Giáo trình Truyền động điện (Phần 1)

UBND TỈNH NAM ĐỊNH 
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ NAM ĐỊNH 
Chỉnh sửa: 
Giảng viên Trịnh Văn Tuấn 
GIÁO TRÌNH 
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 
(Dùng cho hệ CĐN) 
NĂM 2014-2015 
Gi¸o tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
1
CHƯƠNG 1: CƠ HỌC TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 
1. Cấu trúc chung về hệ truyền động điện 
Về cấu trúc, một hệ thống TĐĐ nói chung bao gồm các khâu: 
1. BBĐ: Bộ biến đổi, dùng để biến đổi loại dòng điện (xoay chiều thành 
một chiều hoặc ngược lại), biến đổi loại nguồn (nguồn áp thành nguồn dòng 
hoặc ngược lại), biến đổi mức điện áp (hoặc dòng điện), biến đổi số pha, biến 
đổi tần số... Các BBĐ thường dùng là máy phát điện, hệ máy phát - động cơ (hệ 
F-Đ), các chỉnh lưu không điều khiển và có điều khiển, các bộ biến tần... 
2. Đ: Động cơ điện, dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng hay cơ 
năng thành điện năng (khi hãm điện). Các động cơ điện thường dùng là: động cơ 
xoay chiều KĐB ba pha rôto dây quấn hay lồng sóc; động cơ điện một chiều 
kích từ song song, nối tiếp hay kích từ bằng nam châm vĩnh cữu; động cơ xoay 
chiều đồng bộ... 
3. TBL: Khâu truyền lực, dùng để truyền lực từ động cơ điện đến cơ cấu 
sản xuất hoặc dùng để biến đổi dạng chuyển động (quay thành tịnh tiến hay lắc) 
hoặc làm phù hợp về tốc độ, mômen, lực. Để truyền lực, có thể dùng các bánh 
răng, thanh răng, trục vít, xích, đai truyền, các bộ ly hợp cơ hoặc điện từ... 
4. M: Là các cơ cấu sản xuất hay cơ cấu làm việc, thực hiện các thao tác 
sản xuất và công nghệ (gia công chi tiết, nâng - hạ tải trọng, dịch chuyển...). 
Lệnh đặt 
BBĐ Đ TBL M 
Lưới 
ĐK 
Gi¸o tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
2
5. ĐK: Khối điều khiển, là các thiết bị dùng để điều khiển bộ biến đổi 
BBĐ, động cơ điện Đ, cơ cấu truyền lực. Khối điều khiển bao gồm các cơ cấu 
đo lường, các bộ điều chỉnh tham số và công nghệ, các khí cụ, thiết bị điều khiển 
đóng cắt có tiếp điểm (các rơle, công tắc tơ) hay không có tiếp điểm (điện tử,bán 
dẫn). Một số hệ TĐĐ TĐ khác có cả mạch ghép nối với các thiết bị tự động 
khác như máy tính điều khiển, các bộ vi xử lý, PLC...Các thiết bị đo lường, cảm 
biến (sensor) dùng để lấy các tín hiệu phản hồi có thể là các loại đồng hồ đo, các 
cảm biến từ, cơ, quang... Một hệ thống TĐĐ không nhất thiết phải có đầy đủ các 
khâu nêu trên. Tuy nhiên, một hệ thống 
TĐĐ bất kỳ luôn bao gồm hai phần chính: 
- Phần lực: Bao gồm bộ biến đổi và động cơ điện. 
- Phần điều khiển. 
Một hệ thống truyền động điện được gọi là hệ hở khi không có phản hồi, và 
được gọi là hệ kín khi có phản hồi, nghĩa là giá trị của đại lượng đầu ra được 
đưa trở lại đầu vào dưới dạng một tín hiệu nào đó để điều chỉnh lại việc điều 
khiển sao cho đại lượng đầu ra đạt giá trị mong muốnồn. 
2. Phân loại hệ thống truyền động điện 
Người ta phân loại các hệ truyền động điện theo nhiều cách khác nhau tùy 
theo đặc điểm của động cơ điện sử dụng trong hệ, theo mức độ tự động hoá, theo 
đặc điểm hoặc chủng loại thiết bị của bộ biến đổi... Từ cách phân loại sẽ hình 
thành tên gọi của hệ. 
2.1.Theo đặc điểm của động cơ điện: 
- Truyền động một chiều: Dùng động cơ điện một chiều. Truyền động 
điện một chiều sử dụng cho các máy có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ và 
mômen, nó có chất lượng điều chỉnh tốt. 
Tuy nhiên, động cơ điện một chiều có cấu tạo phức tạp và giá thành cao, 
hơn nữa nó đòi hỏi phải có bộ nguồn một chiều, do đó trong những trường hợp 
không có yêu cầu cao về điều chỉnh, người ta thường chọn động cơ KĐB để 
thay thế. 
Gi¸o tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
3
- Truyền động điện không đồng bộ: Dùng động cơ điện xoay chiều 
không đồng bộ. Động cơ KĐB ba pha có ưu điểm là có kết cấu đơn giản, dễ chế 
tạo, vận hành an toàn, sử dụng nguồn cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều ba 
pha. Tuy nhiên, trước đây các hệ truyền động động cơ KĐB lại chiếm tỷ lệ rất 
nhỏ do việc điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB có khó khăn hơn động cơ điện một 
chiều. Trong những năm gần đây, do sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp chế 
tạo các thiết bị bán dẫn công suất và kỹ thuật điện tử tin học, truyền động không 
đồng bộ phát triển mạnh mẽ và được khai thác cácưu điểm của mình, đặc biệt là 
các hệ có điều khiển tần số. Những hệ này đã đạt được chất lượng điều chỉnh 
cao, tương đương với hệ truyền động một chiều. 
