto kiểu dây quấn va roto kiểu lồng sóc:
-

Loại roto kiểu dây quấn: roto kiểu dây quấn ( hình 1.3) cũng giống như dây quấn ba
pha stato và có cùng số cực từ dây quấn stato. Dây quấn kiểu này luôn đấu hình sao (Y)
và có ba đấu ra đấu vào ba vành trượt gắn vào trục quay rotor và cách điện với trục. Ba
chổi than cố định và luôn tỳ trên vành trượt này để dẫn điện và một biến trở cũng nối sao
nằm ngoài động cơ để khởi động hoặc điều chỉnh tốc độ.

Hình 1.3 : rotor kiểu dây quấn
-

Rotor kiểu lồng sóc (hình 1.4) : Gồm các thanh đồng hoặc thanh nhôm đặt trong rãnh và
bị ngắn mạch bởi hai vành ngắn mạch ở hai đấu. Với động cơ nhỏ, dây quấn rotor được
đúc nguyên khối gồm thanh dẫn, vành ngắn mạch, cánh tản nhiệt và cánh quạt làm mát.

Các động cơ công suất trên 100kw thanh dẫn làm bằng đồng được đặt vào các rãnh roto
và gắn chặt vành ngắn mạch.

Page | 14


+ Khe hở
Vì rotor là một khối tròn nên khe hở đều, khe hở trong máy điện không đồng bộ rất nhỏ (từ
0,2mm đến 1mm trong máy điện cỡ nhỏ và vừa) để hạn chế dòng điện từ hóa lấy từ lưới vào, và
như vậy có thể làm cho hệ số công suất của máy tăng cao.
+ Trục
Trục máy điện mang roto quay trong lòng stato. Vì vậy nó cũng là 1 chi tiết quan trọng.
Trục của máy điện tùy theo kích thước có thể được chế tạo từ thép Carbon từ 5-45.
Trên trục của roto có lõi thép, dây quấn, vành trượt và quạt gió.
1.3.2 Nguyên lý làm việc của động cơ
Khi có dòng điện ba pha chạy trong dây quấn stato thì trong khe hở không khí suất hiện
từ trường quay với tốc độ n1 = 60 f1/p (f1 là tần số lưới điện, p là số cặp cực, tốc độ từ trường
quay). Từ trường này quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch nên trong dây quấn rotor có
dòng diện I2 chạy qua. Từ thông do dòng điện này sinh ra hợp với từ thông của stator tạo thành
từ thông tổng ở khe hở. Dòng điện trong dây quấn rotor tác dụng với từ thông khe hở sinh ra
moment. Tác dụng đó có quan hệ mật thiết với tốc độ quay n của roto. Trong những phạm vi tồc
độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũng khác nhau. Sau đây ta sẽ nghiên cứu tác dụng
của chúng trong ba phạm vi tốc độ.
Hệ số trượt s của máy:
s=

n1-n Ω1-Ω
=
n1
Ω1


Như vậy khi n = n1 thì s = 0, còn khi n = 0 thì s = 1 ; khi n > n1, s < 0 và roto quay ngược
chiều từ trường quay n < 0 thì s > 1.

Page | 15


a. Rotor quaycùng chiều từ trường nhưng tốc độ n < n1 ( 0 < s < 1)
Giả thuyết về chiều quay n1 của từ trường khe hở Φ và của rotor n như hình 1.5a Theo
quy tắc bàn tay phải, xác định được chiều sức điện động E2 và I2; theo quy tắc bàn tay trái, xác
định được lực F và moment M. Ta thấy F cùng chiều quay của roto, nghĩa là điện năng đưa tới
stato, thông qua từ truờng đã biến đổi thành cơ năng trên trục quay roto theo chiều từ trường
quay n1, như vậy đông cơ làm việc ở chế độ động cơ điện.
b. Rotor quay cùng chiều từ trường nhưng tốc độ n > n1 (s < 0) .
Dùng động cơ sơ cấp quay roto của máy điện không đồng bộ vượt tốc độ đồng bộ n > n1. Lúc
đó chiều từ trường quay quét qua dây quấn rotor sẽ ngược lại, sức điện động và dòng điện trong
dây quấn rotor cũng đổi chiều nên chiều nên chiều của M cũng ngược chiều n1, nghĩa là ngược
chiều với roto, nên đó là moment hãm (hình 1.5b). Như vậy máy đã biến cơ năng tác dụng lên
trục động cơ điện, do động cơ sơ cấp kéo thành điện năng cung cấp cho lưới điện, nghĩa là động
cơ làm việc ở chế độ máy phát.
c. Rotor quay ngược chiều từ trường n < 0 (s > 1)
Vì nguyên nhân nào đó mà rotor của máy điện quay ngược chiều từ trường quay hình 1.5c,
lúc này chiều của sức điện động và moment giống như ở chế độ động cơ. Vì moment sinh ra
ngược chiều quay với rotor nên có tác dụng hãm rotor lại. Trường hợp này máy vừa lấy điện
năng ở lưới điện vào, vừa lấy cơ năng từ động cơ sơ cấp. Chế độ làm việc này gọi là chế độ hãm
điện từ.

Page | 16



II. TÌM HIỂU VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN
2.1 APTOMAT
Áptômát còn có tên gọi khác là CB(Circuit Breaker), cầu dao tự động. Áptômát là loại
khí cụ dùng để tự động ngắt mạch điện, bảo vệ quá tải, ngắn mạch, sụt áp, ….
Áptômát có ba yêu cầu sau :
-

Chế độ làm việc ở định mức của Áptômát phải là chế độ làm việc dài hạn, nghĩa là trị số
dòng điện định mức chạy qua áptômát lâu bao nhiêu cũng đựơc. Mặt khác, Mạch dòng
của ápôtmát phải chịu đựơc dòng điện lớn (khi có ngắn mạch) lúc các tiếp điểm của nó đã
đóng hay đang đóng.

-

Áptômát phải ngắt được dòng điện ngắn mạch lớn, có thể đến vài chục kilôampe. Sau khi
ngắt dòng điện ngắn mạch, áptômát phải đảm bảo vẫn làm việc tốt ở trị số dòng điện định
mức.

-

Để nâng cao tính ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị điện, hạn chế sự ngắn mạch

do dòng điện ngắn mạch gây ra, áptômát phải có thời gian cắt bé. Muốn vậy thường phải kết hợp
lực thao tác cơ học với thiết bị dập hồ quang bên trong áptômát. Để thực hiện yêu cầu thao tác
bảo vệ có tính chọn lọc, áptômát cần phải có khả năng điều chỉnh dòng điện tác động và thời
gian tác động.
2.1.1 Cấu tạo

Page | 17



2.1.2 Nguyên lý hoạt động
Sơ đồ nguyên lý của áptômát dòng điện cực đại và áptômát điện áp thất đựoc trình bày
như hình sau:

Ở trạng thái bình thường sau khi đóng điện, áptômát được giữ ở trạng thái đóng tiếp điểm
nhờ móc 2 khớp với móc 3 cùng một điểm với tiếp điểm động.
Bật áptômát ở trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện 5 và phần ứng 4
không hút.
Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ ở nam châm điện 5 lớn hơn lò xo 6
làm cho nam châm điện 5 sẽ hút phần ứng 4 xuống làm bật nhả móc 3, móc 5 được thả tự do, lò
xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của áptômát được mở ra, mạch điện mạch điện bị ngắt.

Bậc áptômát ở trạng thái ON, với điện áp nam châm điện 11 và phần ứng nam châm điện
11 và phần ứng 10 hút lại với nhau.
Khi sụt áp định mức, nam châm điện 11 sẽ nhả phần ứng 10, lò xo 9 kéo móc 8 bật lên,
móc 7 thả tự do, thả lỏng, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả mợ các tiếp điểm của áptômát được mở
ra, mạch điện bị ngắt.

