Giáo trình Điện tử công suất và truyền động điện

1 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN 
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ 
ĐOÀN VĂN ĐIỆN 
ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG 
ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 
VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 
HƯNG YÊN 2017 
2 
MỤC LỤC 
MỤC LỤC .................................................................................................................................. 2 
PHẦN 1- ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ............................................................................................ 5 
Chương 1 CÁC PHẦN TỬ BÁN DẪN CÔNG SUẤT CƠ BẢN .............................................. 6 
1.1. NHIỆM VỤ CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT .................................................................. 6 
1.2. CÁC PHẦN TỬ BÁN DẪN CÔNG SUẤT CƠ BẢN ................................................... 6 
1.2.1. Diode công suất ....................................................................................................... 6 
1.2.2. Transistor công suất .............................................................................................. 10 
1.2.3. Thyristor (SCR-Silicon Controlled Rectifier) ....................................................... 18 
1.2.4. Triac (Triode Alternative Current) ........................................................................ 25 
1.2.5. GTO (GATE TURN-OFF Thyristor) .................................................................. 27 
1.2.6. IGBT (Insulated Gate Bipolar Transitor) ............................................................. 28 
1.2.7. IGTC (Integrated Gate Commutated Thyristor).................................................... 29 
1.2.8. MCT (MOS CONTROLLED THYRISTOR) ....................................................... 30 
1.2.9. MTO (MOS TURN OFF THYRISTOR) .............................................................. 31 
1.2.10. ETO (EMITTER TURN OFF THYRISTOR) .................................................... 32 
1.2.11. Khả năng hoạt động của các linh kiện................................................................. 34 
Chương 2. CHỈNH LƯU DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU ......................................................... 35 
2.1. PHÂN BIỆT SƠ ĐỒ MẠCH CHỈNH LƯU, LUẬT ĐÓNG MỞ VAN ...................... 35 
2.1.1. Phân biệt sơ đồ mạch chỉnh lưu ............................................................................ 35 
2.1.2. Nguyên lí làm việc, luật đóng mở van .................................................................. 36 
2.2. CHỈNH LƯU HÌNH TIA .............................................................................................. 39 
2.2.1. Mạch chỉnh lưu hình tia một pha không và có điều khiển .................................... 39 
2.2.2. Mạch chỉnh lưu hình tia ba pha không và có điều khiển ....................................... 41 
2.3. MẠCH CHỈNH LƯU HÌNH CẦU ............................................................................... 42 
2.3.1. Mạch chỉnh lưu hình cầu một pha không và có điều khiển ................................... 42 
2.3.2. Mạch chỉnh lưu hình cầu ba pha không và có điều khiển ..................................... 44 
2.4. CÁC MẠCH CHỈNH LƯU BÁN ĐIỀU KHIỂN ......................................................... 47 
2.4.1. Mạch chỉnh lưu hình cầu một pha ......................................................................... 47 
2.4.2. Mạch chỉnh lưu cầu ba pha ................................................................................... 48 
Chương 3. ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP VÀ DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU ................................... 51 
3.1. KHÁI QUÁT CHUNG ................................................................................................. 51 
3.2. BỘ ĐIỀU CHỈNH XUNG ÁP MỘT CHIỀU NỐI TIẾP ............................................. 53 
3.3. MẠCH XUNG ÁP SONG SONG ................................................................................ 55 
3.4. BỘ ĐIỀU CHỈNH XUNG ÁP 1 CHIỀU HỖN HỢP ................................................... 56 
3.5. MỘT SỐ SƠ ĐỒ XUNG ÁP MỘT CHIỀU KHÁC .................................................... 57 
3.5.1. Sơ đồ xung áp loại B ............................................................................................. 58 
3.5.2. Sơ đồ xung áp có đảo chiều................................................................................... 61 
Chương4. ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU ........................................................................................ 69 
4.1. BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU MỘT PHA ................................................. 69 
4.1.1. Sơ đồ nguyên lý ..................................................................................................... 69 
