Tai lieu thi nghiem may dien

TRƯ NG Ð I H C TÔN Đ C TH NG
KHOA ÐI N - ÐI N T
B MÔN K THU T ĐI N


®

TÀI LI U HƯ NG D N THÍ NGHI M

MÁY ĐI N

Tp.H Chí Minh, tháng 4 - 2010

TRƯỜNG ĐH TÔN ĐỨC THẮNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
--------------------- **************

NỘI QUY
PHÒNG THÍ NGHIỆM ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
ĐIỀU I. TRƯỚC KHI ĐẾN PHÒNG THÍ NGHIỆM SINH VIÊN PHẢI:
1. Nắm vững quy định an toàn của phòng thí nghiệm.
2. Nắm vững lý thuyết và đọc kỹ tài liệu hướng dẫn bài thực nghiệm.
3. Làm bài chuẩn bị trước mỗi buổi thí nghiệm. Sinh viên không làm bài chuẩn bị theo đúng
yêu cầu sẽ không được vào làm thí nghiệm và xem như vắng buổi thí nghiệm đó.
4. Đến phòng thí nghiệm đúng giờ quy định và giữ trật tự chung. Trễ 15 phút không được vào
thí nghiệm và xem như vắng buổi thí nghiệm đó.
5. Mang theo thẻ sinh viên và gắn bảng tên trên áo.
6. Tắt điện thoại di dộng trước khi vào phòng thí nghiệm.
ĐIỀU II. VÀO PHÒNG THÍ NGHIỆM SINH VIÊN PHẢI:
1. Cất cặp, túi xách vào nơi quy định, không mang đồ dùng cá nhân vào phòng thí nghiệm.
2. Không mang thức ăn, đồ uống vào phòng thí nghiệm.
3. Ngồi đúng chỗ quy định của nhóm mình, không đi lại lộn xộn.
4. Không hút thuốc lá, không khạc nhổ và vứt rác bừa bãi.
5. Không thảo luận lớn tiếng trong nhóm.
6. Không tự ý di chuyển các thiết bị thí nghiệm
ĐIỀU III. KHI TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM SINH VIÊN PHẢI:
1. Nghiêm túc tuân theo sự hướng dẫn của cán bộ phụ trách.
2. Ký nhận thiết bị, dụng cụ và tài liệu kèm theo để làm bài thí nghiệm.
3. Đọc kỹ nội dung, yêu cầu của thí nghiệm trước khi thao tác.
4. Khi máy có sự cố phải báo ngay cho cán bộ phụ trách, không tự tiện sửa chữa.
5. Thận trọng, chu đáo trong mọi thao tác, có ý thức trách nhiệm giữ gìn tốt thiết bị.
6. Sinh viên làm hư hỏng máy móc, dụng cụ thí nghiệm thì phải bồi thường cho Nhà trường và
sẽ bị trừ điểm thí nghiệm.
7. Sau khi hoàn thành bài thí nghiệm phải tắt máy, cắt điện và lau sạch bàn máy, sắp xếp thiết
bị trở về vị trí ban đầu và bàn giao cho cán bộ phụ trách.
ĐIỀU IV.
1. Mỗi sinh viên phải làm báo cáo thí nghiệm bằng chính số liệu của mình thu thập được và
nộp cho cán bộ hướng dẫn đúng hạn định, chưa nộp báo cáo bài trước thì không được làm
bài kế tiếp.
2. Sinh viên vắng quá 01 buổi thí nghiệm hoặc vắng không xin phép sẽ bị cấm thi.
3. Sinh viên chưa hoàn thành môn thí nghiệm thì phải học lại theo quy định của phòng đào tạo.
4. Sinh viên hoàn thành toàn bộ các bài thí nghiệm theo quy định sẽ được thi để nhận điểm kết
thúc môn học.
ĐIỀU V.
1. Các sinh viên có trách nhiệm nghiêm chỉnh chấp hành bản nội quy này.
2. Sinh viên nào vi phạm, cán bộ phụ trách thí nghiệm được quyền cảnh báo, trừ điểm thi.
Trường hợp vi phạm lặp lại hoặc phạm lỗi nghiệm trọng, sinh viên sẽ bị đình chỉ làm thí
nghiệm và sẽ bị đưa ra hội đồng kỷ luật nhà trường.

Tp.HCM, Ngày 20 tháng 09 năm 2009
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
(Đã ký)

PGS TS. PHẠM HỒNG LIÊN

Taøi lieäu höôùng daãn thí nghieäm Maùy ñieän
Bμi 1

MÁY BIẾN ÁP 1 PHA
I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
1.1. Máy biến áp một pha làm việc không tải:
Đo U10 ; U20 ; I10 ; P0 để :
Vẽ đặc tuyến không tải U10 = f(I10) (đường cong từ hóa) , U20 = f(I10)
Vẽ đặc tuyến tổn hao không tải P0 = f(I10)
Tính tỷ số biến áp k = U10 / U20.
1.2. Máy biến áp một pha làm việc ngắn mạch:
Đo U1n ; I1n ; I2n ; Pn để :
Vẽ đặc tuyến ngắn mạch U1n = f(I2n)
Vẽ đặc tuyến tổn hao ngắn mạch Pn = f(I2n)
Tính tỷ số biến áp k’ = I2n / I1n
1.3. Máy biến áp một pha làm việc có tải:
Đo U1 ; I1 ; U2 ; I2 ; P1 để :
Vẽ đặc tuyến ngoài U2 = f(I2)

Vẽ đặc tuyến hiệu suất η = f(P2) bằng phương pháp trực tiếp

Vẽ đặc tuyến hiệu suất η = f(P2) bằng phương pháp tổn hao từng phần
1.4. Máy biến áp ba pha:
Nắm được cách đấu cuộn dây sơ cấp và thứ cấp máy biến áp.
Kiểm tra tỉ số máy biến áp bằng cách đo thông số.
II. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
2.1 Máy biến áp một pha.
MBA là một máy điện tĩnh có 2 hay nhiều cuộn dây, trong đó cuộn dây nào nối
với nguồn gọi là cuộn dây sơ cấp (Primary) và cuộn nào nối với tải gọi là cuôn thứ cấp
(Secondary). Như vậy, trong máy biến áp có thể có một hoặc nhiều cuộn sơ cấp và một
hoặc nhiều cuộn thứ cấp. MBA đơn giản nhất có một cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp.
Nhiệm vụ của máy biến áp là biến năng lượng điện AC từ cấp điện áp cảu cuộn sơ cấp
thành cấp điện áp của cuộn thứ cấp.

Bộ môn kỹ thuật điện, Khoa Điện – Điện tử 1

Tỷ số vòng dây của cuộn sơ cấp (NP) và cuộn dây thứ cấp (NS) được gọi là tỷ số
vòng dây. Tỷ số này cho biết mỗi quan hệ giữa giá trị đầu vào và đầu ra của một máy
biến áp. Sơ đồ 1 cho thấy một máy biến áp một pha đơn giản có một cuộn sơ cấp và
một cuộn thứ cấp được nối với một tải điện trở R1.

2.2 Máy biến áp ba pha.
2.2.1 Nguyên lý làm việc của máy biến áp.
- Nguyên lý về cảm biến điện từ
- Điện được đưa vào cuộn sơ cấp sẽ cảm ứng điện từ sang cuộn dây thứ cấp – cấp
điện áp của cuộn dây sơ cấp và thư cấp tỷ lệ thuận với số vòng dây của cuộn sơ
và thứ cấp.
2.2.2 Cấu tạo của máy biến áp 3 pha.
- Mạch điện từ.
- Các cuộn dây.
- Vỏ máy
- Thiết bị bảo vệ và đo lường.
2.2.3 Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy biến áp.
- Công suất máy biến áp S (KVA); tỷ số biến áp k
- Điệp áp và dòng điện phía sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp.
- Tổn hao đồng và tổn hao sắt từ Pn và Po.
- Điện áp ngắn mạch Un% của máy biến áp.
- Hiệu suất của máy biến áp (%)


III. CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM:
3.1. Máy biến áp một pha:
3.1.1. Máy biến áp làm việc không tải:

A W

Hình 1.1
Bước 1. Nối mạch như hình 1.1
Bước 2. Xoay núm điều chỉnh điện áp nguồn vị vị trí không
Bước 3. Bật nguồn, xoay núm điều chỉnh điện áp để tăng U10 , ghi U10 , U20 , I10 , P0
vào bảng 1.1
U10 (V)
U20(V)
I10(A)
P0(W)
Bảng 1.1
Đặc tuyến không tải U10 = f(I10)
U10 (V)

I10 (A)


Đặc tuyến P0 = f(U10)
P0 (W)

U10 (V)

Tính tỷ số biến áp k = U10 / U20
U10(V)
U20(V)
k

3.1.2. Máy biến áp làm việc ngắn mạch:

A1 W

A2

Hình 1.2

Bước 5. Xoay núm điều chỉnh điện áp nguồn vị vị trí không


Bước 6. Bật nguồn, xoay núm điều chỉnh điện áp để tăng từ từ I1n đến giá trị định
mức (I1đm = 0.25A), ghi U1n ; I1n ; I2n ; Pn vào bảng 1.2
U1n (V)
I1n(A)
I2n(A)
Pn(W)
Bảng 1.2
Đặc tuyến ngắn mạch U1n = f(I2n)
U1n (V)

I2n (A)

Đặc tuyến tổn hao ngắn mạch Pn = f(I2n)

Pn (W)

I2n (A)


Tính tỷ số k’ = I2n / I1n
I2n(A)
I1n(A)
k’

3.1.3. Máy biến áp làm việc có tải:

A1 W A2

Taûi

Hình 1.3

Bước 2. Bật các công tắc tải về 0 để ngắt tải
Bước 3. Bật nguồn, xoay núm điều chỉnh điện áp nguồn để tăng U1 = 220V và giữ
không đổi trong suốt thí nghiệm.
Bước 4. Đóng tải trở R vào máy biến áp. Lần lượt thay đổi giá trị điện trở R, tương
ứng mỗi giá trị ghi vào bảng 3.1
Tải trở R (Ω) Điện áp U2 (V) Dòng điện I2 (A) Dòng điện I1 (A) Công suất P1(W)

∞

5100
2700
2700//5100
1500
1500//5100
2700//1500


2700//1500//5100

Bước 5. Ngắt tải trở R. Đóng tải cảm XL vào máy biến áp. Lần lượt thay đổi giá trị
điện cảm XL, tương ứng mỗi giá trị ghi vào bảng 3.2
Tải cảm L (H) Điện áp U2 (V) Dòng điện I2 (A) Dòng điện I1 (A) Công suất P1(W)

∞

14
7
14//7
3,5
14//3,5
7//3,5
14//7//3,5

Bước 6. Ngắt tải cảm XL. Đóng tải dung XC vào máy biến áp. Lần lượt thay đổi giá
trị điện dung XC, tương ứng mỗi giá trị ghi vào bảng 3.3
Tải dung C (µF) Điện áp U2 (V) Dòng điện I2 (A) Dòng điện I1 (A) Công suất P1(W)

∞

0,75
1,5
0,75//1,5
3
0,75//3
1,5//3
0,75//1,5//3

Bước 7. Tắt nguồn, tháo mạch kết thúc thí nghiệm.
Chú ý : Để vẽ đặc tuyến hiệu suất , ta có :
Phương pháp trực tiếp: η = P2 / P1 với P2 = U2I2
Phương pháp tổn hao từng phần: η = P2 / (P2 + Pn + P0)
Với : P2 = U2I2 ;
Pn xác định theo đường Pn = f(In)
P0 lấy một giá trị ứng với U10 = 220V ở thí nghiệm 1.

3.2 Máy biến áp ba pha
3.2.1 Thí nghiệm không tải:
3.2.1.1 Thí nghiệm MBA 3 pha đấu ∆/∆.

Bước 1. Xoay núm điều khiển điện áp (ngược chiều kim đồng hồ) về vị trí 0.
Chú ý: xác định cực tính cuộn dây MBA trước khi đấu kín.

Bước 2. Kiết nối MBA như sơ đồ hình 2-1.
Bước 3. Bật nguồn và điều chỉnh điện áp ES = 220V. Khi sử dụng đồng hồ Voltkế
xoay chiều để đo và ghi lại kết quả:
E5-6(1) = ………V E1-2(1) = ………V
Es = 220V E5-6(2) = ………V E1-2(2) = ………V
E5-6(3) = ………V E1-2(3) = ………V
E1-2 tổng = E2 = ……… V
Các giá trị đo được có bằng không? Từ đó xác định các cuộn dây nối đúng thư tự pha?
………………………………………………………………………………………….

Bước 4. Khi các cuộn dây thứ cấp còn ở dạng tam giác hở (∆) (như hình H2-1) thì
điện áp tổng của các cuộn dây thứ cấp 1-2 có bằng 0 không? Đo U1-2 tổng = 0
V từ đó xác định rằng an toàn khi đóng kín mạch theo hình ∆ trên phần thứ
cấp của MBA.
Bước 5. Khi việc nối các cuộn dây được xác định là đúng theo cực tính thì đóng kín
hình ∆ trên phần thứ cấp của MBA.
Bước 6. Nối 3 voltkế E1, E2, E3 vào 3 pha của cuôn dây thứ cấp.


Bật nguồn và điều chỉnh điện áp để có ES = 220V.
Đo E1 = E2 = E3 = ………V ( bên phía thứ cấp)
Chú ý rằng: MBA được kết nối theo tỷ số biến áp K = 1 nên điện áp sơ cấp bằng điện
áp thư cấp.

Bước 7. Tắt nguồn tháo tất cả các dây nối.
3.2.1.2 Thí nghiệm MBA 3 pha đấu Y/Y.

6 6
2 1

5
6 2 1
ES

6
5 2 1

Hình 2.2: Máy biến áp 3 pha đấu Y-Y

Bước 1. Nối Module MBA 3 pha theo hình Y/Y như sơ đồ hình H2-2.
Bước 2. Bật nguồn và điều chỉnh để được điện áp ES = 220V (ES = U5-5 = điện áp bên
sơ cấp)
Bước 3. Sử dụng Voltkế để đo điện áp từng cuộn dây bên sơ cấp và thứ cấp.
E5-6(1) = ………V
E5-6(2) = ………V E5-5 = ………V
E5-6(3) = ………V
E1-2(1) = ………V
E1-2(2) = ………V E1-1 = ………V
E1-2(3) = ………V
Các giá trị đo được có bằng không? Từ đó xác định các cuộn dây nối đúng thư tự
pha?

Bước 4. Kết quả đo được xác nhận rằng: các cuộn dây thứ cấp được nối đúng quan hệ
pha.


Bước 5. Điện áp dây bên phần sơ cấp và bên thư cấp của MBA có lớn gấp 3 lần điện
áp pha trên từng cuộn dây MBA?

Ta đã xét MBA 3 pha đấu ∆/∆ và đấu Y/Y ở chế độ không tải và có tỷ số biến thế
U1 w1
là U K = = = 1 (w1, w2 số vòng dây của 2 cuộn dây sơ và thứ cấp của MBA).
U 2 w2

- Khi K >1 MBA là hạ thế.
- Khi K <1 MBA là tăng thế.
3.2.2 Thí nghiệm có tải MBA 3 pha đấu ∆/Y:

Bước 1. Công tắc chính của nguồn đặt ở vị trí 0 (OFF) núm điều khiển điện áp đặt ở
vị trí ngược chiều kim đồng hồ.
Bước 2. Nối Module MBA 3 pha theo hình ∆/Y như trong sơ đồ hình H2-3.

X
Y1 Y2

Bước 3. Bật nguồn và điều chỉnh để được điện áp ES = 127 V
Đo điện áp dây trên phần sơ cấp và thứ cấp và ghi lại kết quả.
E5-6(1) = ………V E5-6(2) = ………V E5-6(3) = ………V
E1-2(1) = ………V E1-2(2) = ………V E1-2(3) = ………V

Bước 4. Trên phần thứ cấp của MBA có 3 tải trở R với
R = 5100 // 2700 // 1500 ≈ 811 Ω
Đọc và ghi lại kết quả các dòng điện trên tải R
I1 = ………mA I2 = ………mA I3 =………mA


Bước 5. Với tải trở R = 1500//2700 = 964 Ω Đo và ghi:
I1 = ………mA I2 = ………mA I3 =………mA

Bước 6. Tải nguồn
- Tháo I1 đấu vào giữa X-Y1 để đo đòng điện dây sơ cấp.
- Tháo I2 đấu vào giữa X-Y2 để đo đòng điện pha sơ cấp.

