Bài giảng về máy điện

ĐH Bách khoa – ĐHQG Tp.HCM
PĐT, Mẫu 2008-ĐC Tr.1/5
Khoa : Điện – Điện Tử
Bộ môn : Thiết Bị Điện ð cương Môn h c ð i h c
MÁY ðI N
(ELECTRICAL MACHINERY)
Mã s MH : 408003
- Số tín chỉ : 3 (3.1.4) TCHP:
- Số tiết - Tổng: 60 LT: 45 BT: 15 TH: ĐA: BTL/TL:
(Ghi chú rõ nếu có hình thức khác như TT ngoài trường, tham quan, ...
các môn này có thể dùng đơn vị "buổi", "tuần" thay cho số tiết – đính
kèm dự trù chi tiết định mức chi phí thực hành TN đặc biệt là khi đi thực
tập bên ngoài để dễ dàng cho xét duyệt kinh phí sau này)
- Đánh giá : Kiểm tra: 30% Kiểm tra Viết giữa kỳ 45 – 60 phút
Thang điểm 10/10 Thi cuối kỳ: 70% Thi Viết cuối kỳ - 90'
- Môn tiên quyết : - Biến đổi năng lượng điện cơ MS: 408001
- Môn học trước : - MS:
- Môn song hành : - MS:
- CTĐT ngành : Điện năng (Tham chiếu CTĐT ngành Điện- Điện Tử trường Đại Học
Illinois- Urbana Champaign )
- Trình độ :
(khối kiến thức-KT)
Môn bắt buộc chuyên ngành Điện Năng, năm thứ 3.
- Ghi chú khác :
1. Mục tiêu của môn học:
Máy điện là môn học bắt buộc của sinh viên chuyên ngành Điện năng năm 3 hay môn tự chọn
cho các chuyên ngành khác của ngành Điện – Điện tử. Mục tiêu của môn học nhằm cung cấp
các kiến thức nền tảng về các thiết bị điện cơ. Sinh viên hoàn thành khóa học sẽ có khả năng
giải thích và chứng minh trên cơ sở toán học các quá trình vận hành của các thiết bị điện cơ.
Sinh viên cũng có thể nhận dạng được các loại máy điện có khả năng đáp ứng yêu cầu công
việc, tuy nhiên, thiết kế chi tiết của các thiết bị điện cơ không thuộc nội dung môn học.
Aims:
This course is a undergraduate junior level core for power engineering and elective for other
electrical engineering majors. The goals are to impart an understanding of electro-mechanics from
theoretical base. The successful student will be able to explain how various electromechanical
devices work, and justify the explanation mathematically. Further, the students should be able to
conceive a device that is capable of meeting performance criteria, though detailed design is not part
of the course.
2. Nội dung tóm tắt môn học:
Môn học cung cấp các kiến thức liên quan đến thiết bị biến đổi năng lượng điện cơ (nguyên
lý, cấu tạo, ứng dụng, các phương pháp tính, cách xây dựng mô hình toán và mạch tương đương).
Máy biến áp lực (máy biến áp một và ba pha, máy biến áp tự ngẫu, máy biến áp đo lường).
Máy điện quay: Máy điện không đồng bộ (xây dựng và phân tích mạch tương đương, cách xác định
các thông số mạch tương đương theo thí nghiệm, phân tích đặc tính moment,…), máy điện đồng bộ
(xây dựng và phân tích mạch tương đương, điện kháng đồng bộ, các đặc tính vận hành, đặc tính góc

Đề cương MH : De cuong_MayDien_Nghiem thu.doc PĐT, Mẫu 2008-ĐC
Tr.2/5
tải ở điều kiện ổn định,…), máy điện một chiều (phản ứng phần ứng, vấn đề đổi chiều và giải pháp,
phân tích dựa trên mạch điện và mạch từ, các đặc tính vận hành ở chế độ xác lập…), các loại động
cơ công suất nhỏ.
Course outline:
The course provides knowledge about basic principles of electro-mechanical conversion, theories of
single- and three-phase transformers, auto-transformers, instrument transformers, principles of
rotating electrical machines, induction machines (equivalent circuit, parameter determination,
torque characteristic analysis, etc), synchronous machines (synchronous inductances, equivalent
circuit, open and short-circuit characteristics, steady-state power angle characteristics, etc). DC
machines (effects of amature MMF, commutator action, analytical fundamentals – electric circuit
and magnetic circuit aspects, etc), low power motors.
3. Tài liệu học tập: (nên trong khoảng 3-5 đầu sách)
[1] Nguyễn Chu Hùng, Tôn Thất Cảnh Hưng, Kỹ Thuật Điện 1, Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí
Minh, 2000.
[2] Nguyễn Hữu Phúc, Kỹ Thuật Điện 2, Máy Điện Quay, Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh,
2003.
[3] A. E. Fitzgerald, C. Kingsley, and S. D. Umans, Electric Machinery, 6th ed., New York:
McGraw-Hill, 2003.
[4] Chee Mung Ong, Electric Machinery Mathlab Simulation, Prentice Hall 1997.2.
[5] P. Krause, D. Wasynczuk, and S. D. Sudhoff, Analysis of Electric Machinery, IEEE Press,
2002.
4. Các hiểu biết,các kỹ năng cần đạt được sau khi học môn học
1. Giải thích các nguyên lý cơ bản của quá trình biến đổi năng lượng điện cơ, tính toán và giải
tích lực/moment trong trường từ, sự tương tác điện – từ thông qua lực lorentz, tính toán năng
lượng của hệ thống trường từ một – hay nhiều nguồn kích thích; giải thích về từ trường quay
trong hệ thống máy điện, ..v.v.
2. Phân tích, tính toán các biến trạng thái thuộc mô hình tĩnh của máy điện một chiều, xoay
chiều. Tính toán các thông số vào và ra của hệ thống máy điện.
3. Giải thích và tính toán chế độ vận hành máy điện một cách hiệu quả nhất (hiệu suất cao),
giúp sinh viên quan tâm nhiều hơn đến vấn đề tiết kiệm năng lượng, một vấn đề mang tính
toàn cầu, từ đó góp phần làm giảm lượng khí thải CO2, và bảo vệ môi trường.
4. Giải thích và thiết kế được các mô hình động đơn giản (hoặc là các phương trình) bằng
simulink của matlab, giúp sinh viên tiếp cận nhanh hơn các môn học chuyên ngành sau này.
5. Có khả năng nhận dạng được các loại máy điện, sự tương thích về tải cũng như yêu cầu
công việc.
Bảng tương ứng chuẩn đầu ra của môn học và chuẩn đầu ra của chương trình đào tạo
Chuẩn đầu ra của chương trình đào tạo
Chuẩn đầu ra môn học a b c d e f g h i j k
1
2
3
4
5

Tr.3/5
Learning outcomes:
1. Ability to explain Electromechanical Energy Conversion Principles, calculate and analyze
the forces and torques in magnetic field systems via the lorentz force law, energy in singly
and multiply-excited magnetic field systems, magnetic fields in rotating machinery and so
on.
2. Ability to analyze steady-state models of AC/DC machines, calculate the input/output
parametters of AC/DC machines (b,e).
3. Ability to explain and calculate the operating regimes to improve productivity of electrical
machines in terms of energy efficiency. So the students can understand about energy saving,
how to reduce CO2. (j,h).
4. Ability to explain and design simulation of basically dynamic model (or equations) by
matlab/simulink tools (k).
5. Ability to identify the kinds of electrical machine according to their loads or/and their
applied fileds.
Program Outcomes
Course Objectives a b c d e f g h i j k
1
2
3
4
5
5. Hướng dẫn cách học - chi tiết cách đánh giá môn học:
Sinh viên nên tham dự giờ giảng trên lớp để nắm bắt vấn đề vì đây là môn học liên quan nhiều đến
ứng dụng thực tế, nhiều khái niệm kỹ thuật mới.
Bài tập về nhà cần được nộp khoảng 2 tuần sau khi đầu đề bài tập được công bố.
Các cột điểm cho bài tập về nhà, và kiểm tra giữa kỳ sẽ được tổng hợp thành điểm kiểm tra (chiếm
30%), tỷ lệ giữa các phần do giảng viên công bố cho sinh viên ngay khi bắt đầu môn học.
Thi cuối kỳ (chiếm 70%) sử dụng hình thức thi viết, với thời lượng 90 phút.
Sinh viên chỉ cần đạt điểm tổng hợp là 5 trở lên thì xem như đạt môn học.
Learning Strategies & Assessment Scheme:
Students should attend the lecture to easily understand and read the refferences because this subject
is close to real application with a lot of new conceptions.
Homework assignments are normally due in 2 weeks time, from the moment they are announced
(posted on the web site).
Homework assignment, and mid-term examination will be added together to make up the first mark
(30%), and their weighting factors are to be fixed by the instructor and announced to the student
right at the beginning of the course.
Final examination (70%) will make use of writing format, lasting 90 minutes.
A minimum final mark of 5 is required to pass the course.
6. Nội dung chi tiết::
Tuần Nội dung Tài liệu Ghi chú

Tr.4/5
4,5,6 CHƯƠNG 5: Máy điện đồng bộ
4.1 Tổng quan về máy điện đồng bộ
4.2 Điện kháng đồng bộ. Mạch điện tương đương
4.3 Các đặc tính không tải và ngắn mạch
4.4 Đặc tính công suất – góc máy đồng bộ trong trạng thái xác
lập
4.5 Các đặc tính vận hành
4.6 Các điều kiện làm việc song song các máy phát điện đồng bộ
4.8 Vấn đề điều chỉnh công suất tác dụng, công suất phản kháng
trong điều kiện máy phát làm việc với lưới điện vô cùng lớn
4.9 Vấn đề điều chỉnh công suất tác dụng, công suất phản kháng
trong điều kiện máy phát làm việc với các máy phát khác có công
suất tương đương
4.10 Động cơ đồng bộ : vấn đề mở máy; các đặc tính vận hành
[1-5] Nắm vững
Vận dụng
1 CHƯƠNG 1 : Các nguyên lý của quá trình biến đổi điện cơ
1.1 Lực và moment trong hệ các mạch từ
1.2 Cân bằng năng lượng
1.3 Năng lượng và lực từ trong hệ một nguồn kích từ
1.4 Tính toán lực từ: Đồng năng lượng
1.5 Năng lượng và lực từ trong hệ nhiều nguồn kích từ
1.6 Lực và moment trong hệ các mạch từ có nam châm vĩnh cửu
1.7 Phương trình động lực
1.8 Các phương pháp giải tích
[1,2] Hiểu,
Vận dụng
2 CHƯƠNG 2: Máy Biến áp
2.1 Giới thiệu về máy biến áp
2.2 Điều kiện không tải
2.3 Ảnh hưởng của dòng sơ cấp: Máy biến áp lý tưởng
2.4 Kháng trở và sơ đồ mạch tương đương
2.5 Các yếu tố kỹ thuật trong phân tích máy biến áp
2.6 Máy biết áp từ ngẫu: Máy biến áp nhiều cuộn dây
2.7 Máy biến áp ba pha
2.8 Máy biến điện áp và máy biến dòng
[1,2] Nắm vững
Vận dụng
3 CHƯƠNG 3 : Các vấn đề cơ bản của máy điện quay
3.1 Khái niệm
3.2 Giới thiệu về máy điện một chiều và xoay chiều
3.3 Sức từ động dây quấn rải
3.4 Từ trường trong máy điện
3.5 Từ trường quay trong máy điện xoay chiều
3.6 Sức điện động cảm ứng
3.7 Moment trong máy điện cực từ ẩn
3.8 Máy điện tuyến tính
3.9 Hiện tượng bão hoà mạch từ
3.10 Từ thông tản
[1-5] Vận dụng
Tổng hợp
7,8,9 CHƯƠNG 4 : Máy điện không đồng bộ 3 pha
5.1 Tổng quan về máy điện không đồng bộ
5.2 Dòng và từ thông trong máy điện không đồng bộ
5.3 Các phương trình cơ bản
5.4 Phân tích mạch tương đương
5.5 Phương trình tính moment và công suất dùng mạch
Thevenin
5.6 Các thí nghiệm không tải và ngắn mạch
5.7 Mô phỏng máy điện không đồng bộ.
[1-5] Nắm vững
Vận dụng

Tr.5/5
10,11 CHƯƠNG 6 : Máy điện một chiều
6.1 Tổng quan về máy điện một chiều
6.2 Sức từ động phản ứng phần ứng
6.3 Phân tích dựa trên mạch điện
6.4 Phân tích dựa trên mạch từ
6.5 Các đặc tính vận hành
6.6 Vấn đề đổi chiều và dây quấn cực từ phụ
6.7 Dây quấn bù
6.8 Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều
6.9 Mô phỏng máy điện một chiều
[1-5] Nắm vững
Vận dụng
12,13
,14
CHƯƠNG 7: Các loại động cơ khác
7.1 Động cơ từ trở
7.1.1 Tổng quan
7.1.2 Cấu tạo các loại động cơ từ trở
7.1.3 Dạng sóng dòng cần thiết cho việc tạo moment quay
7.1.4 Các hệ truyền động dùng động cơ từ trở
7.1.5 Động cơ từ trở trong trường hợp mạch từ phi tuyến
7.2 Động cơ công suất nhỏ
7.2.1 Động cơ không đồng bộ một pha
7.2.2 Đặc tính mở máy và vận hành của động cơ không đồng bộ
một pha và động cơ đồng bộ
7.2.3 Từ trường quay áp dụng cho động cơ không đồng bộ một
pha
7.2.4 Máy điện 2 pha làm việc không đối xứng : phương pháp
các thành phần đối xứng
7.2.5 Động cơ vạn năng
7.2.6 Động cơ bước
7.2.7 Động cơ một chiều nam châm vĩnh cửu
7.2.8 Động cơ xoay chiều nam châm vĩnh cửu
[1-5] Hiểu,
Vận dụng

Chương I: Các nguyên lý của quá trình biến đổi điện cơ TB
Slide Máy điện I.1
CHƯƠNG 1:
CÁC NGUYÊN LÝ CỦA QUÁ TRÌNH
BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CƠ
I. Các nguyên lí của quá trình biến đổi năng lượng điện cơ
I.1. Lực và moment trong hệ các mạch từ
Định luật Lorentz: ( )BvEqF
rrrr
×+=
Nếu chỉ có từ trường: Bv.qF
rrr
×=
Mà tIq .=
Nên ( )BlIFe
rrr
×=
Tích có hướng
B
r
I
r
eF
r
I
r
eF
r
B
r
I
r
F
r
iy y
x
ix
iz
z
yxz iii
rrr
×=
0

Biết I=10A, B=0,5T, R=0,1m, l=0,3m, α=30o
.
Tính lực điện từ Fe tác động lên mỗi thanh dẫn rotor?
Tính moment tác động lên 2 thanh dẫn rotor?
mechfldelec WWW +=
mechfld dWdWdt.ei += mà
dt
d
e
ψ
= và xfW fldmech =
( )xfddWid fldfld +=ψ giả sử ffld=const
dxfiddW fldfld −= ψ
B
r
I
r
eF
r
B
r
I
r
1eF
r
α

I.2.Cân bằng năng lượng
Điện năng = Năng lượng từ trường + Cơ năng + Nhiệt năng
fldmechelec dWdWdW =−
I.3. Năng lượng và lực từ trong hệ một nguồn kích từ
dt
d
e
ψ
=
ψiddWe =
i)x(L=ψ
dxfdW fldmech =
dxfiddW fldfld −= ψ
Với
)x(L
i
ψ
=

(λ=ψ)
Nếu mạch từ tuyến tính, i)x(L=ψ , nên Wfld chỉ phụ thuộc vào ψ và x.
( ) ( ) ( ) ( )0fld
x,
0
fld
x,0
0
fld
x,
0
00fld x,Wdx,0Wdx,Wdx,W
00000
ψψψ
ψψ
∫∫∫ +==
Mà khi 0=ψ thì 0ffld = nên ( ) 0x,0dWfld =
⇒ ( ) 2
0
00 00
000fld
)x(L
1
2
1
d
)x(L
d)x,(ix,W
00
ψψ
ψ
ψψψ
ψψ
=== ∫∫
( ) 2
o
o
00fld
)x(L
1
2
1
x,W ψψ =
Có thể tính năng lượng tích lũy trong từ trường thông qua mật độ khối của
năng lượng từ trường theo thể tích V:
∫ ∫ 







=
V
B
0
fld dVHdBW
0
Nếu mạch từ tuyến tính, HB µ= :
∫ 





=
V
2fld dV
B
2
1
W
µ

Tính Wfld khi piston dịch chuyển một đoạn x=0,01m?
Biết N=1000 vòng, δ=0,002m=g+g, d=0,15m, l=0,1m, I=10A.
Với
δ
µ δA
NL o
2
=
I.4.Tính toán lực từ: Đồng năng lượng
( ) dxfidx,dW fldfld −= ψψ Wfld tính theo ψ và x.
⇒ ( ) dx
x
W
d
W
x,dW fldfld
fld
∂
∂
+
∂
∂
= ψ
ψ
ψ
⇒
ψ∂
∂
= fldW
i và
x
W
f fld
fld
∂
∂
−=
Định nghĩa “đồng năng lượng” W’fld theo i và x:
( ) )x,(Wix,iW fld
'
fld ψψ −=
⇒ ( ) ( ) dx
x
)x,i(W
di
i
)x,i(W
)x,(dWidx,idW
'
fld
'
fld
fld
'
fld
∂
∂
+
∂
∂
=−= ψψ
Trong đó:
( ) diidid ψψψ +=
mà dxfid)x,(dW fldfld +−=− ψψ
⇒ dx
x
)x,i(W
di
i
)x,i(W
dxfdi
'
fld
'
fld
fld
∂
∂
+
∂
∂
=+ψ

⇒
i
)x,i(W'
fld
∂
∂
=ψ và
x
)x,i(W
f
'
fld
fld
∂
∂
=
Moment:
θ
θ
∂
∂
=
),i(W
t
'
fld
e
Với hệ thống tuyến tính, có thể tính đồng năng lượng:
2
00
i
0
0
i
0
000
'
fld i)x(L
2
1
idi)x(Ldi)x,i()x,i(W
00
=== ∫∫ψ
⇒
2'
fld i)x(L
2
1
W =
Khi mạch từ tuyến tính, ψ và i tỷ lệ:
∫ ∫ 







=
V
H
0
'
fld dVBdHW
0
Nếu mạch từ tuyến tính, HB µ= :
∫ 





=
V
2'
fld dVH
2
1
W µ
Chú ý, theo định nghĩa: iWW '
fldfld ψ=+ , kể cả khi mạch từ không tuyến tính.
(λ=ψ)

Ví dụ: Tính lực tác động lên piston ffld theo Wfld và W’fld
khi piston dịch chuyển một đoạn x=0,01m?
Biết N=1000 vòng, δ=0,002m=g+g, d=0,15m, l=0,1m, I=10A.
x
W
f fld
fld
∂
∂
−= ( ) 2
o
o
00fld
)x(L
1
2
1
x,W ψψ =
x
)x,i(W
f
'
fld
fld
∂
∂
=
2'
fld i)x(L
2
1
W =
Ví dụ: Tính lực tác động lên nắp mạch từ biết N = 100 vòng?

Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông TCBinh
Chöông 3: Maùy bieán aùp 1
Chöông 2:
MAÙY BIEÁN AÙP
I. Giới thiệu về máy biến áp
MBA moät pha:
V1ñm, V2ñm = V20,
I1ñm, I2ñm,
Sñm = V2ñm.I2ñm≈ V1ñm.I1ñm[VA]

MBA bapha: Vñm daây, Iñm daây, Sñm = 3 V2ñm.I2ñm≈
3 V1ñm.I1ñm[VA]
Maùy bieán aùp laø thieát bò ñieän töø tónh laøm nhieäm vuï truyeàn taûi hoaëc phaân phoái naêng löôïng.
Goàm cuoän daây sô caáp noái nguoàn ñieän vaø cuoän daây caûm öùng noái taûi laø cuoän thöù caáp.
Kyù hieäu:

II. Chế độ không tải
i1
v1 N1 N2
i2
v2 Zt
ϕ

Ví dụ: Biết Pc =16W, (VI)rms=20VA, V=194Vrms. Tính cos θθθθc, Iϕϕϕϕ,
Im?

ϕ
1I&
1U& N1 N2
0I2 =&
2E&
2U&1E&
III. Ảnh hưởng của dòng sơ cấp; Máy biến áp lý tưởng

Ví dụ: Cho mạch tương đương của một máy biến áp lý tưởng như hình sau:

Trở kháng cuộn thứ cấp R2+jX2 = 1+j4Ω. N1/N2=5:1.
a) Vẽ mạch tương đương quy về sơ cấp.
b) Cấp điện áp vào cuộn sơ cấp 120Vrms, nối tắt A-B, tính dòng điện sơ cấp và
dòng điện qua điểm ngắn mạch?
c) Tính lại nếu R2+jX2 = 0,02+j0,97Ω.
IV. Kháng trở và sơ đồ mạch tương đương
i1
u1 N1 N2
i2
u2 Zt
φ

Ví dụ: Cho máy biến áp: 2400:240V, 50Hz.
R1+jX1 = 0,72+j0,92Ω
R2+jX2 = 0,007+j0,009Ω
Rc//jXm = 6,32+j43,7Ω
Vẽ mạch tương đương
a) Quy về cao áp?
b) Quy về hạ áp?
Nếu cấp điện 2400V vào cuộn sơ cấp, tính dòng điện qua nhánh từ hóa?
V. Các yếu tố kỹ thuật trong phân tích máy biến áp

Ví dụ: Cho máy biến áp: 2400:240V, 50Hz.
R1+jX1 = 0,72+j0,92Ω
R2+jX2 = 0,007+j0,009Ω
Rc//jXm = 6,32+j43,7Ω
Nếu cấp điện 2400V vào cuộn sơ cấp:
a)Vẽ mạch tương đương quy về sơ cấp?
b)Tính điện áp thứ cấp khi hở mạch (trị phức)?
c)Vẽ mạch tương đương gần đúng, tính Req và Xeq?
Ví dụ: Cho máy biến áp: 50-kVA, 2400:240V, 50Hz.
R1+jX1 = 0,72+j0,92Ω
R2+jX2 = 0,007+j0,009Ω
Rc//jXm = 6,32+j43,7Ω
Trở kháng đường dây trước biến thế là Zs = 0,30+j1,60Ω. Biết điện áp ở
trước đường dây cấp nguồn cho biến thế là 2400V. Biến thế nối tải định
mức có hệ số công suất bằng 0,8 (chậm pha). Bỏ qua sụt áp do nhánh từ
hóa trên biến thế và đường dây. Tính điện áp trên cuộn dây thứ cấp?
/10
Ví dụ: Tính lại câu trên nếu tải có cosθθθθ=0,8 (nhanh pha)?

Thí nghiệm ngắn mạch:
Để máy biến áp có Un nhỏ thì phải như thế nào? Isc khi đó ra sao?
Thí nghiệm hở mạch:
Thí nghiệm không tải có thể cấp điện áp định mức cho phía cao áp hay hạ áp sao
cho thuận tiện nhất.

Ví dụ: Cho máy biến áp: 50kVA, 2400:240V, 50Hz.
Thí nghiệm ngắn mạch: với điện áp (sơ cấp) 48V, đo được dòng
điện ngắn mạch (sơ cấp) là 20,8A và công suất ngắn mạch là
617W.
Thí nghiệm không tải: điện áp hở mạch (thứ cấp) là 240V, dòng
không tải (sơ cấp) là 5,41A, công suất hở mạch là 186W.
a) Tính hiệu suất của biến thế khi làm việc đầy tải, tải có hệ số công
suất 0,8 (chậm pha)?
b) Tính các thông số của máy biến áp (quy về sơ cấp)?
c) Tính Độ ổn định điện áp ở định mức?
100.
V
VV
regulationvoltage%
load2
load2load_no2 −
=
d) Tính hiệu suất của biến thế khi làm việc ở xx% tải, biết tải có hệ
số công suất 0,8 (chậm pha) theo 2 cách?
Với xx = (MSSV.499T0279+100)/2
Biến áp 3 pha, ∆/Y, 15kV/380V.

Tính lại độ ổn định điện áp cho ví dụ trên khi đầy tải 50kW với tải có hệ số công
suất đơn vị?
Giaûn ñoà naêng löôïng cuûa maùy bieán aùp
Heä soá taûi cuûa maùy bieán aùp
dm1
1
dm2
2
I
I
I
I
≈=β
Khi β = 1 - taûi ñònh möùc; β < 1 - non taûi; β > 1 - quaù taûi.
Hieäu suaát cuûa maùy bieán aùp
1
2
P
P
=η hoaëc 100
P
P
%
1
2
=η
S1=P1+ jQ1 Sđt=Pđt+jQđt S2= P2+jQ2
pCu2 + jq2pCu1+ jq1 pFe+jqm

0
-U’
2
ReqĐ1
a
b
c
θ
U1dm
XeqĐ1ZeqĐ1
Đ’
2 = -Đ1
CuFe2
2
1
2
PPP
P
P
P
++
==η
P2 = U2I2 cosθ = β.Sñmcosθ
PFe ≈ P0 (TN khoâng taûi vôùi: U1ñm)
PCu = I1
2
R1 + I2
2
R2 = I1
2
(R1+R’
2) = I1
2
Req = β2
Pn. (TN ngaén maïch vôùi: I1ñm)
⇒
n
2
0dm
dm
P.Pcos.S.
cos.S.
βθβ
θβ
η
++
=
neáu cosθ khoâng ñoåi thì hieäu suaát seõ cöïc ñaïi khi:
β
η
d
d
= 0 ⇔ β2
.Pn = P0
Heä soá taûi öùng vôùi hieäu suaát cöïc ñaïi laø: β =
P0
Pn
Với Po là công suất không tải ở điện áp định mức
Và Pn là công suất ngắn mạch ở dòng điện định mức.
Ñoä thay ñoåi ñieän aùp cuûa maùy bieán aùp
U1 = Uñm = const
U2 = U20 = U2ñm
Khi maùy bieán aùp ôû cheá ñoä taûi thì U2 < U2ñm vaø phuï thuoäc vaøo taûi do ñieän aùp rôi treân daây
quaán sô caáp vaø thöù caáp. Ñoä bieán thieân ñieän aùp thöù caáp ∆U2 laø: ∆U2 = U2ñm – U2
Ñoä bieán thieân ñieän aùp thöù caáp phaàn traêm: 100.
U
UU
%U
dm2
2dm2
2
−
=∆
Hay 100.
U
UU
100.
U.k
U.kU.k
%U
dm1
'
2dm1
dm2
2dm2
2
−
=
−
=∆
( ) ( )θθβ
θθβ
sin%.Ucos%.U
U
sin.Ucos.U
%U eqxeqr
dm1
eqxeqr
2 +=
+
=∆
Löu yù: sin θ > 0 khi doøng ñieän chaäm pha (taûi caûm)
sin θ < 0 khi doøng ñieän sôùm pha (taûi dung)
100
U
IX
100
U
U
%U%U
100
U
IR
100
U
U
%U%U
IZUUU
IXUU
IRUU
dm1
dm1eq
dm1
eqx
eqxnx
dm1
dm1eq
dm1
eqr
eqrnr
dm1eqeqscn
dm1eqeqxnx
dm1eqeqrnr
===
===
===
==
==

⇒ ∆U2% phuï thuoäc vaøo heä soá taûi vaø tính chaát cuûa taûi.
Töø ∆U2% ta tính ñöôïc ñieän aùp thöù caáùp U2 theo coâng thöùc:





 ∆
−=∆−=
100
%U
1UUUU 2
dm22dm22
Thí nghiệm ngắn mạch: với điện áp (sơ cấp) 48V, đo được dòng điện ngắn mạch (sơ
cấp) là 20,8A và công suất ngắn mạch là 617W.
Thí nghiệm không tải: điện áp hở mạch (thứ cấp) là 240V, dòng không tải (sơ cấp)
là 5,41A, công suất hở mạch là 186W.
_ Tính hiệu suất và độ thay đổi điện áp của biến thế khi làm việc:
+ 100% tải, tải có hệ số công suất 0,8 (nhanh pha)?
+ 50% tải, tải có hệ số công suất 0,8 (nhanh pha)?
_ Tính hiệu suất cực đại, tải và hệ số tải khi đó, biết tải có hệ số công suất 0,8 (nhanh
pha)?
VI. Máy biết áp từ ngẫu; Máy biến áp nhiều cuộn dây
VI.1. Máy biết áp từ ngẫu
Không cách ly. Từ tản nhỏ, ít tổn hao, dòng không tải nhỏ, rẻ tiền, có thể làm ổn áp.
Tỷ lệ xấp xỉ 1:1.
Ví dụ: Cho máy biến áp 2 cuộn dây: 50kVA, 2400:240V, 50Hz.
U2
U20
R
L
C
β

Biến áp trên làm biến áp từ ngẫu, với ab làm cuộn 240V và bc làm cuộn 2400V.
a. Tính điện áp ab và ac?
b. Tính công suất biểu kiến định mức [kVA] và dòng điện định mức?
c. Tính hiệu suất khi cấp điện cho tải định mức có HSCS=0,8 chậm pha? Biết
R1+jX1 = 0,72+j0,92Ω
R2+jX2 = 0,007+j0,009Ω
Rc//jXm = 6,32+j43,7Ω
Ví dụ: Cho máy biến áp: 450kVA, 460:7970V với hiệu suất 98,7% khi cấp điện
cho tải định mức có HSCS=1. Nếu dùng biến áp trên là biến áp từ ngẫu
7970:8430V. Tính công suất biểu kiến định mức [kVA], dòng điện định mức và
hiệu suất khi cấp điện cho tải định mức có HSCS=1?
VI.2. Máy biến áp nhiều cuộn dây

T1
TRANSFORMER
3
6
5
1
18
17
12
15
14
11
7
8
9
13
10
16
VII. Máy biến áp ba pha
Tỷ số máy biến áp
1
2
2
1
2
1
I
I
V
V
N
N
ak ≈≈==

Y/Y
Có thể thay thế cuộn ∆ bằng cuộn Y với điều kiện:

I03A = I03m sin3(ωt)
I03B = I03m sin3(ωt – 2π/3) = I03m sin3(ωt)
I03C = I03m sin3(ωt + 2π/3) = I03m sin3(ωt)
Hài bậc 3 của ba pha cùng pha.

a) Máy biến áp ba pha nối Y/Y riêng biệt, không tồn tại dòng bậc ba phía sơ
cấp =>từ thông vạt đầu do hài bậc ba=> điện áp thứ cấp bị nhọn đầu => hạn
chế sử dụng.
b) Máy biến áp ba pha 3 trụ nối Y/Y, không tồn tại dòng bậc ba phía sơ cấp,
nhưng từ thông cũng không có hài bậc ba do không thể khép mạch từ trụ này
qua trụ khác, song có thể khép mạch ra không khí hay dầu biến áp, gây tổn
hao, nên cũng không dùng cho biến thế công suất lớn.
c) Máy biến áp ba pha nối ∆/Y, tồn tại dòng bậc ba khép kín phía sơ cấp =>
dòng điện sơ cấp nhọn đầu =>từ thông dạng sin=> điện áp thứ cấp dạng sin
chuẩn => thường sử dụng.
d) Máy biến áp ba pha nối Y/∆, không tồn tại dòng bậc ba khép kín phía sơ cấp
=>từ thông hài bậc ba Φ3Y=> từ thông bậc ba tạo điện áp cảm ứng thứ cấp
e23=> hạn chế sử dụng chậm pha 90o
so với Φ3Y. e23 tạo ra i23 khép kín
phía thứ cấp chậm pha hơn 90o
, sinh ra từ thông bậc ba Φ3∆, ngược pha và
triệt tiêu với Φ3Y. Φ3 = Φ3Y + Φ3∆ ≈ 0. => từ thông không bị vạt đầu => điện
áp thứ cấp dạng sin chuẩn=> thường sử dụng.

Ví dụ: Cho ba máy biến một pha, 50kVA, 2400:240V, 50Hz,
R1+jX1 = 0,72+j0,92Ω
R2+jX2 = 0,007+j0,009Ω
Rc//jXm = 6,32+j43,7Ω
nối Y/∆ thành biến áp ba pha 150kVA. Trở kháng đường dây trước biến thế là
0,15+j100Ω/pha. Điện áp dây cấp vào sơ cấp biến áp là 4160V. Trở kháng đường
dây trước sau biến thế là 0,0005+j0,0020Ω/pha. Tính điện áp dây trên tải khi biến
áp làm việc với dòng điện định mức và tải có HSCS=0,8 chậm pha.
Ví dụ: Tính lại ví dụ trên nếu biến thế nối Y/Y.
Ví dụ 2.9: Cho biến thế như ví dụ trên, nối ∆/∆, được cấp điện áp dây 2400V
thông qua điện cảm 0,8Ω. Biến thế này kết nối tới cuộn thứ cấp biến thế khác nối
Y/∆ 500kVA, 24kV:2400V. Tổng trở tương đương quy về phía 2400V của biến thế
này là 0,17+j0,92Ω/pha. Điện áp cấp vào cuộn sơ cấp của biến thế trước là 24kV.
Nếu xảy ra ngắn mạch ở phía 240V. Tính dòng điện xác lập của sơ cấp và thứ cấp
của 2 biến thế.
VIII. Maùy bieán aùp laøm vieäc song song
Ñieàu kieän để máy biến áp làm việc song song:
• Cùng tổ đấu dây.
• Cùng tỷ số máy biến áp (để tránh dòng cân bằng trong các MBA – SV xem
tài liệu tham khảo).
• Cùng điện áp ngắn mạch (để chia tải đều cho 2 MBA).
Có Z = Zeq(1) // Zeq(2). Và ZIU =∆
Mà
)1(eq
)1(
Z
U
I
∆
= và
)2(eq
)2(
Z
U
I
∆
=
Nên
)1(n)1(sc)1(eq)1(đm)1(đm
)1(
)1(
U
U
U
U
ZI
U
I
I ∆
=
∆
=
∆
==β
⇒
%U
%U
U
U
)1(sc
)2(sc
)1(sc
)2(sc
)2(
)1(
==
β
β
MBA naøo coù ñieän aùp ngaén maïch nhoû hôn seõ chòu taûi lôùn hôn.
Req(2) Xeq(2)
Z’
1U& '
2U&
Đ(2)
Req(1) Xeq(1)
Đ(1)
Đ

IX. Máy biến điện áp và máy biến dòng
Máy biến áp (TU):

A x
U1
U2
A X
(Bieán aùp laøm vieäc ôû cheá ñoä hôû maïch)
Toång trôû cuûa cuoän daây sô caáp Z1 cuûa maùy bieán aùp caøng nhoû caøng chính xaùc.
Giaûm goùc leäch pha baèng caùch giaûm R1.
Máy biến dòng (CT, TI):
I2
I1
(Bieán aùp laøm vieäc ôû cheá ñoä ngaén maïch)
Toång trôû maïch töø Zm cuûa bieán aùp caøng lôùn (goùc leäch pha caøng nhoû) caøng chính xaùc.
Toång trôû cuûa caùc cuoän daây Zn cuûa maùy bieán aùp caøng nhoû caøng chính xaùc.
Giaûm goùc leäch pha baèng caùch taêng Zm.
Ví dụ 2.10: Biến áp 2400:120V, 60Hz, có thông số quy về 2400V là:
R1+jX1 = 128+j143Ω
R’2+jX’2 = 141+j164Ω
Rc//jXm = j163kΩ
a) Cấp vào 2400V, ngõ ra hở mạch, tính biên độ và góc lệch pha của điện áp
thứ cấp.
b) Để sai số biên độ điện áp nhỏ hơn 0,5%. Tính Zb=Rb nhỏ nhất?
Φ&
Đ0
δv
2U&−1E&−
1U&
22 EU && =
Đ2 -Đ
’
2
Đ1
δi

c) Để sai số góc pha điện áp nhỏ hơn 1 độ. Tính Zb=Rb nhỏ nhất?
Bài tập 2.8: Tính lại câu trên nếu Zb=jXb.
Ví dụ 2.11: Biến dòng 800:5A, 60Hz, có thông số quy về 800A là:
R1+jX1 = 10,3+j44,8µΩ
R’2+jX’2 = 9,6+j54,3µΩ
Rc//jXm = j17,7mΩ
Cấp vào 800A, tải Rb=2,5Ω. Tính biên độ và góc pha của dòng điện hạ thế?
Bài tập 2.9: Thông số như câu trên: tính giá trị Zb=jXb lớn nhất sao cho khi ngõ
vào 800A và dòng thứ cấp lớn hơn 4,95A (sai số 1%).
Bài tập 1: Máy biến áp 1 pha có công suất định mức Sđm = 5 kVA, tần số định
mức fđm = 50 Hz, điện áp định mức U1đm/U2đm = 220/110 V. Có các thông số
R1=0,10 Ω, X1=0,50 Ω, '
2R =0,12 Ω, '
2X =0,40 Ω. Khi máy biến áp được nối
với tải định mức, cosϕ2 = 0,8 (tải cảm).
a. Tính độ thay đổi điện áp ∆U2%
b. Tính điện áp ngõ ra U2
Bài tập 2: Máy biến áp 1 pha có công suất định mức Sđm = 5 kVA, tần số định
mức fđm = 50 Hz, điện áp định mức U1đm/U2đm = 220/110 V. Mạch tương đương
hình Γ (như hình vẽ) có các thông số Rc=600Ω, Xm=50Ω, R1=0,10 Ω, X1=0,50
Ω, '
2R =0,12 Ω, '
2X =0,40 Ω. Khi máy biến áp được nối với tải định mức, cosϕ2
= 0,8 (tải cảm).
a. Tính độ thay đổi điện áp ∆U2%
b. Tính điện áp ngõ ra U2
c. Tính dòng điện I1 khi máy biến áp đạt hiệu suất cực đại ηmax, tính ηmax.
d. Tính công suất biểu kiến của tải khi máy biến áp đạt hiệu suất cực đại.
R1 R’
2 X’
2X1
Z’
L'
2U&
Xm
Rc1U&

Bài tập 3: Máy biến áp 3 pha Y/Y-12, 180kVA, U1/U2=6000/400V, Io%=6,
Po=1000W, Un%=5,5, Pn=4000W.
a. Vẽ mạch tương đương của MBA? Tính điện trở của một cuộn dây thứ
cấp?
b. Tính hiệu suất ở định mức (với tải có HSCS=1)?
c. Khi MBA làm việc ở 70% tải có HSCS=0,8 nhanh pha. Tính hiệu suất, độ
biến thiên và độ thay đổi điện áp?
d. Tính hiệu suất cực đại của MBA khi cấp điện cho tải có HSCS=0,8 chậm
pha?
Bài tập 4: Cho MBA 30kVA, 6000/230V, điện trở R1=10Ω và R2=0,016Ω.
Điện kháng MBA nhìn từ phía sơ cấp là 34Ω.
a. Điện áp ngắn mạch?
b. Tính dòng điện Isc khi biến áp bị ngắn mạch ngõ ra?
Khi MBA mang tải có HSCS=0,8 chậm pha. Tính
c. Hiệu suất cực đại?
d. Độ thay đổi điện áp?
e. Điện áp trên tải?
Bài tập 5: MBA 12KVA, 220/440V, 50Hz.
TN ko tải: 220V, 2A, 165W.
TN ngắn mạch thứ cấp: 12V, 15A, 60W.
a. Vẽ mạch tương đương quy về sơ cấp.
b. Dùng mạch tương đương (chính xác) tính điện áp trên tải có hệ số tải
70% và HSCS=0,8 chậm pha.Tính hiệu suất MBA khi đó?
Bài tập 6: MBA 125KVA, 2000/400V, 50Hz.
TN ko tải: 2000V, 1A, 50W.
TN ngắn mạch thứ cấp: 13V, 200A, 750W.
MBA cấp điện cho tải có HSCS=0,8 chậm pha.
a. Tính hiệu suất định mức của MBA?
b. Tính hiệu suất cực đại của MBA.
Biết hệ số tải 70%:
c. Tính điện áp trên tải?
d. Tính hiệu suất của MBA?

