Bài giảng Kỹ thuật điện - Chương 11: Máy điện một chiều

KỸ THUẬT ĐIỆN 
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
CHƯƠNG IX 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Máy điện một chiều (đặc biệt động cơ điện một chiều) được 
sử dụng nhiều bên cạnh máy điện xoay chiều. 
Động cơ điện một chiều có ưu điểm ở khả năng điều chỉnh tốc 
độ n bằng phẳng, phạm vi điều chỉnh rộng, mômen mở máy 
Mmở lớn. 
Máy điện một chiều dùng để khuếch đại, chuyển đổi tốc độ, cơ 
cấu chấp hành, trong các thiết bị điện có yêu cầu đặc biệt. 
Máy điện một chiều có nhược điểm chủ yếu là có cổ góp làm 
cho cấu tạo phức tạp, đắt tiền, kém tin cậy, nguy hiểm trong 
môi trường dễ cháy, nổ. Khi sử dụng động cơ một chiều, cần 
phải có nguồn một chiều kèm theo (máy phát điện một chiều, 
chỉnh lưu 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Máy điện một chiều cũng có tính thuận nghịch, nên có thể 
dùng làm máy phát hoặc động cơ. 
Những phần chính của máy điện một chiều gồm stato với cực 
từ, rôto với dây quấn, cổ góp và chổi điện 
1. Cấu tạo máy điện một chiều 
cổ góp 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
1.1. Stato (phần tĩnh) 
Stato còn gọi là phần cảm, 
lõi thép bằng thép đúc, mặt 
trong có gắn cực từ chính và 
cực từ phụ. 
Dây quấn cực từ chính 
được đặt trên các cực từ 
chính. 
Dây quấn cực từ phụ được 
đặt trên các cực từ phụ 
(giữa các cực từ chính) 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
1.2. Rôto (phần quay) 
Rôto của máy điện một chiều được gọi là phần ứng gồm lõi thép 
và dây quấn phần ứng 
Dạng hình trụ, làm bằng các lá 
thép kỹ thuật điện dày 0,5mm, 
phủ sơn cách điện, ghép lại. 
Trên các lá thép có dập lỗ thông 
gió để làm mát và rãnh để đặt 
dây quấn rôto. 
a) Lõi thép: 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Dây quấn rôto gọi là dây quấn phần ứng, thường làm bằng dây 
đồng, có cách điện với nhau và với lõi thép. Dây quấn phần ứng 
có những đặc điểm sau: 
- Đặt trong các rãnh lõi thép rôto thành 2 lớp: trên và dưới. 
- Gồm nhiều phần tử (bối dây), mỗi phần tử có các vòng dây và 
hai đầu nối với hai phiến góp. 
- Hai cạnh tác dụng của phần tử (phần của bối dây đặt trong rãnh) 
đặt dưới hai cực từ khác tên. 
- Tạo thành các mạch nhánh gồm nhiều cạnh tác dụng của các 
phần tử ghép lại 
b) Dây quấn: 
Vì mỗi rãnh có hai lớp → một cạnh tác dụng đặt ở 
lớp trên, thì cạnh tác dụng kia được xếp ở lớp dưới. 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Dây quấn phần ứng của máy điện có 4 phần tử (1-2, 3-4, 5-6 và 7-8) 
Sơ đồ đặt dây trong Rôto và Sơ đồ triển khai: 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Mạch nhánh dây quấn phần ứng (mỗi cạnh tác dụng được 
biểu diễn bằng một sđđ: 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
1.3. Cổ góp và chổi điện 
Cổ góp gồm các phiến góp 
bằng đồng được ghép cách 
điện, có dạng hình trụ, gắn ở 
đầu trục. Hình vẽ cắt cổ góp để 
dễ thấy rõ hình dạng các phiến 
góp và hình phiến góp. 
Chổi điện (chổi than) làm bằng 
than graphit . Các chổi tì chặt 
lên cổ góp nhờ lò so và giá 
chổi điện gắn trên nắp máy 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
2. Nguyên lý làm việc 
2.1. Nguyên lý và phương trình điện áp máy phát điện một chiều 
Máy gồm có một khung dây 
abcd đầu nối với 2 phiến góp. 
Khung dây và phiến góp được 
quay quanh trục của nó với 
một tốc độ không đổi trong từ 
trường của hai cực nam châm 
N-S. 
Các chổi điện A và B đặt cố 
định và tì sát vào phiến góp 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Khi động cơ sơ cấp quay phần ứng, các thanh dẫn của dây quấn 
phần ứng cắt từ trường của cực từ, cảm ứng các sức điện động. 
Chiều sđđ xác định theo quy tắc bàn thay phải. 
Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí của phần tử thay đổi: 
thanh dẫn ở các cực từ trái dấu với nửa vòng trước → Sđđ trong 
các thanh dẫn đổi chiều. 
Nhờ có chổi điện đứng yên → chổi điện nối với phiến góp của 
thanh dẫn đối diện → chiều dòng điện ở mạch ngoài không đổi. 
Ta có máy phát điện một chiều: cực dương và âm ở các chổi điện 
đối diện. 
. 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Để điện áp lớn hơn và ít nhấp nhô → dây quấn phải 
có nhiều phần tử và nhiều phiến góp 
Dạng sóng sđđ máy điện một 
chiều khi có một phần tử (1-2). 
Dạng sóng sđđ máy điện 
một chiều khi có 2 phần tử 
(1-2 và 7-8) 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Phương trình điện áp máy phát điện một chiều: 
Chế độ máy phát điện: dòng điện và sđđ cùng chiều. 
uuu RIEU 
Rư - điện trở dây quấn phần ứng 
U - điện áp đầu cực máy 
IưRư - điện áp rơi trên dây quấn phần ứng 
Eư - sức điện động (sđđ) phần ứng 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
2.2. Nguyên lý và phương trình điện áp động cơ điện một chiều 
Xét động cơ điện một chiều 
gồm 1 phần tử 
Cho điện áp một chiều U vào 
hai chổi điện (dương phía trên 
và âm phía dưới), trong khung 
dây abcd có dòng điện. 
Khung dây abcd có điện nằm 
trong từ trường sẽ chịu tác 
dụng của lực điện từ F (quy tắc 
bàn tay trái), sinh ra mômen 
làm quay khung dây 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Khi phần ứng quay được 
nửa vòng, vị trí các thanh 
dẫn ab,cd đổi chỗ cho nhau, 
nhưng do có phiến góp đổi 
chiều dòng điện, nên chiều 
lực tác dụng không đổi, đảm 
bảo chiều quay của khung 
dây (tức rôto) không đổi. 
Khi rôto quay, các thanh dẫn rôto cắt từ trường sẽ cảm ứng sđđ Eư, 
chiều sđđ xác định theo quy tắc bàn tay phải. 
Ở động cơ, chiều sđđ Eư ngược chiều với dòng điện Iư nên Eư được 
gọi là sức phản điện 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Phương trình cân bằng điện áp của động cơ điện một chiều 
uuu RIEU 
Rư - điện trở dây quấn phần ứng 
U - điện áp cấp cho động cơ 
IưRư - điện áp rơi trên dây quấn phần ứng 
Eư - sức điện động phần ứng (sức phản điện) 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
3. Từ trường và sức điện động máy điện một chiều 
3.1. Từ trường máy điện một chiều 
Khi máy điện một chiều không tải, từ 
trường trong máy chỉ do dòng điện 
kích từ gây ra gọi là từ trường cực từ. 
Từ trường cực từ phân bố đối xứng. 
Đường trung tính hình học mn, cường 
độ từ cảm B=0 → thanh dẫn chuyển 
động qua đó không cảm ứng sđđ 
Số lượng các đường sức, thanh dẫn cắt qua 
khi chuyển động → tốc độ biến thiên từ trường 
đối với thanh dẫn 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
- Khi máy điện có tải, dòng điện Iư trong dây quấn phần ứng sẽ 
sinh ra từ trường phần ứng 
Từ trường phần ứng được xác 
định theo chiều dòng điện trong 
các thanh dẫn (qui tắc vặn nút 
chai). 
Chiều từ trường phần ứng trong 
hình vuông góc với từ trường 
cực từ và có hướng từ trái → 
phải. 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Phản ứng phần ứng làm cho từ trường 
của máy biến dạng: 
- Một mỏm cực được tăng cường (ở đó 
từ trường phần ứng cùng chiều với từ 
trường cực từ ). 
- Mỏm cực từ kia, từ trường bị yếu đi 
(từ trường phần ứng ngược chiều với 
từ trường cực từ) 
Từ trường trong máy là từ trường tổng hợp của từ trường cực từ và 
từ trường phần ứng. Ảnh hưởng của từ trường phần ứng lên từ 
trường cực từ → phản ứng phần ứng 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
- Đường trung tính dịch chuyển đến vị trí mới (trung tính vật lý) m’n’, 
lệch với (trung tính hình học) mn góc β 
Góc lệch  thường nhỏ, với máy phát 
góc lệch  lấy theo chiều quay rôto, 
và với động cơ điện  có chiều ngược 
lại. 
Tại vị trí trung tính hình học, từ cảm 
B 0, thanh dẫn chuyển động qua đó 
sẽ cảm ứng sđđ (có chiều ngược so 
với lúc chỉ có từ trường cực từ), gây 
ảnh hưởng xấu đến việc đổi chiều 
dòng điện trong máy 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Khi tải lớn, dòng điện phần ứng Iư lớn, từ trường phần ứng lớn, 
phần mỏm cực từ trường được tăng cường bị bão hoà, từ cảm B ở 
đó tăng lên được rất ít, trong khi đó, mỏm cực kia từ trường giảm đi 
nhiều. Kết quả là từ thông  của máy bị giảm xuống. 
Từ thông  giảm: 
 Máy phát điện → sđđ phần ứng Eư giảm → điện áp đầu cực máy 
phát U giảm. 
 Động cơ → mômen quay giảm và tốc độ động cơ thay đổi 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Để khắc phục hậu quả trên, người ta 
dùng cực từ phụ và dây quấn bù. 
Từ trường của cực từ phụ và dây 
quấn bù ngược với từ trường phần 
ứng. 
Để kịp thời khắc phục từ trường phần 
ứng khi tải thay đổi, dây quấn cực từ 
phụ và dây quấn bù đấu nối tiếp với 
mạch phần ứng 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
3.2. Sức điện động phần ứng 
Khi rôto quay, các thanh dẫn phần ứng cắt từ trường, trong mỗi 
thanh dẫn cảm ứng sđđ: 
a) Sức điện động thanh dẫn 
v.lBe tb 
Btb - cường độ từ cảm trung bình dưới cực từ 
v - vận tốc dài của thanh dẫn 
l - chiều dài hiệu dụng thanh dẫn 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Dây quấn phần ứng gồm nhiều phần tử nối tiếp nhau thành 
mạch vòng kín. Các chổi điện chia dây quấn thành nhiều 
nhánh song song. 
Sức điện động phần ứng bằng tổng các sức điện động thanh 
dẫn trong một nhánh. 
Nếu số thanh dẫn của dây quấn là N, số nhánh song song là 
2a (a là số đôi mạch nhánh), số thanh dẫn một nhánh N/2a, 
sức điện động phần ứng: 
b) Sức điện động phần ứng Eư 
v.lB
a2
N
e
a2
N
E tb 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Tốc độ dài v (m/s) xác định theo tốc độ quay n (vg/ph): 
60
n.D.
v
Từ thông dưới mỗi cực từ: 
p2
l.D.
Btb
 
l.D.
p2
Btb
 
Thay các giá trị vào biểu thức sđđ phần ứng: 
  n
a60
pN
60
n.D.
l
l.D.
p2
a2
N
v.lB
a2
N
E tb
a60
pN
ke → Hệ số, phụ thuộc vào cấu tạo dq phần ứng 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Nhận xét: 
- Sđđ phần ứng tỷ lệ với tốc độ quay phần ứng n và từ thông  
dưới mỗi cực từ. 
- Thay đổi trị số sđđ : Điều chỉnh tốc độ quay n, hoặc điều chỉnh 
từ thông  bằng cách điều chỉnh dòng kích từ. 
- Đổi chiều sđđ : Đổi chiều quay, hoặc đổi chiều dòng điện kích 
từ 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
4. Công suất điện từ và mômen điện từ 
Công suất điện từ của máy điện một chiều 
uuđt IEP uđt I.n
a60
pN
P  
Mômen điện từ 
r
đt
đt
P
M

Tần số góc của Rôto: 
60
n.2
r
 
I.
a.2
pN
n.2
60
I.n
a60
pNP
M
r
đt
đt   
 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
I.kM Mđt  
a.2
pN
kM
Mômen điện từ 
→ Hệ số mômen điện từ 
Mômen điện từ tỷ lệ với dòng điện phần ứng Iư và từ thông . 
Thay đổi mômen điện từ: Phải thay đổi dòng điện phần ứng Iư 
hoặc thay đổi dòng điện kích từ Ikt. 
Đổi chiều mômen điện từ: Phải đổi chiều hoặc dòng điện phần 
ứng hoặc dòng điện kích từ 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
5. Tia lửa điện trên cổ góp - biện pháp khắc phục 
Khi máy điện một chiều làm việc thường gây ra tia lửa giữa chổi 
điện và cổ góp. Tia lửa điện có thể gây ra vành lửa xung quanh cổ 
góp, phá hỏng chổi điện và cổ góp, gây tổn hao năng lượng, ảnh 
hưởng xấu đến môi trường, gây nhiễu cho các thiết bị điện tử 
Sự tiếp xúc giữa cổ góp và chổi điện không tốt, do cổ góp không 
tròn, không nhẵn, chổi than không đúng quy cách, do chổi than cố 
định không tốt hoặc lực lò xo không đủ để tỳ sát chổi điện vào cổ 
góp gây ra sự rung động của chổi than 
5.1. Nguyên nhân cơ khí 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
2. Nguyên nhân điện từ 
Khi rôto quay, liên tiếp có phần tử dây quấn chuyển từ mạch 
nhánh này sang mạch nhánh khác (gọi là phần tử đổi chiều). 
Trong phần tử đổi chiều xuất hiện các sđđ sau: 
a) Sđđ tự cảm eL do sự biến thiên dòng điện trong phần tử 
đổi chiều 
b) Sđđ hỗ cảm eM do sự biến thiên dòng điện của các phần 
tử đổi chiều khác lân cận 
c) Sđđ cảm ứng eq do từ trường của phần ứng gây ra. 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Thời điểm chổi điện làm ngắn mạch các phiến góp của phần 
tử đổi chiều, các sđđ trên sinh ra dòng điện i chạy quẩn trong 
phần tử ấy, tích luỹ năng lượng và phóng ra dưới dạng tia lửa 
khi vành góp chuyển động 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Để khắc phục tia lửa, ngoài việc loại trừ nguyên nhân cơ khí, 
ta phải tìm cách giảm trị số các sđđ trên và dùng cực từ phụ 
và dây quấn bù để tạo nên trong phần tử đổi chiều các sđđ 
nhămg bù (triệt tiêu) tổng 3 sđđ eL, eM, eq. 
Từ trường của dây quấn bù và cực từ phụ phải ngược chiều 
với từ trường phần ứng. 
Đối với máy công suất nhỏ, người ta không dùng cực từ phụ 
mà chuyển chổi than đến đường trung tính vật lý 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
6. Máy phát điện một chiều 
6.1. Phân loại máy điện một chiều 
- Máy điện một chiều kích từ độc lập 
Dòng điện kích từ của máy lấy từ 
nguồn điện khác không liên hệ với 
phần ứng của máy 
- Máy điện một chiều kích từ song song 
Dây quấn kích từ nối song song 
với phần ứng 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
- Máy điện một chiều kích từ nối tiếp 
Dây quấn kích từ mắc nối tiếp với 