4.1.2. Nguyên lý làm việc ............................................................................................... 69 
4.1.3. Chế độ dòng tải ..................................................................................................... 70 
4.2. BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 3 PHA ........................................................ 71 
4.2.1. Trường hợp tải thuần trở đối xứng ........................................................................ 72 
4.2.2. Trường hợp tải thuần cảm đối xứng ..................................................................... 73 
4.2.3. Trường hợp tải điện trở và điện cảm ..................................................................... 74 
Chương 5.NGHỊCH LƯU VÀ BIẾN TẦN .............................................................................. 76 
5.1. THIẾT BỊ BIẾN ĐỔI DÒNG ĐIỆN MỘT PHA ......................................................... 76 
5.2. BBĐ MCXC NGUỒN ÁP 3 PHA ................................................................................ 76 
5.3. THIẾT BỊ BIẾN TẦN BA PHA GIÁN TIẾP .............................................................. 77 
3 
5.3.1. Khái niệm chung ................................................................................................... 77 
5.3.2. Biến tần gián tiếp 3 pha nguồn áp ......................................................................... 78 
5.3.2. Biến tần gián tiếp 3 pha nguồn dòng ..................................................................... 79 
5.4. BIẾN TẦN TRỰC TIẾP ............................................................................................... 81 
Chương 6.NGUYÊN TẮC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BIẾN ĐỔI........................ 84 
6.1. CÁC NGUYÊN TẮC VÀ CÁC KHÂU ĐIỀU KHIỂN ............................................... 84 
6.1.1. Các nguyên tắc điều khiển .................................................................................... 84 
6.1.2. Khuếch đại và biến đổi xung điều khiển ............................................................... 86 
6.2. MỘT SỐ MẠCH ĐIỀU KHIỂN .................................................................................. 86 
6.2.1. Mạch điều khiển bộ chỉnh lưu ............................................................................... 86 
6.2.2. Mạch điều khiển bộ điều áp xoay chiều ................................................................ 86 
PHẦN 2 - TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ........................................................................................ 101 
Chương 1. KHÁI NIỆM, CƠ SỞ ĐỘNG HỌC VÀ CÁC ĐẶC TÍNH CỦA HỆ THỐNG 
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ......................................................................................................... 101 
1.1. CẤU TRÚC VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TỰ ĐỘNG .. 101 
1.1.1. Cấu trúc của hệ thống truyền động điện tự động ................................................ 101 
1.1.2. Phân loại hệ thống truyền động điện tự động ...................................................... 101 
1.2. CƠ SỞ ĐỘNG HỌC CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ............ 102 
1.2.1. Đặc tính cơ của động cơ điện .............................................................................. 102 
1.2.2. Đặc tính cơ của máy sản xuất .............................................................................. 103 
1.2.3. Trạng thái làm việc của hệ truyền động điện tự động ......................................... 104 
1.2.4. Quy đổi các đại lượng cơ học .............................................................................. 105 
1.2.5. Phương trình động học của hệ TĐĐ TĐ ............................................................. 107 
1.2.6. Điều kiện ổn định tĩnh của hệ truyền động điện tự động .................................... 107 
1.2.7. Các đặc tính của động cơ điện............................................................................. 108 
1.3. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP ......... 109 
1.3.1. Phương trình đặc tính cơ - ảnh hưởng của các tham số ...................................... 110 
1.3.2. Vẽ các đặc tính cơ ............................................................................................... 115 
1.3.3. Tính toán điện trở khởi động ............................................................................... 117 
1.3.4. Đặc tính cơ trong các trạng thái hãm .................................................................. 117 
1.4. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ NỐI TIẾP .......... 122 
1.4.1. Phương trình đặc tính cơ và cách vẽ ................................................................... 122 
1.4.2. Tính toán điện trở khởi động ............................................................................... 126 
1.4.3. Các trạng thái hãm của động cơ kích từ nối tiếp ................................................. 126 
1.5. ĐẶC TÍNH CƠ ĐỘNG CƠ KĐB .............................................................................. 128 
1.5.1. Phương trình đặc tính cơ ..................................................................................... 128 
1.5.2. Ảnh hưởng của các thông số đến đặc tính cơ ...................................................... 131 
1.5.3. Khởi động và cách xác định điện trở khởi động ................................................. 133 
1.5.4. Đặc tính cơ trong các trạng thái hãm .................................................................. 134 
1.6. ĐẶC TÍNH CƠ ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ ..................................................................... 140 
1.6.1. Các đặc tính động cơ đồng bộ ............................................................................. 140 
1.6.2. Khởi động và hãm động cơ đồng bộ ................................................................... 143 
CHƯƠNG 2. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU .............................. 146 
2.1. VẤN ĐỀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ VÀ CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG 
TĐĐ ................................................................................................................................... 146 
2.1.1. Các định nghĩa ......................................................................................................... 146 
2.1.2. Các chỉ tiêu chất lượng ............................................................................................ 148 
2.2. CÁC NGUYÊN LÝ ĐIỀU CHỈNH ............................................................................ 149 
2.2.1. Phương pháp điều chỉnh tốc độ ĐMĐL bằng cách thay đổi điện áp phần ứng của 
động cơ .......................................................................................................................... 149 
2.2.2. Phương pháp điều chỉnh tốc độ ĐMđl bằng cách thay đổi từ thông kích từ của 
động cơ: ......................................................................................................................... 151 
4 
2.2.3. Phương pháp điều chỉnh tốc độ ĐMđl bằng cách thay đổi điện trở phụ trong mạch 
phần ứng: ....................................................................................................................... 151 
2.3. CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH ............................................................................... 152 
2.3.1. Hệ Máy phát - Động cơ một chiều (F-Đ) ............................................................ 152 
2.3.2. Hệ Chỉnh lưu - Động cơ một chiều ..................................................................... 155 
2.3.3. Các hệ TĐ điều chỉnh xung áp - động cơ ĐC ..................................................... 157 
2.3.4. Đặc tính cơ .......................................................................................................... 158 
2.4. ỔN ĐỊNH TỐC ĐỘ LÀM VIỆC CỦA TĐĐ MỘT CHIỀU ...................................... 159 
2.4.1. Điều chỉnh Eb theo dòng tải................................................................................. 159 
2.4.2. Điều chỉnh Eb theo điện áp phần ứng .................................................................. 161 
2.4.3 Điều chỉnh Eb theo tốc độ ..................................................................................... 161 
Chương 3. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ.................................. 163 
3.1. NGUYÊN LÝ CHUNG .............................................................................................. 163 
3.2 ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN TRỞ MẠCH ROTOR ............................................................... 163 
3.3. ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP ĐỘNG CƠ ......................................................................... 165 
3.4. ĐIỀU CHỈNH CÔNG SUẤT TRƯỢT PS ................................................................. 171 
3.5. ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ CỦA NGUỒN CẤP CHO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
 ........................................................................................................................................... 173 
3.5.1. Điều chỉnh tần số - điện áp .................................................................................. 173 
3.5.2. Các bộ biến đổi tần số điện áp ............................................................................ 175 
Chương 4. CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ........................................................................ 178 
4.1. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG ....................................................................................... 178 
4.1.1. Đặt vấn đề............................................................................................................ 178 