Bài tập 7: Cho MBA 1 pha, 8,66kV/220V, 50Hz,
a) Tính các thông số của máy biến áp (quy về sơ cấp)?
b) Tính độ ổn định điện áp ở định mức?
100.
V
VV
regulationvoltage%
load2
load2load_no2 −
=
c) MBA cấp điện cho tải có hệ số công suất bằng 1. Tính hiệu suất ở nửa
tải và đầy tải; và tính hiệu suất cực đại?
MBA cấp điện cho tải có HSCS=0,8 chậm pha và có hệ số tải 70%:
d) Tính hiệu suất của biến áp?
e) Tính độ thay đổi điện áp và điện áp trên tải?
Bài tập 8: Cho MBA 3 pha, ∆/Y, 15kV/380V, 50Hz. Tính như câu trên!

Bài giảng Máy Điện TB
Hình vẽ Chương 4: Máy điện không đồng bộ 1
Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
I. Giới thiệu máy điện quay AC
I.1. Máy điện không đồng bộ

I.2. Sức từ động của dây quấn rải
Với dòng điện một chiều cấp vào cuộn dây, sức từ động trên khe hở kk là:
2
Ni
Fa =
Họa tần bậc 1 của sức từ động theo không gian: θ
π
cos
2
Ni4
F 1a 





=
Dây quấn rải, có họa tần bậc 1 của sức từ động: ( )θ
π
cos
2
iN
k
4
F aph
dq1a 





=
Dây quấn rải, nhiều cặp cực=P, có họa tần bậc 1: ( )θ
π
Pcos
P2
iN
k
4
F aph
dq1a 





=

Ví dụ 4.1: Cho máy điện như hình trên, stator pha a có:
2 cực
8 vòng/khe, mang dòng điện ia.
Có tất cả 24 khe quấn dây, trong đó pha a ở vị trí 8 khe:
θa=67,5o
, 82,5o
, 97,5o
, 112,5o
và
=-112,5o
, -97,5o
, -82,5o
, -67,5o
,
a) Viết phương trình tính sức từ động theo trục của cuộn dây quấn theo khe
112,5o
và -67,5o
?
b) Viết phương trình tính sức từ động theo trục của cuộn dây quấn theo khe
-112,5o
và 67,5o
?
c) Viết phương trình tính vector không gian của sức từ động tổng theo trục của
pha a?
d) Tính hệ số ghép dây quấn kdq?
e) Tính lại kdq nếu 4 khe bên ngoài biên của pha a chỉ có 6 vòng dây?
Sức từ động phía rotor: ( )r
rr
r1r Pcos
P2
iN
k
4
F θ
π






=

I.3. Từ trường trong máy điện quay
δ
F
g
F
H ==
( )θ
δπ
Pcos
P2
iN
k
4
H aph
dq1a 





=
Ví dụ 4.2a: Cho máy điện có rotor 4 cực, dây quấn rải, 263 vòng/pha, hệ số dây
quấn 0,935, khe hở kk 0,7mm. Tính biện độ dòng điện cần cung cấp để tạo ra biên
độ từ trường 1,6T trong khe hở kk?
Ví dụ 4.2b: Cho máy điện có rotor 2 cực, dây quấn rải, 830 vòng/pha, khe hở kk
2,2cm. Từ trường được tạo ra bởi dòng điện có biện độ 47A, và từ trường đo được
trong khe hở kk là 1,35T? Tính hệ số dây quấn rotor kr?

I.4. Sức từ động trong máy điện xoay chiều
( )θ
π
Pcos
P2
iN
k
4
F aph
dq1a 





=
Nếu cấp vào cuộn dây dòng điện xoay chiều: ia=Imcos(ωet), sức từ động theo
không gian và thời gian: ( ) ( )tcosPcosFF em1a ωθ= Với
P2
IN
k
4
F mph
dqm
π
=
Với θθ Pe =
( ) ( )tcoscosFF eem1a ωθ=
( ) ( )[ ]tcostcos
2
F
F eeee
m
1a ωθωθ ++−=
( )tcosF
2
1
F eem1a ωθ −=
+
( )tcosF
2
1
F eem1a ωθ +=
−
là 2 vector quay ngược chiều nhau với tốc độ ωe theo thời gian.

Nhiều pha:
( )tcosF
2
1
F eem1a ωθ −=
+
( )tcosF
2
1
F eem1a ωθ +=
−
( )tcosF
2
1
F eem1b ωθ −=
+
( )0
eem1b 120tcosF
2
1
F ++=
−
ωθ
( )tcosF
2
1
F eem1c ωθ −=
+
( )0
eem1c 120tcosF
2
1
F −+=
−
ωθ
⇒ ( ) ( )tcosF
2
3
t,F eem ωθθ −=
hay ( ) ( )tPPcosF
2
3
t,F m ωθθ −=
Sức từ động tổng quay với vận tốc góc:
P
e
m
ω
ωω ==
Vận tốc quay của từ trường:
P
f60
P
f2
2
60
2
60n m
===
π
ππ
ω
(vòng/phút=r/min=RPM)
Ví dụ 4.3: Tính tốc độ quay (vòng/phút) của từ trường cho máy điện 3 pha 50Hz có
số cáp cực là 1, 2, 3?
ia(t) =Im cos(ωet)
ib(t) = Im cos(ωet – 1200
)
ic(t) = Im cos(ωet + 1200
)

Phân tích hình học:
I.5. Sức điện động cảm ứng trong máy điện xoay chiều
( ) ( )rmr
rr
f
0
0 PcosBPcos
P2
iN
k
4
HB θθ
πδ
µ
µ =





==
( ) lrB
P
2
rdPcosBl mrr
P/2
P/2
m ==Φ ∫−
θθ
π
π
( )θλ PcosNk phdqa Φ=
( )tPcosNk phdqa ωλ Φ=

( )tcosNk ephdqa ωλ Φ=
( )tsinNk
dt
d
e eephdq
a
ωω
λ
Φ−==
Φ=Φ= phdqephdqm Nk.f2NkE πω
Φ≈Φ= phdqphdq Nk.f44,4fNk2E π
Ví dụ 4.4: Máy phát 3 pha, nối Y, 50Hz:
Rotor quay 3000RPM, dòng kích từ rotor If = 720Adc. Tính
a) Sức từ động cực đại Fm?
b) Cường độ từ trường Bm trong khe hở kk?
c) Từ thông Φm dưới mỗi cực từ?
d) Sức điện động cảm ứng hở mạch phía stator?
I.5. Hiện tượng bảo hòa mạch từ và từ thông tản
Phần này sinh viên tự đọc tài liệu.
Hiện tượng bảo hòa mạch từ

Từ thông tản

II. Nguyên lý hoạt động máy điện không đồng bộ (KĐB) 3 pha
II.1. Cấu tạo
Ñoäng cô KÑB: Toác ñoä rotor # toác ñoä töø tröôøng quay.
Deã saûn xuaát, giaù thaønh reû, deã vaän haønh, khoâng baûo trì.
> 2HP (1500W) hay 3HP (2250W): 3 pha.
Stator: ba cuoän daây noái Y hay ∆∆∆∆, laù theùp kyõ thuaät ñieän.

Stator cực từ ẩn Stator cực từ lồi
A
B
C
N
A
N

Rotor: raõnh nghieâng (traùnh dao ñoäng, khoùa raêng stator)
Loàng soùc (ñôn giaûn, deã cheá taïo, beàn, khoâng baûo trì, ...)
Daây quaán (luoân ñaáu Y, coù vaønh tröôït, choåi than ñeå môû maùy. Thông thường
số cực của rotor bằng với số cực stator )
Rotor dây quấn Rotor lồng sóc
Force
Brotating
Ir
Ring
Rotor bar
ω

II.2. Từ trường quay
Xeùt khi p = 2, moãi chu kyø (3600
) thì töø tröôøng quay ½ voøng.
A
N

A
B
C
N

Stator 3 pha, 4 cực, mối pha có 2 cuộn dây.

II.3. Nguyên lý làm việc
isa (t)= Im. cos(ωet)
isb (t)= Im. cos(ωet – 120o
)
isc (t)= Im. cos(ωet – 240o
)
[ ]000
240j
sc
120j
sb
0j
sas e)t(ie)t(ie)t(i
3
2
)t(i ++=
r
P
f60
P
f2
2
60
2
60n s
s ===
π
ππ
ω
P
f60
ns = (voøng/phuùt)
P
f2
s
π
ω =
Định luật Bio-Savart: Định luật Faraday:
( )BlIFe
rrr
×= ( )l.Bve
rrr
×=
Re
Im
β
α
A
B
C
o
0j
e
o
120j
e
o
240j
e
sai
r
3
2
sbi
r
3
2
sci
r
3
2si
r
usa
ωs
rotor
stator
Pha A
Pha B
Pha Cisc
isa
isb

P
f60
P
f2
s
π
ω =
B
r
v
r
e
r
B
r
I
r
F
r
Force
Brotating
Ir
Ring
Rotor bar
ω

A
B
C
N

Số cực của rotor dây quấn bằng với số cực của stator.
Dây quấn rotor nối Y.
Nối thêm biến trở cho ba cuộn dây rotor để mở máy hay điều khiển tốc độ.

Khi töø tröôøng quay sinh doøng ñieän caûm öùng trong thanh daãn (cuoän daây) rotor.
Doøng ñieän trong töø tröôøng sinh ra löïc töø keùo rotor quay theo quy taéc baøn tay traùi.
Toác ñoä rotor n < n1 ñeå coøn toàn taïi doøng ñieän caûm öùng: khoâng ñoàng boä.
Ñoä tröôït:
ss
s
n
n
1
n
nn
s −=
−
= (< 10%)
Hay ( ) sns1n −= ( ) sm s1 ωω −=
Vôùi p =1: ns = f (voøng /sec)
Toác ñoä tröôït nr = ns – n = sns
fr = sf (Hz) (ñaây chính laø taàn soá doøng ñieän beân trong rotor)
Moment: rr sinKIT δ−=
Ir là dòng điện rotor
δr là góc hợp bởi sức từ động rotor và sức từ động khe hở không khí.
II.4. Dòng điện rotor
( )r
o
r 90 φδ +−= với rφ là hệ số công suất của rotor.

II.5. Thông số động cơ KĐB
Coâng suaát cô höõu ích treân truïc Pñm (W, kW, HP ≈ 745.7W)
Ñieän aùp daây stator U1ñm (V, kV)
Doøng ñieän daây stator I1ñm (A)
Taàn soá doøng ñieän stator f (Hz)
Toác ñoä quay roâtor nñm (voøng/phuùt)
Heä soá coâng suaát cosθñm
Hieäu suaát ηñm.
Cấp chịu nhiệt.
Cấp bảo vệ (IP).

III. Mạch tương đương
Ir = Irs do sức từ động không đổi khi rotor quay hay đứng yên.
sI& jXs
sE&sU&
Stator
Rr jXr
rE&
Rotor đứng yên
lock_rI&
Rs
sI& jXs
sE&
sU&
Stator với dòng từ hoá
mI&
jXm
s
Rk r
2
jk2
Xr
rEk&
k
Ir
&
Rotor quy về stator
Rs
sI& jXs
sE&
sU&
mI&
jXm
s
R'
r
jX’r
'
rE&
'
rI&
Rs
sI& jXs
sE&
sU&
mI&
jXm
s
Rr
jXr
rE&
rI&
Rotor quay quy về đứng yên
Rs
sI& jXs
sE&
sU&
mI&
jXm
Rr jsXr
rI&
Rotor quay
s rE&

'
r
'
r
'
r
R
s
s1
R
s
R





 −
+=
Rs jXs
sE&
sU&
mI&
jXm
s
R'
r
jX’r
'
rE&
'
rI&
sI&
Rs
sI& jXs
sU&
Mạch tương đương động cơ KĐB với dòng từ hoá
mI&
jXm
jX’r'
rI& '
rR
'
rR
s
s1−
Rs
sI& jXs
sU&
'
rI& '
rR jX’r
Mạch tương đương động cơ KĐB với tổn hao sắt từ
'
rR
s
s1−
Rc jXm
mI&
cI&
ϕI&
Rs
sI& jXs
sE&
sU&
mI&
jXm
s
R'
r
jX’r
'
rE&
'
rI&

IV. Phân bố công suất và hiệu suất
V. Thí nghiệm không tải, thí nghiệm ngắn mạch
V.1. Thí nghiệm ngắn mạch
PCus/3sI& '
rI& PCur/3
Phân bố công suất trong ĐC KĐB 3 pha
Pm/3
Pc/3
mI&
cI&Pin/3
Pgap/3 Pthcơ + Pout
Pin Pgap=Pđt Pout
PCurPCus Pc Pthcơ
Pm= Pcơ
I&
Rs
sI& jXs
sU&
'
rI& '
rR jX’r
Maïch töông ñöông dạng hình ΓΓΓΓ
'
rR
s
s1−
Rc jXm
mI&
cI&
Rs
sI& jXs
Rm
mI&
sU&
jxm
'
rI& '
rR jX’r
Mạch tương đương của động cơ KĐB
'
rR
s
s1−
Rs jXs
sU&
sI&
s
R'
r
jX’r
Mạch tương đương đơn giản của động cơ KĐB

Phân bố điện kháng tản trong các loại động cơ không đồng bộ:
Loại
Động cơ
Mô tả
Tỷ lệ giữa
Xs và Xr
’
Xs X’
r
A
Momen khởi động bình thường
Dòng điện khởi động bình
thường
0,5 0,5
B
Momen khởi động bình thường
Dòng điện khởi động thấp
0,4 0,6
C
Momen khởi động cao
Dòng điện khởi động thấp
0,3 0,7
D
Momen khởi động cao
Độ trượt cao
0,5 0,5
Rotor dây
quấn
Tùy thuộc vào sự thay đổi của
điện trở rotor
0,5 0,5
Theo tiêu chuẩn IEEE 112
V.2. Thí nghiệm không tải
Rs
sI& jXs
sU&
ϕII'
r
&& >>
'
rR jX’r
Ngắn mạch: n=0: s=1, Pcơ = 0
Rc jXm
mI&
cI&
ϕI&
nU&
nI& nR jXn
Pn/3
Pn/3
Rs jXs
nU&
nI& '
rR jX’r

Rs
sI& jXs
sU&
Không tải: n→ns: s→0, Pthcơ ≠ 0
Rc jXm
mI&
cI&
0I'
r →&
Pthcơ ≠0
PCus/3
Pc/3
P0/3
Rs
sI& jXs
sU&
jX’r
Không tải: n→ns: s→0
Rc jXm
mI&
cI&
ϕI&
cI& ∞→
s
Rr
'
0I'
r →&
0I&
0U&
Không tải: n→ns: s→0, Pthcơ ≠ 0
Rc jXm
mI&
cI&
Pthcơ ≠0Pc/3
P0/3
Rs
sI& jXs
sU&
'
rI& '
rR jX’r
'
rR
s
s1−
Rc jXm
mI&
cI&

VI. Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ
Giả sử Rm << Xm (hay Rc >> Xm):
( )mss
m
st
XXjR
X.j
UU
++
= && và
( )
( )mss
mss
ttt
XXjR
X.jX.jR
X.jRZ
++
+
=+=
Tính được:
( )'
rs
'
r
s
s'
r
XXj
s
R
R
U
I
++





+
=
Rs
sI& jXs
sU&
mI&
jXm
jX’r'
rI& '
rR
'
rR
s
s1−
Rs
sI& jXs
sU&
'
rI& '
rR jX’r
Mạch tương đương động cơ KĐB
'
rR
s
s1−
RFe jXm
mI&
FeI&
Rs
sI& jXs
Rm
mI&
sU&
jXm
'
rI& '
rR jX’r
Mạch tương đương của động cơ KĐB
'
rR
s
s1−
Rt jXt
tU&
tI&
s
R'
r
jX’r
Sử dụng biến đổi Thevenin cho mạch stator
Rs jXs
sU&
'
rI&
s
R'
r
jX’r
Mạch tương đương đơn giản của động cơ KĐB

Momen quay
( )
( )
( )2'
rt
2'
r
t
'
r2
t
s
đt
s
dt
s
dtco
co
XX
s
R
R
s
R
U3
1
T
P
s1
Ps1P
T
++





+






===
−
−
==
ωωωω
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
s
Te
(Nm)
Độ trượt tới hạn: sp ứng với Tmax 0
ds
dT
= , hay 0
dn
dT
=
Tuyến tính: tỷ lệ thuận ở đoạn s≈0, và tỷ lệ nghịch khi s≈1.
( )2'
rt
2
t
'
r
p
XXR
R
s
++
=
( )2'
rt
2
tt
2
t
s
max
XXRR
U
2
3
1
T
+++
=
ω
0 s1sp
Tst
Tmax
T
0 nnr
Tst
Tmax
T
nsnp
Trate
TL
A
T

( ) ( )2'
rt
2'
rt
'
r
2
t
s
st
XXRR
RU31
T
+++
=
ω
s
s
s
s
2
T
T
p
p
max
+
= (biểu thức Klauss)
Đặc tính momen của động cơ không đồng bộ
Đặc tính momen – độ trượt của máy điện không đồng bộ
ở chế độ động cơ (0<s<1) và máy phát (s<0)

VII. Khởi động động cơ không đồng bộ
Rs
sI& jXs
sU&
m
'
r II && >>
'
rR jX’r
Khởi động: n = 0: s = 1: Is = Ist
Rc jXm
mI&
cI&
ϕI&
Rs
sI& jXs
Rm
mI&
sU&
jXm
'
rR
jX’r
Khởi động: n = 0: s = 1: Is = Ist
'
rI&

Môû maùy ñoäng cô rotor daây quaán:
( )2'
rt
2
t
'
mm
'
r XXRRR ++=+
Rs
sI& jXs
sU&
mI&
jXm
jX’r'
rI& '
rR
'
rR
s
s1−

Môû maùy ñoäng cô rotor loàng soùc:
– Duøng ñieän khaùng noái tieáp: neáu U1/k thì Imm giaûm k nhöng Tmm giaûm ñi k2
.
– Duøng maùy bieán aùp töï ngaãu: neáu U1/k thì Imm vaø Tmm ñeàu seõ giaûm ñi k2
.
– Ñoåi Y–>∆: bieán aùp töï ngaãu, vôùi k = 3 , Imm vaø Tmm ñeàu giaûm ñi 3 laàn.
– Duøng daïng raõnh roâto ñaëc bieät ñeå caûi thieän ñaëc tính môû maùy.
VIII. Điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ
1. Thay ñoåi soá cöïc:
p
f60
2. Thay ñoåi taàn soá nguoàn ñieän:
p
f60
ns = (voøng/phuùt).
U1/f = const (traùnh hieän töôïng baõo hoøa maïch töø)
3. Thay ñoåi ñieän aùp nguoàn ñieän: sth = const, Tmax thay ñoåi
4. Thay ñoåi ñieän trôû maïch roâto (daây quaán): sth thay ñoåi, Tmax = const
Phöông phaùp naøy ñôn giaûn, nhöng toån hao nhieät lôùn (ñoäng cô trung bình).
IX. Các đặc tính vận hành
1. Ñaëc tính doøng ñieän stato I1 = f(P2)
2. Ñaëc tính vaän toác n = f(P2)
3. Ñaëc tính moâmen ñieän töø T = f(P2)
0 n
T
nsnp
A1
A2
A3
Us giaûm
0 n
T
ns
A1
A2
A3
Tmax
'
rR tăng?

4. Ñaëc tính heä soá coâng suaát cosϕ = f(P2)
5. Ñaëc tính hieäu suaát η = f(P2)
n
2
02
2
P.PP
P
β++
=η
ηmax ⇔ P0 = β2
Pn
Với Po là công suất không tải ở điện áp định mức
Và Pn là công suất ngắn mạch ở dòng điện định mức.
X. Tính toán thí nghiệm ngắn mạch (Blocked-rotor) ở tần số thấp fbl hơn tần số
định mức fr (rate) (không bỏ qua điện kháng nhánh từ hóa Xm).
Nếu trong thí nghiệm ngắn mạch không bỏ qua Xm thì phải giữ cho Xm = const, hay
r
r
bl
bl
f
U
f
U
const
f
U
~~X ===Φ , tần số rotor nhỏ hơn tần số định mức (theo IEEE thì
quy định tần số thí nghiệm ngắn mạch là 25% tần số định mức).
nbl
nbl
blblnbl
I
U
jXRZ =+=
Rs
sI& jXsbl
sU&
mI&
jXmbl
jX’rbl
rI& '
rR
Rs
sI& jXs
sU&
mI&
jXm
jX’r
rI& '
rR
'
rR
s
s1−
Pout
I0
Pout.r
cosϕ0
cosϕ
Is
η
n
T
ns
0

2
bls
bl
bldm
I3
P
RR == 2
bl
2
nblbl RZX −= bl
bl
n
dm X
f
f
X 





=
hay:
2
bl
2
blbl PSQ −=














=





= 2
bls
bl
bl
n
bl
bl
n
n
I3
Q
f
f
X
f
f
X 2
bls
bl
bln
I3
P
RR ==
Đã tính được nnn jXRZ +=
Với ( ) ( ) nnm
'
r
'
rssn jXRjX//jXRjXRZ +=+++=
( )
( )
( ) 















++
++
++
















++
+= 2'
rm
2'
r
'
rm
'
r
2'
r
ms2'
rm
2'
r
2
m'
rsn
XXR
XXXR
XXj
XXR
X
RRZ
(xem R’r << Xm)
( )
( )
( ) 















+
+
++
















+
+= 2'
rm
'
rm
'
r
ms2'
rm
2
m'
rsn
XX
XXX
XXj
XX
X
RRZ














+
++














+
+= '
rm
m'
rs
2
'
rm
m'
rsn
XX
X
XXj
XX
X
RRZ
2
'
rm
m'
rsn
XX
X
RRR 





+
+= 





+
+= '
rm
m'
rsn
XX
X
XXX
suy ra
( )
2
m
'
rm
sn
'
r
X
XX
RRR 




 +
−= ( ) 





−+
−=
nsm
m
sn
'
r
XXX
X
XXX
Vậy:
với ( ) 





−
−
−=
n0
s0
sn
'
r
XX
XX
XXX tính sX và '
rX ( sX ≈ '
rX )
với ( )s0m XXX −= tính ( )
2
m
'
rm
sn
'
r
X
XX
RRR 




 +
−=
Nếu X0 >> Xn:
với ( )snr XXX −='
tính sX và '
rX ( sX ≈ '
rX )
2
m
'
rm
sn
'
r
X
XX
RRR 




 +
−=
trong đó:
Rs
sI& jXs
sU&
mI&
jXm
jX’r
rI& '
rR

2
bl
2
blbl PSQ −=














=





= 2
bls
bl
bl
n
bl
bl
n
n
I3
Q
f
f
X
f
f
X 2
bls
bl
bln
I3
P
RR ==
Hay:
bl
bl
bl
I
U
Z = 2
bl
2
blbl
bl
n
n RZX
f
f
X −=





= 2
bls
bl
bln
I3
P
RR ==
Chú ý: Khi giảm tần số thì điện kháng giảm, nên tổng trở cũng giảm theo.
Vì vậy, để dòng điện In không quá định mức thì Un phải giảm nhiều hơn.
Và vì từ thông không đổi nên Rm = const, trong khi Xm giảm đi, việc bỏ qua Rm dẫn
đến sai số lớn hơn! Hơn nữa, vì Xm giảm đi nên điều kiện R’r << Xm cần phải xem
xét.
Rs
sI& jXs
Rm
mI&
sU&
jXm
m
'
r II && >>
'
rR jX’r
'
rR
s
s1−
Rs jXs
nU&
nI& '
rR jX’r

Bài tập 1:
Động cơ KĐB 3 pha,Y, 220V, 7,5kW, 50Hz, 4 cực. Thông số động cơ: Rs= 0,294Ω, R’
r=
0,144Ω, Xs= 0,503Ω, X’
r= 0,209Ω, Xm = 13,25Ω. Tổng tổn hao cơ (Pqp=Ploss_mech)
250W và bỏ qua tổn hao sắt. Ở độ trượt 2%, Tính tốc độ, dòng điện stator, hệ số công suất
và hiệu suất?
Bài tập 2:
BT2: Động không đồng bộ ba pha, 4 cực, cuộn dây stator nối ∆, có các thông số định mức:
380V, 50Hz, 1450 vòng/phút và mạch tương đương như hình vẽ sau:
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, Rc=1200Ω, Xm = 200Ω.
a. Tính dòng điện khởi động và momen khởi động của động cơ?
b. 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? Tổn hao cơ 300W.
c. Tính dòng điện khởi động và momen khởi động của động cơ nếu khởi động động cơ
theo sơ đồ Y→∆?
Bài tập 2’:
Một động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc có các thông số như sau:
Rs = 0,5Ω, R’
r= 0,25Ω, Xs= X’
r= 0,4Ω
Động cơ 3 pha có 4 cực, các cuộn dây stator nối Y, tần số định mức 50Hz và
điện áp định mức 415V. Tính dòng khởi động của động cơ.
Tính dòng điện của động cơ khi vận hành ở tốc độ 1450vòng/phút.
Bài tập 3:
Công suất truyền từ stator qua rotor của một máy điện không đồng bộ là
120kW khi chạy ở độ trượt 0,05. Tính tổn hao đồng rotor và công suất cơ của
máy điện?
Biết tổn hao đồng stator là 3kW, tổn hao cơ là 2kW, và tổn hao sắt là 1,7kW.
Xác định công suất hữu ích và hiệu suất của động cơ?
Bài tập 4:
Động cơ KĐB 3 pha, 15HP, 220V, 50Hz, 6 cực, Y, mạch hình Γ. Thông số
động cơ: Rs= 0,129Ω, R’
r= 0,096Ω, Xs+ X’
r= Xn= 0,047Ω, RFe= 60Ω //
Xm=10Ω
Tổng tổn hao cơ Pqp=290W. Ở độ trượt 2%, tính:
a. Tốc độ, dòng điện stator, hệ số công suất?
b. Công suất vào, ra, và hiệu suất?
Rs
sI& jXs
sU&
Mạch tương đương động cơ KĐB bỏ qua tổn hao sắt từ
mI&
jXm
jX’r'
rI& '
rR
'
rR
s
s1−

Bài tập 5:
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, động cơ tiêu
thụ 400W và dòng không tải là 3A. Ở thí nghiệm không tải trên, tính hệ số
công suất không tải, và các thông số của nhánh từ hoá.
Bài tập 6:
Trong thí nghiệm ngắn mạch trên một máy điện không đồng bộ 3 pha 4 cực,
nối Y, 50Hz, đo được công suất vào là 20kW, ở điện áp 220V và dòng điện
ngắn mạch đo được là 90A. Tính các thông số của động cơ R’r, Xs, X’r? Biết
điện trở stator là 0,3Ω.
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.
Rs jXs
sU&
'
rI& s
Rr
'
jX’r
sI&
Rs
sI& jXs
sU&
jXr
rI& '
rR
'
rR
s
s1−
Rs
sI& jXs
sU&
'
rI& '
rR jX’r
Mạch tương đương dạng hình ΓΓΓΓ
'
rR
s
s1−
RFe jXm
mI&
FeI&

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 8:
ĐCKĐB 3 pha, Y, 2200V, 1000HP, 60Hz, 12 cực. Khi không tải, ở điện áp
và tần số định mức, dòng không tải là 20A và công suất tiêu thụ không tải là
14kW. Thông số động cơ:
Rs= 0,1Ω, R’
r= 0,2Ω, Xn = 2Ω
Ở độ trượt 3%, (bỏ qua nhánh từ hóa) tính:
a. Tốc độ động cơ, tần số rotor.
b. Dòng điện stator, dòng điện rotor qui đổi, dòng điện khởi động.
c. Công suất vào, công suất điện từ, công suất ra.
d. Hiệu suất, hệ số công suất.
e. Momen điện từ, momen ra.
Bài tập 9: Một động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc có các thông số
sau (các thông số rotor đã qui về stator):
Điện trở stator = điện trở rotor = 1Ω
Điện kháng tản stator = điện kháng tản rotor = 2Ω
Điện kháng từ hoá= 50Ω
Động cơ có 4 cực, cuộc dây stator nối Y, tần số định mức là 50Hz và điện áp
định mức 415V. Động cơ kéo tải định mức ở tốc độ 1400 vòng/phút.
a. Vẽ dạng mạch tương đương và tính độ trượt định mức.
b. Tính dòng điện stator định mức, hệ số công suất và công suất ngõ vào.
c. Tính hiệu suất và momen điện từ ở trạng thái hoạt động trên.
Bài tập 10: Một động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc có các thông số
sau: Rs=0,5Ω, Rr’=0,25Ω, Xs = X’r = 0,4Ω. Động cơ 3 pha có 4 cực, các
cuộn dây stator nối Y, tần số định mức 50Hz và điện áp định mức 380V. Tốc
Rs
sI& jXs
Rm
mI&
sU&
jXm
0I'
r →&
0
s
R'
r
→
jX’r
Không tải: n→ns: s→0
Rs
0I&
Rm
0I&
sU&
jXm
'
rI&

độ định mức 1450 vòng/phút. Bỏ qua tổn hao sắt và tổn hao cơ, và điện kháng
nhánh từ hóa rất lớn.
a. Khi động cơ ở định mức: tính độ trượt, dòng điện stator, hệ số công
suất , công suất vào, công suất ra, hiệu suất, moment?
b. Tính momen khởi động, dòng điện khởi động. Tính momen cực đại và
độ trượt tương ứng.
c. Tính và vẽ dạng đặc tuyến momen – độ trượt.
Bài tập 11:
Động không đồng bộ ba pha, 380 V, 50 Hz, 4 cực, 1430 vòng/phút, nối Y.
Thông số động cơ theo mạch tương đương hình vẽ trên là: Rs= 4,0Ω; R’r = 4,0Ω,
Xs = 10,0Ω, X’r =10,0. Bỏ qua nhánh từ hóa và bỏ qua tổn hao cơ.
a. Tính dòng điện khởi động và momen khởi động của động cơ?
b. Tính momen cực đại và độ trượt tới hạn (khi momen đạt cực đại) của
động cơ?
Khi động cơ vận hành ở tốc độ 1430 vòng/phút, tính:
c. Dòng điện cấp cho động cơ, hệ số công suất cosϕ?
d. Công suất vào, công suất ra, hiệu suất, momen ngõ ra?
Cau a: I1kd = 10.185069 A, Mkd = 7.924819 Nm
Cau b: Mmax = 18.840712 Nm, sth = 0.196116
Cau c: I1 = 2.386873 A, cos = 0.976041
Cau d: P1 = 1533.350081 W, P2 = 1396.618227 W, M2 = 9.326379 Nm
Bài tập 12: Một động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc, cuộn dây stator
nối Y, 2 cặp cực và được cấp nguồn 50Hz, 380V. Điện trở stator 10Ω, điên
trở rotor qui đổi là 6,3Ω, điện kháng tản stator bằng 12Ω và điện kháng tản
rotor qui đổi bằng 13Ω. Bỏ qua tổn hao cơ, tổn hao sắt và mạch tương đương
của nhánh từ hoá. Động cơ chạy ở tốc độ 1450 vòng/phút.
a. Với tốc độ trên, tính hệ số công suất, dòng điện stator, công suất vào,
công suất ra, độ trượt, momen và hiệu suất?
b. Tính momen cực đại và độ trượt tương ứng (cho động cơ). Tính momen
khởi động và dòng điện khởi động.
Rs
sI& jXs
sU& s
R'
r jX’r

c. Vẽ dạng đặc tuyến momen – độ trượt của động cơ ứng với độ trượt từ 0
đến 1. Chỉ ra trên đặc tuyến 3 điểm momen và độ trượt đã tính ở 2 câu
trên.
Bài tập 13:
Một động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc, có các thông số như sau:
điện trở stator và rotor quy đổi bằng nhau và bằng 0,05Ω, điện kháng tản
stator và rotor quy đổi bằng nhau và bằng 0,15Ω. Bỏ qua mạch nhánh từ hoá.
Máy điện có 2 cực, cuộn dây stator nối Y, và vận hành với tần số 50Hz,
415V.
a. Tính momen ra định mức và công suất ra định mức khi biết độ trượt
định mức là 0,05 và bỏ qua tổn hao cơ?
b. Khi momen đạt cực đại, tính độ trượt tới hạn và momen cực đại?
c. Tính dòng điện khởi động và momen khởi động?
Bài tập 14:
Một động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc có các thông số như sau:
R1 = 0,39Ω, R’
2= 0,14Ω, X1= X’
2= 0,35Ω, Xm= 16Ω
Động cơ 3 pha có 4 cực, các cuộn dây stator nối Y, tần số định mức 50Hz và
điện áp định mức 220V. Tốc độ định mức 1450 vòng/phút. Bỏ qua tổn hao sắt
và tổn hao cơ.
a. Khi động cơ ở định mức: tính độ trượt, hệ số công suất, công suất vào,
công suất ra, hiệu suất và momen điện từ.
b. Tính momen khởi động, dòng điện khởi động. Tính momen cực đại và
độ trượt tương ứng. Tính và vẽ dạng đặc tuyến momen – độ trượt.
Bài tập15:
Động cơ KĐB 3 pha, 15HP, 220V, 50Hz, 6 cực, Y (/∆), mạch hình ΓΓΓΓ. Thông
số động cơ: Rs= 0,129Ω, R’
r= 0,096Ω, Xn= 0,047Ω, RFe= 60Ω, Xm = 10Ω
Ở độ trượt 2%:
a) Tính tốc độ, dòng điện stator (/cấp cho động cơ), hệ số công suất, hiệu
suất, momen điện từ, momen ra?
b) Tính momen khởi động, dòng điện khởi động động cơ, momen cực đại và
độ trượt tương ứng.
c) Tính và vẽ dạng đặc tuyến momen – độ trượt.
d) Nếu cho tổn hao cơ 300W, tính lại Momen ra, hiệu suất? Tính tổn hao sắt
PFe?
Rs
sI& jXs
sU&
'
rI& '
rR jX’r
'
rR
s
s1−
RFe jXm
mI&
FeI&

Bài tập16: Một động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc có định mức 2
HP, 380V, 50Hz, 1 cặp cực, cuộn dây stator đấu Y, tốc độ định mức
nđm = 2850 vòng/phút, hệ số công suất cosϕđm = 0,8. Khi mang tải
định mức, động cơ tiêu thụ dòng điện dây Iđm = 3,5A, công suất tổn
hao cơ là 100W. Khi động cơ làm việc với tốc độ, điện áp, dòng diện,
cosϕ và công suất định mức, hãy xác định:
a. Tốc độ đồng bộ ns, ωs.
b. Độ trượt định mức sđm.
c. Mômen ra định mức Tout_đm.
d. Công suất điện từ Pđt.
e. Công suất tổn hao đồng rotor Pcur.
f. Mômen điện từ Tđt.
g. Hiệu suất định mức ηđm.
h. Tính tổn hao đồng stator Pcus, biết tổn hao sắt từ là PFe=100W.
Bài tập 17:
Động cơ KĐB 3 pha,Y, 460V, 25kW, 60Hz, 4 cực, có:
Rs = 0,103Ω, R’
r = 0,225Ω, Xs = 1,10Ω, X’
r = 1,13Ω, Xm = 59,4Ω
Tổn hao cơ 265W, tổn hao sắt 220W.
Tính tốc độ, hệ số công suất, momen đầu trục, hiệu suất ở độ trượt 3%?
Có thể mô tả tổn hao sắt từ bằng điện trở RFe// Xm.
Bài tập 18:
Động cơ KĐB 3 pha,Y, 220V, 7,5kW, 50Hz, 4 cực. Thông số động cơ:
Rs= 0,294Ω, R’
r= 0,144Ω, Xs= 0,503Ω, X’
r= 0,209Ω, Xm = 13,25Ω
Tổng tổn hao cơ (Pqp) 250W và bỏ qua tổn hao sắt. Ở độ trượt 3%:
a. Tính tốc độ, dòng điện stator, hệ số công suất, momen điện từ, momen
đầu trục (Tout, M ra, M có ích, M tải, M2) và hiệu suất?
b. Sử dụng mạch biến đổi Thevenin, tính hệ số công suất, dòng điện rotor
qui đổi, công suất điện từ, momen điện từ, momen đầu trục và hiệu
suất?
c. Tính momen cực đại, độ trượt khi momen cực đại?
d. Tính momen khởi động và dòng điện khởi động?
Bài tập 19:
Động cơ KĐB 3 pha,Y, 220V, 7,5kW, 50Hz, 4 cực. Thông số động cơ:
Rs= 0,294Ω, R’
r= 0,144Ω, Xs= 0,503Ω, X’
r= 0,209Ω, Xm = 13,25Ω
Tổng tổn hao cơ và tổn hao sắt là 403W và không phụ thuộc tải. Ở độ trượt 3%:
Tính tốc độ, dòng điện stator, hệ số công suất, momen điện từ, momen đầu
trục (Tout, M ra, M có ích, M tải, M2) và hiệu suất?
Tổng tổn hao cơ và tổn hao sắt là 403W = Pqp!
Bài tập 20:
Động cơ KĐB 3 pha,Y, 230V, 15kW, 60Hz, 6 cực, vận hành đầy tải ở độ
trượt 3,5%. Bỏ qua tổn hao cơ và tổn hao sắt. Thông số động cơ:
Rs = R’
r= 0,21Ω, Xs= X’
r= 0,26Ω, Xm = 10,1Ω

Sử dụng mạch biến đổi Thevenin, tính momen cực đại, độ trượt khi momen
cực đại, momen khởi động?
Bài tập 21:
ĐC KĐB 3 pha rotor lồng sóc, ∆, 230V, 25kW, 50Hz, 6 cực. Có thông số pha:
Rs = 0,045Ω, R’
r= 0,054Ω, Xs= 0,29Ω, X’
r= 0,28Ω, Xm = 9,6Ω
a. Tính hệ số công suất, dòng điện, momen điện từ và hiệu suất ở độ trượt 5%?
b. Tính momen khởi động và dòng điện khởi động?
c. Giảm dòng khởi động bằng khởi động Y→∆, vẽ mạch tương đương Y,
tính dòng điện khởi động và momen khởi động?
Bài tập 22:
Động cơ KĐB 3 pha,Y, 230V, 60Hz, 6 cực, có momen đạt cực đại ở độ trượt
15% và bằng 288% momen định mức. Bỏ qua điện trở stator, tính tỷ lệ
momen cực đại mới theo momen định mức nếu động cơ được cấp nguồn
190V, 50Hz, và tính tốc độ khi momen đạt cực đại theo 3 trường hợp :
a) Giả sử độ trượt định mức không đổi.
b) Giả sử moment định mức không đổi.
c) Giả sử dòng điện định mức không đổi.
Bài tập 23:
Động cơ KĐB 3 pha,15HP, 220V, 50Hz, 6 cực, Y, mạch hình Γ. Thông số
động cơ: Rs= 0,129Ω, R’
r= 0,096Ω, Xn= 0,047Ω, RFe= 60Ω // Xm=10Ω
Tổng tổn hao cơ Pqp=290W. Ở độ trượt 3%:
a. Tính tốc độ, dòng điện stator, hệ số công suất?
b. Công suất vào, ra, và hiệu suất?
c. Momen ra điện từ, momen ra?
d. Tính momen cực đại, độ trượt khi momen cực đại?
e. Tính momen khởi động và dòng điện khởi động?
Bài tập: 5.3, 5.4, 5.6, 5.14, 5.15, 5.16, 5.18, 5.21, 5.24, 5.25, 5.35, 5.41, 5.48.
Thí nghiệm ngắn mạch ở tần số thấp fbl hơn tần số định mức fn.
2
bl
2
blbl PSQ −=














=





= 2
bls
bl
bl
n
bl
bl
n
n
I3
Q
f
f
X
f
f
X 2
bls
bl
bln
I3
P
RR ==
với ( ) 





−
−
−=
n0
s0
sn
'
r
XX
XX
XXX tính sX và '
rX ( sX ≈ '
rX )
Rs
sI& jXs
sU&
'
rI& '
rR jX’r
'
rR
s
s1−
RFe jXm
mI&
FeI&

2
m
'
rm
sn
'
r
X
XX
RRR 




 +
−=
Bài tập 24:
Một động cơ điện không đồng bộ 3 pha 4 cực, nối Y, 380V, 50Hz. Thí
nghiệm ngắn mạch với động cơ trên ở điện áp 100V, tần số 15Hz, đo được
công suất vào là 5kW, và dòng điện ngắn mạch là 60A. Tính các thông số của
động cơ R’r, Xs, X’r ở tần số định mức? Biết điện trở stator là 0,2Ω. Bỏ qua
nhánh từ hóa (ở 15Hz và 50Hz). Động cơ loại C theo IEEE (Xs : X’
r = 0,3:0,7).
Bài tập 25:
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, 875W.
Câu 2. Động không đồng bộ ba pha, 4 cực, cuộn dây stator nối ∆, có các thông số
định mức: 380V, 50Hz, 1450 vòng/phút và mạch tương đương như hình vẽ
sau:
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→∆? (1,0đ)
Rs jXs
sU&
'
rI& '
rR jX’r
sI&
Rs
sI& jXs
sU&
jXr
rI& '
rR
'
rR
s
s1−

e. Tính hệ số công suất/ hiệu suất của động cơ khi vận hành 100%, ¾,
½, ¼ tải và không tải.
Câu x1. Cho động cơ không đồng bộ ba pha, 4 cực, cuộn dây stator nối ∆, có các
thông số định mức: 380V, 50Hz, 1450 vòng/phút, Rs=1,5Ω; R’r=1,5Ω,
Xs=4,0Ω, X’r=4,0Ω, Xm=110Ω nối tiếp với Rm=20Ω.
a. Tính dòng điện dây 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 chế độ định mức, tính dòng điện dây, hệ số công
suất, mômen điện từ, và tổn hao nhiệt của động cơ? Biết tổn hao cơ 500W do
ma sát. (2,0đ)
Câu x2. 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)
Câu x3: (4 Điểm)
Một động cơ không đồng bộ 3 pha cân bằng, rotor lồng sóc, 6 cực, nối hình
sao có các thộng số sau:
50 Hz, 230V, Rs = 0.045 Ω, Xs = 0.29 Ω, Xm = 9.6 Ω, Ω=Ω= 28.0X,054.0R ''
rr
Tổn hao sắt từ là 600 W, tổn hao cơ là 400W, động cơ đang vận hành với hệ số
trượt là 0.025, điện áp và tần số định mức, tính:
a/ Hệ số công suất
(0.5 điểm)
b/ Moment điện từ (0.5 điểm)
c/ Công suất tổn hao đồng trên rotor (0.5 điểm)
Rs
sI& jXs
sU&
'
rI& '
rR jX’r
'
rR
s
s1−
RFe jXm
mI&
FeI&

d/ Công suất đầu ra (0.5 điểm)
e/ Hiệu suất động cơ (0.5 điểm)
Giả sử nguồn điện có tần số là 20 Hz và điện áp là 92V, tổn hao sắt từ của động cơ
ở tần số này là 250 W, tổn hao cơ không đổi. Động cơ được nối tam giác, và vận
hành với hệ số trượt không đổi, tính:
f/ Dòng stator (0.5 điểm)
g/ Hiệu suất (1.0 điểm)
Câu x4. (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)
6.22. Cho động cơ không đồng bộ ba pha, rotor lồng sóc, 4 cực, 125kW, 2300V,
60Hz, cuộc dây satator nối Y. Điện trở stator đo giữa 2 đầu cực là 2.23Ω. Giả sử bỏ
qua tổn hao sắt từ.
_ Thí nghiệm không tải với tần số và điện áp định mức: đo được dòng điện dây là 7.7A
và công suất vào là 2879W.
_ Thí nghiệm ngắn mạch ở tần số 15Hz, điện áp dây 268V: đo được dòng điện dây
50.3A và công suất vào là 18.2kW.
a) Tính tổn hao quay?
b) Tính các thông số của mạch tương đương? Biết X1 = X’2.
c) Tính dòng điện stator, hệ số công suất, công suất vào, công suất ra và hiệu suất
khi động cơ được cấp điện áp và tần số định mức và có độ trượt là 2.95%.
d) Tính dòng điện và hệ số công suất khi khởi động, moment khởi động, moment
cực đại Mmax, và độ trượt tới hạn smax?
6.24. Cho động cơ không đồng bộ ba pha, 250kW, 2300V, 50Hz, cuộc dây satator
nối Y. Điện trở stator đo giữa 2 đầu cực là 0.636Ω. Giả sử bỏ qua tổn hao sắt từ.
_ Thí nghiệm không tải với tần số và điện áp định mức: đo được dòng điện dây là
_ Thí nghiệm ngắn mạch ở tần số 12.5Hz, điện áp dây 142V: đo được dòng điện dây
a) Tính tổn hao quay?
b) Tính các thông số của mạch tương đương R1, R2, X1, X2, và Xm?
Biết X1 = 0.4(X1+X’2).

Bài giảng Máy điện TB
Chương 5: Máy điện đồng bộ 1
Chương 5: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ
I. Tổng quan

A
B
C
N
N
S

Rotor cực từ ẩn Rotor cực từ lồi
Rotor cực từ ẩn Rotor cực từ lồi

θe
αe
X
Axe bobine
a a'
a
a'
γe
Axe bobine
b b'
Axe bobine
c c'
b
b'
c
c'
Axe
inducteur
N
S
N S
A-
B+
A+
C+
C-
B-
A
B
C
N
S
A+
B+
C+B-
A-
C-
Flux Φ f
ns
N
S
A+
B+
C+B-
A-
C-

A-
B+
A+
C+
C-
B-
Θm= 900
Magnetic axis of
phase Α
N
S
Magnetic axis of
phase Α
A-
B+
A+
C+
C-
B-
Θm= 00
N
S

A. Máy điện đồng bộ có rotor cực từ ẩn:
A
B
C
N
N
S
N S
A-
B+
A+
C+
C-
B-
A
B
C

θe
αe
X
Axe bobine
a a'
a
a'
γe
Axe bobine
b b'
Axe bobine
c c'
b
b'
c
c'
Axe
inducteur
N
S
( ) ( ) )cos(ILiLiLiLL fafcacbabaal0aaa θλ ++++=
Mà 0aacbbccaacbaab L
2
1
LLLLLL −====== do
2
1
)120cos( o
−=
( ) )cos(ILiiL
2
1
LL fafcb0aaal0aaa θλ ++





−+=
)cos(ILiL
2
1
LL fafa0aaal0aaa θλ +





++=
)cos(ILiLL
2
3
fafaal0aaa θλ +





+= 





+= al0aas LL
2
3
L
)tcos(ILiL ofafasa θωλ ++=
dt
d
PP cocodien
θ
ωω =Ω==
afasa iL λλ += )cos( ofafaf tIL θωλ +=
af
a
s
afa
s
a
a e
dt
di
L
dt
d
dt
di
L
dt
d
e +=+==
λλ
af
a
saa
a
aaa e
dt
di
LiR
dt
d
iRv ++=+=
λ
( ) )tsin(IL)tcos(
dt
d
ILe ofafofafaf θωωθω +−=+=
)
2
tcos(ILe ofafaf
π
θωω ++=
( afe nhanh pha π/2 so với afλ )
afphdqafphdqafphdqfaf)RMS(af Nfk44,4Nfk2Nk
2
1
IL
2
1
E Φ=Φ=Φ== πωω
afphdq)RMS(af Nfk2E Φ= π với từ thông kích từ: fafaf IL=λ , ffaf Ik=Φ
af
a
asa e
dt
di
Le +=
afaasa EILjE &&& += ω
afasaaaaaa EIjXIREIRV &&&&&& ++=+=

Động cơ:
afasaaa EIjXIRU &&&& ++=
afphdqaf NkfE Φ= ....2π
Máy phát:
asaaafa IjXIREU &&&& −−=
Trong đó:
ss LX ω= với: 





+== alaaass LLLL 0
2
3
alAalaaalaa XXLLLLX +=+





=





+= ωωω 00
2
3
2
3
Zt
Ua
RajXs
Ia It
Tải
If
Rf
Uf
Φaf
Eaf
n
Ua
RajXs
IaIf
Rf
Uf
Φaf
Eaf
n







= 0
2
3
aaA LX ω : điện kháng phản ứng phần ứng.
alal LX ω= : điện kháng từ tản phần ứng.
aAafR IjXEE &&& −= : sức điện động khe hở.
RΦ& : từ thông khe hở = từ thông kích từ + từ thông phản ứng phần ứng
Zt
U
RajXA
Ia It
Tải
Eaf
n
jXal
ER

II.2. Đặc tính không tải, ngắn mạch
Thí nghiệm không tải:
afsdqsaf NkfE Φ= ....2π
Đặc tính không tải
Thí nghiệm không tải xác định được “đặc tính không tải”. Từ đó xác định “đặc tính khe hở”.
U
RajXs
IaIf
Rf
Uf
Φaf
Eaf
n
Uđm
If
Eaf
0
If
Eaf
0
Eaf,δ
If
Uaf
Đặc tính khe hở
Đặc tính không tải

Ngoài ra, thí nghiệm không tải xác định được tổn hao không tải.Trong đó có tổn hao cơ
(không đổi do tốc độ cố định) và tổn hao sắt (do tần số không đổi nên tổn hao sắt tỷ lệ với
bình phương biên độ từ thông).
Tổn hao sắt phụ thuộc vào từ thông (hay điện áp không tải)
Máy điện chạy ở chế độ máy phát, quay ở tốc độ đồng bộ. Tăng dòng kích từ cho tới
khi dòng phần ứng đạt định mức Ia,sc = Ia,đm, vẽ được đặc tính ngắn mạch.
( ) asaaf IjXRE && +=
Đặc tính ngắn mạch khi mạch từ chưa bảo hòa
If
Eaf Ia
0
Ia, sc
Eaf,δ
If
Đặc tính ngắn mạch
Ia, đm
I’’f
(Ia, đm)
RajXs
Ia Ia,scIf
Rf
Uf
Φaf
Eaf
n
Eaf
PFe

Đo được dòng kích từ, và dựa theo đặt tính khe hở, xác định được Eaf,δ là sức điện động
tương ứng với mạch từ còn tuyến tính, chưa bảo hòa.
Khi mạch từ chưa bảo hòa, bỏ qua điện trở phần ứng, có thể tính điện kháng đồng bộ chưa
bảo hòa:
sc,a
,af
,s
I
E
X δ
δ =
(tính theo đặc tính khe hở)
_ ði n kháng ñ ng b chưa b o hoà: tính theo ñ c tính khe h (Eaf,δ).
Chú ý: Có th tính ði n kháng ñ ng b chưa b o hoà ñi m Ia,sc khác Ia,ñm,
nhưng ph i tính theo ñ c tính khe h .
Từ thông khe hở rất nhỏ (tỷ lệ với ER, khoảng 15% từ thông định mức) nên mạch từ trong
thí nghiệm ngắn mạch này chưa bảo hòa. Thông số tính được sẽ không sát với thực tế khi
máy điện làm việc ở từ thông định mức.
( ) sc,aalaR IjXRE && +=
RajXA
Ia I a,sc
Eaf
n
jXal
ER

Khi máy điện đồng bộ làm việc KHÔNG TẢI quanh giá trị điện áp định mức (từ
thông khe hở gần định mức, xem như “bảo hòa”):
đm,aafR UEE &&& ==
Đặc tính không tải – ngắn mạch
*
s
đm
ss
đm,a
đm,a
)U(sc,a
đm,a
đm,a
đm,a
đm,a
đm,a
đm,a
)U(sc,a
đm,a
)U(sc,a
''
f
'
f
n
X
1
Z
X
1
X
I
U
I
U
I
U
U
U
I
I
I
I
I
I
K
đm
đmđm
==








=
















====
Khi máy điện đồng bộ làm việc KHÔNG TẢI, chỉnh dòng kích từ sao cho điện áp hở mạch
bằng điện áp định mức Ua,đm (từ thông khe hở gần định mức = bảo hòa). Ứng với dòng kích
từ I’f này, cho máy ngắn mạch và đo dòng Ia,sc tương ứng Ua,đm. Từ đó tính gần đúng giá trị
điện kháng đồng bộ bảo hòa.
RajXA
Ia
Eaf
n
jXal
ER Uđm
If
Eaf
Ua,đm
Ia
0
Ia, sc (Uđm)
Ia, sc
Eaf,δ
If I’f
(Uđm)
Đặc tính ngắn mạch
Ia, đm
I’’f
(Ia, đm)

sc,a
đm,a
s
I
U
X =
(tính theo Ua,đm trên đặc tính không tải)
_ ði n kháng ñ ng b chưa b o hoà: tính theo ñ c tính khe h (Eaf,δ).
_ ði n kháng ñ ng b b o hoà: tính theo ñ c tính không t i-ng n
m ch Ua,ñm.
Chú ý: Nên tính ði n kháng ñ ng b b o hoà ñi m g n Ua,ñm.
Đơn vị trương đối (tính theo giá trị định mức):
Hệ số ngắn mạch Kn:
*
s
đm
ss
đm,a
đm,a
)U(sc,a
đm,a
đm,a
đm,a
đm,a
đm,a
đm,a
)U(sc,a
đm,a
)U(sc,a
''
f
'
f
n
X
1
Z
X
1
X
I
U
I
U
I
U
U
U
I
I
I
I
I
I
K
đm
đmđm
==








=
















====
X*
s là điện kháng đồng bộ tính theo đơn vị tương đối.
Ví dụ 1:

Cho một máy điện đồng bộ ba pha 900MVA, 26kV, nối Y, 50Hz, hai cực, có các số liệu thí
nghiệm:
Dòng kích từ Dòng ngắn mạch Điện áp không tải Điện áp khe hở
1710A 10,4kA 26kV (29,6kV)
3290A 20,0kA 31,8kV (56,9kV)
a. Tính điện kháng đồng bộ không bảo hòa Xs,δ? (đơn vị Ω và đvtđ)
b. Tính giá trị điện kháng đồng bộ bảo hòa Xs? (đơn vị Ω và đvtđ)
c. Tính tỷ số ngắn mạch Kn? Tính Xs (đvtđ) theo Kn?
Ví dụ 2: (EX 5.4-p262) (trang 224)
Máy điện đồng bộ ba pha, 45kVA, nối Y, 6 cực, 220V/60Hz.
Thí nghiệm không tải: dòng kích từ 2,84A, đo được điện áp 220V.
Đặc tính khe hở (ước tính): dòng kích từ 2,2A, điện áp khe hở 202V.
Dòng kích từ 2,2A, đo dòng phần ứng là 118A.
Dòng kích từ 2,84A, đo dòng phần ứng là 152A.
a. Tính điện kháng đồng bộ không bảo hòa Xs,δ? (đơn vị Ω và đvtđ)
b. Tính giá trị điện kháng đồng bộ bảo hòa Xs? (đơn vị Ω và đvtđ)
c. Tính tỷ số ngắn mạch Kn? Tính Xs (đvtđ) theo Kn?
Tính điện kháng đồng bộ (theo Ω/pha và đvtđ) của máy điện đồng bộ 85kVA. Biết điện áp
hở mạch định mức là 460V khi dòng kích từ 8.7A. Và đạt dòng ngắn mạch định mức ở
11.2A.
Ví dụ 3: (EX 5.5-p265) (trang 226)
Máy điện đồng bộ ba pha, 45kVA, nối Y, 6 cực, 220V/60Hz như ví dụ trên (EX 5.4)
Khi dòng ngắn mạch bằng dòng phần ứng định mức (118A), tổn hao là 1.8kW ở
25o
C. Biết điện trở một chiều trên cuộn dây phần ứng là 0.0335Ω/pha. Tính điện trở
hiệu dụng trên mỗi pha? (đơn vị Ω và đvtđ)
Máy điện đồng bộ ba pha 13.8kV, 25MVA. Tổn hao ngắn mạch là 52,8kW ở dòng định
mức.

a) Tính dòng phần ứng định mức?
b) Tính điện trở hiệu dụng trên mỗi pha? (đơn vị Ω và đvtđ)
Ví dụ 4: (EX 5.1-p254)
Một động cơ 3 pha đồng bộ, điện áp dây đầu cực là 460V, 60Hz, Y,
dòng điện 120A, hệ số công suất 0.95 chậm. Dòng kích từ 47A. Điện
kháng đồng bộ 1.68Ω (0.794 đơn vị tương đối với 460V, 100kVA, 3
pha). Bỏ qua điện trở stator.
a) Tính điện áp Eaf?
b) Biên độ từ trường λaf và hỗ cảm Laf? )
2
tcos(ILe ofafaf
π
θωω ++=
)cos( ofafaf tIL θωλ +=
c) Công suất điện cấp cho motor (kW) và (hp).

II. Máy phát đồng bộ
II.1. Mạch tương đương
( ) asaaf IjXRUE &&& +=−
Ví dụ 1: Một máy phát đồng bộ 3 pha hai cực có cấu trúc rotor dạng
hình trụ có các thông số định mức 11kV, 50Hz, 20MVA, cuộn dây
stator nối Y. Điện kháng đồng bộ 5Ω, HSCS=cosϕđm=0,9 chậm pha.
Tính afE& (trị phức)? Vẽ giản đồ vector?
Zt
U
RajXs
Ia It
Tải
If
Rf
Uf
Φaf
Eaf
n

Ví dụ 2: Một máy phát đồng bộ 3 pha hai cực có cấu trúc rotor dạng
hình trụ có các thông số định mức 16MVA, 10,5kV, 50Hz, cuộn dây
stator nối Y. Điện kháng đồng bộ 4,8Ω. Tính giá trị sức điện động Eaf
và góc tải δδδδ khi máy phát cấp điện cho tải ở điều kiện định mức,
cosϕđm=0,8. Tính cho trường hợp chậm pha và nhanh pha? Vẽ giản đồ
vector?
Ví dụ 3: Một máy phát đồng bộ ba pha cực từ ẩn đấu Y, 2 cực, có
công suất định mức 10KVA, điện áp định mức 380V, 50Hz, nối
lưới. Trên mỗi pha có điện trở phần ứng Rư≈0Ω (tính lại cho
Rư≈0,5Ω) và điện kháng đồng bộ Xđb=5Ω. Khi máy phát cấp điện
cho tải định mức với hệ số công suất cosϕ=0,8 (dòng điện chậm
pha so với điện áp), hãy:
a. Tính công suất tiêu thụ của tải định mức?
b. Tính sức điện động cảm ứng E, góc công suất δ?
c. Vẽ giản đồ vector?
d. Tính độ thay đổi điện áp ∆U%?
e. Tính công suất quá tác dụng tải lớn nhất máy có thể phát được
mà không mất đồng bộ, biết dòng kích từ không đổi và biên độ
điện áp ngõ ra không đổi.
f. Tính momen điện từ và momen kéo của máy phát. Biết tổn hao
cơ là 500W.
II.2. Đặc tính công suất – góc ở xác lập
IZEE s
&&&& =− 21 Zssas ZjXRZ ϕ∠=+=&
Zt
E2
RajXs
I It
Tải
Eaf
n
Zs
E1

Tải RL, ϕ2 > 0 Tải RC, ϕ2 < 0
( )221 0 ϕδ −∠=∠−∠ IZEE s
o &
( )
Zs
o
s
o
Z
EE
Z
EE
I
ϕ
δδ
ϕ
∠
∠−∠
=
∠−∠
=−∠
00 2121
2 &
( ) )()( 21
2 Z
s
Z
s Z
E
Z
E
I ϕϕδϕ −∠−−∠=−∠
( ) )cos()cos(cos 21
2 Z
s
Z
s Z
E
Z
E
I ϕϕδϕ −−=
( ) )sin()sin(sin 21
2 Z
s
Z
s Z
E
Z
E
I ϕϕδϕ +−=−
( )
s
a
Z
Z
R
=ϕcos ( )
s
s
Z
Z
X
=ϕsin
s
a
Z
X
R
arctg=α khi Ra << Xs thì αZ ≈ 0.
)cos( 222 ϕIEP =
E1
ReE2
jXsI
I
ϕ2
δ
0
RaI
ZsI
Re
E2
E1
jXsI
I
ϕ2
δ
0
RaI
ZsI
I
0
jXsI
RaI
ZsI
ϕZ
αZ

)cos()cos(
2
221
2 Z
s
Z
s Z
E
Z
EE
P ϕϕδ −−=
( ) 2
2
221
2 )90(sin
s
a
Z
o
s Z
RE
Z
EE
P −−+= ϕδ
( ) 2
2
221
2 sin
s
a
Z
s Z
RE
Z
EE
P −+= αδ
)sin( 222 ϕIEQ =
)sin()sin(
2
221
2 Z
s
Z
s Z
E
Z
EE
Q ϕϕδ −−−=
2
2
221
2 )90cos(
s
s
Z
o
s Z
XE
Z
EE
Q −−−−= ϕδ
2
2
221
2 )90cos(
s
s
Z
o
s Z
XE
Z
EE
Q −−+= ϕδ
2
2
221
2 )cos(
s
s
Z
s Z
XE
Z
EE
Q −+= αδ
Giả sử bỏ qua Ra (khi Ra << Xs, αZ ≈ 0):
δsin21
2
sX
EE
P =
ss X
E
X
EE
Q
2
221
2 cos −= δ
sX
EE
P 21
max2 = khi δ = 90o
.
Khi máy phát cấp điện cho tải:

δsin
s
af
t
X
UE
P =
ss
af
t
X
U
X
UE
Q
2
cos −= δ
Hay
( )
22
2
2






=





++
s
af
s
tt
X
UE
X
U
QP
Sụt áp: UEU af −=∆
Độ sụt áp %:
100%
U
UE
U af −
=∆
Khi máy phát cấp điện cho tải Thévenin:
δsin
EQs
EQaf
XX
UE
P
+
=
EQs
EQ
EQs
EQaf
XX
U
XX
UE
Q
+
−
+
=
2
cosδ
Tương tự, tính công suất cung cấp CHO nguồn E1:
Zt
U
RajXs
Ia It
Tải
If
Rf
Uf
Φaf
Eaf
n
U
jXs
I
Eaf
n
jXEQ
UEQ

TỪ :
( ) 2
2
221
2 sin
s
a
Z
s Z
RE
Z
EE
P −+= αδ
SUY RA (đổi dấu góc δ):
( ) 2
2
121
1 sin
s
a
Z
s Z
RE
Z
EE
P −+−= αδ
Hay, công suất cung cấp BỞI nguồn E1:
( ) 2
2
121
1 sin
s
a
Z
s Z
RE
Z
EE
P +−= αδ 2
2
121
1 )cos(
s
s
Z
s Z
XE
Z
EE
Q +−−= αδ
Công thức này được áp dụng cho động cơ đồng bộ.
Khi bỏ qua Ra:
( )δsin21
21
sZ
EE
PP ==
sX
EE
PP 21
max2max1 ==
E2
RajXs
I It
LướiEaf
n
Zs
E1 U
Zt
E2
RajXs
I It
Tải
Eaf
n
Zs
E1

Máy phát điện 3 pha:
δϕ sin3cos3
s
af
tt
X
UE
UIP ==
δ
πω
sin
3
2
1
s
af
e
X
UE
f
pP
T 





≈=
s
af
eMAX
X
UE
f
p
T
3
2π
=
ss
af
t
X
U
X
UE
Q
2
3cos3 −= δ Q > 0, tải cảm (RL)
δ 0deg 1deg, 180deg..:=
0 30 60 90 120 150 180
0
100
200
300
400
500
600
Pnet δ( )
M W⋅
Pnetwork
M W⋅
δ
deg
Zt
U
RajXs
I It
Tải
Eaf
n

Đặc tuyến tải của MPĐB Đặc tuyến công suất phản kháng MPĐB
δsin3
s
af
t
X
UE
P =
ss
af
t
X
U
X
UE
Q
2
3cos3 −= δ
_____________________________________________________________
Ví dụ 4: (EX 5.6-p269)
Máy phát đồng bộ ba pha, 75MVA, 13.8kV, điện kháng đồng bộ bảo hòa
Xs=1.35đvtđ, điện kháng động bộ không bảo hòa là 1.56 đvtđ được kết nối với hệ
ReU
Eaf
jXsI
I
ϕt
δ
0
ϕ
Re
U
Eaf
jXsI
I
ϕt
δ
0
ϕ
Re
Eaf
Re
U
jXsI
I
ϕt
δ
0

thống ngoài điện kháng tương đương là XEQ=0.23 đvtđ và điện áp VEQ=1 đvtđ. Điện
áp hở mạch đạt định mức khi dòng kích từ 297A.
a) Tính Pmax (theo MW, và đvtđ) mà máy phát có thể cấp cho hệ thống ngoài nếu sức
điện động của máy phát được giữ ở 1 đvtđ.
b) Nếu máy phát được điều khiển ổn định điện áp thông qua điều chỉnh tự động từ
thông. Nếu máy phát cấp điện cho tải định mức, tính góc công suất, sức điện động
(theo đvtđ),và dòng kích từ tương ứng?
Ví dụ 5: (EX 5.7-p272) (trang 241)

Ví dụ 6: Một máy phát đồng bộ 3 pha hai cực có cấu trúc rotor
dạng hình trụ có các thông số định mức 11kV, 50Hz, 20MVA,
cuộn dây stator nối Y. Điện kháng đồng bộ 5Ω, Ra=1Ω, cosϕđm =
0,9 chậm pha.
a. Tính giá trị sức điện động và góc tải ở điều kiện định mức?
Tính giá trị công suất (tác dụng và phản kháng) cực đại mà
máy phát có thể cấp cho lưới với giá trị sức điện động đã tính
ở trên.

Bài giảng về máy điện

Bài giảng về máy điện

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Bài giảng về máy điện

Similar to Bài giảng về máy điện (20)

Bài giảng về máy điện