phần ứng 
- Máy điện một chiều kích từ hỗn hợp 
Gồm 2 dây quấn kích từ: dây quấn kích 
từ song song và dây quấn kích từ nối 
tiếp, trong đó dây quấn kích từ song 
song thường là chủ yếu 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
6.2. Máy phát điện một chiều kích từ độc lập 
Sơ đồ máy phát điện kích 
từ độc lập. 
Dòng điện phần ứng Iư 
bằng dòng điện tải I. 
Mạch kích từ có biến trở để 
điều chỉnh dòng điện kích 
từ 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Phương trình máy phát điện kích từ độc lập: 
Phương trình dòng điện 
Phương trình điện áp: 
uII 
uuu IREU 
)RR(IU đcktktkt 
Rư - điện trở dây quấn phần ứng, 
Rkt - điện trở dây quấn kích từ, 
Rđc - điện trở điều chỉnh (thay đổi dòng kích từ) 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Khi dòng điện tải I tăng, dòng 
điện phần ứng Iư tăng, điện áp 
U giảm xuống do hai nguyên 
nhân sau: 
- Từ trường phần ứng tăng → 
cho từ thông giảm → sức điện 
động Eư giảm. 
- Điện áp rơi trong mạch phần 
ứng rưIư tăng. 
- Đặc trưng cho sự biến đổi 
điện áp → đặc tính ngoài 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Đường đặc tính ngoài U = f (I) khi tốc độ máy điện ( n ) và dòng 
điện kích từ ( Ikt ) không đổi. 
Khi tải tăng điện áp giảm, độ giảm điện áp khoảng 810% điện áp 
khi không tải 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Để giữ cho điện áp máy phát không đổi, phải 
tăng dòng điện kích từ. 
Đường đặc tính điều chỉnh Ikt = f( I ), khi giữ 
điện áp và tốc độ không đổi. 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Ưu nhược điểm của máy phát kích từ độc lập: 
 - Ưu điểm: khả năng điều chỉnh điện áp linh hoạt, phạm 
vi rộng. Máy thường được dùng trong hệ thống máy phát - 
động cơ phục vụ mục đích truyền động những thiết bị đòi 
hỏi chính xác cao: máy cán, máy cắt kim loại, thiết bị tự 
động trên tàu thuỷ, máy bay ... 
 - Nhược điểm: cần có nguồn điện kích từ riêng 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
6.3. Máy phát điện kích từ song song 
Sơ đồ máy phát điện kích từ song song. 
Máy cần thực hiện một quá trình tự kích 
từ để hoạt động 
Khi mở máy, không có dòng điện kích 
từ, từ thông (từ thông dư Φdư) trong 
máy do từ dư của cực từ tạo ra, bằng 
khoảng 23% từ thông định mức. 
Khi phần ứng quay, trong dây quấn 
phần ứng sẽ có sức điện động cảm 
ứng do từ thông dư sinh ra (có trị số 
nhỏ). 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Sức điện động này khép mạch qua dây quấn kích từ (điện trở 
điều chỉnh mạch kích từ ở vị trí nhỏ nhất), sinh ra dòng điện kích 
từ, làm tăng từ trường cho máy. 
Quá trình tiếp tục cho đến khi đạt điện áp ổn định. 
Để máy có thể thành lập điện áp, cần thiết phải có từ dư và chiều 
từ trường dây quấn kích từ phải trùng chiều từ trường dư. 
Nếu không còn từ dư, ta phải mồi để tạo từ dư. 
Nếu chiều hai từ trường ngược nhau, ta phải đổi cực tính dây 
quấn kích từ hoặc đổi chiều quay phần ứng 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Phương trình dòng điện 
Phương trình điện áp: 
ktu III 
uuu IREU 
)RR(IU đcktktkt 
Rư - điện trở dây quấn phần ứng, 
Rkt - điện trở dây quấn kích từ, 
Rđc - điện trở điều chỉnh (thay đổi dòng  ... t chiều đang sử dụng, có như vậy, mới đảm bảo lúc mở máy 
có từ thông lớn nhất để có mômen mở máy lớn 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
7.2. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều 
Phương trình tốc độ: 

