Giáo trình môn học Truyền động điện

 - 1 - 
LỜI NÓI ĐẦU 
 Truyền động điện là học phần rất quan trọng đối với sinh viên ngành Điện nói 
chung, đặc biệt là sinh viên ngành điều khiển và tự động hóa. Để phục vụ tốt cho việc dạy 
và học môn học truyền động điện, tập thể tác giả Khoa Điện - Tự động hóa đã tìm hiểu, 
đúc kết và biên soạn ra cuốn “Truyền động điện”, với nội dung bám sát đề cương môn 
học và đã được hội đồng xét duyệt nhà trường thông qua 
 Nội dung bài giảng gồm 5 chương : 
Chương 1 Các khái niệm cơ bản về hệ thống truyền động điện 
Chương 2 Trình bày các đặc tính cơ của các động cơ điện thông dụng 
Chương 3 Trình bày các phương pháp điều chỉnh tốc độ của các hệ truyền động điện, các 
động cơ điện 
Chương 4 Trình bày các phương pháp tính chọn cơ bản các động cơ điện cho các hệ 
truyền động điện thông dụng 
Chương 5 Giới thiệu và phân tích các hệ thống truyền động điện một chiều và xoay chiều 
thông dụng trong công nghiệp 
 Bài giảng được dùng làm tài liệu học tập chính cho sinh viên cao đẳng ngành điều 
khiển và tự động hóa. Ngoài ra cũng là tài liệu tham khảo cho những ai quan tâm đến 
lĩnh vực này. 
 Do hạn chế về thời gian và kiến thức nên chắc chắn không tránh khỏi những thiếu 
sót. Rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của các bạn đọc. Mọi ý kiến thắc mắc xin 
gửi về Khoa Điện- Tự động hóa, trường Cao đẳng công nghiệp Phúc Yên. 
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn! 
 Các tác giả 
 - 2 - 
Chương 1 
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 
Mục tiêu : Trang bị cho sinh viên các khái niệm cơ bản về hệ thống truyền động 
Tài liệu tham khảo : Bùi Quốc Khánh (2002), Giáo trình Truyền động 
điện,NXBKHKT 
1.1. Cấu trúc và phân loại hệ thống truyền động điện tự động (TĐĐ TĐ) 
1.1.1.Cấu trúc của hệ thống truyền động điện tự động: 
1.1.1.1. Định nghĩa hệ thống truyền động điện tự động: 
Hệ truyền động điện tự động (TĐĐ TĐ) là một tổ hợp các thiết bị điện, điện tử, 
v.v. phục vụ cho cho việc biến đổi điện năng thành cơ năng cung cấp cho các cơ cấu công 
tác trên các máy sản suất, cũng như gia công truyền tín hiệu thông tin để điều khiển quá 
trình biến đổi năng lượng đó theo yêu cầu công nghệ. 
1.1.1.2. Cấu trúc chung: 
Hình 1-1: Mô tả cấu trúc chung của hệ TĐĐ TĐ. 
BBĐ: Bộ biến đổi; ĐC: Động cơ điện; MSX: Máy sản xuất; R và RT: Bộ điều chỉnh 
truyền động và công nghệ; K và KT: các Bộ đóng cắt phục vụ truyền động và công nghệ; 
GN: Mạch ghép nối; VH: Người vận hành. 
Cấu trúc của hệ TĐĐ TĐ gồm 2 phần chính: 
- Phần lực (mạch lực): từ lưới điện hoặc nguồn điện cung cấp điện năng đến bộ 
biến đổi (BBĐ) và động cơ điện (ĐC) truyền động cho phụ tải (MSX). Các bộ biến đổi 
như: bộ biến đổi máy điện (máy phát điện một chiều, xoay chiều, máy điện khuếch đại), 
bộ biến đổi điện từ (khuếch đại từ, cuộn kháng bảo hoà), bộ biến đổi điện tử, bán dẫn 
(Chỉnh lưu tiristor, bộ điều áp một chiều, biến tần transistor, tiristor). Động cơ có các loại 
như: động cơ một chiều, xoay chiều, các loại động cơ đặc biệt. 
- Phần điều khiển (mạch điều khiển) gồm các cơ cấu đo lường, các bộ điều chỉnh 
tham số và công nghệ, các khí cụ, thiết bị điều khiển đóng cắt phục vụ công nghệ và cho 
 - 3 - 
người vận hành. Đồng thời một số hệ TĐĐ TĐ khác có cả mạch ghép nối với các thiết bị 
tự động khác hoặc với máy tính điều khiển. 
1.1.2. Phân loại hệ thống truyền động điện tự động: 
- Truyền động điện không điều chỉnh: thường chỉ có động cơ nối trực tiếp với lưới 
điện, quay máy sản xuất với một tốc độ nhất định. 
- Truyền động có điều chỉnh: tuỳ thuộc vào yêu cầu công nghệ mà ta có hệ truyền 
động điện điều chỉnh tốc độ, hệ truyền động điện tự động điều chỉnh mô men, lực kéo, và 
hệ truyền động điện tự động điều chỉnh vị trí. Trong hệ này có thể là hệ truyền động điện 
tự động nhiều động cơ. 
- Theo cấu trúc và tín hiệu điều khiển mà ta có hệ truyền động điện tự động điều 
khiển số, hệ truyền động điện tự động điều khiển tương tự, hệ truyền động điện tự động 
điều khiển theo chương trình ... 
- Theo đặc điểm truyền động ta có hệ truyền động điện tự động động cơ điện một 
chiều, động cơ điện xoay chiều, động cơ bước, v.v. 
- Theo mức độ tự động hóa có hệ truyền động không tự động và hệ truyền động 
điện tự động. 
- Ngoài ra, còn có hệ truyền động điện không đảo chiều, có đảo chiều, hệ truyền 
động đơn, truyền động nhiều động cơ, v.v. 
1.2. Các khái niệm cơ bản về hệ thống truyền động điện : 
1.2.1. Đặc tính cơ của máy sản xuất. 
+ Đặc tính cơ của máy sản xuất là quan hệ giữa tốc độ quay và mômen cản của 
máy sản xuất: 
Mc = f() (1.1) 
+ Đặc tính cơ của máy sản xuất rất đa dạng, tuy nhiên phần lớn chúng được biếu 
diễn dưới dạng biểu thức tổng quát: 
 (1.2) 
Trong đó: 
 Mc - mômen ứng với tốc độ  
 Mco - mômen ứng với tốc độ = 0. 
 Mđm - mômen ứng với tốc độ định mức  đm 
 - 4 - 
Hình 1.2: Đặc tính cơ của một số MSX. 
+ Ta có các trường hợp số mũ q ứng với các tải: 
- Khi q = -1, mômen tỷ lệ nghịch với tốc độ, tương ứng các cơ cấu hình máy tiện, 
doa, máy cuốn dây, cuốn giấy, ... (1) 
Đặc điểm của loại máy này là tốc độ làm việc càng thấp thì mômen cản (lực cản) 
càng lớn. 
- Khi q = 0, Mc = Mđm = const, tương ứng các cơ cấu máy nâng hạ, cầu trục, thang 
máy, băng tải, cơ cấu ăn dao máy cắt gọt, ... (2) 
- Khi q = 1, mômen tỷ lệ bậc nhất với tốc độ, tương ứng các cơ cấu ma sát, máy 
bào, máy phát một chiều tải thuần trở(3) 
- Khi q = 2, mômen tỷ lệ bậc hai với tốc độ, tương ứng các cơ cấu máy bơm, quạy 
gió, máy nén,(4) 
* Ngoài ra, một số máy sản xuất có đặc tính cơ khác, như: 
- Mômen phụ thuộc vào góc quay Mc = f( );hoặc mômen phụ thuộc vào đường đi 
Mc = f(s), các máy công tác có pittông, các máy trục không có cáp cân bằng có đặc tính 
thuộc loại này. 
- Mômen phụ thuộc vào số vòng quay và đường đi Mc = f(,s) như các loại xe 
điện. 
- Mômen phụ thuộc vào thời gian Mc = f(t) như máy nghiền đá, nghiền quặng. 
1.2.2. Đặc tính cơ của động cơ điện: 
Đặc tính cơ của động cơ điện là quan hệ giữa tốc độ quay và mômen của động cơ: 
 M = f() (1.3) 
* Thường người ta phân biệt hai loại đặc tính cơ: 
+ Đặc tính cơ tự nhiên: là đặc tính có được khi động cơ nối theo sơ đồ bình 
thường, không sử dụng thêm các thiết bị phụ trợ khác và các thông số nguồn cũng như 
của động cơ là định mức. Như vậy mỗi động cơ chỉ có một đặc tính cơ tự nhiên. 
 - 5 - 
+ Đặc tính cơ nhân tạo hay đặc tính cơ điều chỉnh: là đặc tính cơ nhận được sự 
thay đổi một trong các thông số nào đó của nguồn, của động cơ hoặc nối thêm thiết bị phụ 
trợ vào mạch, hoặc sử dụng các sơ đồ đặc biệt. Mỗi động cơ có thể có nhiều đặ tính cơ 
nhân tạo. 
Độ cứng đặc tính cơ: 
+ Đánh giá và so sánh các đặc tính cơ, người ta đưa ra khái niệm “độ cứng đặc tính 
cơ ” và được tính: 
 (1.4) 
nếu đặc tính cơ tuyến tính thì: 