Bước 7. Bật nguồn và giữ nguyên ES = 127 V
Đo và ghi:
I1 = ………mA I2 = ………mA I3 =………mA

Bước 8. So sánh dòng điện đo được bên phần sơ cấp và thứ cấp.


BÀI 2

MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
- Hiểu cách đấu các loại động cơ điện một chiều.
- Khảo sát các đặc tính của các loại máy điện một chiều.
- Khảo sát sự thay đổi của tốc độ theo dòng kích từ và theo điện áp.
2.1 Động cơ một chiều kích từ độc lập:
Khi dòng điện trong nam châm điện stator
được cấp từ một nguồn một chiều độc lập,
có thể là cố định hay thay đổi, khi đó gọi
là máy điện một chiều kích từ độc lập.
Dòng điện chạy trong nam châm điện
stator thường được gọi là dòng điện kích
từ vì nó được dùng để tạo ra từ trường cố
định. Có thể thấy phản ứng cơ và điện của
Hình 1.1 Sơ đồ thay thế tương đương của động cơ một chiều bằng cách kiểm tra
động cơ một chiều. mạch điện tương đương của nó như trên
hình 1.1.
Trong sơ đồ thay thế trên, EA [V] là điện áp trên chổi than, IA [A] là dòng điện
chảy qua chổi than, và RA [Ω] là điện trở giữa hai chổi than. Chú ý rằng EA, IA và RA
thường được gọi là điện áp, dòng điện và điện trở phần ứng. ERA [V] là điện áp rơi trên
điện trở phần ứng. Khi động cơ quay sẽ tạo ra một điện áp cảm ứng tỉ lệ với tốc độ
ECEMF [V]. Điện áp cảm ứng này thường được biểu diễn là một nguồn một chiều trên
mạch điện thay thế tương đương như trên hình 1.1. Động cơ cũng tạo ra một moment
tỉ lệ với dòng điện phần ứng IA [A] chạy trong động cơ. Phản ứng của động cơ theo hai
phương trình sẽ cho ở dưới đây. Phương trình thứ nhất là quan hệ tốc độ động cơ và
điện áp cảm ứng ECEMF [V], phương trình thứ hai là quan hệ giữa moment T [Nm] và
dòng điện phần ứng IA[A].
n = K1 x ECEMF
T = K2 x IA
với K1 là hằng số có đơn vị [(vòng/phút)/V]
K2 là hằng số có đơn vị [N.m/A] hay [lbf-in/A]


Khi cấp cho phần ứng của động cơ một
chiều một điện áp EA lúc không tải, thì
dòng điện phần ứng trong mạch điện
tương đương trên hình 1.1 là hằng số và
có giá trị rất nhỏ. Kết quả là điện áp rơi
trên điện trở phần ứng ERA rất nhỏ và có
thể bỏ qua, và EEMF có thể được xem là
điện áp phần ứng EA. Vì vậy, quan hệ
giữa tốc độ động cơ n và điện áp phần ứng
EA là một đường thẳng vì ECEMF tỉ lệ với
Hình 1.2 Quan hệ tuyến tính giữa tốc độ động cơ
và điện áp phần ứng.
tốc độ n. Quan hệ tuyến tính này được vẽ
trên hình 1.2, và độ dốc của đường thẳng
là hệ số K1.
Quan hệ giữa moment T và dòng điện
phần ứng IA của động cơ cũng tương tự,
như vậy động cơ một chiều có thể được
xem là một bộ biến đổi dòng điện –
moment tuyến tính. Hình 1.3 mô tả quan
hệ tuyến tính giữa moment T và dòng
điện phần ứng IA của động cơ. Hằng số
K2 là độ dốc của đặc tuyến này
Khi dòng điện phần ứng tăng, điện áp rơi
Hình 1.3 Quan hệ tuyến tính giữa moment và
dòng điện phần ứng của động cơ. trên điện trở phần ứng ERA=RA x IA cũng
tăng và không thể bỏ qua. Khi đó điện áp
phần ứng tính như sau:
EA=ERA+ ECEMF
Vì vậy, khi cung cấp cho động cơ một
chiều một điện áp không đổi EA, điện áp
rơi trên điện trở phần ứng ERA sẽ tăng
khi dòng điện phần ứng IA tăng, và vì thế
dẫn tới làm giảm điện áp ECEMF. Điều
Hình 1.4 Quan hệ tốc độ - dòng điện phần này cũng sẽ làm giảm tốc độ n của động
ứng n=f(IA) khi EA=const
cơ vì tốc độ tỉ lệ với điện áp ECEMF. Trên
hình 1.4 là đồ thị quan hệ giữa tốc độ động cơ n và dòng điện phần ứng IA khi điện áp
phần ứng EA không thay đổi.
Có thể thay đổi các đặc tính của động cơ một chiều kích từ độc lập bằng cách
thay đổi độ lớn của từ trường cố định do nam châm điện stator tạo ra. Điều này có thể

được thực hiện bằng cách thay đổi dòng điện chạy trong nam châm điện stator. Dòng
điện này thường được gọi là dòng điện kích từ (IF) vì nó được dùng để tạo ra từ trường
cố định trong động cơ điện một chiều. Có thể dùng một biến trở được nối tiếp với cuộn
dây điện từ để điều chỉnh dòng điện kích từ.
Hình 1.5 mô tả các quan hệ tốc độ theo điện áp phần ứng và moment theo dòng
điện phần ứng của động cơ một chiều kích từ độp lập thay đổi thế nào khi dòng điện
kích từ giảm xuống dưới giá trị định mức của nó. Hằng số K1 sẽ lớn hơn và hằng số K2
sẽ nhỏ hơn. Điều này có nghĩa là động cơ có thể quay với tốc độ cao hơn mà không
vượt quá giá trị định mức của điện áp phần ứng. Tuy nhiên moment mà động cơ tạo ra,
khi điện áp phần ứng không lớn hơn giá trị định mức sẽ giảm xuống.
Cũng có thể đặt dòng điện kích từ của động cơ một chiều kích từ độc lập ở giá trị
lớn hơn định mức trong một thời gian ngắn. Các đặc tính tốc độ theo điện áp phần ứng
và moment theo dòng điện phần ứng sẽ ngược lại tức là hằng số K1 sẽ nhỏ hơn và hằng
số K2 sẽ lớn hơn. Kết quả là, động cơ có thể tạo ra moment cao hơn trong thời gian đó
nhưng tốc độ động cơ có thể quay mà không làm điện áp phần ứng vượt quá giá trị
định mức sẽ giảm xuống. Tăng dòng điện kích từ khi khởi động sẽ làm tăng moment
của động cơ một chiều kích từ độc lập và vì vậy sẽ làm quá trình gia tốc của động cơ
tăng lên.

Hình 1.5 Xét ảnh hưởng của dòng kích từ đến các hằng số K1 và K2.

2.2 Động cơ một chiều kích từ nối tiếp:
Động cơ một chiều kích từ nối tiếp là động cơ trong đó nam châm điện kích từ là
một cuộn dây nối tiếp với phần ứng như trên hình 1.6. Độ lớn của trường kích từ của
nam châm điện do đó thay đổi khi dòng điện phần ứng thay đổi. Kết quả là K1 và K2
thay đổi khi dòng điện phần ứng thay đổi. Hình 1.6 trình bày đặc tính tốc độ theo
moment của động cơ kích từ nối tiếp khi điện áp phần ứng không đổi. Đặc tính này
cho thấy rằng tốc độ giảm phi tuyến khi moment tăng, tức là khi dòng điện phần ứng
tăng.



Vượt

Hình 1.6. Động cơ kích từ nối tiếp và đặc tính tốc độ theo moment.

Động cơ kích từ nối tiếp cho moment khởi động lớn và vùng tốc độ làm việc
rộng khi nó được cấp bởi nguồn điện không đổi. Tuy nhiên, tốc độ, moment và dòng
điện phần ứng phụ thuộc vào tải cơ của động cơ. Thêm vào đó, động cơ kích từ nối
tiếp có đặc tính làm việc phi tuyến như đã giới thiệu trên hình 1.6 về quan hệ tốc độ và
moment. Kết quả là rất khó giữ tốc độ của động cơ không đổi khi tải cơ của động cơ
dao động. Hơn nữa, dòng điện phần ứng phải được giới hạn để tránh những hỏng hóc
khi khởi động (khi cấp điện cho động cơ). Cuối cùng, một động cơ một chiều kích từ
nối tiếp không bao giờ được chạy không tải vì khi đó tốc độ động cơ sẽ tăng lên rất
cao và sẽ làm hỏng động cơ.
Ngày nay, các động cơ một chiều kích từ nối tiếp có thể được dùng với nguồn
điện không đổi, chẳng hạn trong các động cơ khởi động ôto; hay với nguồn điện biến
thiên, chẳng hạn trong các hệ thống máy kéo.
2.3 Động cơ một chiều kích từ song song
Động cơ một chiều kích từ song song là động cơ trong đó nam châm điện kích từ
là một cuộn dây nối song song với phần ứng, cả hai cuộn dây đều được nối vào cùng
một nguồn điện một chiều như trên hình 1.7. Với điện áp phần ứng không đổi K1 và K2
là không đổi, và đặc tính tốc độ theo moment rất giống với đặc tính của động cơ một
chiều kích từ độc lập khi điện áp nguồn một chiều không đổi, như trên hình 1.7. Cũng
giống như với động cơ một chiều kích từ độc lập, các đặc tính (K1 và K2) của động cơ
kích từ song song có thể thay đổi bằng cách thay đổi dòng điện kích từ với biến trở.
Tuy nhiên, rất khó điều chỉnh tốc độ động cơ kích từ song song bằng cách thay đổi
điện áp phần ứng, bởi vì điều này sẽ làm thay đổi dòng điện kích từ, và vì thế các đặc
tính của động cơ sẽ có xu hướng chống lại sự thay đổi tốc độ.



Vượt tốc

Hình 1.7. Động cơ kích từ song song và các đặc tính của nó.

Ưu điểm chính của động cơ một chiều kích từ song song là chỉ cần duy nhất một
nguồn điện một chiều cho cả hai dây quấn phần ứng và kích từ. Ưu điểm nữa là tốc độ
thay đổi rất ít khi tải cơ của động cơ thay đổi. Tuy nhiên, động cơ kích từ song song có
miền tốc độ không lớn vì tốc độ không thể thay đổi dễ dàng bằng cách thay đổi điện áp
phần ứng. Hơn nữa, dòng điện phần ứng cần được giới hạn để tránh hư hỏng cho động
cơ khi nó khởi động. Cuối cùng, nếu cuộn dây kích từ song song bị hở mạch bất ngờ
thì dòng điện kích từ IF sẽ bằng không, tốc độ động cơ sẽ tăng rất nhanh, động cơ sẽ bị
mất ổn định như trình bày hình 1.7.
2.4 Động cơ một chiều kích từ hỗn hợp:
Có thể kết hợp các cuộn dây kích từ nối tiếp và song song để đạt được một đặc
tính tốc độ theo moment đặc biệt. Các cuộn dây kích từ nối tiếp và song song có thể
nối với nhau để từ thông của chúng cộng với nhau kiểu này thường được gọi là động
cơ kích từ hỗn hợp tăng cường. Các cuộn dây kích từ nối tiếp và song song còn có thể
nối với nhau theo cách để từ thông của chúng loại trừ lẫn nhau. Kiểu nối này tạo ra
động cơ kích từ hỗi hợp loại trừ, hiện nay rất ít được dùng vì động cơ sẽ trở nên không
ổn định khi dòng điện phần ứng tăng.



Hình 1.8 Động cơ kích từ hỗn hợp và đặc tính tốc độ theo moment.

Hình 1.8 là một đồ thị cho thấy các đặc tính tốc độ theo moment của các kiểu
khác nhau cuả động cơ một chiều đã nói cho tới nay. Có thể thấy, động cơ một chiều
kích từ độc lập và song song cho kiểu đặc tính giống nhau. Đặc điểm chính của các
đặc tính này là tốc độ thay đổi ít và tuyến tính khi moment thay đổi. Mặc khác, đặc
tính của các động cơ kích từ nối tiếp là phi tuyến và tốc độ thay đổi rất nhiền (vùng tốc
độ làm việc lớn) khi moment thay đổi. Cuối cùng, đặc tính của động cơ kích từ hỗn
hợp là sự kết hợp các đặc tính của động cơ kích từ nối tiếp và song song. Nó cho phép
động cơ kích từ hỗn hợp có vùng biến thiên tốc độ khá lớn, nhưng tốc độ không biến
thiên tuyến tính theo moment.


3.1 Động cơ một chiều kích từ độc lập
3.1.1 Kết nối thiết bị, chuẩn bị thí nghiệm (hình 1.9)
Bước 1. Tắt nguồn, xoay núm điều chỉnh điện áp nguồn về vị trí MIN.
Bước 2. Dùng dây curoa nối trục máy đo moment với máy điện một chiều.
Bước 3. Lắp nguồn điều khiển cho máy đo moment, xoay núm LOAD CONTROL ở
vị trí MIN.
Bước 4. Lắp nguồn nuôi biến thiên cho phần ứng máy điện một chiều.
Bước 5. Lắp mạch kích từ độc lập cho phần cảm máy điện một chiều. Để hở mạch ở
các điểm A và B như trên hình vẽ.

Hình 1.9. Động cơ một chiều kích từ độc lập nối với máy đo moment.

3.1.2 Xác định điện trở phần ứng
Bước 6. Bật công tắc chính của bộ nguồn về vị trí ON, điều chỉnh điện áp phần ứng EA
để dòng điện phần ứng IA đạt giá trị định mức (1,5A) (được chỉ thị bởi đồng
hồ đo E1, I1). Đọc giá trị E1.
Tính giá trị điện trở phần ứng Rư = Ω
Bước 7. Xoay núm điều chỉnh điện áp về vị trí MIN và tắt nguồn. Nối các điểm A và
B trong mạch trên hình 1.9 với nhau.


3.1.3 Thí nghiệm xác định đặc tính cơ n = f(M) khi EA = Uđm; IF=Itđm
Bước 8. Bật nguồn nuôi. Trên máy đo moment, xoay núm LOAD CONTROL về vị trí
MIN. Xoay biến trở cuộn dây kích từ FIELD RHEOSTART sao cho dòng
điện kích từ IF = Itđm = 0.3A (được chỉ thị bởi đồng hồ đo I2). Điều chỉnh điện
áp trên phần ứng bằng giá trị định mức máy điện EA=Uđm = 220V
Bước 9. Trên máy đo moment xoay núm LOAD CONTROL để tăng tải thêm 0.2Nm.
Chờ cho động cơ chạy ổn định ; đọc các giá trị : độ lớn tải M, dòng điện phần
ứng IA, tốc độ động cơ n.
Moment tải M (Nm) Dòng phần ứng IA(A) Tốc độ n (v/p)
0.2
Bước 10. Lặp lại Bước 9 cho đến khi IA= Iđm = 1.5A. Số liệu ghi nhận được ghi vào
bảng 2.1.3
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
Bảng 2.1.3
3.1.4 Thí nghiệm điều khiển tốc độ theo dòng kích từ:
Bước 11. Lần lượt thay giá trị dòng kích từ IF = 0.25A ; IF = 0.2A. Tương ứng với mỗi
giá trị dòng kích từ IF, xoay núm LOAD CONTROL (trên máy đo moment)
về vị trí MIN làm lại thí nghiệm như trong Bước 9 và Bước 10. Số liệu ghi
nhận được ghi vào bảng 2.1.4a và Bảng 2.1.4b.


Khi dòng kích từ IF = 0.25 A ( Bảng 2.1.4a)
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0

Khi dòng kích từ IF = 0.2 A ( Bảng 2.1.4b)
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0

Vẽ đồ thị quan hệ giữa moment M và tốc độ n với các dòng kích từ lần lượt là
0,3; 0,25; 0,2 vào cùng hệ trục tọa độ. Từ đó rút ra nhận xét.



…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
3.1.5 Thí nghiệm điều khiển tốc độ theo điện áp:
Bước 12. Lần lượt thay giá trị điện áp phần ứng EA = 200V; EA = 180V; EA = 150V.
Tương ứng với mỗi giá trị điện áp phần ứng EA, xoay núm LOAD
CONTROL (trên máy đo moment) về vị trí MIN làm lại thí nghiệm như


trong Bước 9 và Bước 10. Số liệu ghi nhận được ghi vào bảng 2.1.5a và
Bảng 2.1.5b và Bảng 2.1.5c.
Khi điện áp phần ứng EA = 200V ( Bảng 2.1.5a)
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0

Khi điện áp phần ứng EA = 180V ( Bảng 2.1.5b)
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0


Khi điện áp phần ứng EA = 150V ( Bảng 2.1.5c)
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0

Vẽ đồ thị quan hệ giữa moment M và tốc độ n với các điện áp EA lần lượt là
200 ; 180 ; 150 vào cùng hệ trục tọa độ. Từ đó rút ra nhận xét.
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….



3.1.6 Kết thúc thí nghiệm:
Bước 13. Tắt nguồn, xoay núm điều chỉnh điện áp nguồn về vị trí MIN. Trên máy đo
moment xoay núm LOAD CONTROL về vị trí MIN.
Bước 14. Tháo mạch, kết thúc thí nghiệm.

3.2 Động cơ một chiều kích từ song song


Bước 3. Lắp nguồn cho máy đo moment, xoay núm LOAD CONTROL ở vị trí MIN.
Bước 4. Lắp nguồn nuôi biến thiên cho máy điện một chiều.

Cuộn dây
song song

Hình 1.10. Mạch động cơ kích từ song song
3.2.2 Thí nghiệm xác định đặc tính cơ n = f(M) khi EA = Uđm; IF = Itđm
điện kích từ IF = Itđm = 0.3A(được chỉ thị bởi đồng hồ đo I2). Điều chỉnh điện
áp trên phần ứng bằng giá trị định mức máy điện EA = Uđm = 220V
0.2

Bước 7. Lặp lại Bước 6 cho đến khi IA = Iđm = 1.5A. Số liệu ghi nhận được ghi vào
bảng 2.2.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2


1.4
1.6
1.8
2.0
Bảng 2.2.2
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0

0.2
0.4
0.6
0.8


1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0



…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
CONTROL (trên máy đo moment) về vị trí MIN làm lại thí nghiệm như trong
Bước 6 và Bước 7. Số liệu ghi nhận được ghi vào bảng 2.2.4a và Bảng 2.3.4b
và Bảng 2.3.4c.
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0

0.2
0.4
0.6
0.8


1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0

0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0

Vẽ đồ thị quan hệ giữa moment M và tốc độ n với các điện áp EA lần lượt là 200;
180; 150 vào cùng hệ trục tọa độ. Từ đó rút ra nhận xét.
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….


3.3 Động cơ một chiều kích từ nối tiếp
Lặp lại các bước thí
nghiệm giống như
trong mục 3.2 nhưng
thay đổi dây nối để lắp
thành mạch động cơ
kích từ nối tiếp như
trên hình 1.11.

Hình 1.11. Động cơ kích từ nối tiếp

0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2


1.4
1.6
1.8
2.0

100 vào cùng hệ trục tọa độ. Từ đó rút ra nhận xét.

…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….


3.4 Động cơ một chiều kích từ hỗn hợp:
Bước 3. Lắp nguồn cho máy đo moment, xoay núm LOAD CONTROL ở vị trí MIN.
Bước 4. Lắp nguồn nuôi biến thiên cho máy điện một chiều.

Cuộn dây
song song

Hình 1.11. Động cơ kích từ hỗn hợp tăng cường

3.4.2 Thí nghiệm xác định đặc tính cơ n = f(M) khi EA = Uđm; IF = Itđm
điện kích từ IF = Itđm = 0.3A(được chỉ thị bởi đồng hồ đo I2). Điều chỉnh điện
áp trên phần ứng bằng giá trị định mức máy điện EA=Uđm = 220V

0.2

Bước 7. Lặp lại Bước 6 cho đến khi IA = Iđm = 1.5A. Số liệu ghi nhận được ghi vào
bảng 2.4.2


0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
Bảng 2.2.2
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0


0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0

…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….



CONTROL (trên máy đo moment) về vị trí MIN làm lại thí nghiệm như trong
Bước 6 và Bước 7. Số liệu ghi nhận được ghi vào bảng 2.4.4a và Bảng 2.4.4b
và Bảng 2.4.4c.


0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0

0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0


0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0

180; 150 vào cùng hệ trục tọa độ. Từ đó rút ra nhận xét.
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….


BÀI 3

MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
- Khảo sát các hiện tưởng không tải, ngắn mạch, mang tải của động cơ.
- Khảo sát các đặc tính cơ của động cơ.
- Khảo sát các hiện tượng mất pha.
- Khảo sát ảnh hưởng của điện trở phụ đến khả năng tải của động cơ rotor dây quấn
Rotor máy điện không đồng bộ thường có hai kiểu cấu tạo: kiểu lồng sóc và kiểu
dây quấn. Về nguyên lý cả hai kiểu máy điện không đồng bộ này hoạt động giống
nhau, nhưng để tiện mô tả ta xét nguyên tắc hoạt động của loại rotor lồng sóc.
Giả sử có một thang làm bằng dây dẫn đặt nằm ngang, bên trên có thanh nam
châm di chuyển với vận tốc v , khi đó sẽ xuất hiện các dòng điện cảm ứng như h. 3.1.

Hình 3.1 Nam châm chuyển động trên một thang dây dẫn

Các dòng điện chạy trong vòng dây tạo bởi dây dẫn {1; 2} và vòng tạo bởi dây
dẫn {2 ; 3} có chiều sao cho chúng tạo nên các từ trường với các cực nam và cực bắc
có tác dụng cản trở sự chuyển động tương đối giữa thanh nam châm và thang được thể
hiện trên hình 3.2.

Hình 3.2 Từ trường do dòng điện trong thang dây dẫn tạo ra


Như vậy khi có sự chuyển tương đối giữa thanh nam châm và thang dây dẫn sẽ
có lực tác động tương hỗ giữa từ trường của thanh nam châm và các từ trường tạo bởi
dòng cảm ứng trong thang. Lực này làm cho thang bị kéo dọc theo hướng chuyển động
của thanh nam châm. Tuy nhiên, nếu thang chuyển động cùng vận tốc của thanh nam
châm thì sẽ không còn sự biến thiên từ thông nên không có dòng cảm ứng để tạo dòng
điện chạy vào trong vòng dây dẫn bằng kim loại, có nghĩa là không còn từ lực tác động
lên thang. Vì vậy, thang dây dẫn phải chuyển động với vận tốc chậm hơn so với vận
tốc chuyển động của thanh nam châm để tạo ra một từ lực kéo thang theo hướng
chuyển động của nam châm. Sự chênh lệch tốc độ chuyển động của hai vật này càng
lớn thì sự biến thiên từ thông càng lớn, do đó lực điện từ tác động lên thang dây dẫn
càng lớn.
Trong máy điện không đồng bộ bộ phận nhận dòng điện cảm ứng giữ vai trò như
thang dây dẫn nêu trên là rotor; bộ phận tạo ra từ trường quay giữ vai trò như thanh
nam châm chuyển động chính là mạch từ dây quấn stator.
3.1 Khảo sát các đặc tuyến không tải:
3.1.1 Kết nối thiết bị, chuẩn bị thí nghiệm không tải:

Bước 1. Tắt nguồn, xoay núm điều chỉnh điện áp nguồn 3 pha về vị trí không
Bước 2. Kết nối tam giác cho 3 cuộn stator máy điện không đồng bộ. Mắc các thiết bị
đo điện áp pha E1, dòng điện pha I1, công suất W1 rồi nối kết với nguồn như
mô tả trên hình 3.3

Hình 3.3 Sơ đồ kết nối cho thí nghiệm không tải.

3.1.2 Thí nghiệm không tải:
Bước 3. Bật nguồn 3 pha cấp điện áp cho máy điện. Kiểm tra nếu động cơ quay
ngược chiều kim đồng hồ thì tắt nguồn, tráo 2 dây pha (đảo vị thứ tự


pha) nhằm làm cho động cơ quay theo chiều kim đồng hồ trong quá trình làm
thí nghiệm.
Bước 4. Điều chỉnh điện áp đặt lên cuộn stator bằng 220V. Cho động cơ không đồng
bộ khởi động. Chờ cho động cơ chạy ổn định, đọc điện áp pha U (đồng hồ
E1), dòng điện I1 pha (đồng hồ I1), tốc độ không tải n, tổn thất không tải ΔP0.

Điện áp U (V) Dòng điện I (A) Tốc độ n (v/p) Tổn hao ΔP0 (W)

Bước 5. Khảo sát chế độ không tải khi điện áp từ 50%-100% giá trị định mức
(220V): Mỗi lần tăng điện áp lên 20V, đọc các thông số như Bước 4 cho đến
khi điện áp đặt lên cuộn stator bằng Uđm. Các số liệu đọc được ghi vào Bảng
2.1.2.a


110
130
150
170
190
210
Bảng 2.1.2.a
Bước 6. Khảo sát chế độ không tải khi điện áp trên giá trị định mức: Mỗi lần tăng
điện áp lên 20V, đọc các thông số như Bước 4 cho đến khi dòng điện trong
cuộn stator còn nhỏ hơn giá trị định mức. Các số liệu đọc được ghi vào Bảng
2.1.2.b. Lưu ý bước này phải tiến hành nhanh trong vòng dưới 5 phút.

230
250
Bảng 2.1.2.b


Bước 7. Khảo sát chế độ không tải khi điện áp dưới 0.5Uđm: Lặp lại bước 4, sau đó
mỗi lần giảm điện áp xuống 10V, đọc các thông số như Bước 4 cho đến khi
động cơ chạy với tốc độ khá chậm hoặc dòng điện trong cuộn stator còn nhỏ
hơn giá trị định mức. Các số liệu đọc được ghi vào Bảng 2.1.2.c. Lưu ý bước
này phải tiến hành nhanh trong vòng dưới 5 phút.

90
70
Bảng 2.1.2.c
Bước 8. Chỉnh điện áp nguồn về không, tắt nguồn, tháo mạch, kết thúc thí nghiệm
không tải.
Bước 9. Vẽ đồ thị đặc tính không tải của động cơ lên trên đồ thị. Từ đó rút ra nhận xét.

…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….


3.2 Thí nghiệm ngắn mạch – Định thông số của máy điện không đồng bộ:
3.2.1 Kết nối thiết bị, chuẩn bị thí nghiệm ngắn mạch:
Bước 1. Tắt nguồn, xoay núm điều chỉnh điện áp nguồn 3 pha về vị trí không.

Hình 3.4 Sơ đồ kết nối cho thí nghiệm ngắn mạch.

Bước 2. Kết nối sao cho 3 cuộn stator máy điện không đồng bộ. Mắc các thiết bị đo
điện áp pha E1, dòng điện pha I1, công suất W1 rồi nối kết với nguồn. Dùng
dây cuaro nối rotor máy điện không đồng bộ với máy đo moment như mô tả
trên hình 3.4. Cấp nguồn, kiểm tra nếu động cơ quay ngược chiều kim đồng
hồ thì tắt nguồn, tráo 2 dây pha (đảo vị thứ tự pha) nhằm làm cho động cơ
quay theo chiều kim đồng hồ trong quá trình làm thí nghiệm. Tắt nguồn, xoay
núm điều chỉnh điện áp nguồn 3 pha về vị trí không.
3.2.2 Thí nghiệm ngắn mạch:
Bước 3. Kiểm tra bảo đảm núm điều chỉnh điện áp nguồn 3 pha về vị trí không. Dùng
chốt chặn không cho máy đo moment quay để đo moment khởi động và làm
thí nghiệm ngắn mạch. Bật nguồn 3 pha cấp điện áp cho máy điện.
Bước 4. Điều chỉnh điện áp đặt lên cuộn stator bằng 30V. Đọc điện áp dây U (đồng hồ
E1), dòng điện pha I1 (đồng hồ I1), moment khởi động (máy đo moment), tổn
thất ngắn mạch ΔPn.

Điện áp U (V) Dòng điện I (A) Moment khởi động (Nm) Tổn hao ΔP0 (W)

30

Bước 5. Khảo sát đặc tuyến ngắn mạch: Mỗi lần tăng điện áp lên 20V, đọc các
thông số như Bước 4 cho đến khi dòng điện pha I1 đặt lên cuộn stator bằng
giá trị định mức. Các số liệu đọc được ghi vào Bảng 2.2.2.a. Lưu ý bước này
phải tiến hành nhanh trong vòng dưới 5 phút.
Điện áp U (V) Dòng điện I (A) Moment khởi động (Nm) Tổn hao ΔP0 (W)


50
70
90

Bước 6. Chỉnh điện áp nguồn về không, tắt nguồn, kết thúc thí nghiệm ngắn mạch.
Lưu ý không tháo mạch, mà giữ kết nối như thế cho thí nghiệm mang tải.
3.3 Khảo sát các đặc tuyến động cơ mang tải:
3.3.1 Kết nối thiết bị, chuẩn bị thí nghiệm ngắn mạch:
Bước 1. Tắt nguồn, xoay núm điều chỉnh điện áp nguồn 3 pha về vị trí không. Giữ
nguyên kết nối như hình 3.4.
Bước 2. Tháo chốt cản để cho phép rotor máy đo moment có thể quay. Chỉnh núm
Load control của máy đo moment về vị trí min.
3.3.2 Thí nghiệm mang tải ở chế độ điện áp định mức:
Bước 1. Kiểm tra bảo đảm núm điều chỉnh Load control của máy đo moment đang ở
vị trí min. Kiểm tra bảo đảm chốt chặn không cho máy đo moment quay đã
được tháo. Bật nguồn 3 pha cấp điện áp cho máy điện.
Bước 2. Điều chỉnh tăng điện áp đặt lên cuộn stator bằng Uđm = 380V. Đọc điện áp
dây U (đồng hồ E1), dòng điện pha I1 (đồng hồ I1), moment (máy đo
moment), công suất điện cấp cho động cơ không đồng bộ P1, tốc độ quay
của rotor n.
Điện áp U (V) Dòng điện I (A) Moment M(Nm) Công suất P1 Tốc độ n (v/p)
380 0
Bước 3. Khảo sát đặc tuyến tải (đoạn chưa quá tải): Mỗi lần điều chỉnh núm
Load control sao cho máy đo moment tăng tải cơ lên 0.2Nm, chờ cho máy
chạy ổn định, đọc các thông số như Bước 2 cho đến khi dòng điện pha I1
đặt lên cuộn stator bằng giá trị định mức. Các số liệu đọc được ghi vào
Bảng 2.3.2a.
380 0.2
380 0.4


380 0.6
380 0.8
380 1.0
380 1.2
380 1.4
380 1.6
Bảng 2.3.2a
Bước 4. Khảo sát đặc tuyến tải (đoạn quá tải): Mỗi lần điều chỉnh núm Load
control sao cho máy đo moment tăng tải cơ lên 0.2Nm, chờ cho máy chạy
ổn định, đọc điện áp dây U (đồng hồ E1), dòng điện pha I1 (đồng hồ I1),
moment (máy đo moment), công suất điện cấp cho động cơ không đồng bộ
P1. Lặp lại các động tác này cho đến lúc khi tăng tải thì tốc độ động cơ suy
giảm. Các số liệu đọc được ghi vào Bảng 2.3.2b Lưu ý bước này phải tiến
hành nhanh trong vòng dưới 5 phút.
380 1.8
380 2.0
380 2.2
Bảng 2.3.2b
Bước 5. Chỉnh điện áp nguồn về không, tắt nguồn, kết thúc thí nghiệm. Lưu ý không
tháo mạch, mà giữ kết nối như thế cho thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của
điện áp lên các đặc tuyến tải.
Bước 6. Vẽ đồ thị đặc tính mang tải của động cơ lên trên đồ thị. Từ đó rút ra nhận xét.

…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….



3.3.3 Thí nghiệm mang tải ở chế độ điện áp khác với định mức:
Bước 7. Làm lại thí nghiệm 3.3.2 nhưng thay vì cung cấp điện áp định mức cho
động cơ thì trong thí nghiệm này chỉ cấp điện áp cho động cơ bằng 150V.
Số liệu thí nghiệm ghi vào các bảng 2.3.3a-b.
150 0.2
150 0.4
Bảng 2.3.3a - b
Bước 8. Chỉnh điện áp nguồn về không, tắt nguồn, kết thúc thí nghiệm mang tải.
Lưu ý không tháo mạch, mà giữ kết nối như thế cho thí nghiệm khảo sát
ảnh hưởng của sự mất pha và vai trò của dây trung tính.
4.3.3 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của sự mất pha và vai trò của dây trung
tính:
Bước 9. Điều chỉnh tăng điện áp đặt lên cuộn stator bằng Uđm. Đọc điện áp dây U
(đồng hồ E1), dòng điện pha I1 (đồng hồ I1), moment (máy đo moment),
công suất điện cấp cho động cơ không đồng bộ P1, tốc độ quay của rotor n.


380 0
Bước 10. Tháo bớt 1 dây pha, ghi nhận các thông số như Bước 8. trong 2 trường hợp
không có sử dụng dây trung tính và có sử dụng dây trung tính.
Không có dây trung tính
0
Có dây trung tính
0

Bước 11. Làm lại Bước 9 với các giá trị moment tải khác khau.
Không có dây trung tính
0.2
0.4
0.6

Có dây trung tính
0.2
0.4
0.6

3.4.3 Thí nghiệm mang tải động cơ rotor dây quấn ở các giá trị điện trở phụ:
Bước 1. Mắc mạch điện và dùng dây cuaro liên kết các máy điện như hình 3.5. Làm
lại thí nghiệm mang tải như thí nghiệm 3.3.2 cho động cơ không đồng bộ
rotor dây quấn với các giá trị điện trở thay đổi lần lượt là: Rp= 25 Ω; Rp= 50
Ω; Rp= 75 Ω. Các kết quả thu được ghi vào bảng 2.4.3



120 VAc

Hình 3.5: Khảo sát ảnh hưởng của điện trở phụ trong mạch rotor

Khi điện trở phụ RP = 25 Ω

Điện áp U (V) Dòng điện I (A) Moment M(Nm) Công suất P1(W) Tốc độ n (v/p)
380 0.2
380 0.4
380 0.6
380 0.8
380 1.0
380 1.2


380 0.2
380 0.4
380 0.6
380 0.8
380 1.0
380 1.2



380 0.2
380 0.4
380 0.6
380 0.8
380 1.0
Bước 2. Từ các số liệu thí nghiệm hãy vẽ lên các đặc tuyến moment M theo độ trượt
dưới ảnh hưởng của điện trở phụ đặt trong mạch rotor

…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….


BÀI 4

MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ
- Nắm được phương pháp mở máy động cơ đồng bộ.
- Nhận ra được sự khác nhau khi khởi động động cơ có và không có dòng điện
kích từ.
- Nắm được đặc tuyến E0=f(It) và E0=f(n) khi không tải.
- Thấy được sự thay đổi điện áp khác nhau ứng với các loại tải khác nhau.
- Nắm được phương pháp điều chỉnh dòng kích từ để điện áp tải không đổi khi tải
thay đổi.
2.1. Kiến thức cơ bản liên quan đến bài thí nghiệm:
2.1.1 Nguyên lý hoạt động của máy điện đồng bộ:
Nguyên lý hoạt động của máy điện đồng bộ có nhiều điểm giống với máy điện
không đồng bộ. Về cấu tạo và chức năng bộ phận stato của hai loại máy điện này đều
giống nhau vì chúng có tác dụng tạo ra từ trường quay. Tuy nhiên tác dụng rotor của
máy điện đồng bộ khá giống một nam châm vĩnh cửu hoặc một nam châm điện như
hình 4.1.

Hình 4 1: Hình 4.1: Rotor của động cơbộ bộ
Rotor của động cơ đồng đồng

2.1.2 Máy điện đồng bộ hoạt động ở chế độ động cơ và máy bù:
Rotor được kéo chuyển động dọc nhờ từ trường quay.Tuy nhiên, lúc khởi động
động cơ đồng bộ, từ trường ngay lập tức quay với tốc độ đồng bộ ns trong khi rotor vẫn
còn ở trạng thái nghỉ, nó không bắt kịp với từ trường quay và kết quả là moment khởi
động yếu.
Để cải thiện đặc tính khởi động động cơ đồng bộ, người ta thêm một lồng sóc
vào rotor. Trong quá trình khởi động, không kích thích nam châm điện rotor, dòng
điện cảm ứng xuất hiện trong lồng sóc và động cơ bắt đầu quay giống như một động
cơ không đồng bộ lồng sóc thông thường. Khi tốc độ của động cơ gần với tốc độ đổng
bộ ns thì mới cấp dòng một chiều được cho nam châm điện, rotor bắt kịp từ trường
quay và trở về tốc độ đồng bộ nS.
Động cơ đồng bộ với rotor bằng nam châm điện vĩnh cửu không thể khởi động
được bằng cách này bởi vì nam châm điện vĩnh cửu luôn luôn có từ tính. Trong trường
hợp này, người ta dùng phương pháp thay đổi tần số để cung cấp nguồn cho cuộn dây
stato của động cơ đồng bộ bằng nam châm vĩnh cửu. Tần số của nguồn xoay chiều ban
đầu được đặt ở giá trị thấp. Điều này làm cho từ trường của stato quay với tốc độ
chậm, do đó nó cho phép rotor bắt kịp với từ trường quay. Tần số của nguồn xoay
chiều sau đó đều đặn tăng lên và nó làm tăng tốc độ động cơ đến trị số đã được tính
toán.
Đặc điểm quan trọng nhất của động cơ đồng bộ 3 pha là khả năng vận hành ở
một tốc độ cố định giống như từ trường quay và nó có khả năng hoạt động với hệ số
công suất thay đổi được tùy ý nên có thể tiêu thụ hoặc cung cấp công suất phản kháng
cho nguồn điện xoay chiều.
Một máy điện không đồng bộ luôn luôn tiêu thụ công suất phản kháng mặc dù nó
có thể vận hành ở chế độ động cơ hoặc một máy phát điện bởi vì động cơ không đồng
bộ cần công suất phản kháng để tạo ra từ trường quay.
Trái lại đối với máy điện đồng bộ từ trường quay là tổng các từ trường được tạo
ra bởi stato và rotor. Nếu từ trường của rotor yếu, stato phải cung cấp thêm công suất
phản kháng cho từ trường quay. Vì vậy động cơ tiêu thụ công suất phản kháng như
một cuộn cảm hoặc một động cơ không đồng bộ. Tuy nhiên nếu từ trường của rotor
mạnh, stato sẽ làm giảm bớt từ trường và động cơ lúc này cung cấp công suất phản
kháng như một tụ điện.


Đồ thị quan hệ giữa công suất phản kháng Q với
dòng kích thích It (dòng điện trong nam châm
điện của rotor) của động cơ đồng bộ 3 pha vận
hành không tải được biểu thị ở hình 4.2. Khi
dòng kích thích It ở giá trị nhỏ, từ trường cung
cấp bởi rotor yếu và động cơ tiêu thụ một công
suất phản kháng lớn (Q là dương ). Công suất
phản kháng tiêu thụ giảm khi tăng dòng điện It.
Khi dòng It vượt quá một giá trị nhất định nào
đó là phụ thuộc vào đặc tính của động cơ, từ
trường của rotor sẽ mạnh để động cơ bắt đầu
cung cấp công suất phản kháng có nghĩa là Q
âm như mô tả ở hình 4.2. Hình 4.2:Quan hệ giữa công suất
h kh id k h h h
Như vậy một động cơ đồng bộ 3 pha không tải vận hành như một tải 3 pha có
tính chất cảm hay dung phụ thuộc vào dòng kích thích It. Vì lẽ đó động cơ đồng bộ 3
pha không tải có thể sử dụng như là một tụ điện khi nó được sử dụng để điều chỉnh hệ
số công suất trên lưới điện 3 pha.
2.1.3 Máy điện đồng bộ hoạt động ở chế độ máy phát:
Các máy phát điện hiện nay chủ yếu là máy phát điện đồng bộ ba pha, hay còn
gọi là máy dao điện. Nguyên tắc hoạt động cơ bản của máy phát điện đồng bộ rất đơn
giản và có thể giải thích qua hình 4.3. Một nam châm điện tạo ra từ trường bên trong
rotor (phần quay). Nam châm này được kéo bởi một động cơ sơ cấp (chẳng hạn như
turbine nước) để tạo ra một từ trường quay liên tục. Chính từ trường quay tạo ra từ
thông biến thiên và tạo ra sức điện động trong cuộn dây stator.

Hình 4.3 Nguyên lý hoạt động của máy phát điện đồng bộ


Theo hình vẽ chúng ta thấy rằng đối với máy phát đồng bộ, sức điện động phát ra
có dạng hình sin hơi méo. Các yếu tố như hình dạng cực từ rotor, cách quấn dây stator,
tính chất mạch từ… quyết định độ méo dạng sóng điện áp phát ra của máy phát đồng
bộ. Trong kỹ thuật người ta phải có những giải pháp để điện áp phát ra có dạng càng
gần giống hình sin càng tốt.
2.2. Giải thích các thí nghiệm:
Khi nghiên cứu máy điện đồng bộ chúng ta thống nhất các ký hiệu như sau:
E0 ,U0 [V] : điện áp đầu cực máy phát lúc không tải.
It [A] : dòng điện kích từ.
U [V] : điện áp đầu cực máy phát lúc mang tải.
I [A] : Dòng điện
f [Hz] : Tần số
In0[A] : là giá trị dòng điện kích từ tương ứng với U0=Uđm trong
thí nghiệm không tải
2.3 Khảo sát máy điện đồng bộ hoạt động ở chế độ động cơ:
2.3.1 Đặc tính khởi động:
Thí nghiệm này cho thấy moment mở máy của động cơ đồng bộ khác nhau trong
hai trường hợp có và không có kích từ. Từ đây sẽ hiểu rõ hơn các phương pháp mở
máy điên đồng bộ là phức tạp, nhất là đối với các máy có công suất lớn. Đấy là lý do
chính tại sao động cơ đồng bộ ba pha trong thực tế không sử dụng phổ biến.
2.3.2 Khảo sát quan hệ I = f(It):
Quan hệ giữa dòng điện trong stator I và
dòng kích thích It của động cơ đồng bộ 3 pha Dòng
có dạng một đường cong hình chữ V như Stator
hình 4.4. Đồ thị này chỉ ra rằng dòng điện I
có thể đạt giá trị nhỏ nhất khi đặt cho dòng
kích thích một trị số tương ứng với điểm
Dòng kích thích It
công suất phản kháng giảm xuống 0. Khi đó
hệ số công suất mạch stator cosϕ = 1. Khi Hình 4.4: Quan hệ giữa dòng điện
thay đổi moment tải, đường cong vẫn giữ
dạng chữ V như cũ nhưng có khuynh hướng dịch chuyển về phía trên (tăng I) vì khi đó
công suất tiêu thụ của động cơ tăng lên.


2.4 Khảo sát máy điện đồng bộ hoạt động ở chế độ máy phát
2.4.1 Đặc tính không tải:
Đặc tính không tải là quan hệ U0 = f(It) khi I = 0 và f = fđm.
Đặc tính này cho biết chất lượng mạch từ của máy phát điện đồng bộ. Dạng đặc tuyến
này giống như đường cong từ hóa.
2.4.2 Các đặc tuyến mang tải:

− Đặc tính ngoài là quan hệ U = f(I) khi It = Itđm; cosϕ = const và f = fđm.

− Đặc tính điều chỉnh là quan hệ It = f(I) khi U = const; cosϕ = const và f = fđm.

− Đặc tính tải là quan hệ U = f(It) khi I = const; cosϕ = const và f = fđm.
3.1 Khảo sát động cơ đồng bộ:
3.1.1 Kết nối thiết bị, chuẩn bị thí nghiệm:

Bước 1. Tắt nguồn, xoay núm điều chỉnh điện áp nguồn 3 pha về vị trí không. Trên
máy đo moment, xoay núm LOAD CONTROL sang vị trí min.
Bước 2. Lắp đặt thiết bị như hình 4.5. Chú ý các volt kế E1; E2 là loại xoay chiều
thang đo 500V. Ampe kế I1 ; I2 là loại xoay chiều thang đo 2A (có thể không
cần mắc E2 và I2 cho đơn giản). Ampe kế I3 là loại một chiều thang đo
500mA (DC).

Hình 4.5


3.1.2 Thí nghiệm khởi động động cơ đồng bộ:

Bước 3. Trên động cơ đồng bộ bật công tắc EXCITER vào vị trí 1 (đóng kích từ) và
vặn núm EXCITER về vị trí MIN (một vòng ngược chiều kim đồng hồ). Bật
nguồn điện và xoay núm điều chỉnh từ từ cho đến khi điện áp đạt được E1 =
380V. Quan sát quá trình khởi động của động cơ trong khi xoay núm điều
khiển điện áp này cho đến khi điện áp được tăng đến 380V. Sau đó tắt nguồn,
xoay núm điều khiển về vị trí ban đầu.
Bước 4. Trên động cơ đồng bộ bật công tắc EXCITER vào vị trí 0 (ngắt kích từ). Bật
nguồn điện và xoay núm điều chỉnh điện áp từ từ cho đến khi điện áp đạt
được E1 = 380V. Quan sát quá trình khởi động của động cơ trong khi xoay
núm điều khiển điện áp này cho đến khi điện áp được tăng đến 380V. Sau đó
tắt nguồn, xoay núm điều khiển về vị trí ban đầu. So sánh moment khởi
động của động cơ trong hai trường hợp thực hiện ở Bước 3 và bước 4.
Bước 5. Từ kết quả nhận được, có thể rút ra kết luận khi khởi động động cơ đồng bộ
có nên kích từ cho rotor nam trước hay không? Giải thích ngắn gọn.
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
3.1.3 Thí nghiệm khảo sát chế độ mang tải của động cơ đồng bộ:

Bước 6. Bật nguồn điện. Trên động cơ đồng bộ bật công tắc EXCITER vào vị trí 1.
Trên máy đo moment, lần lượt xoay núm LOAD CONTROL thay đổi giá trị
moment cản từ 0 đến 0.8Nm (mỗi bước tăng 0.2Nm), đo và quan sát xem
tốc độ của động đồng bộ có thay đổi không khi tải thay đổi? Đợi cho đến khi
tốc độ của động cơ đồng bộ ổn định ghi lại tốc độ n của động cơ, dòng stator
I , dòng kích từ It vào Bảng 4.1.3a.
Chú ý : Khi đóng tải mà điện áp tăng vượt quá 380 V thì phải nhanh chóng lấy số
liệu, không để tình trạng điện áp lớn này kéo dài gây cháy cuộn dây stato máy phát.

M(N.m) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

n(v/p)

I(A)

It(A)

Bảng 4.1.3a



Bước 7. Trên máy đo moment, xoay núm LOAD CONTROL thay đổi giá trị moment
cản đạt giá trị từ 0Nm. Xoay núm EXCITER để tăng dần kích từ. Khảo sát
mối quan hệ giữa dòng kích từ It và dòng điện I nguồn cung cấp cho động cơ.
Kết quả ghi vào Bảng 4.1.3b.
It(A)
I(A)
Bảng 4.1.3b

Bước 8. Lần lượt làm lại thí nghiệm ở Bước 7 ứng với các giá trị tải cản 0.25Nm;
0.50Nm; 0.75Nm và 1.00Nm. Kết quả ghi vào các bảng số Bảng 4.1.3c,
Bảng 4.1.3d, Bảng 4.1.3e và Bảng 4.1.3f

It(A)
I(A)
Bảng 4.1.3c (M=0.25 Nm)



It(A)
I(A)

Bảng 4.1.3d (M=0.5 Nm)

It(A)
I(A)

Bảng 4.1.3e (M=0.75 Nm)

It(A)
I(A)

Bảng 4.1.3f (M=1 Nm)

Bước 9. Chỉnh nguồn về không, tắt nguồn, tháo mạch, dừng thí nghiệm.
Bước 10. Vẽ đồ thị quan hệ giữa dòng kích từ It và dòng điện I nguồn cung cấp cho
động cơ tương ứng với các mô men tải khác nhau (M=0; 0,25; 0,5; 0,75; 1)
vào cùng hệ trục tọa độ. Từ đó rút ra nhận xét.



3.2 Khảo sát máy phát điện đồng bộ:
3.2.1 Khảo sát các đặc tuyến không tải:


Tai lieu thi nghiem may dien

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

Tendances

Tendances (20)

En vedette

En vedette (14)

Similaire à Tai lieu thi nghiem may dien

Similaire à Tai lieu thi nghiem may dien (20)

Tai lieu thi nghiem may dien