E
uu
k
RIU
n
Các phương pháp muốn điều chỉnh tốc độ : 
1. Mắc điện trở điều chỉnh vào mạch phần ứng. 
- Khi thêm điện trở vào mạch phần ứng, tốc độ giảm. 
- Do dòng điện phần ứng lớn nên tổn hao công suất trên điện 
trở điều chỉnh lớn. 
- Phương pháp này chỉ sử dụng ở động cơ công suất bé 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
2. Thay đổi điện áp U 
Dùng nguồn một chiều điều chỉnh được điện áp cung cấp điện 
cho động cơ. Phương pháp này được sử dụng nhiều 
3. Thay đổi từ thông 
Thay đổi từ thông bằng cách thay đổi dòng kích từ. Để thay 
đổi dòng kích từ, người ta mắc thêm Rđc vào mạch kích từ. 
Khi điều chỉnh tốc độ, kết hợp các phương pháp 
Ví dụ phương pháp thay đổi từ thông với phương pháp thay 
đổi điện áp thì phạm vi điều chỉnh rất rộng, đây là ưu điểm 
lớn của động cơ điện một chiều 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
7.3. Động cơ điện một chiều kích từ song song 
Sơ đồ nối dây: 
Mở máy, dùng biến trở Rmở. 
Điều chỉnh tốc độ dùng biến trở Rđc 
để thay đổi Ikt, do đó thay đổi từ 
thông . 
Phương pháp này sử dụng rất rộng 
rãi, song cần chú ý khi giảm từ thông 
, có thể dòng điện phần ứng Iư 
tăng quá trị số cho phép, vì thế cần 
có bộ phận bảo vệ, cắt động cơ khỏi 
lưới điện khi từ thông giảm quá 
nhiều 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
a) Đặc tính cơ n = f(M) 
Biểu diễn quan hệ giữa tốc độ n và mômen quay M khi điện áp 
U = const, điện trở mạch phần ứng Rư = const, điện trở mạch 
kích từ Rkt = const 
Từ phương trình tốc độ: 

E
uu
k
RIU
n u
E
u
E
I
k
R
k
U
n


Mômen điện từ: 
uM I.kM  

M
u
k
M
I
M
kk
R
k
U
k
M
k
R
k
U
n
2
ME
u
EME
u
E 



CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Nếu có mắc điện trở Rp vào mạch phần ứng: 
M
kk
RR
k
U
n
2
ME
pu
E 

Đường 1 - đặc tính cơ tự 
nhiên (Rp = 0) 
Đường 2 – đặc tính cơ khi 
có điện trở phụ (Rp 0) 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
b) Đặc tính làm việc 
Đặc tính làm việc xác định khi điện áp U = const và dòng điện 
kích từ Ikt = const. 
Các đường đặc tính: 
Tốc độ n = f (P2) 
Mômen M = f(P2) 
Dòng điện Iư = f(P2) 
Hiệu suất η = f (P2) 
với P2 - công suất cơ trên trục. 
Đặc tính cơ cứng và tốc độ hầu như không đổi khi công suất 
trên trục thay đổi. 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
7.4. Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp 
Sơ đồ nối dây: 
Mở máy ta dùng Rmở. 
Điều chỉnh tốc độ ta dùng các phương 
pháp: 
1. Mắc điện trở điều chỉnh vào mạch 
phần ứng. 
2. Thay đổi điện áp U 
3. Thay đổi từ thông bằng điện trở Rđc 
Nhưng cần chú ý khi điều chỉnh từ 
thông phải mắc biến trở điều chỉnh song 
song với dây quấn kích từ nối tiếp 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
a) Đặc tính cơ n = f(M) 
Khi máy chưa bão hoà, dòng điện phần ứng Iư và từ thông tỷ 
lệ với nhau: 
 1u kI
222
1MuM kkkI.kM    
k
M
  
u
E
1
E
u
E
u
E
R
k
k
Mk
U.k
I
k
R
k
U
n 


Thay các giá trị vào biểu thức tốc độ động cơ: 
u
E
1
E
R
k
k
Mk
U.k
n 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Ek
k
a Đặt các hệ số: 
E
1
k
k
b 
uR.b
M
U
an 
Phương trình đặc tính cơ: 
Đặc tính cơ có dạng hypecbôn, đó là 
đường đặc tính cơ mềm, mômen tăng 
thì tốc độ động cơ giảm. 
Khi không tải hoặc tải nhỏ, dòng điện và từ thông nhỏ, tốc độ động 
cơ tăng rất lớn có thể phá huỷ động cơ về mặt cơ khí, vì thế không 
cho phép động cơ kích từ nối tiếp mở máy không tải hoặc tải nhỏ. 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
b) Đặc tính làm việc 
Động cơ được phép làm việc với tốc 
độ n nhỏ hơn tốc độ giới hạn ngh. 
Trong vùng làm việc, đường đặc tính 
vẽ bằng đường nét liền. 
Động cơ kích từ nối tiếp khi chưa 
bão hoà, mômen quay tỷ lệ với bình 
phương dòng điện và tốc độ giảm 
theo tải, nên thích hợp dùng trong 
chế độ tải nặng nề, được sử dụng 
nhiều trong giao thông vận tải hay 
các thiết bị cầu trục 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
7.5. Động cơ điện một chiều kích thích hỗn hợp 
Sơ đồ nối dây: 
Các dây quấn kích từ có thể nối 
thuận (từ trường của chúng cùng 
chiều nhau) làm tăng từ thông, hoặc 
nối ngược (từ trường của chúng 
ngược nhau) làm giảm từ thông 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Đường đặc tính cơ của động 
cơ kích từ hỗn hợp khi nối 
thuận (đường 1) là trung bình 
giữa đặc tính cơ của động cơ 
kích từ song song (đường 2) 
và của động cơ kích từ nối 
tiếp (đường 3) 
Các động cơ làm việc nặng nề, dây quấn kích từ nối tiếp là dây 
quấn kích từ chính, còn dây quấn kích từ song song là phụ và 
được nối thuận. 
Dây quấn kích từ song song bảo đảm cho tốc độ động cơ không 
tăng quá lớn khi mômen nhỏ 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Động cơ kích từ hỗn hợp có 
dây quấn kích từ nối tiếp là 
kích từ phụ và nối ngược, có 
đặc tính cơ rất cứng như 
đường 4, nghĩa là tốc độ quay 
hầu như không đổi khi mômen 
thay đổi. 
Khi mômen quay tăng, dòng điện phần ứng tăng, dây quấn kích 
từ song song làm tốc độ n giảm một ít, nhưng vì có dây quấn 
kích từ nối tiếp nối ngược làm giảm từ thông trong máy, sẽ tăng 
tốc độ động cơ lên như cũ. 
Ngược lại, khi nối thuận, sẽ làm cho đặc tính của động cơ mềm 
hơn, mômen mở máy lớn hơn, thích hợp với các máy ép, máy 
bơm, máy nghiền, máy cán 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
8. Các ví dụ 
Máy phát điện kích từ song song, công suất định mức Pđm = 25kW, 
điện áp định mức Uđm = 115V, có các thông số sau: 
điện trở dây quấn kích từ song song Rkt = 12,5 ; 
điện trở dây quấn phần ứng Rư = 0,0238 , 
số đôi nhánh a = 2, số đôi cực từ p = 2, số thanh dẫn N = 300, 
tốc độ quay n = 1300 vg/ph. 
a) Xác định sức điện động Eư , từ thông  
b) Giả sử dòng điện kích từ không đổi, bỏ qua phản ứng phần ứng, 
xác định điện áp đầu cực máy khi dòng điện giảm xuống I = 80,8 A 
Ví dụ 1 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
a) Dòng điện định mức 
Bài giải: 
A4,217
115
25000
U
P
I
đm
đm
đm 
Dòng điện kích từ 
A2,9
5,12
115
R
U
I
kt
đm
kt 
Dòng điện phần ứng 
A6,2262,94,217III ktđmu 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Sức điện động của máy phát: 
V4,1200238,0.6,226115RIUE uuu 
Từ thông  của máy phát: 
Wb852,1
1300.300.2
4,120.2.60
n.pN
E.a.60
 
b) Dòng điện máy phát giảm, I = 80,8A → dòng điện phần ứng 
A902,98,80III ktu 
Điện áp đầu cực máy phát: 
V3,1180238,0.904,120RIEU uuu 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Một máy phát điện một chiều kích từ song song, điện áp định 
mức Uđm =115V, cung cấp dòng điện It = 98,3 A cho tải. 
Điện trở phần ứng Rư = 0,0735, điện trở dây quấn kích từ 
song song Rkt = 19. 
Tổn hao cơ, sắt từ và phụ bằng 4% công suất điện. 
a) Xác định sức điện động Eư và hiệu suất  của máy ở chế độ 
tải trên. 
b) Tính dòng điện ngắn mạch khi ngắn mạch hai đầu cực máy 
phát. Cho biết từ thông dư bằng 3% từ thông của máy ở chế độ 
tải trên, và tốc độ máy không đổi. 
Ví dụ 2 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Bài giải: 
a) Dòng điện kích từ: 
A05,6
19
115
R
U
I
kt
kt 
Dòng điện phần ứng: 
A35,10405,63,98III kttu 
Sức điện động phần ứng: 
V7,1220735,0.35,104115RIUE uuu 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Tổn hao trong dây quấn kích từ song song: 
W69519.05,6RIP 2kt
2
ktkt 
Tổn hao trong dây quấn phần ứng: 
W8000735,0.35,104RIP 2u
2
uu 
Tổn hao sắt từ và cơ phụ: 
W4523,98.115.04,0P.04,0P cf.st 
Hiệu suất máy phát: 
853,0
6958004523,98.115
3,98.115
PP
P
 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Một động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp, điện áp định 
mức Uđm = 220V, dòng điện định mức Iđm= 94A, điện trở dây 
quấn kích từ song song Rkt// = 338 , điện trở dây quấn phần 
ứng và kích từ nối tiếp Rư+Rnt = 0,17 , số đôi nhánh a = 1, 
số đôi cực p = 2, số thanh dẫn N = 372, tốc độ n = 1100 vg/ph. 
Tính sức điện động Eư (đối với động cơ còn được gọi là sức 
phản điện), từ thông , công suất điện từ, mômen điện từ 
Ví dụ 3 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Dòng điện kích từ song song 
Bài giải 
A65,0
228
220
R
U
I
//kt
đm
//kt 
Dòng điện phần ứng 
A35,9365,094III //ktđmu 
Sức điện động phần ứng 
 V20417,0.35,93220RRIUE ntuuđmu 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Từ thông  của máy điện: 
Wb10.49,1
1100.3720.2
204.2.60
n.pN
E.a.60 2 
Công suất điện từ: 
kW04,1935,93.204IEP uuđt 
Mô men điện từ: 
Nm165
1100.2
6010.04,19P
M
3
đt
đt 
 
)s/rad(
60
n.2 
 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Mô men điện từ: 
Nm16510.49,1.35,93
1.2
372.2
I
a.2
N.p
M 2uđt  
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Động cơ điện một chiều kích từ song song có các thông số: 
Công suất định mức Pđm = 10kW 
Điện áp định mức Uđm = 220V 
Hiệu suất  = 0,86 
Tốc độ định mức n = 2250 vg/ph 
Dòng điện kích từ định mức Ikt = 2,26 A 
Điện trở phần ứng Rư = 0,178 . 
Tính dòng điện mở máy trực tiếp. Để giảm dòng điện mở 
máy xuống bằng 2 lần dòng điện định mức, tính điện trở 
mở máy Rmm 
Ví dụ 4: 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Dòng điện định mức 
A85,52
220
10.628,11
U
P
I
3
đm
1
đm 
Dòng điện mở máy trực tiếp: 
A1238
178,0
220
26,2
R
U
II
u
đm
ktmm 
Công suất điện động cơ tiêu thụ 
Bài giải: 
kW628,11
86,0
10P
P đm1 

CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Điện trở mở máy: 
  
 96,1178,0
26,285,52.2
220
R
II.2
U
R u
ktđm
đm
mm
Dòng điện mở máy khi có biến trở: 
đm
mmu
đm
ktmm I.2
RR
U
II 
A44,10326,285,52.2II.2
RR
U
ktđm
mmu
đm 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Một động cơ điện một chiều kích từ song song Pđm = 12kW, điện 
áp định mức Uđm = 220V, tốc độ định mức nđm = 685 vg/ph, dòng 
điện định mức Iđm = 64A, dòng điện kích từ định mức Iktđm = 2A, 
điện trở phần ứng Rư = 0,821 . Động cơ kéo tải có mômen cản 
không đổi. Để giảm tốc độ, dùng hai phương pháp sau: 
a) Thêm điện trở phụ Rp = 0,7  vào mạch phần ứng. Tính tốc độ 
và hiệu suất của động cơ ở tình trạng này. 
b) Giảm điện áp dặt vào động cơ. Tính tốc độ và hiệu suất lúc 
U = 176,6 V. Có nhận xét gì về hiệu suất trong hai phương pháp 
đã sử dụng. 
Giả thiết bỏ qua tổn hao cơ và phụ, và trong hai trường hợp trên 
giữ từ thông không đổi. 
Ví dụ 5: 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
a) Mômen cơ hữu ích trên trục 
Bài giải: 
Nm3,167
685
12
9550
n
P
9550M
đm
đm
đt 
Dòng điện phần ứng ở tải định mức: 
A62264III ktđmđm.u 
Sức điện động phần ứng: 
V6,201281,0.62220RIUE uđm.uđmu 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
b) Bỏ qua tổn hao cơ và phụ, mômen cơ trên trục bằng mômen 
điện từ, nghĩa là Mc = M đt = kMIư = const, do đó khi  không đổi, 
dòng điện phần ứng Iư không đổi 
Khi thêm điện trở phụ Rp, sức điện động phần ứng: 
puđm.uđmu RRIUE 
 V2,1597,0281,062220Eu 
Vì từ thông  không đổi, sức điện động tỷ lệ với tốc độ: 
6,202
2,159
685
n
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Tốc độ động cơ điện 
)ph/vg(538685
6,202
2,159
n 
Công suất cơ hữu ích 
kW425,9
60
538
2.3,167MP đt2 
Hiệu suất động cơ: 
67,0
64.220
10.425,9
P
P 3
1
2 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
b) Khi đặt vào động cơ điện áp U = 176,6V → sđđ phần ứng 
V2,159281,0.626,176RIUE uuu 
Công suất điện động cơ tiêu thụ 
kW302,1164.6,176I.UP1 
Công suất cơ hữu ích 
kW425,9
60
538
2.3,167MP2 
Hiệu suất động cơ: 
834,0
10.302,11
10.425,9
P
P
3
3
1
2 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
So sánh trường hợp b với a, ta thấy rằng phương pháp dùng 
biến trở mắc vào mạch phần ứng cho hiệu suất thấp rất nhiều 
so với phương pháp giảm điện áp đặt vào động cơ. 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Một máy phát điện một chiều kích từ song song công suất 
định mức Pđm = 7,5 kW, điện áp định mức Uđm = 230 V, tốc độ 
quay định mức nđm = 1450 vg/ph; 
Điện trở mạch phần ứng Rư = 0,54 , điện trở mạch kích từ 
song song Rkt = 191,66 , điện áp rơi trên chổi than 2V. 
Máy phát sử dụng ở chế độ động cơ U = 220V, quay với tốc 