4.1.2. Phát nóng và làm nguội động cơ điện ................................................................. 178 
4.1.3. Phân loại chế độ làm việc của truyền động điện ................................................. 180 
4.2. CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO NHỮNG TRUYỀN ĐỘNG KHÔNG ĐIỀU 
CHỈNH TỐC ĐỘ ............................................................................................................... 182 
4.2.1.Chọn động cơ làm việc dài hạn ............................................................................ 182 
4.2.2. Chọn công suất động cơ cho phụ tải ngắn hạn lặp lại ......................................... 182 
4.3. CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO TRUYỀN ĐỘNG CÓ ĐIỀU CHỈNH TỐC 
ĐỘ ...................................................................................................................................... 183 
4.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM NGHIỆM CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ........................ 184 
5 
PHẦN 1- ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 
MỞ ĐẦU 
Điện tử công suất là một chuyên ngành của điện tử học nghiên cứu và ứng dụng các 
phần tử bán dẫn công suất trong sơ đồ các bộ biến đổi nhằm biến đ ... ày chia làm hai phần: Phần nhiệt lượng làm cho động cơ nóng lên 
là C.d (C: Nhiệt dung của động cơ, tức là nhiệt lượng cần thiết làm cho động cơ nóng lên 10c 
(J/0C)), : Nhiệt sai (nhiệt độ chênh lệch giữa động cơ và môi trường(0C). ). Phần nhiệt lượng 
từ động cơ toả ra môi trường trong khoảng dt: A. . dt (A: Hệ số toả nhiệt, nhiệt lượng mà 
động cơ toả ra môi trường trong 1 đơn vị thời gian khi chênh lệch giữa nhiệt độ động cơ và 
nhiệt độ môi trường là10C(w/0C)); A phụ thuộc vào điều kiện làm mát của động cơ, nếu làm 
mát tốt thì A lớn. 
Vậy, phương trình cân bằng nhiệt: .dt = Cd + Adt (1). 
Dùng phương pháp phân ly biến số, giải (1) với , điều kiện đầu: t=0, = bđ ta có 
nghiệm: =ôđ (1 - e
-t/ )(2). 
ôđ = 
A
P 
: Nhiệt sai ổn định ; : Hằng số thời gian đốt nóng:= (thực chất, nghiệm là:  = 
ôđ + (bđ- ôđ). e
-t/, nhưng tại t = 0 có bd = 0: t
0 động cơ = t0môi trường) =>= ôđ (1 - e
-t/). 
Đây là phương trình biểu diễn đường cong phát nóng của động cơ. 
Khi đang làm việc với một nhiệt sai nào đó, nếu cắt động cơ khỏi nguồn điện thì động 
cơ sẽ nguội dần. Lúc này, nguyên nhân sinh ra nhiệt của động cơ chỉ còn là lượng mất mát do 
ma sát rất nhỏ nên xem nhiệt lượng phát ra: Q=0; (ôđ =0) =>= bđ.e
-t/. 
Đây là phương trình biểu diễn đường cong nguội lạnh của động cơ. 
Chú ý: bđ trong quá trình nguội lạnh chính là ôđ trong quá trình phát nóng. Từ đó, ta xây 
dựng được đường cong phát nóng và nguội lạnh: 
P P P P P 
P 
P 
A
C
180 
4.1.3. Phân loại chế độ làm việc của truyền động điện 
Để tiến hành chọn công suất động cơ điện dựa theo chế độ nhiệt của động cơ, người ta 
phân loại các chế độ làm việc của động cơ: 
Chế độ làm việc dài hạn 
Chế độ này động cơ làm việc có phụ tảitrong một thời gian dài. Do đó, khi làm việc, 
động cơ có nhiệt độ đạt tới giá trị ổn định. Trong đó, nhiệt sai của động cơ cũng đạt tới trị số 
ổn định. 
VD: Động cơ làm việc ở chế độ dài hạn là các động cơ kéo quạt gió, bơm nước, máy nén khí. 
 Giản độ phụ tải và đường cong nhiệt sai của động cơ như hình vẽ. 
Chế độ làm việc ngắn hạn 
Động cơ làm việc có phụ tải trong 1 thời gian ngắn. Nhiệt sai của động cơ chưa đạt tới 
trị số ổn định thì mất phụ tải, thời gian nghỉ của động cơ rất dài, nhiệt sai của động cơ đủ để 
giảm xuống bằng nhiệt sai ban đầu. 
VD: Động cơ đóng, mở cửa đập nước, động cơ trong các cơ cấu nâng – hạ xà ngang, nêm chặt 
xà ở các máy cắt gọt kim loại lớn (Tiện đứng, phay giường, bào giường). Giản đồ phụ tải, 
đường cong nhiệt sai như hình bên: 
Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại 
Thời gian làm việc có phụ tải và thời gian nghỉ xen kẽ nhau. Các khoảng thời gian này 
tương đối ngắn. trong thời gian làm việc: tlv, nhiệt sai của động cơ chưa đạt tới trị số ổn định 
thì mất phụ tải.Trong thời gian nghỉ, nhiệt sai động cơ giảm nhưng chưa về trị số cũ thì lại có 
phụ tải, nhiệt sai lại tăng lên. Quá trình cứ thế mà lặp lại, cuối cùng, nhiệt độ động cơ dao 
động xung quanh một nhiệt độ ổn định trung bình tb nào đó giữa max và min. 
VD: Cầu trục, máy hàn, cần trục 
Chế độ này được đặc trưng bởi hệ số thời gian đóng điện tương đối: 
% = %100%100  
 ck
lv
nglv
lv
T
t
tt
t
. Các trị số tiêu chuẩn của % là: 15%; 25%; 40%; 60%. 
Phương pháp chung chọn công suất động cơ 
Các chỉ tiêu chọn động cơ điện 
Chọn động cơ điện phải đảm bảo hai mặt: Kinh tế và kỹ thuật. 
Về mặt kỹ thuật: 
- Động cơ được chọn phải có cấp điện áp phù hợp với nguồn. 
- Động cơ phải thích ứng với môi trường làm việc (khô ráo, ẩm ướt, sạch sẽ hoặc bụi 
bẩn, nóng hoặc lạnh). 
- Động cơ đựơc chọn phải thoả mãn điều kiện phát nóng (Điều kiện cơ bản nhất), sao 
cho khi làm việc bình thường hoặc khi quá tải cho phép, t0 động cơ không được vượt quá t0 
cho phép. 
 
181 
- Động cơ phải đảm bảo tốc độ yêu cầu, xem có hay không điều chỉnh tốc độ, có cấp 
hay vô cấp. 
- Phải đảm bảo điều kiện khởi động tốt theo yêu cầu phụ tải. 
Về mặt kinh tế 
Động cơ điện được chọn phải làm việc với hiệu suất kinh tế cao, vốn đầu tư rẻ chi phí 
vận hành, bảo quản và sửa chữa thấp, sử dụng hết công suất động cơ. 
Các bước chọn công suất động cơ 
Động cơ điện muốn kéo đựơc cơ cấu sản xuất cần phải sản ra một mômen Mđ có khả 
năng khắc phục được các mômen sau: Mômen phụ tải cơ cấu sản xuất: Mpt; Mômen không tải 
M0; Mômen động Mđg, nghĩa là Mđ Mpt + M0 + Mđg. Muốn tìm được Mđ cần có các điều 
kiện ban đầu và các bước tính toán. 
Điều kiện ban đầu. 
- Phải có biểu đồ phụ tải cơ cấu sản xuất: Mc = f1(t) hoặc Pc = f2(t) hoặc nhiệt lượng 
tiêu hao Q= f3(t) hay dòng điện I= f4(t). 
- Phải có biểu đồ biến thiên tốc độ trong qúa trình làm việc: n= f5(t) hoặc = f6(t). 
Giả thiết biểu đồ đã cho như hình vẽ trang bên. 
Các bước tính toán. 
Trước hết căn cứ vào biểu đồ phụ tải tĩnh: Mc = f(t), tính mômen trung bình theo biểu thức: 


n
i
i
n
i
ii
tb
t
tM
M
1
1 
Sau đó, chọn sơ bộ động cơ có Mđm Mtb. 
- Tính mômen động: Mđg(xuất hiện trong quá trình quá độ: Mở, hãm, đảo chiều quay 
động cơ v.v): 

tgJ
dt
d
JMMM hthtcĐđg  
Jht: Mômen quán tính của hệ thống đã quy đổi về đầu trục động cơ. 
- Vẽ biểu đồ Mđg = f(t) như hình vẽ. 
- Vẽ biểu đồ phụ tải động của hệ thống như hình vẽ: Mcđg= Mpt+ Mo + Mđg 
- Dựa vào biểu đồ phụ tải động, kiểm tra khả năng quá tải của động cơ theo điều kiện: 
M. Mđm Mmax 
Trong đó: Mđm: Mô men định mức của động cơ đã chọn sơ đồ. 
 Mmax: Mô men max trên biểu đồ phụ tải. 
 M: Bội số mômen (hệ số quá tải). 
- Kiểm tra lại suất động cơ theo điều kiện phát nóng. Nếu kiểm tra không thoả mãn => 
Chọn lại động cơ. 

182 
4.2. CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO NHỮNG TRUYỀN ĐỘNG KHÔNG ĐIỀU 
CHỈNH TỐC ĐỘ 
 Để chọn công suất động cơ, ta cần phải biết đồ thị phụ tải Mc(t) và Pc(t) đã quy đổi về 
trục động cơ và giá trị tốc độ yêu cầu. Từ đồ thị phụ tải, chọn sơ bộ công suất động cơ, tra sổ 
tay các tham số, từ đó, xây dựng đồ thị phụ tải chính xác. Sau đó, tiến hành kiểm nghiệm 
động cơ đã chọn. 
4.2.1.Chọn động cơ làm việc dài hạn 
 Đối với phụ tải dài hạn, có loại không đổi, có loại biến đổi. 
* Phụ tải dài hạn không đổi: 
 Động cơ cần chọn phải có công suất định mức lớn hơn công suất yêu cầu: Pđm ≥ Pc và 
tốc độ định mức phù hợp với yêu cầu. Thường thì chọn Pđm = (1  1, 3)Pc. Trong trường hợp 
này, việc kiểm nghiệm động cơ đơn giản, không cần kiểm nghiệm quá tải về mômen, nhưng 
cần phải kiểm nghiệm điều kiện khởi động và phát nóng. 
* Phụ tải dài hạn biến đổi: Để chọn được động cơ phải xuất phát từ đồ thị phụ tải, tính ra giá 
trị trung bình của mômen hoặc công suất: ; 
Động cơ chọn phải có: Mđm = (1  1, 3).Mtb; Pđm = (1  1, 3).Ptb 
Điều kiện kiểm nghiệm: Kiểm nghiệm về phát nóng, khởi động, quá tải về mômen. 
4.2.2. Chọn công suất động cơ cho phụ tải ngắn hạn lặp lại 
Biểu đồ phụ tải như hình vẽ: Sau 1 thời gian, nhiệt sai động cơ sẽ ổn định biến thiên 
trong khoảng min, max. Tương tự như trường hợp phụ tải ngắn hạn, ta có thể chọn động cơ dài 
hạn làm việc với phụ tải ngắn hạn lặp lại hoặc chọn động cơ chuyên dùng ngắn hạn lặp lại. 
* Chọn công suất động cơ dài hạn làm việc với phụ tải ngắn hạn lặp lại. 
Thường động cơ dài hạn được chọn:Pđm Plv 
Hệ số quá tải về nhiệt: = 
Từ đường cong phát nóng, ta có  = 
Trong đó: : Hằng số thời gian phát nóng 
A
C
  ; 
: Hệ số xét đến điều kiện làm mát bị xấu đi trong thời gian nghỉ t0. ( = 0, 5: Động cơ một 
chiều,  = 0, 25: Động cơ KĐB). 
Dựa vào đồ thị phụ tải, xác định Plv yêu cầu, tlv, to từ đó chọn sơ bộ công suất động cơ để có  và 
o rồi tính 
’ và suy ra . Dùng phương pháp tính lặp sao cho: 


n
oi
i
n
oi
ii
tb
t
tM
M
.


i
ii
tb
t
tP
P
.
max
 od
dm
lv
P
P
vt
vt
od
lv
lv
e
e
/
'/
max 1
1



olv
lv
v
v
t
t
 

 ;'
dm
lv P
P

183 
* Chọn công suất động cơ ngắn hạn lặp lại cho phụ tải ngắn hạn lặp lại 
Động cơ ngắn hạn lặp lại được chế tạo chuyên dùng, độ bền cơ khí tốt, quán tính nhỏ, 
khả năng quá tải lớn (từ 2, 5 3, 5), đồng thời chế tạo chuẩn với % = 15%; 25%; 40%; 60%. 
Động cơ được chọn cần thỏa mãn hai điều kiện: 
+ Pđm chọn ≥Plv. 
+ %đm chọn phù hợp với %lv. 
Trường hợp chưa phù hợp thì hiệu chỉnh lại Pđm theo công thức: 
Pđmchọn ≥Plv. 
Chú ý: Trường hợp phụ tải biến đổi thì phải dùng công thức các đại lượng đẳng trị: 
Pđt = ; 
Sau đó kiểm tra quá tải về mômen, mômen khởi động và phát nóng. 
4.3. CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO TRUYỀN ĐỘNG CÓ ĐIỀU CHỈNH TỐC 
ĐỘ 
Để tính chọn công suất động cơ trong trường hợp này, cần phải biết các yêu cầu cơ bản: 
+ Đặc tính phụ tải: Pyêu cầu (); Myêu cầu(); đồ thị phụ tải: Pc(t); Mc(t); (t). 
+ Phạm vi điều chỉnh tốc độ: max, min 
+ Loại động cơ (một chiều hoặc xoay chiều) dự định chọn. 
+ Phương pháp điều chỉnh và BBĐ trong hệ thống truyền động đó cần định hướng 
trước. 
Như vậy, để tính chọn công suất động cơ ta phải biết phụ tải. Trong nhiều trường hợp, 
phụ tải rất khác nhau. Ta có thể chia thành hai nhóm. 
+ Nhóm 1: ở mọi tốc độ, điều chỉnh Mc = const, công suất cản tỉ lệ bậc 1 với tốc độ. 
+ Nhóm 2: ở mọi tốc độ, điều chỉnh công suất không đổi (Pc = const), còn Mc tỉ lệ 
nghịch với tốc độ: 
Đối với động cơ điện, các phương pháp điều chỉnh tốc độ theo tải cho phép được chia 
hai nhóm: 
+ Nhóm 1: Điều chỉnh tốc độ với mômen cho phép của động cơ không biến đổi ở mọi 
tốc độ, thường gọi là các phương pháp điều chỉnh tốc độ cơ mômen cho phép không đổi, Rp tỉ 
lệ bậc nhất với . 
Các phương pháp này thường được thực hiện bằng cách thay đổi điện áp hoặc Rp 
mạch phần ứng của động cơ điện một chiều KTĐL, thay đổi Rp mạch rôtor hoặc số đôi cực ở 
ĐCKĐB. 
+ Nhóm 2: Điều chỉnh tốc độ với Pcp = const; , thực hiện bằng cách giảm 
(ĐCMC) hoặc thay đổi số đôi cực (1 số trường hợp ĐCKĐB). 
dmchon
lv
%
%




i
ii
t
tP2
 

ioi
i
dt
tt
t
%

o
c
P
M 

cp
cp
P
M 
184 
* Chọn công suất động cơ cho truyền động điều chỉnh tốc độ có: Mc = const 
* Trường hợp: Mcp = const 
Động cơ chọn phải có: Mđm = Mc, đm = max (điều chỉnh tốc độ thấp hơn tốc độ cơ 
bản)Pđm = Mđm.đm = Mcmax = Pcmax. 
Trường hợp: Pcp = const 
Động cơ chọn phải có: Pđm = Pcmax =Mcmax, đm = min (điều chỉnh ở n>ncb do Pcp = 
const)Mđm = 
Cho thấy: Những truyền động yêu cầu Mc = const, nếu chọn động cơ theo phương 
pháp điều chỉnh tốc độ có: Pcp = const (không phù hợp yêu cầu của tải) => Mđm = D.Mc => 
Tăng kích thước, giá thành động cơ. 
Chọn công suất động cơ có Pc = const. 
- Pcp = const: Phù hợp với yêu cầu phụ tải. 
Yêu cầu: Pđm = Pc, Mđm = 
Riêng ĐCMCKTĐL: Pcp = const (thực nghiệm với n>ccb bằng cách ). Yêu cầu 
chọn: đm = min, Mđm = 
Mcp = const (không phù hợp với yêu cầu tải) 
Yêu cầu chọn: Mđm = Mcmax, Với 
Mcp = const => thực hiện với <cb thì phải chọn:đm = max 
Pđm = Mđm. đm = Pc. 
4.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM NGHIỆM CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ 
Để khẳng định chắc chắn việc tính chọn sơ bộ công suất động cơ là chấp nhận được, ta 
cần phải kiểm nghiệm lại việc tính chọn đó. Yêu cầu kiểm nghiệm: 
- Kiểm nghiệm phát nóng: P Pcp 
- Kiểm nghiệm quá tải về mômen: M.Mđm đông cơ > Mcmax 
- Kiểm nghiệm mômen khởi động: Mkđ đông cơ ≥ Mc mở máy 
Để kiểm nghiệm công suất động cơ theo điều kiện phát nóng, người ta dùng 3 phương pháp 
sau: 
- Phương pháp nhiệt sai cực đại 
- Phương pháp tổn thất trung bình: Ptb 
- Phương pháp các đại lượng đẳng trị 
Phương pháp tổn thất trung bình: Ptb 
DMM
PP
c
mim
c
c
dm
dm .max
min
max 



dm
dmP
max
min
c
c M
P

min
max 
c
c
P
M 
DPc .
min
max 


185 
Phương pháp tổn thất trung bình được xuất phát từ giả thiết. Trong quá trình làm việc 
với phụ tải biến đổi, điều kiện toả nhiệt không đổi, hằng số thời gian phát nóng  không đổi, 
tổn thất công suất trung bình trong một chu kỳ làm việc không đượt vượt quá tổn thất công 
suất định mức của động cơ. nghĩa là nhiệt độ trong các cuộn dây không được vượt quá nhiệt 
độ cho phép. 
 Tổn thất công suất trung bình tính cho một chu kỳ làm việc với phụ tải biến đổi được 
xét: 
Động cơ chọn phải thoả mãn điều kiện: Pđm ≥ Ptb 
Trong đó: Pđm được xác định từ trước: 
Trong thực tế, để xác định Ptb, ta dựa vào quan hệ Pcơ(t) và đường cong (Pcơ): 
Pcơ: Công suất ra ở đầu trục động cơ 
 = f(Pcơ): Vẽ được từ lý lịch máy điện và được biểu diễn như hình vẽ. 
Tổn hao công suất của động cơ khi phụ tải là Pi được xác định. 
; i = 1, 2, 3 
Pi. i: Công suất trên trục và hiệu suất của động cơ trong thời gian ti, xác định như hình vẽ. 
- Tổn thất công suất trung bình, tính cho chu kỳ có n đoạn là: 
Chú ý: Với quạt gió tự làm mát, 


uok
n
i
ii
tb
ttt
tP
P
 
1
.
Trong đó: to: Là thời gian nghỉ 
: Hệ số, : hệ số giảm truyền nhiệt khi khởi động và hãm ( = 0, 75: ĐCMC; = 0, 5: 
ĐCXC) 
tk: Thời gian khởi động và hãm 
Kiểm nghiệm điều kiện phát nóng bằng phương pháp dòng điện đẳng trị: Iđt 
Ta đã biết: Tổn thất trong động cơ gồm 2 phần: Tổn thất biến đổi và tổn thất không đổi, trong 
đoạn phụ tải thứ n ta có: 
 Pn = K + Vn = K + b.I
2
n 
Từ biểu thức tổn thất trung bình: 
Nếu xem: Ptb = K + b.I
2
đt thì: 
n
nn
tb
ttt
tPPtP
P
...
.....
21
211
dm
dm
dmdm PP

 
1
.
i
i
ii PP 
 
1
.


n
i
i
n
i
ii
tb
t
tP
P
1
1
.
n
nn
tb
ttt
tPtPtP
P
...
......
21
2211
186 
 Ptb = K + b.I
2
đt = 
Trong đó: K: tổn thất không đổi 
 V: Tổn thất biến đổi: V = b.I2 
 B: Hệ số 
 Xem tổn thất không đổi K khi phụ tải biến đổi là như nhau, ta được: 
 Iđt = 
Điều kiện kiểm nghiệm: Iđt Iđm động cơ 
Để tính toán giá trị của Iđt, ta giải tích quá trình quá độ. Giả thiết ta có kết quả tình 
dòng điện i(t) dạng đường liên tục, dùng phương pháp bậc thang xác định ii; ti. Trường hợp 
đường cong dòng điện có dạng tăng trưởng lớn, ta dùng công thức gần đúng:
Trong đó: Iđi và Ici xác định theo hình C. 
Phương pháp mômen đẳng trị: 
Kiểm tra theo điều kiện phát nóng gián tiếp, mômem được suy ra từ phương pháp 
dòng đẳng trị. 
Khi mômen tỉ lệ với dòng điện: M = C.I (C: Hệ số tỉ lệ) 
Đối với động cơ 1 chiều: Động cơ này được thoả mãn khi động cơ không đổi 
Đối với động cơ xoay chiều KĐB: M = CM.I2.2.cos 2 
Ta cần phải có 2 = const và cos 2 = const 
Công thức kiểm nghiệm:Mđt = Mđm động cơ ≥ Mđt 
Phương pháp công suất đẳng trị 
Ở truyền động tốc độ ít thay đổi thì P  M -> có thể dùng công suất đẳng trị để kiểm 
nghiệm phát nóng: Pđđộng cơ ≥ Pđt 
Pđt = 
Thực tế ở giữa đồ thị phụ tải, tốc độ truyền động sẽ có thay đổi lớn, trong quá trình khởi động 
và hãm. Do đó cần phải tính toán, hiệu chỉnh P(t). (Dùng ở TĐ tốc độ ít thay đổi M  P). 
n
n
ttt
IbKtIbKtIbK
...
).(...)..()..(
21
2
2
2
21
2
1
n
nn
ttt
tItItI
...
......
21
2
2
2
21
2
1
3
.
2I
III cidii

n
ii
cK
tM
T 1
2 ..
1

n
i
ii
cK
tP
T 1
2 ..
1
187 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Nguyễn Bính, Kỹ thuật biến đổi điện năng, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1982. 
2. Nguyễn Bính, Điện tử công suất, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1993. 
3. Nguyễn Bính, Điện tử công suất, NXB Khoa học Kỹ Thuật Hà Nội, 2000. 
4. K. Datta Samir, Power Electronics and Controls, Reston Virginia, 1985 
5. S.B. Dewan, A. Straughen, Power Semiconductor Circuit, John Wiley and Sons, 1975.