Page | 18


2.1.3 Cách lựa chọn áptômát :
UđmA ≥ Uđmlđ
I đmA ≥
IđmA

Itt Đối với tải sinh hoạt

≥


Đối với tải công nghiệp

2.2 CÔNG TẮC TƠ
Công tắc tơ là khí cụ điện dùng để đóng cắt thường xuyên các mạch điện động lực, từ xa, bằng
tay hay tự động.
Công tắc tơ có 2 vị trí : đóng – cắt được chế tạo có số lần đóng cắt lớn, tần số đóng cắt có thể
tới 1500 lần trong một giờ.
Hình ảnh công tắc tơ trong thực tế :

Cách lựa chon công tắc tơ:
Ta lựa chọn công tắc tơ theo các yêu cầu sau:
+ Điện áp định mức:
Là điện áp của mạch điện tương ứng mà tiếp điểm chính phải đóng/cắt

Có các

cấp: 110V, 220V, 440V một chiều và 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều .
Cuộn hút có thể làm việc bình thường ở điện áp trong giới hạn từ 85% đến 105%Uđm.
+ Dòng điện định mức:

Page | 19


Là dòng điện đi qua tiếp điểm chính trong chế độ làm việc gián đoạn - lâu dài, nghĩa là ở
chế độ này thời gian công tắc tơ ở trạng thái đóng không lâu quá 8 giờ.
Công tắc tơ hạ áp có các cấp dòng thông dụng: 10, 20, 25, 40, 60, 75, 100, 150, 250, 300,
(600A).
Nếu đặt công tắc tơ trong tủ điện thì dòng điện định mức phải lấy thấp hơn 10% vì làm
mát kém, khi làm việc dài hạn thì chọn dòng điện định mức nhỏ hơn nữa.

+ Khả năng đóng và cắt:
Đối với công tắc tơ xoay chiều dùng để điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha lồng
sóc cần có khả năng đóng yêu cầu dòng điện bằng 3,7Iđm. Khả năng cắt với công tắc tơ xoay
chiều phải đạt bội số khoảng 10 lần dòng điện định mức khi tải cảm.
+ Hệ thống tiếp điểm:
Phải chịu được độ mài mòn về điện và cơ trong các chế độ làm việc nặng nề, có tần số
thao tác đóng cắt lớn.
2.4 ROLE THỜI GIAN

Trong tự động điều khiển chúng ta thường gặp những trường hợp cần có một khoảng thời
gian giữa những thời điểm tác động của 2 hay nhiều thiết bị, hoặc trong tự động hóa các quá
trình sản xuất nhiều khi phải tiến hành các thao tác kế tiếp nhau cách nhau những khoảng thời
Page | 20


gian xác định. Để tạo được những khoảng thời gian cần thiết đó, người ta dùng rơle thời gian.
Như vậy rơle thời gian là rơle có đặc tính: Khi có tín hiệu vào rơle thì sau một thời gian xác định
rơle mới phát tín hiệu ở đầu ra.
2.5 RƠ LE NHIỆT
2.5.1 Công dụng và phân loại
a. Công dụng
Rơ le nhiệt là một loại khí cụ điện, để bảo vệ động cơ và mạch điện khỏi bị quá tải,
thường dùng kèm với công tắc tơ. Nó thường được dùng kèm với công tắc tơ. Nó được dùng ở
điện áp xoay chiều đến 500V. Tần số 50Hz, loại mới

điện áp một chiều đến

440V.
Rơ le nhiệt không tác động tức thời theo dòng nhiệt vì có quán tính nhiệt cần thời gian để
phát nóng. Thời gian làm việc cần vài giây đến vài phút, do vậy nó không thể bảo vệ ngắn mạch

được.
b. Phân loại
+ Theo kết cấu: rơ le nhiệt kiểu hở và kiểu kín.
+ Theo phương pháp đốt nóng: rơ le nhiệt có phần tử đốt nóng trược tiếp, gián tiếp và hỗn hợp.
+ Theo yêu cầu sử dụng: rơ le một cực và 2 cực.
2.5.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc
a. Cấu tạo

Nguyên lý cấu tạo của rơle
1. Phần tử đốt nóng
2.Thanh lưỡng kim
3. Đòn xoay
4. Tiếp điểm thường đóng

Page | 21


5. Nút phục hồi
6. Lò xo
7. Thanh kéo cách điện
b. Nguyên lý làm việc
- Nguyên lý chung của rơ le nhiệt dựa trên cơ sở tác dụng nhiệt của dòng điện.
- Nguyên lý tác dụng của loại rơle này là dữa trên hệ số giãn nở dài khác nhau của kim loại khi
bị đốt nóng. Do đó phần tử của rơle này phiến kim loại kép. Cấu tạo từ 2 tấm kim loại. Bình
thường thanh lưỡng kim 2 loại kim loại ở 2 trang thái như hình trên, tiếp điểm thường đóng 4
vẩn đóng đối tượng làm việc vẫn làm việc bình thường, khi đối tượng cần bảo vệ bị quá tải nhỏ
lâu dài, phần tử đốt nóng 1 sẽ bị cong lên và tỏa nhiệt ra xung quanh. Thanh lưỡng kim 2 bị nóng
cong lên trên, rời khỏi đòn xoay 3 lò xo 6 sẻ kéo đòn xoay 3 quay ngược chiều kim đồng hồ, đầu
giới đòn xoay sang phải và kéo theo thanh kéo cách điện 7, tiếp điểm thường đóng 4 mở ra, cắt
điện mạch điều khiển đối tượng được bảo vệ. Nên tiếp điểm không tự đống lại được. Muốn rơ le

trở lại tình trạng ban đầu phải nhấn nút phục hồi 5.
Khi sự cố quá tải được giải quyết, thanh lưỡng kim nguội và cong xuống nhưng chỉ tì vào đầu
trên của đòn xoay 3.
2.5.3 Cách tính chọn rơ le
Trong thực tế cách lựa chọn phù hợp dòng điện định mức của động cơ điện cần bảo vệ và
rơ le nhiệt bảo vệ:

Page | 22


CHƯƠNG II. THỰC HÀNH TRÊN CÁC BÀN THÍ NGHIỆM
I. THỰC HÀNH TRÊN BÀN THÍ NGHIỆM TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
1.1. MỞ MÁY TRỰC TIẾP ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTO LỒNG SÓC
Đây là phương pháp mở máy đơn giản nhất, chỉ việc đóng trực tiếp động cơ điện vào lưới điện
là được. Nhưng khi mở máy trực tiếp thì dòng điện mở máy tương đối lớn. Nếu quán tính của tải
tương đối lớn, thời gian mở máy quá dài thì có thể làm cho máy nóng và ảnh hưởng đến điện áp
của lưới điện. Nhưng nếu điện áp tương đối lớn thì lên dùng phương pháp này vì mở máy nhanh,
đơn giản.
- Sơ đồ mạch điều khiển và động lực:

Page | 23


- Phân tích sơ đồ:
Ban đầu đóng cầu dao để cấp điện cho biến áp.
Nhấn nút N2 để khởi động động cơ. N2 kín cuộn công tắc tơ K1 có điện tiếp điểm thường hở K1
đóng lại duy trì cho cuộn cuộn hút K1. Trên mạch lực K1 đóng vào sẽ cấp điện cho động cơ khởi
động trực tiếp.
Để dừng động cơ nhấn nút N1 ngắt điện cấp cho cuộn hút K1, tiếp điển thường mở K1 mở ra ngắt
cấp nguồn cho động cơ.


1.2. KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTO LỒNG SÓC BẰNG ĐỔI NỐI
Y/∆
Phương pháp này thích hợp với các động cơ khi hoạt động bình thường đấu tam giác. Khi mở
máy ta đổi thành đấu sao. Như vậy điện áp khởi động giảm đi

lần. Sau khi khởi động ta lại

đổi thành đấu tam giác. Cũng như phương pháp nối thêm điện trở phụ, phương pháp này sẽ làm
giảm momen khởi động.
- Sơ đồ mạch động lực và mạch điều khiển:

Page | 24