độ n = 1162 vg/ph và hiệu suất  = 0,825. 
Xác định công suất điện động cơ tiêu thụ, công suất cơ hữu 
ích trên trục động cơ. 
Ví dụ 6: 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Dòng điện định mức máy phát: 
Bài giải: 
- Chế độ máy phát: 
A6,32
230
7500
U
P
I
đm
đm
p.đm 
 Dòng điện kích từ: 
A2,1
66,191
230
R
U
I
kt
đm
kt 
 Dòng điện phần ứng: 
A8,332,16,32III p.ktp.đmp.u 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
 Sức điện động phần ứng: 
V25,250254,0.8,332302RIUE up.uđmp.u 
- Chế độ động cơ: 
Vì từ thông  ở hai chế độ như nhau, do đó sức điện động tỷ lệ 
với tốc độ. Sức điện động phần ứng động cơ: 
V5,200
1450
1162
25,250
n
n
EE
p
đ
p.uđ.u 
Dòng điện phần ứng động cơ 
A4,32
54,0
25,200220
R
2EU
I
u
đ.u
đ.u 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Dòng điện động cơ tiêu thụ 
A6,332,14,32III ktđ.uđ 
Công suất động cơ tiêu thụ 
W73926,33.220I.UP đđ.1 
Công suất cơ hữu ích động cơ: 
W61007392.825,0P.P đ.1đ.2 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Một máy phát điện một chiều kích từ nối 
tiếp, thanh dẫn N = 300, điện áp hai đầu 
cực của máy 110V, khi dòng tải 100A, 
phần ứng máy quay với tốc độ 1500 
vg/ph. Xác định độ lớn của từ thông dưới 
mỗi cực của máy, biết điện trở dây quấn 
phần ứng là 0,1  và số đôi mạch nhánh 
a = 1. 
Bài tập chương 9 
Bài số 9.1 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Bài giải: 
uuu RIEU 
 Phương trình điện áp phần ứng máy phát : 
V1201,0.100110RIUE uuu 
Wb10.8
1500.300.2
120.1.60
n.pN
E.a.60 3 
 Từ thông máy phát : 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Một máy phát một chiều kích từ song song, điện trở dây quấn 
phần ứng bằng 0,25 , điện trở mạch kích từ bằng 44, điện trở 
tải bằng 4. Điện áp đặt lên tải 220V. Tính dòng điện phần ứng 
và sức điện động của máy 
Bài số 9.2. 
Bài giải: 
A55
4
220
R
U
I 
Dòng điện tải: 
A5
44
220
R
U
I
kt
kt 
Dòng điện kích từ: 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Theo sơ đồ nối dây máy phát một chiều 
kích từ song song: 
A60555III ktu 
Sức điện động phần ứng: 
V23525,0.60220RIUE uuu 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Một máy phát điện một chiều kích từ hỗn hợp có dòng điện mạch 
ngoài I = 100A, điện áp đặt lên tải 110V, điện trở phần ứng 
Rư = 0,07, điện trở dây quấn kích từ nối tiếp Rktnt = 0,07; 
điện trở dây quấn kích từ song song Rkt// = 24. 
a) Xác định Eư, Iư. 
b) Xác định tổn hao trong dây quấn phần ứng và các dây quấn 
kích từ. 
c) Xác định công suất máy phát ra và hiệu suất 
Bài số 9.3: 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Bài giải: 
Iư 
I 
Ikt 
Dòng điện kích từ song song 
A58,4
24
110
R
U
I
//kt
//kt 
Dòng điện phần ứng 
A58,10458,4100III //ktu 
Sức điện động phần ứng 
 ntuuu RRIUE 
 V6,12407,007,058,104110Eu 
a) Dòng điện và sức điện động phần ứng: 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
b) Tổn hao trong dây quấn phần ứng và kích từ: 
W76607,0.58,104RIP 2u
2
uu 
W76607,0.58,104RIP 2nt
2
unt.kt 
W50324.58,4RIP 2//.kt
2
//.kt//.kt 
c) Công suất máy phát ra và hiệu suất 
W10.11100.110I.UP 32 
844,0
50376676610.11
10.11
PP
P
3
3
2
2 


CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Một động cơ điện một chiều kích từ song song có Uđm = 220V, 
Rư = 0,4 , Iđm = 52 A, Rkt = 110, tốc độ không tải n0 ≈ U/kE.Φ 
= 1100 (vg/ph) 
Hãy tính: 
a) Eư lúc tải định mức 
b) Tốc độ lúc tải định mức 
c) Pđt, Mđt lúc tải định mức 
Bài số 9.4. 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Bài giải 
CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU