Bài giảng Máy điện - Chương 7: Cấu tạo và nguyên lý làm việc - Phạm Khánh Tùng

PHẦN 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 
CHƯƠNG 7 
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 
CHƯƠNG 7: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 
Máy điện không đồng bộ (KĐB) là máy điện xoay chiều, làm việc theo 
nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ của rotor n khác với tốc độ từ 
trường quay trong máy n1. Máy điện không đồng bộ có thể làm việc ở 
hai chế độ : Động cơ và Máy phát. 
Máy phát điện KĐB ít dùng vì có đặc tính làm việc không tốt, nên chủ 
yếu là xét động cơ. Động cơ KĐB được sử dụng nhiều trong sản xuất 
và trong sinh hoạt vì chế tạo đơn giản, giá thành rẽ, độ tin cậy cao, 
vận hành đơn giản, hiệu suất cao và gần như không bảo trì. 
Do kỹ thuật điện tử phát triển, nên động cơ KĐB đã đáp ứng được yêu 
cầu điều chỉnh tốc độ vì vậy động cơ càng sử dụng rộng rãi hơn. Dãy 
công suất của nó rất rộng từ vài watt đến hàng ngàn kilowatt. Hầu hết 
là động cơ ba pha, có một số động cơ công suất nhỏ là một pha. 
CHƯƠNG 7: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 
1. CẤU TẠO MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 
Máy điện không đồng bộ (KĐB) 
gồm hai bộ phận chủ yếu là 
stator và rotor, ngoài ra còn có vỏ 
máy, nắp máy và trục máy. 
Trục làm bằng thép, trên đó gắn 
rotor, ổ bi và phía cuối trục có 
gắn một quạt gió để làm mát máy 
dọc trục. 
CHƯƠNG 7: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 
1. Lõi thép stato 
2. Dây quấn stato 
7. Nắp máy 
4. Ổ bi 
5. Trục máy 
6.Hộp dầu cực 
7. Lõi thép rôto 
8. Thân máy 
9. Quạt gió làm mát 
10. Hộp quạt 
CHƯƠNG 7: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 
1.1. Stator (phần tĨnh) 
Stator gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn, ngoài ra còn 
có vỏ máy và nắp máy 
Lõi thép stator có dạng hình trụ, từ các lá thép kỹ thuật điện, có dập 
rãnh bên trong, ghép lại tạo thành các rãnh theo hướng trục. Lõi 
thép được ép vào trong vỏ máy 
CHƯƠNG 7: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 
Dây quấn stator thường được làm bằng dây đồng có bọc cách điện 
và đặt trong các rãnh của lõi thép. Dòng điện xoay chiều ba pha 
chạy trong dây quấn ba pha stator sẽ tạo nên từ trường quay. 
Vỏ máy gồm có thân và nắp, thường làm bằng gang 
CHƯƠNG 7: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 
1.2. Rotor (phần quay) 
Rotor là phần quay gồm lõi thép, dây quấn và trục máy 
Lõi thép rotor gồm các lá thép kỹ thuật điện được lấy từ phần bên 
trong của lõi thép stator ghép lại, mặt ngoài dập rãnh để đặt dây 
quấn, ở giữa có dập lỗ để lắp trục. 
Trục của máy điện không đồng bộ làm bằng thép, trên đó gắn lõi 
thép rôto. 
Dây quấn rotor của máy điện không đồng bộ có hai kiểu : rotor 
ngắn mạch còn gọi là rotor lồng sóc và rotor dây quấn. 
CHƯƠNG 7: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 
Rotor lồng sóc: gồm các thanh đồng hoặc thanh nhôm đặt trong 
rãnh và bị ngắn mạch bởi hai vành ngắn mạch ở hai đầu. Với 
đồng cơ nhỏ, dây quấn rotor được đúc nguyên khối gồm thanh 
dẫn, vành ngắn mạch, cánh tản nhiệt và cánh quạt làm mát. Các 
động cơ công suất trên 100kW thanh dẫn làm bằng đồng được đặt 
vào các rãnh rotor và gắn chặt vào vành ngắn mạch. 
CHƯƠNG 7: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 
Rotor dây quấn: được quấn dây giống như dây quấn ba pha stator 
và có cùng số cực từ như dây quấn stator. 
Dây quấn kiểu nầy luôn luôn đấu sao (Y) và có ba đầu ra đấu vào ba 
vành trượt, gắn vào trục quay của rotor và cách điện với trục. 
Ba chổi than cố định và luôn tỳ trên vành trượt nầy để dẫn điện vào 
một biến trở cũng nối sao nằm ngoài động cơ để khởi động hoặc 
điều chỉnh tốc độ 
CHƯƠNG 7: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 
2. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 
Khi dòng điện ba pha trong dây quấn stato → trong khe hở không 
khí xuất hiện từ trường quay với tốc độ n1 = 60f1 / p. Từ trường nầy 
quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch đặt trên lõi sắt rôto, làm 
cảm ứng trong dây quấn rôto các sđđ E2. Do rôto kín mạch nên 
trong dây quấn có dòng điện I2. Từ thông do dòng điện I2 hợp với từ 
thông của stato tạo thành từ thông tổng ở khe hở. Dòng điện trong 
dây quấn rôto tác dụng với từ thông khe hở sinh ra mômen. Tác 
dụng đó có quan hệ mật thiết với tốc độ quay n của rôto. 
Trong những phạm vi tốc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy 
cũng khác nhau. Sau đây ta sẽ nghiên cứu tác dụng của chúng 
trong ba phạm vi tốc độ. 
CHƯƠNG 7: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 
Hệ số trượt s của máy 
Các trường hợp hệ số trượt: 
 n = n1 → s = 0 
 n = 0 → s = 1 
 n > n1 → s < 0 
 n 1 (rôto quay ngược chiều từ trường quay) 
1
1
1
1
n
nn
s

