1. Bài giảng: Các máy điện một chiều và xoay chiều ©TCBinh
Chương 5: ĐỘNG CƠ CÔNG SUẤT NHỎ
I. Động cơ xoay chiều một pha
II. Động cơ một chiều nam châm vĩnh cửu
Hình vẽ Chương 5: Động cơ công suất nhỏ 1

2. Bài giảng: Các máy điện một chiều và xoay chiều ©TCBinh
III. Động cơ vạn năng
IV. Động cơ Servo DC
V. Động cơ Servo AC
Hình vẽ Chương 5: Động cơ công suất nhỏ 2

3. Bài giảng: Các máy điện một chiều và xoay chiều ©TCBinh
VI. Động cơ bước
Hình vẽ Chương 5: Động cơ công suất nhỏ 3

4. Bài giảng: Các máy điện một chiều và xoay chiều ©TCBinh
VII. Động cơ từ trở
Stator
Pole A Unaligned
Position
D B
Rotor
Pole C C
B D
A
Aligned
Position
VIII. Động cơ một chiều không chổi than (Brushless DC - BLDC)
IX. Động cơ xoay chiều không chổi than (Brushless AC)
X. Máy phát điện dùng sức gió
Hình vẽ Chương 5: Động cơ công suất nhỏ 4

5. Bài giảng: Các máy điện một chiều và xoay chiều ©TCBinh
XI. Ôn tập
L1 L
L2 N
L3
Bộ xử lý
SCI ADC
Bộ điều khiển
PWM
I/O
QEP ADC
Phân bố điện kháng tản trong các loại động cơ không đồng bộ:
Loại Tỷ lệ giữa Xγs và Xγ’rl
Mô tả
Động cơ Xγs Xγ’rl
Momen khởi động bình thường
A 0,5 0,5
Dòng điện khởi động bình thường
Momen khởi động bình thường
B 0,4 0,6
Dòng điện khởi động thấp
Momen khởi động cao
C 0,3 0,7
Dòng điện khởi động thấp
Momen khởi động cao
D 0,5 0,5
Độ trượt cao
Tuỳ thuộc vào sự thay đổi của
Rotor dây quấn 0,5 0,5
điện trở rotor
Theo tiêu chuẩn IEEE 112
Hình vẽ Chương 5: Động cơ công suất nhỏ 5

6. Bài giảng: Các máy điện một chiều và xoay chiều ©TCBinh
MỘT SỐ CÂU HỎI ÔN TẬP
(Không liên quan đến đề thi học kỳ)
Baøi 1. Moät ñoäng cô khoâng ñoàng boä ba pha ñònh möùc ôû 2 HP, 380 V, 50 Hz, coù 2
caëp cöïc, cuoän daây stator noái Y, caùc thoâng soá cuûa ñoäng cô theo maïch töông
ñöông hình 1 laø: Rγs = 3,75Ω; R’γrl = 4,2Ω, Xγs = X’γrl = 5,5Ω, Rm = 40Ω nối
tiếp Xm = 163Ω. Ñoäng cô coù toån hao cô 50W khi ñang vaän haønh ôû toác ñoä
1450 voøng/phuùt; khi ñoù tính:
a. Toác ñoä ñoàng boä ns, ñoä tröôït s. e. Toån hao saét töø Ps.
b. Doøng ñieän pha I1 caáp cho ñoäng cô. f. Coâng suaát ra P2.
c. Heä soá cosϕ. g. Hieäu suaát.
d. Coâng suaát vaøo P1. h. Moâmen cô höõu ích.
Baøi 2. Moät ñoäng cô khoâng ñoàng boä ba pha rotor loàng soùc coù ñònh möùc 2 HP, 220V,
50Hz, 2 caëp cöïc, cuoän daây stator ñaáu Δ, toác ñoä ñònh möùc nñm = 1450 voøng/phuùt,
heä soá coâng suaát cosϕñm = 0,8. Khi mang taûi ñònh möùc, ñoäng cô tieâu thuï doøng
ñieän daây Iñm = 6A, coâng suaát toån hao cô laø 50W. Haõy xaùc ñònh ôû cheá ñoä laøm
vieäc ñònh möùc:
a. Toác ñoä ñoàng boä n1.
b. Ñoä tröôït ñònh möùc sñm.
c. Moâmen ra ñònh möùc T2ñm.
d. Hieäu suaát ñònh möùc ηñm.
e. Moâmen ñieän töø Te.
f. Ñoäng cô ñöôïc khôûi ñoäng Y → Δ, doøng ñieän Ist vaø momen Mst môû maùy
giaûm xuoáng bao nhieâu laàn so vôùi khôûi ñoäng ñaáu Δ tröïc tieáp.
Bài tập 7: Một động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc, cuộn dây stator nối Y,
380V, 50Hz, có điện trở stator 0,26Ω/pha. Ở chế độ không tải máy điện tiêu thụ
400W và dòng không tải là 3A. Ở chế độ ngắn mạch ứng với điện áp định mức, máy
điện tiêu thụ 5kW và dòng điện 40A.
a. Từ các số liệu thí nghiệm ngắn mạch, tính: hệ số công suất ngắn mạch, điện
trở rotor, điện kháng tản rotor và stator.
b. Từ các số liệu thí nghiệm không tải, tính: tổn hao sắt và tổn hao cơ biết tổn
hao sắt bằng 2 lần tổn hao cơ? Tính các thông số nhánh từ hóa, hệ số công
suất không tải?
Bài tập 25:
Hình vẽ Chương 5: Động cơ công suất nhỏ 6

7. Bài giảng: Các máy điện một chiều và xoay chiều ©TCBinh
Động cơ KĐB 3 pha, 7,5HP, Y, 220V, 19A, 60Hz, 4 cực.
Động cơ loại C theo IEEE (Xs : X’r = 0,3:0,7). Bỏ qua tổn hao của mạch từ.
TN với điện áp DC: Rs = 0,262Ω.
TN không tải (no-load) ở 60Hz: 219V, 5,7A, 380W.
Tính tổn hao cơ không tải và tính các thông số của động cơ ở điều kiện bình
thường (ở tần số 60Hz) theo 2 cách:
a) TN ngắn mạch (block-rotor) ở 60Hz: 212V, 83,3A, 20,1kW
b) TN ngắn mạch (block-rotor) ở 15Hz: 26,5V, 18,57A, 675W.
Baøi 3. Moät động cơ ñoàng boä ba pha 415V, 50Hz ñaáu Δ, 8 cực. Điều chỉnh
dòng kích từ sao cho sức điện động bằng 520V/pha và góc momen
bằng -12o. Tổng trở cuộn dây phần ứng là (0,5 + j4,0) Ω. Tổng tổn
hao (gồm lõi thép, kích từ, ma sát, quạt gió và tổn hao phụ) là 2kW.
Tính:
a. Dòng điện dây, hệ số công suất của động cơ?
b. Công suất ra, momen ra?
c. Hiệu suất?
d. Tính Pmax, Tmax, Qmax, Qmin? (bỏ qua Rư)
Baøi 4. Moät maùy phaùt ñoàng boä ba pha cöïc töø ẩn ñaáu Y, coù coâng suaát ñònh
möùc 20KVA, ñieän aùp ñònh möùc 380V, 50Hz, 2 cực. Treân moãi pha
coù ñieän trôû phaàn öùng Rs = 0,3Ω vaø ñieän khaùng ñoàng boä Xs = 4Ω.
Khi maùy phaùt caáp ñieän cho taûi ñònh möùc vôùi heä soá coâng suaát cosϕ
= 0,8 (doøng ñieän chaäm pha so vôùi ñieän aùp), haõy xaùc ñònh:
a. Söùc ñieän ñoäng caûm öùng pha E.
b. Ñoä thay ñoåi ñieän aùp ΔU%.
c. Goùc coâng suaát δ (goùc leäch pha giöõa söùc ñieän ñoäng vaø ñieän aùp).
d. Tính Pmax, Tmax, Qmax, Qmin với E như treân? (bỏ qua Rs)
Baøi 5. Ñoäng cô moät chieàu kích töø song song coù ñònh möùc 13 HP, 220V, 50A,
coù ñieän trôû maïch phaàn öùng laø 0,5 Ω vaø ñieän trôû kích töø laø 100 Ω.
Tröôøng hôïp khoâng taûi öùng vôùi ñieän aùp ñònh möùc, toác ñoä ñoäng cô laø
1500 voøng/phuùt vaø doøng tieâu thuï laø 3A. Khi ñoäng cô mang taûi ñònh
möùc; tính:
a. Söùc ñieän ñoäng khi ñoäng cô ñaày taûi Eñm,
b. Toác ñoä cuûa ñoäng cô luùc ñaày taûi nñm,
c. Moâmen ra ñònh möùc cuûa ñoäng cô T2ñm,
d. Hieäu suaát ñònh möùc cuûa ñoäng cô ηñm.
Giả sử điện áp giảm xuống còn 150V, giả sử momen điện từ vẫn không đổi. Khi đó tính:
e. Toác ñoä cuûa ñoäng cô ne, nhận xét?
Hình vẽ Chương 5: Động cơ công suất nhỏ 7

8. Bài giảng: Các máy điện một chiều và xoay chiều ©TCBinh
f. Dòng điện của của động cơ If, nhận xét?
Sử dụng động cơ trên làm máy phát một chiều, nhưng mạch kích từ được
cấp bằng nguồn độc lập 220V. Biết máy phát quay ở tốc độ không đổi
1500 vòng/phút. Khi máy phát vận hành ở (dòng điện) định mức, tính:
g. Điện áp định mức?
h. Momen cơ cấp cho máy phát?
i. Công suất và hiệu suất?
Tính điện áp không tải nếu máy phát trên vẫn sử dụng kích từ song song
và được quay ở tốc độ không đổi 1500 vòng/phút?
Câu 1_KTGK_HK2-0708. Một hệ thống gồm một cuộn dây gắn trên stator Ls=0,2 (H)
và một cuộn dây gắn trên rotor Lr=0,1 (H), hỗ cảm giữa hai cuộn dây là
Lsr=0,1cosθ (H). Tốc độ quay của rotor ω= 90rad/s, góc ban đầu (khi t=0) θ0=0
và biết dòng stator is=2cos(100t) A. Khi cuộn dây rotor hở mạch, xác định:
a. Giá trị tức thời của sức điện động trên cuộn dây stator es(t)? (1,0đ)
b. Giá trị tức thời của sức điện động trên cuộn dây rotor er(t)? (1,0đ)
Câu 2_KTGK_HK2-0708. Động không đồng bộ ba pha, 4 cực, cuộn dây stator nối Δ, có
các thông số định mức: 380V, 50Hz, 1450 vòng/phút và mạch tương đương như
hình vẽ sau:
&
Is Rs jXs &'
Ir R 'r jX’r
&
I Fe &
Im 1− s '
& Rr
Us s
RFe jXm
Thông số động cơ theo mạch tương đương hình vẽ trên là: Rs= 4,0Ω; R’r = 4,0Ω,
Xs=5,0Ω, X’r = 5,0Ω, RFe=1200Ω, Xm = 200Ω.
a. Tính dòng điện khởi động và momen khởi động của động cơ? (2,0đ)
b. Tính momen cực đại và độ trượt tới hạn của động cơ? (1,0đ)
c. Khi động cơ đang vận hành ở tốc độ định mức, tính dòng điện , hệ số công suất,
mômen kéo tải, và hiệu suất của động cơ? Biết tổn hao cơ là 300W. (4,0đ)
d. Tính dòng điện khởi động và momen khởi động của động cơ nếu
khởi động động cơ theo sơ đồ Y→Δ? (1,0đ)
Câu 1. Một máy biến đổi điện-cơ có ba cuộn dây, 2 cuộn stator và 1 cuộn rotor. Hai
cuộn stator đặt vuông góc nhau. Cuộn dây rotor quay với góc θ=100t–δ như hình
vẽ.
a) Viết phương trình tính giá trị momen điện từ tức thời của máy điện trên.
Chỉ ra thành phần moment từ trở (reluctance) và thành phần momen cơ
Hình vẽ Chương 5: Động cơ công suất nhỏ 8

9. Bài giảng: Các máy điện một chiều và xoay chiều ©TCBinh
bản (fundamental) của máy điện? Tính moment điện từ trung bình của máy
điện nếu δ= – 450 ? (1,0đ)
Biết: Ls1= 1,0 H,
Ls2= 1,0 H,
Lr = 0,9 H,
Ls1r = 0,8cosθ H,
Ls2r = 0,8sinθ H,
Ls1s2= 0 H.
is1 = 5 cos(100t) A,
is2 = 5 sin (100t) A,
ir = 10A.
b) Máy điện trên đang chạy ở chế độ động cơ hay máy phát? Tính công suất
điện từ trung bình của máy điện này? (1,0đ)
Câu 2. Cho động cơ không đồng bộ ba pha, 2 cực, cuộn dây stator nối Υ, có các thông số
định mức: 380V, 50Hz, 2850 vòng/phút, Rs=2,0Ω; R’r=2,0Ω, Xs=4,0Ω, X’r=6,0Ω,
Xm=100Ω. Bỏ qua tổn hao của mạch từ.
a. Tính dòng điện khởi động và momen khởi động của động cơ? (1,0đ)
b. Tính momen cực đại và độ trượt tương ứng (độ trượt tới hạn) của động cơ?
(1,0đ)
c. Khi động cơ đang vận hành ở tốc độ định mức, Tính dòng điện định mức, hệ số
công suất, mômen điện từ, và hiệu suất của động cơ? Biết tổn hao cơ là 200W.
(4,0đ)
d. Khi cho động cơ trên vận hành ở điện áp 480V, 60Hz với độ trượt bằng độ trượt
định mức ở tần số 50Hz. Tính dòng điện và mômen điện từ của động cơ khi đó?
So sánh và nhận xét về giá trị dòng điện và moment tính được? (2,0đ)
Bài 1_HK2-0708. (4 điểm) Một động cơ không đồng bộ ba pha, nối Y, 2
cực, có các thông số định mức sau: 2,0 HP, 380V, 50Hz, 3,5 A,
cosϕ=0,8 , 2850 vòng/phút, điện trở stator Rs= 3,0 Ω. Khi động cơ
vận hành ở chế độ định mức, tổng tổn hao cơ (ma sát, quạt gió và
tổn hao phụ,…) là 50W, tính:
a. Tổn hao đồng trên stator PCus? (1,0đ)
b. Tổn hao đồng trên rotor PCur? (1,0đ)
c. Tổn hao sắt PFe và Hiệu suất η? (1,0đ)
d. Mômen điện từ Te và Mômen ngõ ra Tout ? (1,0đ)
Câu 2 _HK2-0708. (3 điểm) Một động cơ đồng bộ 3 pha nối Y, 3MW, 6,6kV, 50Hz,
200rpm, kích từ độc lập không đổi, điện kháng đồng bộ là 10Ω.
a. Khi động cơ vận hành ở công suất định mức và có hệ số công suất 0,8 nhanh
pha, tính: công suất biểu kiến, sức điện động cảm ứng pha và góc tải?(1,0đ)
b. Tính công suất lớn nhất động cơ có thể kéo tải mà không mất đồng bộ? Khi
đó tính công suất phản kháng và momen điện từ của động cơ? (1,5đ)
Hình vẽ Chương 5: Động cơ công suất nhỏ 9

10. Bài giảng: Các máy điện một chiều và xoay chiều ©TCBinh
c. Tính công suất phản kháng lớn nhất mà động cơ có thể phát lên tải?(0,5đ)
Câu 3_HK2-0708. (3 điểm) Động cơ một chiều kích từ song song có thông số định mức
200Vdc, 51A, có điện trở mạch phần ứng là 0.5Ω và điện trở kích từ là 200Ω. Khi
chạy không tải ứng với điện áp định mức, tốc độ động cơ là 3000 vòng/phút và
dòng tiêu thụ không tải cấp cho động cơ là 5,0A.
a. Tính tổn hao cơ của động cơ lúc không tải? (0,5đ)
b. Tính tốc độ định mức của động cơ lúc đầy tải? (1,0đ)
c. Tính mômen điện từ định mức và hiệu suất ở định mức của động cơ? Giả sử
tổn hao cơ bằng với lúc không tải. (1,0đ)
d. Khi nguồn cấp cho động cơ bị sụt áp, động cơ vẫn đang mang tải với dòng
điện phần ứng bằng lúc định mức, tốc độ động cơ giảm còn 2600 vòng/phút,
tính điện áp nguồn lúc đó? (0,5đ)
Câu 2_07. Động không đồng bộ ba pha, 7 HP, 380 V, 50 Hz, 4 cực, 1425 vòng/phút, nối Y.
&
I 1
R1 jX1
R '2 jX’2
& Rm
U1 s
jXm
Thông số động cơ theo mạch tương đương hình vẽ trên là: R1= 4,0Ω; R’2 = 4,0Ω, X1 =
5,0Ω, X2 = 6,0Ω, Rm=1000Ω nối tiếp Xm = 300Ω. Động cơ có tổn hao quạt gió 25W và
tổn ma sát ổ trục 25W khi đang vận hành ở tốc độ 1450 vòng/phút; khi đó tính:
(Rm<Xm)
a. Dòng điện cấp cho động cơ, hệ số công suất cosϕ? (0,5đ)
b. Công suất tỏa nhiệt trên động cơ, Hiệu suất của động cơ? (1,0đ)
c. Mômen ngõ ra cấp cho tải? (0,5đ)
d. Dòng điện khi khởi động động cơ? (0,5đ)
Câu 3_07. Một máy phát đồng bộ ba pha cực từ ẩn, 2 cực, kích từ độc lập, dòng kích từ 1A,
tần số 50Hz, nối Y, 12A. Bỏ qua điện trở phần ứng, điện kháng đồng bộ pha là 10Ω.
Biết tổn hao cơ là 500W, bỏ qua tổn hao sắt.
a. Khi máy phát cấp nguồn cho tải với điện áp định mức 380V, và dòng điện
định mức 12A, tải có hệ số công suất cosϕ=0,8, chậm pha. Vẽ giản đồ vector,
tính sức điện động cảm ứng pha, góc công suất và momen cơ kéo máy phát?
(1,0đ)
b. Khi máy phát cấp nguồn cho tải có dòng điện định mức 12A, tải có hệ số công
suất cosϕ=1. Vẽ giản đồ vector, tính điện áp dây cấp cho tải Udây, góc công
suất? Biết sức điện động của máy phát vẫn không đổi như ở câu a? (1,0đ)
c. Với tải (có dòng điện, cosϕ như) ở câu b, tính dòng kích từ điều chỉnh để điện
áp dây vẫn là 380V? Biết mạch từ còn tuyến tính. (0,5đ)
Câu 4_07. Một động cơ một chiều kích từ nam châm vĩnh cửu, có điện trở phần ứng 1Ω, điện
áp cấp cho động cơ 240V. Động cơ có tốc độ không tải 4000 vòng/phút và dòng điện
không tải là 0,5A. Bỏ qua tổn hao sắt, giả sử tổn hao cơ luôn không đổi như lúc không
tải. Khi động cơ đang vận hành với dòng điện dây là 10A,
Hình vẽ Chương 5: Động cơ công suất nhỏ 10

11. Bài giảng: Các máy điện một chiều và xoay chiều ©TCBinh
a. Tính tốc độ, mômen điện từ, momen ra, hiệu suất của động cơ? (1,5đ)
b. Nếu động cơ kẹt tải, không quay được, tính dòng điện và công suất vào?
(0,5đ)
c. Khi nguồn bị sụt áp còn 20V, tính tốc độ động cơ? Giả sử momen điện từ
của động cơ vẫn không đổi như câu a. (0,5đ)
Hình vẽ Chương 5: Động cơ công suất nhỏ 11