M
 (1.5) 
Hoặc theo hệ đơn vị tương đối: 


d
dM
 là lượng sai phân của mômen M và . 
Hình 1.3: Độ cứng đặc tính cơ. 
+ Động cơ không đồng bộ có độ cứng đặc tính cơ thay  đổi giá trị (> 0, < 0). 
 + Động cơ đồng bộ có đặc tính cơ tuyệt đối cứng ( ). 
+ Động cơ một chiều kích từ độc lập có độ cứng đặc tính cơ cứng ( 40). 
+ Động cơ một chiều kích từ độc lập có độ cứng đặc tính cơ mềm ( 10). 
1.2. 3. Trạng thái làm việc của hệ TĐĐ TĐ. 
+ Trong hệ truyền động điện tự động bao giờ cũng có quá trình biến đổi năng 
lượng điện năng thành cơ năng hoặc ngược lại. Chính quá trình biến đổi này quyết định 
trạng thái làm việc của hệ truyền động điện. 
 Bảng 1-1: Trạng thái làm việc hệ truyền động điện 
TT Biểu đồ công suất Pđiện Pcơ P Trạng thái làm việc 
 - 6 - 
1 
Pđiện = 0 = Pđiện - Động cơ không tải 
2 
Pđiện > 0 = Pđ - Pc 
- Động cơ có tải( chế độ 
động cơ) 
3 
= 0 < 0 =Pcơ  - Hãm không tải 
4 
< 0 < 0 =Pc - Pđ - Hãm tái sinh 
5 
> 0 > 0 =Pc + Pđ - Hãm ngược 
6 
= 0 = 0 = Pcơ  - Hãm động năng 
Ở trạng thái động cơ: Ta coi dòng công suất điện Pđiện có giá trị dương nếu như nó 
có chiều truyền từ nguồn đến động cơ và từ động cơ biến đổi công suất điện thành công 
suất cơ: Pcơ = M.  cấp cho máy sản xuất và được tiêu thụ tại cơ cấu công tác của máy. 
Công suất cơ này có giá trị dương nếu như mômen động cơ sinh ra cùng chiều với tốc độ 
quay. 
Ở trạng thái máy phát: thì ngược lại, khi hệ truyền động làm việc, trong một điều 
kiện nào đó cơ cấu công tác của máy sản xuất có thể tạo ra cơ năng do động năng hoặc 
thế năng tích lũy trong hệ đủ lớn, cơ năng đó được truyền về trục động cơ, động cơ tiếp 
nhận năng lượng này và làm việc như một máy phát điện. Công suất điện có giá trị âm 
nếu nó có chiều từ động cơ về nguồn, công suất cơ có giá trị âm khi nó truyền từ máy sản 
 - 7 - 
xuất về động cơ và mômen động cơ sinh ra ngược chiều với tốc độ quay. Mômen của máy 
sản xuất được gọi là mômen phụ tải hay mômen cản. Nó cũng được định nghĩa dấu âm và 
dương, ngược lại với dấu mômen của động cơ. 
+ Phương trình cân bằng công suất của hệ TĐĐ TĐ là: 
Pđ = Pc + Pđ (1.6) 
Trong đó: Pđ là công suất điện; Pc là công suất cơ; P là tổn thất công suất. 
- Trạng thái động cơ gồm: chế độ có tải và chế độ không tải. Trạng thái động cơ 
phân bố ở góc phần tư I, III của mặt phẳng  (M). 
- Trạng thái hãm có: Hãm không tải, Hãm tái sinh, Hãm ngược và Hãm động năng. 
Trạng thái hãm ở góc II, IV của mặt phẳng (M). 
- Hãm tái sinh: Pđiện < 0, Pcơ < 0, cơ năng biến thành điện năng trả về lưới. 
- Hãm ngược: Pđiện > 0 , Pcơ < 0, điện năng và cơ năng chuyển thành tổn thất P. 
- Hãm động năng: Pđiện = 0, Pcơ < 0, cơ năng biến thành công suất tổn thất P. 
* Các trạng thái làm việc trên mặt phẳng [M,  ]: 
Trạng thái động cơ: tương ứng với các điểm nằm trong góc phần tư thứ nhất và góc 
phần tư thứ ba của mặt phẳng [M, ] hình 1. 4. 
Trạng thái máy phát: tương ứng với các điểm nằm trong góc phần tư thứ hai và góc 
phần tư thứ tư của mặt phẳng [M,  ], hình 1. 4. 
Hình 1.4: Trạng thái làm việc của truyền động điện 
1.2.4. Tính đổi các đại lượng cơ học : 
1.2.4.1. Mômen và lực quy đổi. 
 - 8 - 
+ Quan niệm về sự tính đổi như việc dời điểm đặt từ trục này về trục khác của 
mômen hay lực có xét đến tổn thất ma sát ở trong bộ truyền lực. Thường quy đổi mômen 
cản Mc, (hay lực cản Fc) của bộ phận làm việc về trục động cơ. 
+ Điều kiện quy đổi: đảm bảo cân bằng công suất trong phần cơ của hệ TĐĐ TĐ: 
- Khi năng lượng truyền từ động cơ đến máy sản xuất: 
Ptr = Pc + P (1.7) 
Trong đó: 
Ptr là công suất trên trục động cơ, Ptr = Mcqđ.đ 
(Mcqđ và đ -mômen cản tĩnh quy đổi và tốc độ góc trên trục động cơ). 
Pc là công suất của máy sản xuất, Pc = Mlv. lv 
(Mlv và lv - mômen cản và tốc độ góc trên trục làm việc). 
 P là tổn thất trong các khâu cơ khí. 
* Nếu tính theo hiệu suất hộp tốc độ đối với chuyển động quay: 
 (1.8) 
Rút ra: 
i
MM
M
i
lv
i
lvlv
cqd
.. 

 (1.9) 
 i - hiệu suất của hộp tốc độ. Trong đó: 
lv
di


 gọi là tỷ số truyền của hộp tốc độ. 
* Nếu chuyển động tịnh tiến thì lực quy đổi: 
 .
lv
cqd
F
M (1.10) 
Trong đó: 
 = t. i hiệu suất bộ truyền lực. 
t hiệu suất của tang trống 
 =
lv
d
v

 gọi là tỷ số quy đổi 
- Khi năng lượng truyền từ máy sản xuất đến động cơ: 
Ptr = Pc - P (1.11) (tự chứng minh). 
1.2.4.2. Quy đổi mômen quán tính và khối lượng quán tính: 
+ Điều kiện quy đổi: bảo toàn động năng tích luỹ trong hệ thống: 
  
n
1
iWW (1.12) 




.cqd
i
lvlv
i
c
tr M
MP
P 
 - 9 - 
Chuyển động quay: 2
2
1
JW (1.13) 
Chuyển động tịnh tiến: 
2
2mv
W (1.14) 
1.2.5 . Phương trình động học của hệ TĐĐ TĐ 
+ Là quan hệ giữa các đại lượng (, n, L, M, ...) với thời gian: 
Dạng tổng quát: 
dt
Jd
M
n
i
i
)(
1

 
 (1.15) 
+ Nếu coi mômen do động cơ sinh ra và mômen cản ngược chiều nhau, và J = 
const, thì ta có phương trình dưới dạng số học: 
dt
d
JMM c

 (1.16) 
 (Rad/s); Theo hệ đơn vị SI: M(N.m); J(kg.m2); t(s). 
Theo hệ kỹ thuật: M(KG.m); GD(KG.m2); n(vg/ph); t(s): 
M−Mc = 
dt
dnGD
.
375
2
 (1.17) 
Theo hệ hỗn hợp: M(N.m); J(kg.m2); n(vg/ph); t(s): 
M−Mc =
dt
dnJ
.
55,9
 (1.18) 
Mômen động: Mđg = M−Mc = J 
dt
d
 (1.19) 
Từ phương trình (1-..) ta thấy rằng: 
- Khi Mđg > 0 hay M > Mc , thì: 
dt
d
> 0 hệ tăng tốc 
- Khi Mđg < 0 hay M < Mc , thì: 
dt
d
 < 0 hệ giảm tốc. 
- Khi Mđg = 0 hay M = Mc , thì: 
dt
d
 = 0 hệ làm việc xác lập, hay hệ làm việc 
ổn định:  = const. 
 * Nếu chọn và lấy chiều của tốc độ  làm chuẩn thì: M(+) khi M . và M(-) 
khi M ; Còn Mc(+) khi Mc ; Mc(-) khi Mc . 
 - 10 - 
1.2.6. Điều kiện ổn định tĩnh của hệ TĐĐ TĐ 
Như phần trước đã nêu, điểm làm việc ổn định 
là giao của hai đặc tính cơ của cơ của động cơ và của 
cơ cấu sản xuất: M() và Mc(). Tuy nhiên, không 
phải bất kỳ điểm làm việc nào như vậy của động cơ 
với các loại tải cũng là các điểm làm việc ổn định, 
mà đó mới chỉ là điều kiện cần, điều kiện đủ là điểm 
giao nhau đó phải thỏa mãn điều kiện ổn định, người 
ta gọi là ổn định tĩnh hay là sự làm việc phù hợp giữa 
động cơ với tải. 
Để xác định điều kiện đó, ta dựa vào phương trình 
động học tại giao điểm: 
Mc
dt
d
JM 

Suy ra, điều kiện để ổn định là: 0)()( 




xx
McM

 (1-22) 
Hay: (1.20) (1- 23) 
Vậy, điều kiện cần và đủ để hệ thống 
truyền động điện làm việc ổn định tại 
một điểm là: Tại điểm đó phải thỏa mãn 
đồng thời hai điều kiện: 
Điều kiện 1: MĐ – Mc = 0 
Điều kiện 2: Đ - c < 0 
Ví dụ: Xét xem điểm A có phải là điểm 
làm việc ổn định không? 
Theo hình vẽ trên, dễ nhận thấy: 
- Điểm A thỏa mãn điều kiện cần: Tại A: 
Xét điều kiện đủ: 
0 Dc nn 
(1.21) 
 0;0 
D
c
c
c
c
c
D
D
D
D
n
M
n
M
n
M
n
M
 (1.22) 
0;0 Dc MM
0 cD  
n(v/p)
M(N.m)
0
nc = f(Mc)
nĐ = f(MĐ)
A.
Hình 1.5: Minh họa điểm làm 
việc ổn định. 
n(v/p)
M(N.m)
0
nc = f(Mc)
nĐ = f(MĐ)
A.
 nc= nĐ 
 Mc MĐ
. .ca b.
Hình 1.6: Minh họa cách xét điểm làm việc ổn 
định. 
 - 11 - 
Vậy: 0 cD  (1.23) 
- Kết luận: Điểm A không thỏa mãn điều kiện đủ, A không phải là điểm làm việc ổn định. 
Câu hỏi ôn tập 
1. Chức năng và nhiệm vụ của hệ thống truyền động điện là gì ? 
2. Có máy loại máy sản xuất và cơ cấu công tác ? 
3. Hệ thống truyền động điện gồm các phần tử và các khâu nào ? Lấy ví dụ minh họa 
ở một máy sản xuất mà các anh (chị) đã biết ? 
4. Mômen cản hình thành từ đâu? Đơn vị đo lường của nó ? Công thức quy đổi 
mômen cản từ trục của cơ cấu công tác về trục động cơ ? 
5. Mômen quán tính là gì ? Đơn vị đo lường của nó ? Công thức tính quy đổi mômen 
quán tính từ tốc độ i nào đó về tốc độ của trục động cơ ? 
6. Thế nào là mômen cản thế năng? Đặc điểm của nó thể hiện trên đồ thị theo tốc độ ? 
Lấy ví dụ một cơ cấu có mômen cản thế năng. 
7. Thế nào là mômen cản phản kháng? Lấy ví dụ một cơ cấu có mômen cản phản 
kháng. 
8. Định nghĩa đặc tính cơ của máy sản xuất. Phương trình tổng quát của nó và giải tích 
các đại lượng trong phương trình ? 
9. Hãy vẽ đặc tính cơ của các máy sản xuất sau: máy tiện; cần trục, máy bào, máy 
bơm. 
10. Viết phương trình chuyển động cho hệ truyền động điện có phần cơ dạng mẫu cơ 
học đơn khối và giải thích các đại lượng trong phương trình ? 
11. Dùng phương trình chuyển động để phân tích các trạng thái làm việc của hệ thống 
truyền động tương ứng với dấu của các đại lượng M và Mc ? 
 ... g 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. 
4.4 . 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. 
4.4.1. Chọn động cơ làm việc dài hạn. 
 - 83 - 
 Đối với phụ tải dài hạn, có loại không đổi, có loại biến đổi. 
4.4.1.1. 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. 
4.4.1.2. 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: 


n
oi
i
n
oi
ii
tb
t
tM
M
.
; 


i
ii
tb
t
tP
P
.
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. 
4.4.2. 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. 
4.4.2.1. 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: 
 = 
max
 od
dm
lv
P
P
Từ đường cong phát nóng, ta có  = 
vt
vt
od
lv
lv
e
e
/
'/
max 1
1



Trong đó: : Hằng số thời gian phát nóng 
A
C
  ; 
olv
lv
v
v
t
t
 

 ;' 
: 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). 
 - 84 - 
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: dm
lv P
P

4.4.2.2. 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.
dmchon
lv
%
%


Chú ý: Trường hợp phụ tải biến đổi thì phải dùng công thức các đại lượng đẳng trị: 
Pđt = 


i
ii
t
tP2
;
 

ioi
i
dt
tt
t
% 
Sau đó kiểm tra quá tải về mômen, mômen khởi động và phát nóng. 
4.5. 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: 

o
c
P
M 
Đối với động cơ điện, các phương pháp điều chỉnh tốc độ theo tải cho phép được chia hai 
nhóm: 
 - 85 - 
+ 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; 

cp
cp
P
M , thực hiện bằng cách giảm 
(ĐCMC) hoặc thay đổi số đôi cực (1 số trường hợp ĐCKĐB). 
4.5.1. Chọn công suất động cơ cho truyền động điều chỉnh tốc độ có: Mc = const 
4.5.1.1. 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. 
4.5.1.2. Trường hợp: Pcp = const 
Động cơ chọn phải có: Pđm = Pcmax =Mcmax 
đm = min (điều chỉnh ở n>ncb do Pcp = const) 
Mđm = DMM
PP
c
mim
c
c
dm
dm .max
min
max 



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. 
4.5.1.3. Chọn công suất động cơ có Pc = const. 
* Pcp = const: Phù hợp với yêu cầu phụ tải. 
Yêu cầu: Pđm = Pc 
Mđm = 
dm
dmP 
Riêng ĐCMCKTĐL: Pcp = const (thực nghiệm với n>ccb bằng cách ) 
Yêu cầu chọn: đm = min 
Mđm = max
min
c
c M
P

* Mcp = const (không phù hợp với yêu cầu tải) 
Yêu cầu chọn: Mđm = Mcmax 
 - 86 - 
Với 
min
max

c
c
P
M 
Mcp = const => thực hiện với  < cb thì phải chọn: 
đm = max 
Pđm = Mđm. đm = Pc. DPc.
min
max 


Câu hỏi ôn tập : 
Câu 1 Đồ thị phụ tải và ý nghĩa của đồ thị phụ tải 
Câu 2 Các chế độ làm việc của động cơ điện trong hệ truyền động điện theo đồ thị phụ tải 
Câu 3 Các bước chung tính chọn công suất động cơ điện cho hệ truyền động điện 
Câu 4 Các bước tính chọn công suất động cơ điện cho hệ truyền động điện không điều 
chỉnh tốc độ 
Câu 5 Các bước tính chọn công suất động cơ điện cho hệ truyền động điện có điều chỉnh 
tốc độ 
 - 87 - 
Chương 5 
MỘT SỐ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH THÔNG DỤNG 
Mục tiêu : Trang bị cho sinh viên kiến cơ bản về hệ tuyền động điện thông dụng ứng dụng 
trong các máy trang bị điện và các dây chuyền điện công nghiệp 
Tài liệu tham khảo : Bùi Quốc Khánh (2002), Giáo trình Truyền động 
điện,NXBKHKT 
5.1. Hệ truyền động điện một chiều : 
5.1.1. Hệ máy phát – động cơ ( F-Đ ) : 
5.1.1.1. CÊu tróc hÖ F - § vµ c¸c ®Æc tÝnh c¬ b¶n : 
Trước đây, hệ thống Máy phát - Động cơ một chiều là một hệ truyền động điện 
điều chỉnh tốt nhất. Điều chỉnh tốc động động cơ 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 như hình 5.1. 
Hình 5.1: Điều chỉnh tốc độ động cơ ĐMđl dùng máy phát. 
Coi mạch từ máy phát chưa bảo hoà, nên ta có: 
EF = KF. F. F = KF. F. C.iF (4-1) 
Trong đó: KF - hệ số kết cấu của máy phát, 
C = F/ iKF - hệ số góc của đặc tính từ hoá 
Nếu dây quấn được cấp bởi nguồn áp lý tưởng thì: 
iKF = UKF/rKF 
 - 88 - 
Có thể coi gần đúng MF DC kích từ độc lập là bộ KĐ tuyến tính với: 
EF = KF.UKF 
Nếu đặt: R = RưĐ + RưF 
Phương trình đặc tính cơ khi điều chỉnh tốc độ dùng máy phát: 
M
K
R
U
K
K
KF
F .
)(
.
2
 
)(
);(0
KD
KDKF
U
M
UU

 
5.1.1.2. Chế độ làm việc của hệ F - Đ. 
 * Góc phần tư I, III: chế độ động cơ. 
Hình 5.2: Đặc tính cơ hệ F - Đ trong chế độ động cơ. 
EEF  0 
 Công suất điện từ của MF và ĐC: 
 PF = EF.I > o 
 PĐ = E.I < o 
 Pcơ = M. > o 
Các biểu thức này nói lên rằng năng lượng được vận chuyển thuận chiều từ nguồn 
 máy phát động cơ tải. 
 * Chế độ hãm tái sinh: Góc phần tư II, IV. 
 - 89 - 
Hình 5.3: Đặc tính cơ hệ F - Đ trong chế độ hãm tái sinh. 
Lúc này do 0 nên E > EF , mặc dù E, EF mắc xung đối nhưng dòng phần 
ứng lại chảy ngược lại từ động cơ về máy phát làm cho mômen quay ngược chiều tốc độ 
quay. Công suất điện từ của máy phát, công suất điện từ và công suất cơ học của động cơ 
là: 
 PF = EF.I < o 
 PĐ = E.I > o 
 Pcơ = M. > o 
 Chỉ do dòng điện đổi chiều mà năng lượng được vận chuyển theo chiều từ tải 
động cơ máy phát nguồn, máy phát F và động cơ Đ đổi chức năng cho nhau. Hãm 
tái sinh trong hệ F - Đ được khai thác triệt để khi giảm tốc độ, khi hãm để đảm đảo chiều 
quay và khi làm việc ổn định với tải có tính chất thế năng. 
 * Chế độ hãm ngược: 
 - 90 - 
Hình 5.4: Đặc tính cơ hệ F - Đ trong chế độ hãm ngược. 
Vùng hãm ngược của động cơ trong hệ F - Đ đựơc giới hạn bởi đặc tính hãm động 
năng và trục mômen. Sức điện động E của động cơ trở nên cùng chiều Sđđ máy phát hoặc 
rôto bị kéo quay ngược bởi ngoaị lực của tải thế năng, hoặc do chính sđđ máy phát đảo 
dấu. 
 Biểu thức tính công suất sẽ là: 
 PF = EF.I > o 
 PĐ = E.I > o 
 Pcơ = M. < o 
Hai nguồn sđđ E và EF cùng chiều và cùng cấp cho điện trở mạch phần ứng tạo nhiệt 
năng tiêu tán trên đó. 
5.1.1.3. Đặc điểm hệ F - Đ. 
Đặc điểm của hệ F - Đ là điều chỉnh tốc độ rất 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) thỡ động cơ 
sẽ chuyển dần từ chế độ động cơ thuận (A) sang hóm tỏi sinh, hóm ngược, khởi động 
ngược và sẽ làm việc xác lập ở điểm B (chế độ hóm tỏi sinh). 
Khi điều chỉnh EF thỡ sẽ thay đổi được tốc độ động cơ  cb; khi đảo chiều iktF thỡ 
đảo chiều được EF và như vậy đảo chiều được . 
Nếu kết hợp điều chỉnh và đảo chiều từ thông của động cơ thỡ sẽ điều chỉnh và đảo 
chiều được tốc độ của động cơ  cb. 
 - 91 - 
Như vậy, kết hợp điều chỉnh iktF và iktĐ thỡ sẽ điều chỉnh được tốc độ động cơ  cb 
và  cb (cả 2 vùng tốc độ). 
Nhược điểm của hệ: 
- Sử dụng nhiều máy điện quay nên hiệu suất thấp (không quá 75%), cồng kềnh, tốn 
diện tích lắp đặt, gây ồn lớn. 
- Công suất đặt máy lớn. 
- Vốn đầu tư ban đầu cao. 
- Khó điều chỉnh sâu tốc độ do MF có từ dư, đặc tính từ hoá có trễ. 
5.1.2. Hệ Chỉnh lưu - Động cơ ( CL-Đ, hoặc T-Đ ) : 
* Khi ta dùng các bộ chỉnh lưu có điều khiển - hay là các bộ chỉnh lưu dùng 
thyristor để làm bộ nguồn một chiều cung cấp cho phần ứng (hoặc IKT) động cơ điện một 
chiều, ta cũng gọi là hệ T - Đ. 
* Tuỳ theo yêu cầu TĐ mà dùng các sơ đồ CL: 
- Số pha: 1; 3; 6;.. 
- Sơ đồ nối: tia, cầu, đối xứng, không đối xứng. 
- Số nhịp: số xung đập mạch trong một chu kỳ điện áp nguồn (p). 
- Khoảng điều chỉnh: vị trí đặc tính ngoài trên mặt phẳng [Ud,Id]. 
- Chế độ năng lượng: CL, nghịch lưu phụ thuộc. 
- Tính chất dòng tải: liên tục, gián đoạn. 
* Ví dụ một hệ T-Đ : 
Sơ đồ nguyên lý: 
 a) b) 
H×nh 5.5: a) S¬ ®å nèi d©y. b) S¬ ®å thay thÕ. 
Chế độ dòng liên tục: Ed = Ed0.cos 
 - 92 - 
Hình 5.6: Đồ thị thời gian chế độ dòng liên tục 
 Do chỉnh lưu hình tia 3 pha nên p = 3: 
cos.
2
33
2md UE 
 Nên: md UE 20 .
2
33
 Đặc tính điều chỉnh: 
Hình 5.7: Đặc tính điều chỉnh 
 Giá trị trung bình dòng CL: 
 Dòng CL chính là dòng phần ứng động cơ nên từ sơ đồ thay thế: 
 - 93 - 
Hình 5.8: Sơ đồ thay thế 
Ta có: 
 Độ cứng đặc tính cơ: 
K
dm
XR
K
2)( 
 
 Tốc độ không tải giả tưởng: 
dm
d
K

cos0
0

 . 
H×nh 5.9: §Æc tÝnh c¬ cña hÖ T - §. 
Chế độ dòng dòng gián đoạn: 
 - 94 - 
Ở vùng 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 0 sẽ lớn hơn tốc độ không tải lý tưởng 
giả tưởng ’0 
Vùng dòng điện gián đoạn bị giới hạn bởi một nửa đường elip với trục tung. Vùng 
này HT làm việc không ổn định. 
Thực tế tính toán hệ T - Đ chỉ cần tính biên giới hạn, là khi:  = 2 /p;  = 0 bởi 
phương trình: 
Với: 
m
blt
U
E
2
  
m
e
blt
U
LI
I
2
* .. 
5.1.3. Hệ xung áp – động cơ ( XA-Đ ) : 
5.1.3.1. Điều chỉnh xung áp đơn (Loại A: tải R, L, E). 
 - 95 - 
Hình 5.10: Nguyên lý làm việc của bộ XA loai A. 
 Chú ý: 
 +) Nếu S thông liên tục (tđ = T) thì dòng phần ứng không đổi, có giá trị: 
 I = Imax = Imin = 
R
EU N 
 +) Nếu thời gian thông của S giảm đến giá trị tới hạn nào đó tđ = tđgh thì Imin = 0 và 
HT chuyển sang làm việc chế độ dòng gián đoạn. Tại trạng thái blt và vùng gián đoạn: 
 Imax = ud TtN e
R
EU /
1
 Do yêu cầu đóng ngắt cao (200  300Hz) nên khoá S thường là khoá bán dẫn. Ta 
có sơ đồ: 
Hình 5.11: Sơ đồ nguyên lý khoá S trong XA đơn. 
5.1.3.2. Đặc tính cơ. 
 Trong chế độ dòng liên tục: tx = T 
 NN
d
D UU
T
t
U . 
 I
K
R
K
U uN

 
.
 - 96 - 
 Trong chế độ gián đoạn: tx < T 
 Với 
uT
T
  
 a) b) 
Hình 5.12: a) Đặc tính điều chỉnh. b) Đặc tính cơ 
5.2. Hệ truyền động điện xoay chiều : 
5.2.1. Điều khiển dùng bộ biến tần : 
5.2.1.1. Cấu trúc bộ biến tần gián tiếp : 
 Hiện nay trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp có sử dụng động cơ điện xoay 
chiều, đặc biệt là các động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc. Việc điều chỉnh tốc độ và 
khởi động hầu hết đều có sử dụng các bộ biến tần. Trong đó phổ biến là các bộ 
biến tần gián tiếp. 
 Cấu trúc cơ bản của bộ biến tần gián tiếp như cho trên hình 5.13 
5.2.1.2. Sơ đồ nguyên lý mạch lực : 
 Sơ đồ nguyên lý mạch lực phổ biến của hầu hết các bộ biến tần trên thị trường 
được cho trên hình 5.14 
Hình 5.13 Sơ đồ cấu trúc BBT gián tiếp 
 - 97 - 
5.2.2. Hệ thống ổn định điện áp máy phát điện đồng bộ : 
 Ổn định điện áp đầu ra của máy phát điện đồng bộ một cách tự động là một trong 
các yêu cầu cơ bản của điều khiển tự động hệ thống máy phát điện, trong đó có máy phát 
đồng bộ 
 Từ lý thuyết máy điện đã chỉ ra rằng, để điều khiển và giữ ổn định điện áp máy 
phát điện đồng bộ, người ta dùng phương pháp điều chỉnh dòng điện kích từ 
5.2.2.1. Sơ đồ cấu trúc tổng quát : 
 Trên hình 5.15 chỉ ra sơ đồ khối tổng quát ổn định điện áp máy phát điện xoay 
chiều 
 Trong đó : Bộ biến đổi có thể là bộ chỉnh lưu Thyristo hoặc bộ băm áp 
5.2.2.2. Một số sơ đồ thực hiện : 
 Trên hình 5.16 chỉ ra một số phương án thực hiện hệ thống tự động ổn định điện áp 
máy phát điện xoay chiều 
Hình 5.14 Sơ đồ nguyên lý bộ biến tần gián tiếp 
Hình 5.15 Sơ đồ cấu trúc hệ thống ổn định điện áp máy phát 
 - 98 - 
Hình 5.16 Mạch lực ổn áp máy phát : 
a,b Dùng bộ chỉnh lưu Thyristor 
c,d Dùng bộ băm áp 
Câu hỏi ôn tập 
Câu 1 Phân tích hoạt động và nêu các đặc điểm, ứng dụng của sơ đồ hệ thống F-Đ 
Câu 2 Phân tích hoạt động và nêu các đặc điểm, ứng dụng của sơ đồ hệ thống T-Đ 
Câu 3 Phân tích hoạt động và nêu các đặc điểm, ứng dụng của sơ đồ hệ thống XA-Đ 
Câu 4 So sánh các hệ F-Đ, T-Đ, XA-Đ 
Câu 5 Nêu các ưu điểm cơ bản của phương pháp điều khiển tần số để điều khiển động cơ 
không đồng bộ 
Câu 6 Phân tích hoạt động của sơ đồ cấu trúc tổng quát ổn định điện áp máy phát xoay 
chiều 
R