 
CHƯƠNG 7: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 
2.1. Roto quay cùng chiều từ trường quay, tốc độ n < n1 (0 < s < 1) 
Giả thiết về chiều quay n1 của từ 
trường khe hở F và của rôto n như 
hình bên. 
Theo qui tắc bàn tay phải, xác định 
được chiều sđđ E2 và I2; 
Theo qui tắc bàn tay trái, xác định 
được lực Fđt và mômen M. 
Ta thấy F cùng chiều quay của rôto, điện năng đưa tới stato, thông 
qua từ trường đã biến đổi thành cơ năng trên trục làm quay rôto 
theo chiều từ trường quay n1 → máy làm việc ở chế độ động cơ. 
CHƯƠNG 7: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 
2.2. Roto quay cùng chiều từ trường quay, tốc độ n > n1 (s < 0) 
Dùng động cơ sơ cấp quay rôto của 
máy điện không đồng bộ vượt tốc độ 
đồng bộ n > n1. 
Chiều của từ trường quay quét qua 
dây quấn rôto ngược lại, sđđ và dòng 
điện trong dây quấn rôto đổi chiều nên 
mômen M ngược chiều của n1, nghĩa 
là ngược chiều của rôto, nên đó là 
mômen hãm. 
Máy đã biến cơ năng tác dụng lên trục động cơ điện, do động cơ 
sơ cấp kéo thành điện năng cung cấp cho lưới điện, nghĩa là máy 
điện làm việc ở chế độ máy phát điện 
CHƯƠNG 7: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 
2.3. Roto quay ngược chiều từ trường quay, tốc độ n 1) 
Vì nguyên nhân nào đó mà rôto của máy 
điện quay ngược chiều từ trường quay, 
lúc này chiều sđđ, dòng điện và mômen 
giống như ở chế độ động cơ điện. Vì 
mômen sinh ra ngược chiều quay với 
rôto nên có tác dụng hãm rôto lại. 
Trong trường hợp này, máy vừa lấy điện 
năng ở lưới điện vào, vừa lấy cơ năng từ 
động cơ sơ cấp. 
Chế độ làm việc như vậy gọi là chế độ 
hãm điện từ. 
CHƯƠNG 7: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 
3. PHÂN LOẠI MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 
3.1. Phân theo kết cấu vỏ máy. 
 + Kiểu kín 
 + Kiểu bảo vệ 
 + Kiểu hở 
3.2. Phân theo số pha. 
 + Một pha 
 + Hai pha 
 + Ba pha 
3.3. Phân theo kiểu dây quấn rôto. 
 + Máy điện không đồng bộ rôto lồng sóc. 
 + Máy điện không đồng bộ rôto dây quấn. 
CHƯƠNG 7: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 
4. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨC MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 
Các trị số định mức do nhà máy thiết kế, chế tạo qui định và được 
ghi trên nhãn máy. Vì máy điện không đồng bộ chủ yếu dùng làm 
động cơ điện nên trên nhãn máy ghi các trị số định mức của động 
cơ như sau : 
1. Công suất định mức Pđm(kW,W) 
2. Điện áp định mức Uđm (V). 
3. Dòng điện định mức Iđm (A). 
4. Tốc độ quay định mức nđm (vòng/phút). 
5. Hiệu suất định mức ηđm %. 
6. Hệ số công suất định mức cosđm . 
CHƯƠNG 7: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 
Đối với động cơ điện không đồng bộ, công suất định mức là công 
suất trên đầu trục động cơ. Còn động cơ ba pha, điện áp và dòng 
điện ghi trên nhãn máy là điện áp và dòng điện dây tương ứng với 
cách đấu hình sao (Y) hay đấu hình tam giác (Δ). 
Từ các trị số định mức ghi trên nhãn, ta có thể tính được: 
Mômen quay định mức ở đầu trục : 
với 
đmđmđm
đm
đm
đm1 cosIU3
P
P 

đm
đm
đm
đm
đm
n
)kW(P
9550
)W(P
M 

55,9
n
60
n.2 đmđm
đm 
 
CHƯƠNG 7: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC