Bài giảng Truyền động điện tự động - Chương 4: Điều chỉnh tốc độ truyền động điện các hệ thống dùng bộ biến đổi, động cơ - Phạm Khánh Tùng

CHƯƠNG 4 
ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 
CÁC HỆ THỐNG DÙNG BỘ BIẾN ĐỔI – 
ĐỘNG CƠ 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
4.1. HỆ BỘ BIẾN ĐỔI – ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 
4.1.1. Hệ Máy phát - Động cơ một chiều (F-Đ) 
Hệ thống Máy phát - Động cơ một chiều là một hệ truyền động điện 
điều chỉnh tốc độ rất linh hoạt và thuận tiện. Tuy nhiên hệ thống dùng 
nhiều máy điện quay nên cồng kềnh, khi làm việc gây ồn, rung, nên 
đòi hỏi phải có nền móng vững chắc. 
Sơ đồ nguyên lý 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Coi mạch từ máy phát chưa bão hoà: 
Trong đó: KF - hệ số kết cấu của máy phát, 
 C = ΔΦF/ΔiKF - hệ số góc của đặc tính từ hoá. 
 iKF = UKF/rKF 
Và: EF = KF.UKF 
 R = RưĐ + RưF 
KFFFFFFF i.CKKE   
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Phương trình đặc tính cơ khi điều chỉnh tốc độ dùng máy phát: 
M
)K(
R
K
E
2
ĐĐ
F


 
M
)K(
R
K
UK
2
ĐĐ
KFF


 
Như vậy, khi thay đổi UKF (hoặc iKF) thì ta sẽ được một họ đường 
đặc tính cơ song song nhau ở cả 4 góc phần tư. 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Sơ đồ điều chỉnh tốc độ hệ F - Đ 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Tại góc phần tư (I) và (III) của tọa độ 
đặc tính cơ thì động cơ làm việc ở 
chế độ động cơ quay thuận và chế 
độ động cơ quay ngược. 
Đặc tính cơ hãm động năng (EF = 0) 
đi qua gốc toạ độ; 
Các vùng nằm giữa trục tung (ω) và 
đặc tính cơ hãm động năng (EF = 0) 
là chế độ hãm tái sinh hay chế độ 
máy phát (ω > ω0) của động cơ. 
Các vùng nằm giữa trục hoành (M) và đặc tính cơ khi hãm động năng 
(EF = 0) là chế độ hãm ngược (ω ↑↓ M) của động cơ 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Đặc điểm của hệ F – Đ: điều 
chỉnh tốc độ linh hoạt, động cơ có 
thể tự động chuyển đổi qua các 
chế độ làm việc khi thay đổi tốc 
độ hoặc đảo chiều tốc độ. 
Ví dụ động cơ đang làm việc tại 
điểm A, khi đảo chiều kích từ máy 
phát F (Mc = const) thì động cơ sẽ 
chuyển dần từ chế độ động cơ 
thuận (A) sang hãm tái sinh, hãm 
ngược, khởi động ng-ợc và sẽ 
làm việc xác lập ở điểm B (chế độ 
hãm tái sinh). 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Khi điều chỉnh EF thì sẽ thay đổi được tốc độ động cơ ω ≤ ωcb; 
Khi đảo chiều iktF thì đảo chiều được EF và như vậy đảo chiều được ω. 
Nếu kết hợp điều chỉnh và đảo chiều từ thông của động cơ thì sẽ điều 
chỉnh và đảo chiều được tốc độ của động cơ ω ≥ ωcb. 
Như vậy, kết hợp điều chỉnh iktF và iktĐ thì sẽ điều chỉnh được tốc độ 
động cơ ω ≥ ωcb và ω ≤ ωcb (cả 2 vùng tốc độ). 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
4.1.2. Hệ Chỉnh lưu - Động cơ một chiều (CL – ĐM) 
Khi dùng các bộ chỉnh lưu có điều khiển (các bộ chỉnh lưu dùng 
thyristor ) để làm bộ nguồn một chiều cung cấp cho phần ứng 
động cơ điện một chiều, ta còn gọi là hệ T - Đ. 
Sơ đồ nguyên lý 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
a. Hệ CL - ĐM không đảo chiều 
+ Khi dòng điện liên tục: cosEE 0dd
I
K
RR
K
cosE
đm
clu
đm
0d


 
M
)K(
RR
K
cosE
2
đm
clu
đm
0d


 
   '0
Trong đó: tốc độ không tải giả tưởng 
đm
0d'
0
K
cosE

 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Khi dòng điện gián đoạn, hệ sẽ có thêm một lượng sụt áp nên 
đường đặc tính điều chỉnh dốc hơn, tốc độ không tải lý tưởng thực 
ω0 sẽ lớn hơn tốc độ không tải lý tưởng giả tưởng ω’0 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Khi thay đổi góc điều khiển α = (0 ÷ π) 
Ed thay đổi từ Ed0 đến - Ed0 
Họ đặc tính cơ song song nhau nằm ở 
nửa bên phải của mặt phẳng toạ độ 
[ω, I] hoặc [ω, M] nếu chúng ta chỉ cho 
một bộ chỉnh lưu làm việc ở chế độ 
chỉnh lưu 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Vùng dòng điện gián đoạn bị giới hạn 
bởi một nửa đường elip với trục tung: 
)
m
ctg
m
1(
Lf2X
sinE
I
u1BA
0d
blt.d

Trong đó: XBA - điện kháng máy biến áp. 
 LuΣ - điện cảm tổng mạch phần 
ứng. 
 f1 - tần số lưới. 
 m - số pha chỉnh l-u. 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Trong vùng dòng điện gián đoạn (ω’0 < ω0): 


 
mK
U)m/cos(E
m
0
K
UE
đm
vm2
đm
vm2
Trong đó: E2m - biên độ sức điện động thứ cấp máy biến áp CL. 
Đường giới hạn tốc độ cực đại: 
blt.d
đm
u
đm
0d
max.gh I
K
R
K
cosE


  
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
b. Hệ CL - ĐM có đảo chiều 
Để đảo chiều tốc độ động cơ cần phải dùng hai bộ chỉnh lưu đấu 
song song ngược còn gọi là chỉnh lưu kép, nguyên tắc điều khiển 
hai bộ chỉnh lưu: 
+ Khi cho bộ CL1 làm việc ở chế độ chỉnh lưu thì CL2 chuẩn bị 
làm việc ở chế độ nghịch lưu, dòng chỉnh lưu chạy theo chiều 
dương, tốc độ động cơ quay thuận. 
+ Ngược lại, khi cho bộ CL2 làm việc ở chế độ chỉnh lưu thì CL1 
chuẩn bị làm việc ở chế độ nghịch lưu, dòng chỉnh l-u chạy theo 
chiều âm, tốc độ động cơ quay ng-ưc. 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Để khỏi truyền năng lượng từ bộ CL này qua bộ CL kia về lưới điện 
thì cần thoả mãn điều kiện: 
CL.dNL.d EE 
Để điều khiển hai bộ chỉnh lưu làm việc theo đúng các chế độ yêu 
cầu thì có thể dùng phương pháp điều khiển chung hoặc điều khiển 
riêng. 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Phương pháp điều khiển chung: 
Tín hiệu điều khiển được đưa vào cả 2 nhóm van sao cho thoả mãn 
điều kiện |Ed.NL| ≥ |Ed.CL|. 
Phương pháp này, có thể xuất hiện dòng điện cân bằng chạy qua 2 bộ 
chỉnh lưu, không qua tải, gây quá tải cho các van và máy biến áp. 
Cần hạn chế dòng cân bằng, thường dùng các cuộn kháng cân bằng 
CK để hạn chế dòng cân bằng 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Điều khiển chung, phối hợp điều khiển kiểu tuyến tính: 
 21
Khi đó, các đặc tính cơ của hệ 
T – ĐM gần giống hệ F - Đ 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Điều khiển chung, phối hợp điều khiển kiểu phi tuyến: 
 21
Góc ξ phụ thuộc vào các giá trị 
của α1 và α2 một cách phi tuyến. 
Lúc này các đặc tính cơ của hệ 
T - ĐM có đoạn phi tuyến ở vùng 
gần trục tung 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Phương pháp điều khiển riêng 
Tín hiệu điều khiển chỉ được đưa vào bộ CL đang làm việc ở chế độ 
chỉnh lưu, còn bộ CL kia (không làm việc) không có tín hiệu điều 
khiển đưa vào, cho nên không có dòng cân bằng. 
Trong phương pháp điều khiển riêng cũng có phối hợp điều khiển 
kiểu tuyến tính và phi tuyến. 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Để thay đổi trạng thái làm việc của các bộ CL phải dùng thiết bị đặc 
biệt để chuyển các tín hiệu điều khiển từ bộ CL này sang bộ CL kia. 
Bởi vậy, khi điều khiển riêng, các đặc tính cơ của hệ sẽ bị gián đoạn 
ở tại trục tung. Như vậy, khi thực hiện thay đổi chế độ làm việc của 
hệ sẽ khó khăn hơn và hệ sẽ có tính linh hoạt kém hơn khi điều 
chỉnh tốc độ. 
Nếu kết hợp điều chỉnh và đảo chiều từ thông của động cơ thì sẽ 
điều chỉnh và đảo chiều được tốc độ của động cơ ω ≥ ωcb. 
Như vậy, kết hợp điều chỉnh iktF và iktĐ thì sẽ điều chỉnh được tốc độ 
động cơ ω ≥ ωcb và ω ≤ ωcb (cả 2 vùng tốc độ) 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
4.1.3. Hệ Khuếch đại từ - Động cơ một chiều (KĐT – ĐM) 
Sơ đồ nguyên lý: 
Để điều chỉnh tốc độ động cơ dùng khuếch đại từ, ta thay đổi dòng 
điều khiển khuếch đại từ (thay đổi góc từ hoá αs) thì điện áp ra của 
khuếch đại từ sẽ thay đổi và như vậy sẽ điều chỉnh được tốc độ động 
cơ 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
M
K
RR
K
UE
đm
uKĐĐ
đm
vKĐĐ


 
Phương trình đặc tính cơ: 
Các đặc tính cơ của hệ KĐT - ĐM gần giống đặc tính của hệ T - ĐM. 
Trong vùng dòng điện liên tục, đặc tính cơ cứng hơn vùng dòng điện 
gián đoạn, và vùng dòng điện gián đoạn cũng bị giới hạn bởi đường 
elip bao quanh gốc toạ độ mặt phẳng đặc tính cơ. 
Kết hợp điều chỉnh điện áp ra của khuếch đại từ và điều chỉnh từ 
thông động cơ ta cũng điều chỉnh được tốc độ động cơ cả trên và 
dưới tốc độ cơ bản. 
Đảo chiều tốc độ động cơ cũng phải dùng hai khuếch đại từ mắc 
song song ng-ợc (khuếch đại từ kép). 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
4.1.4. Hệ Băm điện áp - Động cơ một chiều (ĐAX - ĐM) 
Sơ đồ nguyên lý: 
Sơ đồ đơn giản của hệ ĐAX – ĐM dùng khóa đóng/cắt bằng thyristor. 
Trong đó, nguồn một chiều chỉnh lưu cầu diot ba pha CL, tạo ra điện 
áp Ud tương đối bằng phẳng, giúp cho việc duy trì chế độ dòng điện 
liên tục đ-ợc dễ dàng. 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Điều khiển thyristor T1 mở/khóa bằng xung mở của bộ điều khiển BĐK, 
ta sẽ được điện áp ra của bộ băm nối tiếp Ub đặt vào phần ứng của 
động cơ ĐM, tương ứng sẽ có tốc độ ω. 
Trong chế độ dòng điện liên tục, các đại lượng trong hệ được tính toán 
theo giá trị trung bình: 
Điện áp hoặc s.đ.đ. trung bình của bộ ĐAX: 
dd
ck
đ
tbb U.U
T
t
UE  
Trong đó: tỷ số chu kỳ băm 
 Tx và fx – chu kỳ xung và tần số xung của bộ BĐK. 
xđ
x
đ
ck
đ ft
T
t
T
t
 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Dòng điện trung bình mạch phần ứng 

 
u
d
u
b
tbu
R
KU.
R
EE
II
Phương trình đặc tính cơ-điện và đặc tính cơ của hệ ĐAX – ĐM có 
dạng: 
u
ud I
K
R
K
U.



  
M
)K(
R
K
U.
2
ud



  
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Đặc tính cơ ở vùng dòng điện liên tục là những đường thẳng song 
song nhau, trong đó tốc độ không tải lý tưởng phụ thuộc vào tỉ số 
chu kỳ : ω0 = γUd/KΦ 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Xung điều khiển các thyristor T1 và T2 được 
tạo ra nhờ bộ BĐK với tần số xung fx = 1/Tx. 
Khi thay đổi chu kỳ xung Tx hay tần số xung 
fx, ta sẽ làm thay đổi thời gian mở/khóa của 
T1 và T2, từ đó thay đổi được điện áp Ub và 
Uư, dẫn đến điều chỉnh được tốc độ động 
cơ ω. 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
4.2. HỆ BỘ BIẾN ĐỔI ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 
4.2.1. Phương pháp điều chỉnh tốc độ 
Động cơ KĐB, được sử dụng rộng rãi với những ưu điểm nổi bật: 
cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy, vốn đầu tư ít, giá thành hạ, trọng 
lượng, kích thước nhỏ hơn khi dùng công suất định mức với động cơ 
một chiều, sử dụng trực tiếp lưới điện xoay chiều 3 pha  
Điều chỉnh tốc độ và khống chế các quá trình quá độ khó khăn hơn, 
các động cơ lồng sóc có các chỉ tiêu khởi động xấu, (dòng khởi động 
lớn, mômen khởi động nhỏ). 
Sự phát triển công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất và kỹ thuật 
điện tin học, động cơ được khai thác các ưu điểm và trở thành hệ 
truyền động cạnh tranh có hiệu quả so với hệ T - ĐM. 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Phương trình đặc tính cơ của động cơ 
th
th
th
thth
s.a2
s
s
s
s
)s.a1(M2
M
Với: 
)XRR(2
U3
M
2
nm
2
110
2
f1
th
 
2
nm
2
1
'
2
th
XR
R
s
 
Qua các biểu thức trên ta thấy rằng khi dùng các bộ biến đổi: xung 
điện trở mạch rôto, điều áp xoay chiều stato, biến tần mạch stato, 
thì sẽ thay đổi được sth, Mth và sẽ điều chỉnh được tốc độ của động 
cơ không đồng bộ. 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
4.2.2. Phương pháp xung điện trở mạch rôto 
Nguyên lý điều chỉnh trơn điện trở mạch 
rôto bằng phương pháp xung: 
Điện áp ur được điều chỉnh bởi cầu chỉnh 
lưu điôt CL, qua điện kháng lọc L, cấp 
vào mạch điều chỉnh gồm điện trở Ro nối 
song song với khóa bán dẫn T1. 
Khóa T1 được điều khiển đóng ngắt một 
cách chu kì. Hoạt động của khóa T1 
tương tự như mạch điều chỉnh xung áp 
một chiều. 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Khi khóa T1 đóng điện trở Ro bị ngắn 
mạch (bị loại ra khỏi mạch), dòng 
rôto tăng lên, khi T1 ngắt, điện trở Ro 
được đưa vào mạch, dòng rôto giảm 
xuống. 
Với chu kì đóng-ngắt nhất định (T = 
const), ta sẽ có một giá trị điện trở 
tương đương (Rtđ) trong mạch rôto. 
Thời gian đóng khóa tđ = T - tn, nếu 
điều chỉnh trơn (vô cấp) tỷ số chu kì 
γ = tđ/T, thì sẽ điều chỉnh trơn được 
giá trị giá trị điện trở trong mạch rôto 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Giá trị giá trị điện trở tương đương trong mạch rôto: 
0tđ R)1(R  
Điện trở Rtđ trong mạch một chiều được tính đổi về mạch xoay chiều 
3 pha ở rôto theo qui tắc bảo toàn công suất. 
Tổn hao trong mạch rôto nối theo sơ đồ với R0: 
)RR2(IP tđ2
2
d 
Tổn hao trong mạch rôto nối theo sơ đồ với điện trở phụ R2f: 
)RR2(I3P f22
2
2 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Theo qui tắc bảo toàn công suất: 
)RR(I3)RR2(I f22
2
2tđ2
2
d 
Với sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha: 
2
2
2
d I5,1I 
2
R
)1(
2
R
R 0tđf2  
Từ giá trị điện trở tính đổi R2f dễ dàng dựng 
được các đặc tính cơ theo phương pháp thông 
thường, họ các đặc tính cơ này sẽ quét kín phần 
mặt phẳng giới hạn bởi đặc tính cơ tự nhiên và 
đặc tính cơ có điện trở phụ R2f = Ro/2. 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Để mở rộng phạm vi điều chỉnh mômen 
thì có thể mắc nối tiếp điện trở Ro với 
một tụ điện có điện dung đủ lớn. 
Việc xây dựng các mạch phản hồi điều 
chỉnh tốc độ và dòng điện rôto được tiến 
hành tương tự hệ điều chỉnh điện áp 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
4.2.3. Điều chỉnh tốc độ bằng bộ điều áp xoay chiều stato (Us) 
Mômen động cơ tỉ lệ với bình phương 
điện áp stato, nên có thể điều chỉnh 
mômen và tốc độ động cơ bằng cách 
thay đổi điện áp stato và giữ tần số 
không đổi nhờ bộ biến đổi điện áp 
xoay chiều (ĐAXC). 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Nếu coi bộ ĐAXC là nguồn lí tưởng (Zb = 0), khi ub ≠ uđm thì mômen 
tới hạn Mth.u tỉ lệ với bình phương điện áp, còn sth.u = const: 
constss
uM
u
u
MM
gh.thu.th
2*
bth
2
1
b
gh.thu.th
Để cải thiện dạng đặc tính điều chỉnh và giảm bớt mức phát nóng 
của động cơ, ta mắc thêm điện trở phụ R2f . 
Khi đó, nếu điện áp đặt vào stato là định mức (ub = u1) thì ta được 
đặc tính mềm hơn đặc tính tự nhiên, gọi là đặc tính giới hạn. 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Hệ số trượt giới hạn và mô men giới hạn: 
2
f22
thgh.th
R
RR
ss
 thgh.th MM 
Với: Mth.gh, sth.gh là mômen và hệ số trượt tới hạn của đặc tính giới hạn 
(đ/t GH) 
 Mth, sth là mômen và hệ số trượt tới hạn của đặc tính tự nhiên 
Dựa vào đặc tính giới hạn Mgh(s), và nếu ω = const, ta suy ra đặc tính 
điều chỉnh ứng với giá trị ub cho trước nhờ quan hệ: 
2*
b
*
u uM 
gh
u*
u
M
M
M 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Đặc tính điều chỉnh trong trường 
hợp này: 
Phơng pháp điều chỉnh điện áp 
chỉ thích hợp với truyền động 
mà mômen tải là hàm tăng theo 
tốc độ: máy bơm, quạt gió 
Có thể dùng máy biến áp tự 
ngẫu, điện kháng, hoặc bộ biến 
đổi bán dẫn làm bộ ĐAXC cho 
động cơ. 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
4.2.4. Bộ biến đổi tần số – điện áp 
Thông thường khi điều chỉnh tốc độ bằng cách tháy đổi tần số, 
thường kết hợp thay đổi điện áp stato sao cho hệ số quá tải 
mômen của động cơ ω = const, phụ thuộc các loại phụ tải khác 
nhau ta đã xác định được quan hệ giữa sự thay đổi điện áp và tần 
số theo công thức: 
const
f
u
)2/q1(
1
1 
với q = –1, -0, 1, 2 
)2/q1*(
1
*
1 fu
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Sơ đồ bộ biến đổi tần số – điện áp: 
Các khối chức năng và nguyên lý: 
Nguồn xoay chiều có u1.đm, f1.đm ; Bộ chỉnh lưu (CL) biến đổi thành 
điện áp một chiều Ud cấp cho bộ biến tần; 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Bộ nghịch lưu áp ba pha (NL) gồm 6 thyristor (T1 ÷ T6) 
Cầu chỉnh lưu ngược (CLng) gồm (D1 ÷ D6) để hoàn trả năng 
lượng phản kháng. 
Điện áp đầu ra của bộ BT (u1) có dạng “sin chữ nhật” và tần số là 
f1, đặt lên stato động cơ KĐB cần điều chỉnh tốc độ ω. 
Để điều chỉnh tần số f1 đặt vào stato để điều chỉnh tốc độ động cơ, 
thì thay đổi điện áp điều khiển Uđk.f của bộ biến tần áp. 
Điều chỉnh điện áp u1 đặt vào stato theo qui luật biến đổi tần số – 
điện áp, thì thay đổi điện áp điều khiển Uđk.u của bộ chỉnh lưu điều 
khiển. 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Các đặc điểm của việc điều chỉnh tần số 
Điều chỉnh tốc độ bằng cách biến đổi điện áp và tần số stato là một 
trong những phương pháp được chú ý và có nhiều triển vọng. 
Bằng phương pháp điều chỉnh này, ta nhận được những đặc tính cơ 
ứng và tổn thất công suất không lớn. 
Thực vậy, từ biểu thức: 
Ta thấy, nếu coi động cơ làm việc trên đoạn đường thẳng của đặc 
tính cơ khi điều chỉnh tần số thì s có trị số nhỏ, nên ΔP2đ cũng nhỏ 
sMP 0đ2  
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Khi sử dụng các bộ biến tần thích hợp, ta có thể điều chỉnh đợc tốc độ 
với độ trơn tùy ý. 
Quan trọng hơn nữa là các ưu điểm trên đều được thể hiện cả với khi 
điều chỉnh động cơ không đồng bộ lồng sóc là loại động cơ đơn giản, 
chắc chắn và rẻ tiền. 
Nhược điểm chủ yếu của các hệ thống truyền động điện này là bộ 
biến tần còn tương đối phức tạp và đắt tiền. Vì vậy đã hạn chế phạm 
vi ứng dụng của truyền động điện có điều khiển tần số. 
Nhưng các ưu điểm của chúng vẫn là cơ bản. Nếu tạo ra được những 
bộ biến tần với mức độ phức tạp và giá thành vừa phải, thì truyền 
động điện điều khiển tần số dùng động cơ lồng sóc sẽ được ứng dụng 
rộng rãi trong sản xuất và sinh hoạt. 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
4.2.5. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng các sơ đồ nối tầng 
a. Sơ đồ nối tầng điện cơ 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
S.đ.đ. E2 được chỉnh lưu thành s.đ.đ. một chiều E2d có biểu thức: 
Trong đó: Ku = 2,34 – hệ số của chỉnh lưu cầu ba pha. 
 E2.nm – s.đ.đ. ngắn mạch rôto (giá trị pha). 
S.đ.đ. E2d được nối vào phần ứng của một động cơ điện một chiều 
đóng vai trò thiết bị biến đổi (TBBĐ). Động cơ này sẽ nhận năng 
lượng trượt từ bộ chỉnh lưu dưới dạng điện năng một chiều, và biến 
đổi thành cơ năng trên trục. 
Trục của động cơ một chiều được nối chung với trục động cơ KĐB, 
do đó nó truyền phần năng lượng trượt về trục động cơ của máy 
sản xuất. 
sEKEKE nm.2u2ud2 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
S.đ.đ. phần ứng của động cơ một chiều phụ thuộc vào tốc độ và từ 
thông: 
Với từ thông phụ thuộc dòng kích từ: 
Dòng điện phần ứng của động cơ Id = Iư tỷ lệ với dòng điện rôto I2 và 
được xác định theo các s.đ.đ. trong mạch: 
Trong đó: RΣ - điện trở tổng trong mạch CL - ĐM: RΣ = RCL + Rbđ 
  .I.a.KKE ktbđ
ktI.a 

R
EE
IKI bđ2d2id
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Nguyên tắc điều chỉnh tốc độ trong nối tầng điện cơ: 
Giả sử động cơ đang làm việc tại một điểm xác lập nào đó với tốc 
độ ω, độ trượt s và dòng điện I2 xác lập. 
Nếu thay đổi dòng kích từ của động cơ một chiều → s.đ.đ. Ebđ 
thay đổi → dòng điện I2 thay đổi → mômen động cơ thay đổi, và 
hệ sẽ chuyển sang làm việc ở một điểm xác lập mới với tốc độ 
làm việc khác. 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
b. Sơ đồ nối tầng điện 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Năng lượng trượt trong mạch rôto của động cơ KĐB (biểu thị bởi 
các thông số s.đ.đ. xoay chiều E2, dòng xoay chiều I2 và tần số 
mạch rôto f2 = f1.s) cũng được chỉnh lưu thành dạng một chiều (với 
các thông số E2d , Id) nhờ cầu diot CL rồi được truyền vào bộ nghịch 
lưu NL (với chức năng là thiết bị biến đổi). 
Với bộ nghịch lưu này, việc chuyển mạch các thyristor được thực 
hiện nhờ điện áp lưới (ul), do đó năng lượng trượt dạng một chiều 
sẽ được biến đổi thành xoay chiều có tần số của điện áp lưới, cuối 
cùng qua máy biến áp BA, năng lượng trượt được trả về lưới điện. 
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 
Dòng điện rôto I2 của động cơ KĐB và dòng điện trong mạch một 
chiều Id được xác định theo biểu thức: 
Trong đó Ebđ là s.đ.đ. của bộ nghịch lưu có dạng: 
Với : α – góc mở của các thyristor (α > π/2) 
 β = (π – α) – góc mở chậm của thyristor ở trạng thái nghịch lưu 
 Ud0 – điện áp lớn nhất của bộ nghịch lưu với tr-ờng hợp α = 0; 
Ud0 = 2,34U2ba . 
 U2ba – điện áp pha thứ cấp máy biến áp BA. 

R
EE
IKI bđ2d2id
 cosUEE 0dNLbđ
CHƯƠNG 4 : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC