Mô Phỏng Hệ Thống Khởi Động Mềm Cho Động Cơ Dị Bộ Lồng Sóc Giữ M Const Bằng MATLAB

Khóa luận tốt nghiệp mô phỏng hệ thống khởi động mềm động cơ dị bộ lồng sóc trên MATLAB, đảm bảo momen không đổi, ứng dụng hiệu quả trong công nghiệp.

• Tác giả: Ngô Văn Tưởng
• Người hướng dẫn: GS. Thân Ngọc Hoàn
• Chuyên ngành: Điện công nghiệp và dân dụng
• Đề tài: Mô phỏng hệ thống khởi động mềm động cơ dị bộ lồng sóc giữ M=const trên MATLAB
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hải Phòng

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTO LỒNG SÓC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG
• 1.1. ĐỘNG CƠ DỊ BỘ ROTO LỒNG SÓC
• 1.1.1. Cấu tạo
• 1.1.1.1. Cấu tạo của stato
• 1.1.1.2. Cấu tạo của rô to
• 1.1.2. Nguyên lý làm việc của máy điện dị bộ
• 1.1.3. Phương trình đặc tính cơ
• 1.2. ỨNG DỤNG CỦA ĐỘNG CƠ DỊ BỘ LỒNG SÓC
• 1.2.1. Kết cấu của máy điện
• 1.3. Phân loại các kiểu kết cấu máy điện đã định hình
• 1.3.1. Phân loại theo phương pháp bảo vệ máy đối với môi trường bên ngoài
• 1.3.2. Phân loại theo cách lắp đặt
• 1.4. Ưu, nhược điểm của động cơ dị bộ lồng sóc. Cách khắc phục
• 1.4.1. Ưu điểm
• 1.4.2. Khuyết điểm
• 1.4.3. Biện pháp khắc phục
• 1.4.4. Nhận xét
• 1.5. Các tiêu chuẩn đối với động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc
• 1.5.1. Tiêu chuẩn về dãy công suất
• 1.5.2. Tiêu chuẩn về kích thước lắp đặt độ cao tâm trục
• 1.5.3. Ký hiệu máy
• 1.5.4. Cấp bảo vệ
• 1.5.5. Sự làm mát
• 1.5.6. Cấp cách điện
• 1.5.7. Vật liệu cách điện
• 2. CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG MỀM ĐỘNG CƠ DỊ BỘ KHI CÓ ĐIỀU KHIỂN DÒNG KHỞI ĐỘNG
• 3. CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG MỀM ĐỘNG CƠ DỊ BỘ KHI CÓ ĐIỀU KHIỂN MÔ MEN
• 4. CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH TOÁN VÀ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM

Tóm tắt

I. Giới thiệu và mục tiêu nghiên cứu

Bài viết tập trung vào việc mô phỏng hệ thống khởi động mềm của động cơ dị bộ lồng sóc trên nền tảng MATLAB. Mục tiêu chính là nghiên cứu và thiết kế hệ thống khởi động mềm để duy trì mô men không đổi (M=const) trong quá trình khởi động. Đề tài này được thực hiện bởi sinh viên ngành điện công nghiệp và dân dụng, dưới sự hướng dẫn của GS. Thân Ngọc Hoàn. Nghiên cứu này không chỉ có ý nghĩa học thuật mà còn có giá trị thực tiễn trong việc ứng dụng vào các hệ thống công nghiệp hiện đại.

1.1. Bối cảnh và tầm quan trọng

Trong bối cảnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa, việc nâng cao hiệu quả vận hành các nhà máy là yêu cầu cấp thiết. Hệ thống khởi động mềm giúp giảm thiểu dòng khởi động và mô men khởi động, từ đó bảo vệ động cơ và kéo dài tuổi thọ thiết bị. Động cơ dị bộ lồng sóc được chọn làm đối tượng nghiên cứu do tính phổ biến và hiệu quả trong các ứng dụng công nghiệp.

1.2. Mục tiêu cụ thể

Nghiên cứu nhằm mục tiêu thiết kế và mô phỏng hệ thống khởi động mềm trên MATLAB, đảm bảo mô men khởi động không đổi. Điều này giúp tối ưu hóa quá trình khởi động, giảm thiểu tổn thất năng lượng và nâng cao hiệu suất động cơ.

II. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ dị bộ lồng sóc

Động cơ dị bộ lồng sóc là loại máy điện quay đơn giản, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Cấu tạo của động cơ bao gồm hai phần chính: stato và rôto. Stato là phần tĩnh, bao gồm mạch từ và mạch điện, trong khi rôto là phần quay, thường được thiết kế dưới dạng lồng sóc hoặc dây quấn. Nguyên lý hoạt động dựa trên sự tương tác giữa từ trường quay và dòng điện cảm ứng trong rôto, tạo ra mô men quay.

2.1. Cấu tạo chi tiết

Stato được ghép từ các lá thép điện, cách điện để giảm tổn thất dòng Fuco. Rôto lồng sóc được làm từ nhôm hoặc đồng, có cấu trúc đơn giản và giá thành thấp. Động cơ này có ưu điểm là dễ bảo trì và vận hành, nhưng cũng có nhược điểm như hệ số công suất thấp và khó điều chỉnh tốc độ.

2.2. Nguyên lý hoạt động

Khi cung cấp điện áp ba pha vào stato, từ trường quay được tạo ra, cắt các thanh dẫn rôto và sinh ra dòng điện cảm ứng. Sự tương tác giữa dòng điện này và từ trường quay tạo ra mô men quay, làm rôto quay với tốc độ nhỏ hơn tốc độ từ trường (độ trượt).

III. Hệ thống khởi động mềm và phương pháp điều khiển

Hệ thống khởi động mềm được thiết kế để giảm dòng khởi động và duy trì mô men không đổi trong quá trình khởi động. Phương pháp điều khiển bao gồm điều khiển dòng khởi động và điều khiển mô men. Cả hai phương pháp đều được mô phỏng trên MATLAB để đánh giá hiệu quả.

3.1. Điều khiển dòng khởi động

Phương pháp này tập trung vào việc điều chỉnh dòng điện khởi động để giảm thiểu tác động lên lưới điện và động cơ. Kết quả mô phỏng cho thấy việc điều khiển dòng khởi động giúp giảm đáng kể dòng điện đỉnh, từ đó bảo vệ động cơ và hệ thống điện.

3.2. Điều khiển mô men

Điều khiển mô men nhằm duy trì mô men khởi động không đổi, giúp động cơ khởi động mượt mà và ổn định. Kết quả mô phỏng trên MATLAB cho thấy phương pháp này hiệu quả trong việc giảm thiểu dao động mô men và nâng cao hiệu suất khởi động.

IV. Kết quả mô phỏng và ứng dụng thực tiễn

Kết quả mô phỏng trên MATLAB cho thấy hệ thống khởi động mềm đạt được hiệu quả cao trong việc giảm dòng khởi động và duy trì mô men không đổi. Nghiên cứu này có giá trị thực tiễn trong việc ứng dụng vào các hệ thống công nghiệp, đặc biệt là trong các nhà máy sản xuất và hệ thống bơm nước.

4.1. Kết quả mô phỏng

Các kết quả mô phỏng trên MATLAB cho thấy hệ thống khởi động mềm giúp giảm dòng khởi động xuống mức tối thiểu, đồng thời duy trì mô men khởi động ổn định. Điều này chứng minh tính khả thi và hiệu quả của phương pháp được đề xuất.

4.2. Ứng dụng thực tiễn

Hệ thống khởi động mềm có thể được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như sản xuất, khai thác mỏ, và nông nghiệp. Việc giảm thiểu dòng khởi động và duy trì mô men không đổi giúp tăng tuổi thọ động cơ và giảm chi phí bảo trì.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, các cơ sở sản xuất và doanh nghiệp đòi hỏi phải tiến hành cải tạo nhà máy, nâng cấp trang thiết bị máy móc nhằm đưa công nghệ tự động hóa hiện đại vào quy trình vận hành. Đi liền với yêu cầu đó là sự cần thiết của đội ngũ kỹ thuật có trình độ chuyên môn cao. Ngành Điện công nghiệp và Tự động hóa giữ vai trò then chốt trong sự phát triển chung của toàn ngành công nghiệp.

Trong các hệ thống truyền động điện, động cơ không đồng bộ (dị bộ) ba pha rôto lồng sóc là loại máy điện được sử dụng phổ biến nhất, chiếm tỷ trọng khoảng 90% về số lượng và 55% về tổng công suất tiêu thụ trong nền kinh tế quốc dân. Động cơ lồng sóc sở hữu các ưu điểm nổi bật như kết cấu đơn giản, vận hành chắc chắn, hiệu suất cao, giá thành thấp và chế tạo được ở nhiều cấp điện áp từ 24 V đến 10 kV. Tuy nhiên, động cơ lồng sóc tồn tại những hạn chế cố hữu khi khởi động trực tiếp: dòng điện mở máy rất lớn (gấp 5–8 lần dòng định mức), gây sụt áp lưới điện cục bộ, làm tăng nhiệt độ cuộn dây do tổn thất nhiệt lớn và giới hạn số lần khởi động trong ngày. Đồng thời, việc đóng đồng thời 3 pha stato vào lưới gây ra các dao động mômen điện từ quá độ nghiêm trọng ở tần số nguồn, dẫn tới hiện tượng sốc cơ khí làm nứt vỡ trục, hỏng hóc khớp nối và bánh răng truyền động.

Các phương pháp mở máy giảm điện áp truyền thống (như dùng cuộn kháng nối tiếp, máy biến áp tự ngẫu, hoặc đổi nối Sao - Tam giác) tuy làm giảm được dòng khởi động nhưng lại làm mômen mở máy suy giảm theo bình phương điện áp hoặc tạo ra các bước nhảy mômen lớn khi chuyển nấc tiếp điểm, không thể đáp ứng yêu cầu cho các cơ cấu khởi động có tải. Do đó, việc ứng dụng bộ biến đổi điện áp bán dẫn dùng thyristor kết hợp thuật toán điều khiển mềm có hồi tiếp mômen ($M = \text{const}$) là giải pháp kỹ thuật cấp thiết.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được xác định gồm 4 nội dung chính:

1. Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc, đặc tính cơ và phân tích ưu nhược điểm của các phương pháp khởi động truyền thống ở động cơ dị bộ rôto lồng sóc.
2. Xây dựng và khảo sát hệ thống khởi động mềm sử dụng bộ điều khiển điện áp thyristor có vòng điều khiển giữ dòng khởi động không đổi, kết hợp giải thuật triệt tiêu dao động mômen ở chu kỳ đầu tiên và xử lý quá độ khi đóng lặp lại nguồn (reclosing).
3. Đề xuất và thiết kế hệ thống khởi động mềm có điều khiển mômen điện từ trực tiếp (giữ $M = \text{const}$), ứng dụng kỹ thuật ước lượng từ thông stato không cảm biến bằng bộ lọc số rời rạc nhằm loại trừ xung gia tốc ở cuối giai đoạn khởi động.
4. Xây dựng mô hình toán học tổng quát của động cơ trên hệ trục tọa độ hai pha stato ($DQ$), thiết lập thuật toán điều khiển và tiến hành mô phỏng kiểm chứng trên phần mềm MATLAB cho các cấp công suất động cơ.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống khởi động mềm dùng 3 cặp thyristor đấu song song ngược điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc.
• Phạm vi không gian: Đồ án tốt nghiệp thực hiện tại Bộ môn Điện công nghiệp - Tự động hóa, chuyên ngành Điện công nghiệp và Dân dụng, Hải Phòng (năm 2013).
• Phạm vi thời gian và kỹ thuật: Đề tài hoàn thành trong thời gian 12 tuần, tập trung vào mô hình hóa toán học, thuật toán phát xung vi điều khiển 8-bit, giải thuật ước lượng lọc tín hiệu số và mô phỏng số trên MATLAB đối với hai động cơ thử nghiệm (công suất $3{,}7\text{ kW}$ và $220\text{ kW}$).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết nền tảng và các tiêu chuẩn kỹ thuật được tác giả sử dụng bao gồm:

• Lý thuyết máy điện không đồng bộ ba pha: Cơ chế hình thành từ trường quay tốc độ đồng bộ $n_{tt} = 60f_1/p$, biểu thức sức điện động cảm ứng $E_1 = 4{,}44 f_1 w_1 k_{dq1} \Phi$, độ trượt $s = (n_{tt} - n)/n_{tt}$, sơ đồ thay thế tương đương một pha và phương trình mômen điện từ $M = f(U_1, s, R_1, R'_2, X_1, X'_2)$.
• Hệ thống tiêu chuẩn công nghiệp: Dãy công suất chuẩn động cơ không đồng bộ ký hiệu K theo TCVN 1987-1994 (từ $0{,}55\text{ kW}$ đến $90\text{ kW}$); cấp bảo vệ vỏ máy IP (từ IP00 đến IP68); tiêu chuẩn làm mát IC (IC01, IC0141); và 7 cấp cách điện chịu nhiệt của vật liệu (Cấp Y: $90^\circ\text{C}$, A: $105^\circ\text{C}$, E: $120^\circ\text{C}$, B: $130^\circ\text{C}$, F: $155^\circ\text{C}$, H: $180^\circ\text{C}$, C: $>180^\circ\text{C}$).
• Lý thuyết điều áp xoay chiều ba pha dùng bán dẫn: Mạch van gồm 6 thyristor ($T_1 \to T_6$) điều khiển góc mở $\alpha$, mối quan hệ giữa góc kích mở với góc hệ số công suất của tải ($\theta$) quyết định chế độ dòng liên tục hoặc gián đoạn.
• Lý thuyết ước lượng từ thông stato trên hệ tọa độ vuông góc cố định $\alpha-\beta$: Sử dụng khâu tích phân lực điện động ngược ($e_s = V_s - R_s i_s$) kết hợp các bộ lọc thông cao (HPF) và thông thấp (LPF) Butterworth bậc 1 để khử hiện tượng trôi dạt điểm không (DC offset) và trôi dạt tích phân số.

Phương pháp nghiên cứu:

• Phương pháp phân tích và mô hình hóa toán học: Chuyển đổi hệ phương trình vi phân mô tả máy điện từ hệ tọa độ thực ba pha tự nhiên $ABC/abc$ sang hệ tọa độ hai pha $DQ$ (hoặc $\alpha-\beta$) cố định trên stato thông qua các ma trận biến đổi $C_1, C_2$. Do động cơ nối sao không dây trung tính ($i_A + i_B + i_C = 0$), phương trình được tinh giản bằng cách thế dòng pha thứ ba và biểu diễn qua hai điện áp dây $V_{AB}, V_{AC}$.
• Phương pháp mô phỏng số: Sử dụng công cụ MATLAB để giải hệ phương trình vi phân phi tuyến của hệ thống truyền động, khảo sát dạng sóng quá độ của dòng điện, điện áp và mômen cơ trong các điều kiện kích mở thyristor khác nhau.
• Phương pháp rời rạc hóa điều khiển số: Rời rạc hóa các hàm truyền bộ lọc tương tự bằng phép biến đổi song tuyến Tustin (bilinear transform) với chu kỳ lấy mẫu $T_s = 250\ \mu\text{s}$ để lập trình nhúng cho vi điều khiển 8-bit.

Nguồn dữ liệu thông số động cơ được sử dụng trong nghiên cứu:

Đại lượng thông số	Động cơ 1 (Hạ áp)	Động cơ 2 (Trung áp)
Công suất định mức ($P$)	$3{,}7\text{ kW}$	$220\text{ kW}$
Điện áp định mức ($U$)	$220\text{ V}$	$440\text{ V}$
Dòng điện định mức ($I_n$)	$12{,}7\text{ A}$	$345\text{ A}$
Tốc độ định mức ($n$)	$3500\text{ rpm}$	$1790\text{ rpm}$
Điện trở cuộn dây stato ($R_s$)	$0{,}23\ \Omega$	$0{,}00110\ \Omega$
Hệ số công suất ($\cos\varphi$)	$0{,}87$	$0{,}88$

Thiết kế và mô hình hóa hệ thống

Hệ thống khởi động mềm được thiết kế bao gồm mạch lực và mạch điều khiển liên kết chặt chẽ:

• Cấu trúc mạch lực: Gồm 3 cặp thyristor đấu song song ngược (back-to-back) mắc xen giữa lưới điện xoay chiều ba pha ($R, S, T$) và các đầu cực stato của động cơ.
• Khối xử lý trung tâm và giao tiếp: Sử dụng một vi điều khiển 8-bit tích hợp bộ nhớ EEPROM đảm nhận toàn bộ việc tính toán góc kích mở $\alpha$, phát chuỗi xung điều khiển $T_1 \to T_6$, điều phối bảo vệ quá tải, mất cân bằng pha, quá áp/thấp áp và giao tiếp giao diện người - máy (HMI).
• Khối thu thập tín hiệu: Gồm 3 biến áp đo điện áp dây phục vụ phát hiện thời điểm qua điểm không (zero-crossing) và 2 cảm biến dòng điện hiệu ứng Hall đo dòng pha ($i_a, i_b$). Dòng pha thứ ba được vi điều khiển suy biến tự động qua công thức $i_c = -(i_a + i_b)$, tối ưu hóa số lượng cảm biến phần cứng.

Thuật toán điều khiển dòng khởi động: Góc kích mở $\alpha$ được xác định dựa trên việc so sánh hàm biến thiên dạng cosin với một giá trị điện áp ngưỡng phản ánh giới hạn dòng khởi động $kI_{peak}$ (với $k$ điều chỉnh từ bộ điều khiển). Bộ điều khiển duy trì đường bao biên độ dòng điện dao động trong dải dung sai $[0{,}95 kI_{peak}, kI_{peak}]$. Khi dòng điện đạt ngưỡng $0{,}95 kI_{peak}$ tại thời điểm $t_1$, góc mở được giữ nguyên ở mức $\alpha(t_1)$; khi dòng điện suy giảm, hàm cosin tiếp tục điều chỉnh giảm $\alpha$ về $0^\circ$ khi tốc độ đạt giá trị xác lập.

Hệ thống ước lượng từ thông và vòng điều khiển mômen khép kín ($M = \text{const}$): Từ thông stato trên hệ trục $\alpha-\beta$ được tính toán qua phương trình tích phân: $$\lambda_{s\alpha} = \int (V_{s\alpha} - R_s i_{s\alpha}) dt$$ $$\lambda_{s\beta} = \int (V_{s\beta} - R_s i_{s\beta}) dt$$ Để giải quyết hiện tượng trôi dạt tích phân do sai số tương tự và thành phần một chiều (DC offset), 6 bộ lọc thông cao (HPF) được đặt tại các đầu vào điện áp/dòng điện kết hợp bộ lọc thông thấp (LPF) thay thế cho khâu tích phân thuần túy. Bộ lọc tương tự Butterworth bậc 1 có tần số cắt định mức tại $55\text{ Hz}$ (hoạt động từ $42\text{ Hz}$ đến $70\text{ Hz}$) được rời rạc hóa với chu kỳ $T_s = 250\ \mu\text{s}$, cho ra hàm truyền số: $$H(z) = k \frac{1 + z^{-1}}{1 - \beta z^{-1}}$$ Hệ số hiệu chỉnh biên độ và pha ($C_1, C_2$) được nhân trực tiếp với tín hiệu sau lọc để tái lập chính xác thành phần từ thông $\lambda_{s\alpha}, \lambda_{s\beta}$. Mômen điện từ ước lượng $M_e = \frac{3}{2} p (\lambda_{s\alpha} i_{s\beta} - \lambda_{s\beta} i_{s\alpha})$ được so sánh với mômen đặt $M_{ref}$, sai lệch qua bộ điều khiển PI sẽ trực tiếp điều chỉnh góc kích mở $\alpha$ trong dải từ $120^\circ$ (điện áp nhỏ nhất) xuống $60^\circ$ (điện áp cực đại).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc và các phương pháp khởi động

• Cấu tạo và nguyên lý: Mô tả chi tiết cấu tạo stato (lá thép kỹ thuật điện dày $0{,}3 - 0{,}5\text{ mm}$ phủ cách điện 2 mặt chống dòng Fuco, vỏ gang có gân tản nhiệt) và rôto (rôto lồng sóc nhôm đúc liền vòng ngắn mạch hoặc thanh đồng; rôto dây quấn có vành trượt). Phân tích sự hình thành từ trường quay tốc độ $n_{tt} = 60f_1/p$, phương trình mômen điện từ và đặc tính cơ $M = f(s)$ thông qua độ trượt tới hạn $s_{th}$ và mômen tới hạn $M_{max}$.
• Tiêu chuẩn kỹ thuật: Giới thiệu hệ thống phân loại công nghiệp gồm dãy công suất chuẩn K từ $0{,}55\text{ kW}$ đến $90\text{ kW}$ theo TCVN 1987-1994; phân loại cấp bảo vệ IP (IP00 đến IP68); phân loại cấp làm mát IC (IC01, IC0141); đặc tính 7 cấp chịu nhiệt vật liệu cách điện (Y: $90^\circ\text{C}$, A: $105^\circ\text{C}$, E: $120^\circ\text{C}$, B: $130^\circ\text{C}$, F: $155^\circ\text{C}$, H: $180^\circ\text{C}$, C: $>180^\circ\text{C}$ gồm mica, sợi thủy tinh, amiăng, silicat).
• Phân tích các phương pháp khởi động:
  • Khởi động trực tiếp: Thiết bị đơn giản nhưng dòng mở máy cao gấp $5-8$ lần dòng định mức, gây sụt áp lưới và quá nhiệt.
  • Nối điện kháng stato: Điện áp giảm $U'_k = kU_1$, dòng giảm $k$ lần nhưng mômen khởi động giảm $k^2$ lần ($M'_k = k^2 M_k$).
  • Biến áp tự ngẫu: Dòng lưới giảm $I_1 = k^2 I_k$, mômen giảm $M'_k = k^2 M_k$, tồn tại bước nhảy mômen khi chuyển mạch.
  • Khởi động Sao - Tam giác ($Y-\Delta$): Dòng điện dây và mômen đều giảm đi 3 lần, xuất hiện xung chuyển mạch lớn.
  • Khởi động biến tần: Tăng dần tần số và điện áp, dòng khởi động không vượt quá định mức nhưng giá thành thiết bị cao.

Chương 2: Hệ thống khởi động mềm động cơ dị bộ khi có điều khiển dòng khởi động

• Cơ chế triệt tiêu dao động mômen chu kỳ đầu: Xác định nguyên nhân dao động mômen tần số thấp là do việc đóng đồng thời 3 pha stato với góc $\alpha = 0^\circ$. Đề xuất chuỗi kích mở tuần tự 6 thyristor ($T_1 \to T_6$) theo 3 trường hợp phụ thuộc vào góc kích mở ban đầu $\alpha_0$, góc công suất $\theta_0 \approx 73^\circ - 75^\circ$ và góc tới hạn $\sigma \approx 63^\circ - 65^\circ$:
  • Trường hợp 1 ($\alpha_0 \le \sigma$): Kích $T_1$ tại $\alpha_0$, $T_2$ trễ $120^\circ$, $T_3$ trễ $90^\circ$.
  • Trường hợp 2 ($\sigma < \alpha_0 < \theta_0$): Kích $T_2$ tại $\beta_2(\alpha_0)$, $T_3$ trễ $90^\circ$.
  • Trường hợp 3 ($\theta_0 \le \alpha_0$): Kích $T_2$ tại $\alpha_0 + 60^\circ$, $T_3$ tại $\beta_3(\alpha_0)$.
  • Các van $T_4, T_5, T_6$ kích mở tuần tự trễ $180^\circ, 240^\circ, 300^\circ$ so với $\alpha_0$.
• Điều khiển dòng điện ổn định: Khảo sát dạng sóng dòng điện và mômen ở các mức giới hạn dòng $I = 3{,}3 I_{đm}$ và $I = 2{,}5 I_{đm}$. Dòng điện được giữ phẳng quanh giá trị đặt, loại bỏ dao động mômen tần số lưới $50\text{ Hz}$, chỉ còn dao động biên độ rất nhỏ ở tần số bậc 6 ($300\text{ Hz}$) do tính gián đoạn của dòng điện.
• Đóng lặp lại động cơ (Reclosing): Phân tích hiện tượng tiêu tán điện áp dư trên cực động cơ sau khi ngắt nguồn (kéo dài khoảng $25-30$ chu kỳ đối với lưới $50\text{ Hz}$). Thiết lập góc mở ban đầu $\alpha_0 = 90^\circ$ theo Trường hợp 3 để loại trừ xung mômen quá độ khi hòa lại lưới.

Chương 3: Hệ thống khởi động mềm động cơ dị bộ có điều khiển mômen

• Hạn chế của điều khiển dòng: Chỉ ra rằng phương pháp điều khiển dòng điện tuy khống chế tốt dòng mở máy nhưng ở giai đoạn cuối quá trình khởi động sẽ xuất hiện xung nhọn mômen điện từ, gây gia tốc đột ngột trên trục truyền động.
• Cấu trúc điều khiển mômen kín ($M = \text{const}$): Thiết lập bộ điều khiển PI khép kín nhận tín hiệu phản hồi từ mômen ước lượng, điều chỉnh điện áp thông qua góc mở thyristor từ $120^\circ$ (chế độ 2 pha không đối xứng) đến $60^\circ$ (chế độ 3 pha liên tục).
• Thuật toán ước lượng từ thông số: Xây dựng cấu trúc lọc số kết hợp HPF và LPF Butterworth bậc 1 lấy mẫu ở chu kỳ $T_s = 250\ \mu\text{s}$, đáp ứng động học đạt trong nửa chu kỳ điện áp lưới ($10\text{ ms}$ ở $50\text{ Hz}$ và $8{,}33\text{ ms}$ ở $60\text{ Hz}$). Áp dụng các hệ số hiệu chỉnh $C_1, C_2$ để bù sai lệch pha và biên độ của bộ lọc, ước lượng chính xác từ thông và mômen điện từ tức thời mà chỉ cần sử dụng duy nhất thông số điện trở stato $R_s$.

Chương 4: Mô hình toán và kết quả thực nghiệm

• Thiết lập mô hình toán học: Xây dựng hệ phương trình vi phân mô tả động cơ dị bộ trên hệ tọa độ 2 pha stato ($DQ$). Biến đổi hệ phương trình vi phân theo hai điện áp dây $V_{AB}, V_{AC}$ và loại bỏ thành phần thứ tự không do cuộn dây nối sao không trung tính.
• Khảo sát các chế độ hoạt động: Phân tích 4 chế độ chuyển mạch của mạch van (Chế độ 0: ngắt điện áp; Chế độ 1, 2, 3: cấp điện 2 pha; Chế độ 4: cấp điện 3 pha).
• Kết quả mô phỏng: Kiểm chứng mô hình trên phần mềm MATLAB cho động cơ hạ áp $3{,}7\text{ kW}$ và động cơ trung áp $220\text{ kW}$, chứng minh khả năng triệt tiêu dao động mômen và duy trì mômen khởi động không đổi đúng theo giá trị đặt.

Kết quả và đóng góp

Bảng so sánh tổng hợp các phương pháp khởi động được phân tích trong đồ án:

Phương pháp khởi động	Dòng khởi động ($I_k$)	Mômen khởi động ($M_k$)	Đặc tính quá độ & Dao động mômen	Thiết bị điều khiển
Trực tiếp (DOL)	Rất lớn ($5 - 8 I_{đm}$)	$1{,}0 - 2{,}0 M_{đm}$	Sụt áp lưới nghiêm trọng; xung dao động mômen lớn ở tần số nguồn	Cầu dao / Contactor đóng cắt trực tiếp
Nối điện kháng stato	Giảm $k$ lần ($k I_k$)	Giảm $k^2$ lần ($k^2 M_k$)	Không kiểm soát được quá độ; mômen suy giảm mạnh	Cuộn kháng phụ, contactor chuyển nấc
Biến áp tự ngẫu	Giảm $k^2$ lần ($k^2 I_k$)	Giảm $k^2$ lần ($k^2 M_k$)	Xuất hiện bước nhảy mômen tại thời điểm đổi nấc áp	Máy biến áp tự ngẫu nhiều đầu ra
Sao - Tam giác ($Y-\Delta$)	Giảm 3 lần ($I_k / 3$)	Giảm 3 lần ($M_k / 3$)	Xung dòng và sốc mômen lớn khi chuyển từ Sao sang Tam giác	Bộ 3 contactor cơ khí
Khởi động mềm điều khiển dòng	Cố định ở mức đặt ($2{,}5 - 3{,}3 I_{đm}$)	Thay đổi theo góc $\alpha$	Triệt tiêu dao động mômen chu kỳ đầu; tồn tại xung nhọn mômen ở cuối quá trình	6 thyristor + Vi điều khiển 8-bit
Khởi động mềm điều khiển mômen ($M=\text{const}$)	Tự động thích ứng theo tải	Giữ phẳng theo tham chiếu ($M = M_{ref}$)	Triệt tiêu hoàn toàn dao động tần số lưới và xóa bỏ xung gia tốc cuối quá trình	6 thyristor + Bộ lọc số LPF/HPF + Khâu PI

Kết quả chính:

• Khống chế thành công dòng khởi động ở các giá trị đặt định trước ($2{,}5 I_{đm}$ và $3{,}3 I_{đm}$) nhờ giải thuật so sánh hàm cosin với đường ngưỡng dung sai $0{,}95 kI_{peak}$.
• Triệt tiêu dao động mômen điện từ ở tần số nguồn lưới ($50\text{ Hz}$) ngay từ chu kỳ điện áp đầu tiên bằng chuỗi kích mở xung bất đối xứng cho các thyristor $T_1, T_2, T_3$ dựa trên phân vùng góc tới hạn $\sigma \approx 63^\circ - 65^\circ$ và $\theta_0 \approx 73^\circ - 75^\circ$.
• Loại bỏ hoàn toàn hiện tượng xung nhọn mômen và xung gia tốc cơ khí ở giai đoạn kết thúc khởi động thông qua vòng điều khiển kín mômen trực tiếp ($M = \text{const}$).
• Triệt tiêu mômen quá độ khi đóng lặp lại nguồn (reclosing) trong khoảng thời gian tiêu tán từ thông dư $25-30$ chu kỳ với góc mở ban đầu đặt sẵn $\alpha_0 = 90^\circ$.

Giải pháp và đóng góp kỹ thuật do tác giả tự nêu:

• Đề xuất cấu trúc ước lượng từ thông stato không cảm biến tốc độ trục dựa trên thuật toán lọc số rời rạc Butterworth (LPF/HPF) chu kỳ lấy mẫu $250\ \mu\text{s}$, loại trừ triệt để lỗi trôi dạt DC của bộ tích phân thuần túy mà chỉ yêu cầu duy nhất thông số điện trở stato $R_s$.
• Tối ưu hóa cấu trúc phần cứng hệ thống: Chỉ cần 2 cảm biến dòng điện Hall và 3 biến áp đo áp dây, toàn bộ thuật toán điều khiển và bảo vệ được tích hợp trên vi điều khiển 8-bit.
• Khắc phục triệt để các nhược điểm của phương pháp điều khiển dốc điện áp hở mạch (voltage-ramp) và phương pháp giới hạn dòng điện thông thường.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

• Do chế độ dòng điện trong quá trình khởi động bằng bộ điều áp thyristor có tính chất gián đoạn, hệ thống vẫn xuất hiện thành phần dao động mômen biên độ nhỏ ở tần số hài bậc cao bằng 6 lần tần số nguồn lưới ($6f_1 = 300\text{ Hz}$).
• Dải khống chế dòng điện $kI_{peak} - 0{,}95 kI_{peak}$ tương đối hẹp, khiến số lần chuyển đổi trạng thái góc kích mở $\alpha$ diễn ra liên tục.
• Đồ án chủ yếu tập trung vào mô hình hóa giải tích và mô phỏng số trên môi trường MATLAB; phần cứng vi điều khiển mới dừng lại ở mức thiết kế sơ đồ nguyên lý và kiểm nghiệm trên hệ động cơ thử nghiệm cơ bản.

Hướng nghiên cứu tiếp:

• Nghiên cứu tối ưu hóa quy luật biến thiên góc mở $\alpha(t)$ và mở rộng dải dung sai dòng điện nhằm làm mịn hơn quá trình chuyển tiếp góc kích mở.
• Triển khai thực nghiệm thuật toán trên các bộ xử lý tín hiệu số (DSP) chuyên dụng tốc độ cao để nâng cao độ chính xác lấy mẫu và tích hợp các thuật toán nhận dạng trực tuyến điện trở stato $R_s$ khi nhiệt độ cuộn dây thay đổi.

Giá trị tham khảo

Đối tượng thụ hưởng:

• Sinh viên, học viên cao học chuyên ngành Kỹ thuật Điện, Điện công nghiệp, Tự động hóa và Thiết bị điện tham khảo phương pháp mô hình hóa máy điện không đồng bộ trên hệ trục $DQ$ và kỹ thuật điều khiển biến đổi điện áp bằng bán dẫn công suất.
• Kỹ sư thiết kế hệ thống truyền động điện trong công nghiệp ứng dụng cho các trạm bơm ly tâm, quạt thông gió hầm lò, máy nén khí và dây chuyền cán thép tải trung bình.

Nội dung có giá trị tham khảo cao:

• Thuật toán phân vùng góc kích mở chu kỳ đầu ($\alpha_0, \sigma, \theta_0$) tại Chương 2 để triệt tiêu dao động cơ khí khi mở máy và đóng lặp lại nguồn.
• Phương pháp rời rạc hóa bộ lọc số Butterworth (HPF/LPF) bằng phép biến đổi Tustin tại Chương 3 ứng dụng trong ước lượng từ thông stato không cảm biến.
• Bộ thông số kỹ thuật chi tiết của hai cấp động cơ ($3{,}7\text{ kW}$ và $220\text{ kW}$) phục vụ xây dựng mô hình mô phỏng trên MATLAB/Simulink.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao phương pháp điều khiển mômen trực tiếp ($M = \text{const}$) lại giải quyết được nhược điểm của phương pháp điều khiển dòng khởi động?

Ở phương pháp điều khiển dòng, dòng điện được giữ không đổi ở giai đoạn đầu và giữa của quá trình mở máy. Tuy nhiên, khi tốc độ rôto tiệm cận tốc độ làm việc xác lập ở giai đoạn cuối, hệ thống sẽ xuất hiện một xung nhọn mômen điện từ gây gia tốc đột ngột, có thể gây sốc cơ khí cho tải nặng. Phương pháp điều khiển mômen trực tiếp khép kín ($M = \text{const}$) kiểm soát góc mở $\alpha$ liên tục theo sai lệch mômen thực tế, loại bỏ hoàn toàn xung nhọn gia tốc này.

2. Các góc giới hạn nào được sử dụng để phân chia chiến lược kích mở thyristor triệt tiêu dao động mômen chu kỳ đầu?

Hệ thống sử dụng hai góc ranh giới là góc công suất định mức ở độ trượt $s=1$ ($\theta_0 \approx 73^\circ - 75^\circ$) và góc tới hạn chuyển đổi dòng liên tục sang gián đoạn ($\sigma \approx 63^\circ - 65^\circ$). Tùy thuộc vào vị trí của góc mở ban đầu $\alpha_0$ so với $\sigma$ và $\theta_0$, bộ điều khiển sẽ kích hoạt 1 trong 3 kịch bản phát xung trễ cho các van $T_2$ và $T_3$ để triệt tiêu dao động mômen ở tần số nguồn $50\text{ Hz}$.

3. Bộ ước lượng từ thông stato trong đồ án được thiết kế với các chỉ tiêu kỹ thuật nào?

Bộ ước lượng hoạt động trong dải tần số từ $42\text{ Hz}$ đến $70\text{ Hz}$ ($50/60\text{ Hz} \pm 15%$), đáp ứng động học trong nửa chu kỳ điện áp lưới ($10\text{ ms}$ cho lưới $50\text{ Hz}$ và $8{,}33\text{ ms}$ cho lưới $60\text{ Hz}$), chu kỳ lấy mẫu rời rạc $T_s = 250\ \mu\text{s}$. Cấu trúc gồm 6 bộ lọc HPF khử trôi DC đầu vào và bộ lọc LPF Butterworth bậc 1 rời rạc hóa qua phép biến đổi Tustin, kết hợp hệ số hiệu chỉnh $C_1, C_2$ để bù sai lệch góc pha và biên độ.

4. Quá trình đóng lặp lại nguồn (reclosing) được xử lý như thế nào để tránh sốc mômen?

Khi ngắt động cơ khỏi lưới, điện áp cảm ứng do từ thông dư trên stato sẽ tiêu tán sau khoảng $25 - 30$ chu kỳ điện áp (ở tần số $50\text{ Hz}$). Khi phát hiện sự cố mất nguồn hoặc sụt áp, vi điều khiển lập tức khóa các xung kích thyristor. Khi hòa lại nguồn, hệ thống tự động thiết lập dòng đặt ở mức thấp và khởi động với góc kích mở ban đầu $\alpha_0 = 90^\circ$ (Trường hợp 3) nhằm triệt tiêu hoàn toàn mômen quá độ.

5. Thông số định mức của hai động cơ được tác giả khảo sát trong đồ án là bao nhiêu?

Động cơ 1 (hạ áp): Công suất $3{,}7\text{ kW}$, điện áp $220\text{ V}$, dòng định mức $12{,}7\text{ A}$, tốc độ $3500\text{ rpm}$, điện trở stato $R_s = 0{,}23\ \Omega$, hệ số công suất $\cos\varphi = 0{,}87$. Động cơ 2 (trung áp): Công suất $220\text{ kW}$, điện áp $440\text{ V}$, dòng định mức $345\text{ A}$, tốc độ $1790\text{ rpm}$, điện trở stato $R_s = 0{,}00110\ \Omega$, hệ số công suất $\cos\varphi = 0{,}88$.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của tác giả Ngô Văn Tưởng đã nghiên cứu và xây dựng toàn diện hệ thống khởi động mềm cho động cơ không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc trên phần mềm MATLAB với mục tiêu duy trì mômen không đổi ($M = \text{const}$). Tác giả đã giải quyết thành công bài toán triệt tiêu dao động mômen điện từ ở chu kỳ đầu tiên thông qua thuật giải kích mở bất đối xứng cho 6 thyristor, đồng thời ứng dụng kỹ thuật lọc số Butterworth rời rạc ($T_s = 250\ \mu\text{s}$) để ước lượng từ thông stato không cảm biến tốc độ. Các kết quả mô phỏng trên hai cấp công suất động cơ $3{,}7\text{ kW}$ và $220\text{ kW}$ đã khẳng định tính hiệu quả của phương pháp trong việc khống chế dòng khởi động, loại bỏ xung nhọn gia tốc và bảo vệ an toàn cho hệ thống cơ - điện.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Động cơ không đồng bộ và các phương pháp khởi động. Chương 2: Hệ thống khởi động mềm động cơ dị bộ khi có điều khiển dòng khởi động Chương 3: Hệ thống khởi động mềm động cơ dị bộ khi có điều khiển mô men Chương 4 :Mô hình toán và kết quả thử nghiệm Để hoàn thành tốt được đồ án, em đã được sự giúp đỡ rất nhiều của bộ môn điện công nghiêp tự động hóa và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo GS.Thân Ngọc Hoàn.Sau mười hai tuần làm đồ án em đã hiểu được phương pháp khởi động mềm có dòng khởi động và mô men khởi động không đổi Đó là những kinh nghiệm quý báu giúp em vững tin hơn trong công việc sau này. Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng đề tài của em vẫn còn nhiều thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy. Em xin chân thành cảm ơn! Hải Phòng, Ngày tháng năm 2013 Sinh viên: Ngô Văn Tưởng 1 CHƢƠNG 1 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTO LỒNG SÓC VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG 1.

ĐỘNG CƠ DỊ BỘ ROTO LỒNG SÓC Loại máy điện quay đơn giản nhất là loại máy điện không đồng bộ (dị bộ). Máy điện dị bộ có thể là loại một pha, hai pha hoặc ba pha, nhưng phần lớn máy điện dị bộ ba pha, có công suất từ một vài W tới vài MW, có điện áp từ 100V đến 6000V. Căn cứ vào cách thực hiện rô to, người ta phân biệt hai loại: loại có rô to ngắn mạch và loại có rô to dây quấn. Cuộn dây rô to dây quấn là cuộn dây cách điện, thực hiện theo nguyên lý của cuộn dây dòng xoay chiều.

Cuôn dây rô to ngắn mạch gồm một lồng bằng nhôm đặt trong các rãnh của mạch từ rô to, cuộn dây ngắn mạch là cuộn dây nhiều pha có số pha bằng số rãnh. Động cơ rô to ngắn mạch có cấu tạo đơn giản và rẻ tiền, còn máy điện rô to dây quấn đắt hơn, nặng hơn nhưng có tính năng động tốt hơn, do đó có thể tạo các hệ thống khởi động và điều chỉnh. Cấu tạo Máy điện quay nói chung và máy điện không đồng bộ nói riêng gồm hai phần cơ bản: phần quay (rô to) và phần tĩnh (stato). Giữa phần tĩnh và phần quay là khe hở không khí.

Cấu tạo của stato Stato gồm 2 phần cơ bản: mạch từ và mạch điện.1 Cấu tạo của động cơ dị bộ a. Mạch từ: Mạch từ của stato được ghép bằng các lá thép điện có chiều dày khoảng 0,3-0,5mm, được cách điện hai mặt để chống dòng Fuco. Lá thép stato có dạng hình vành khăn, phía trong được đục các rãnh. Để giảm dao động từ thông, số rãnh stato và rô to không được bằng nhau.

Mạch từ được đặt trong vỏ máy. Ở những máy có công suất lớn, lõi thép được chia thành từng phần được ghép lại với nhau thành hình trụ bằng các lá thép nhằm tăng khả năng làm mát của mạch từ. Vỏ máy được làm bằng gang đúc hay gang thép, trên vỏ máy có đúc các gân tản nhiệt. Để tăng diện tích tản nhiệt.

Tùy theo yêu cầu mà vỏ máy có đế gắn vào bệ máy hay nền nhà hoặc vị trí làm việc. Trên đỉnh có móc để giúp di chuyển thuận tiện. Ngoài vỏ máy còn có nắp máy, trên lắp máy có giá đỡ ổ bi. Trên vỏ máy gắn hộp đấu dây.

Mạch điện: Mạch điện là cuộn dây máy điện đã trình bày ở phần trên.2 Cấu tạo của rô to a. Mạch từ: Giống như mạch từ stato, mạch từ rô to cũng gồm các lá thép điện kỹ thuật cách điện đối với nhau. Rãnh của rô to có thể song song với trục hoặc nghiêng đi một góc nhất định nhằm giảm dao động từ thông và loại trừ một số 3 sóng bậc cao. Các lá thép điện kỹ thuật được gắn với nhau thành hình trụ, ở tâm lá thép mạch từ được đục lỗ để xuyên trục, rô to gắn trên trục.

Ở những máy có công suất lớn rô to còn được đục các rãnh thông gió dọc thân rô to. Mạch điện: Mạch điện rô to được chia thành hai loại: loại rô to lồng sóc và loại rô to dây quấn. * Loại rô to lồng sóc (ngắn mạch) Mạch điện của loại rô to này được làm bằng nhôm hoặc đồng thau. Nếu làm bằng nhôm thì được đúc trực tiếp và rãnh rô to, hai đầu được đúc hai vòng ngắn mạch, cuộn dây hoàn toàn ngắn mạch, chính vì vậy gọi là rô to ngắn mạch.

Nếu làm bằng đồng thì được làm thành các thanh dẫn và đặt vào trong rãnh, hai đầu được gắn với nhau bằng hai vòng ngắn mạch cùng kim loại. Bằng cách đó hình thành cho ta một cái lồng chính vì vậy loại rô to này có tên rô to lồng sóc. Loại rô to ngắn mạch không phải thực hiện cách điện giữa dây dẫn và lõi thép. * Loại rô to dây quấn: Mạch điện của loại rô to này thường được làm bằng đồng và phải cách điện với mạch từ.

Cách thực hiện cuộn dây này giống như thực hiện cuộn dây máy điện xoay chiều đã trình bày ở phần trước. Cuộn dây rô to dây quấn có số cặp cực và pha cố định. Với máy điện ba pha, thì ba đầu cuối được nối với nhau ở trong máy điện, ba đầu còn lại được dẫn ra ngoài và gắn vào ba vành trượt đặt trên ngoài.trục rô to, đó là tiếp điểm nối với mạch 1. Nguyên lý làm việc của máy điện dị bộ Để xét nguyên lý làm việc của máy điện dị bộ , ta lấy mô hình máy điện ba pha gồm ba cuộn dây đặt cách nhau trên chu vi máy điện một góc 1200, rô to là cuộn dây ngắn mạch.

Khi cung cấp vào ba cuộn dây ba dòng điện của hệ thống điện ba pha có tần số f1 thì trong máy điện sinh ra từ trường quay với tốc độ 60f1/p. Từ trường này cắt thanh dẫn của rô to và stato, sinh ra ở cuộn stato sđđ tự cảm e1 và cuộn dây rô to sđđ cảm ứng e2 có giá trị hiệu dụng như sau: 4 E1 = 4,44 (1.2) Do cuộn rô to kín mạch, nên sẽ có dòng điện chạy trong các thanh dẫn của cuộn dây này. Sự tác động tương hỗ giữa dòng điện chạy trong dây dẫn rô to và từ trường, sinh ra lực đó là ngẫu lực (hai thanh dẫn nằm cách nhau đường kính rô to) nên tạo ra mô men quay. Mô men quay có chiều đẩy stato theo chiều chống lại sự tăng từ thông móc vòng với cuộn dây.

Nhưng vì stato gắn chặt còn rô to lại treo trên ổ bi, do đó rô to phải quay với tốc độ n theo chiều quay của từ trường. Tuy nhiên tốc độ này không thể bằng tốc độ quay của từ trường, bởi nếu n = ntt thì từ trường không cắt các thanh dẫn nữa,do đó không có sđđ cảm ứng, E2= 0 dẫn đến I2 = 0 và mô men quay cũng bằng không , rô to quay chậm lại, khi rô to chậm lại thì từ trường lại cắt các thanh dẫn, nên có sđđ, có dòng và mô men nên rô to lại quay. Do đó tốc độ quay của rô to khác tốc độ quay của từ trường nên xuất hiện độ trượt và được định nghĩa như sau: s=. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ dị bộ 5 Do đó tốc đô quay của rô to có dạng: n = ntt(1 – s) (1.4) Do n # ntt nên (ntt - n) là tốc độ cắt các thanh dẫn rô to của từ trường quay.

Vậy tần số biến thiên của sđđ cảm ứng trong rô to biểu diễn bởi: = = .5) Khi rô to có dòng I2, nó cũng sinh ra một từ trường quay với tốc độ: ntt2 = = =sntt (1.6) So với một điểm không chuyển động của stato, từ trường này sẽ quay với tốc độ: ntt2s = ntt2 + n = s.ntt + ntt (1-s) = ntt (1.7) Như vậy so với stato, từ trường quay của rô to có cùng giá trị với tốc độ quay của từ trường stato. Phƣơng trình đặc tính cơ Để thành lập phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ta dựa vào đồ thay thế với các giả thiết sau: - Ba pha của động cơ là đối xứng. - Các thông số của động cơ không đồng bộ không đổi. - Tổng dẫn mạch từ hoá không thay đổi, dòng điện từ hoá không phụ thuộc tải mà chỉ phụ thuộc vào điện áp đặt vào stato động cơ.

- Bỏ qua các tổn thất ma sát, tổn thất trong lõi thép. - Điện áp lưới hoàn toàn sin đối sứng ba pha 6 Hình 1.3 sơ đồ thay thế động cơ dị bộ Uf1 : trị số hiệu dụng điện áp pha I1,I2,Iµ : Dòng điện từ hoá, stato, dòng điện roto quy đổi về stato R1, Rµ,R2 : Điện trở tác dụng của mạch từ hoá của cuộn dây stato và rôto quy đổi về phía stato. Phương trình mô men điện từ của máy điện dị bộ M= (1.8) Độ trượt tới hạn: = (1.9) Mô men tới hạn: thay vào (1.10) Dấu ( +) ứng với trạng thái động cơ ( - ) ứng với trạng thái máy phát 7 Hình 1. Đặc tính cơ của động cơ dị bộ 1.

ỨNG DỤNG CỦA ĐỘNG CƠ DỊ BỘ LỒNG SÓC Máy điện không đồng bộ là máy điện chủ yếu dùng làm động cơ điện. Do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu quả cao, giá thành rẻ, dễ bảo quản … Nên động cơ không đồng bộ là loại máy điện được sử dụng rộng rãi nhất trong các ngành kinh tế quốc dân với công suất vài chục W đến hàng chục kW. Trong công nghiệp thường dùng máy điện không đồng bộ làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa và nhỏ, động lực cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhẹ… Trong hầm mỏ dùng làm máy tưới hay quạt gió. Trong nông nghiệp dùng làm máy bơm hay máy gia công nông phẩm.

Trong đời sống hàng ngày, máy điện không đồng bộ cũng đã chiếm một vị trí quan trọng như quạt gió, quay đĩa động cơ trong tủ lạnh, máy giặt, máy bơm … nhất là loại rôto lồng sóc. Tóm lại sự phát triển của nền sản suất điện khí hóa, tự động hóa và sinh hoạt hằng ngày, phạm vi của máy điện không bộ ngày càng được rộng rãi. Máy điện không đồng bộ có thể dùng làm máy phát điện, nhưng đặc tính không tốt so với máy điện đồng bộ, nên chỉ trong vài trường hợp nào đó 8 (như trong quá trình điện khí hóa nông thôn) cần nguồn điện phụ hay tạm thời thì nó cũng có một ý nghĩa rất quan trọng.