- Truyền động điện đồng bộ: Dùng động cơ điện xoay chiều đồng bộ ba 
pha. Động cơ điện đồng bộ ba pha trước đây thường dùng cho loại truyền động 
không điều chỉnh tốc độ, công suất lớn hμng trăm KW đến hàng MW (các máy 
nén khí, quạt gió, bơm nước, máy nghiền.v.v..). 
Ngày nay do sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp điện tử, động cơ 
đồng bộ được nghiên cứu ứng dụng nhiều trong công nghiệp, ở mọi loại giải 
công suất từ vài trăm W (cho cơ cấu ăn dao máy cắt gọt kim loại, cơ cấu chuyển 
động của tay máy, nười máy) đến hàng MW (cho các truyền động máy cán, kéo 
tàu tốc độ cao...).... 
2.2. Theo tính năng điều chỉnh: 
- Truyền động không điều chỉnh: Động cơ chỉ quay máy sản xuất với 
một tốc độ nhất định. 
- Truyền có điều chỉnh: Trong loại này, tuỳ thuộc yêu cầu công nghệ mà 
ta có truyền động điều chỉnh tốc độ, truyền động điều chỉnh mômen, lực kéo và 
truyền động điều chỉnh vị trí. 
2.3. Theo thiết bị biến đổi: 
- Hệ máy phát - động cơ (F-Đ): Động cơ điện một chiều được cấp điện từ 
một máy phát điện một chiều (bộ biến đổi máy điện). Thuộc hệ này có hệ máy 
Gi¸o tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
4
điện khuếch đại - động cơ (MĐKĐ - Đ), đó là hệ có BBĐ là máy điện khuếch 
đại từ trường ngang. 
- Hệ chỉnh lưu - động cơ (CL - Đ): Động cơ một chiều được cấp điện từ 
một bộ chỉnh lưu (BCL). Chỉnh lưu có thể không điều khiển (Điôt) hay có điều 
khiển (Thyristor)... 
2.4. Một số cách phân loại khác: 
Ngoài các cách phân loại trên, còn có một số cách phân loại khác nhau 
truyền động đảo chiều và không đảo chiều, truyền động đơn (nếu dùng một động 
cơ) và truyền động nhiều động cơ (nếu dùng nhiều động cơ để phối hợp truyền 
động cho một cơ cấu công tác), truyền động quay và truyền động thẳng,... 
3. Đặc tính cơ của cơ cấu sản xuất 
Đặc tính cơ biểu thị mối quan hệ giữa tốc độ quay v mômen quay:ù = 
f(M) hoặc n = F(M) Trong đó: ù- Tốc độ góc (rad/s). 
n - Tốc độ quay (vg/ph). 
M - Mômen (N.m). 
Đặc tính cơ của máy sản xuất là quan hệ giữa tốc độ quay và mômen cản của 
máy sản xuất: Mc = f(ù). Đặc tính cơ của máy sản xuất rất đa dạng, tuy nhiên 
phần lớn chúng được biếu diễn dưới dạng biểu thức tổng quát: 
Trong đó: 
Mc : mômen cản của cơ cấu SX ứng với tốc độ ù. 
Mco : mômen cản của cơ cấu SX ứng với tốc độ ù = 0. 
Mđm : mômen cản của cơ cấu SX ứng với tốc độ định mức ɷđm 
Gi¸o tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
5
Ta có các trường hợp số mũ q ứng với các trường hợp tải: 
4. Khâu cơ khí của truyền động điện. Tính toán quy đồi khâu cơ khí 
4. 1.Phương trình chuyển động của hệ thống chuyển động thẳng 
Một vật có khối lượng m, khi chuyển động thẳng với vận tốc v thì năng 
lượng tích luỹ trong vật là A với 
2
2mv
A (1-2) 
Công suất mà vật nhận được sẽ là: 
dt
dmv
dt
dv
mv
dt
dA
Pdg
2
2
 (1-3) 
Gi¸o tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
6
Nếu coi L là quãng đường mà vật di chuyển được ta sẽ có 
v
dL
dtv
dt
dL
 (1 - 4) 
Như vậy ta có 
dL
dmv
dt
dv
mvPdg
2
3
 (1-5) 
Mặt khác, nếu coi dòng năng lượng được chuyển từ lưới, qua động cơ tới 
máy sản xuất, thì công suất hữu ích tạo ra sự chuyển động của hệ thống chính 
là phần công suất chênh lệch giữa công suất phát của động cơ với công suất 
cản của cơ cấu. Nghĩa là: 
cDdg PPP (1-6) 
Với Pd là công suất do động cơ sinh ra. 
PC là công suất cản của cơ cấu đặt lên trục động cơ 
Nếu chia cả hai vế của biểu thức 
dL
dmv
dt
dv
mvPdg
2
3
 cho tốc độ chuyển 
động thẳng ta sẽ được. 
dL
dmv
dt
dv
mFF cD
2
2
 (1-7) 
Thông thường, khối lượng m của các vật có giá trị không đổi trong quá trình 
chuyển động nên 0 
dL
dm
. Do đó ta sẽ có: 02
2
dL
dmv
Cho nên ta được 
dt
dv
mFF cD (1-8) 
Đây chính là phương tình chuyển động của chuyển động thẳng trong đó 
FD: Là lực phát động do động cơ sinh ra, N 
FC: là lực cản của cơ cấu chuyển động, N 
Gi¸o tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
7
m: là khối lượng hay khối lượng quán tính của cơ cấu chuyển động thẳng, 
Kg 
v: Là vận tốc chuyển động thẳng của cơ cấu, m/s. 
t: Là thời gian cơ cấu chuyển động thẳng, s. 
4.2.Phương trình của hệ thống chuyển động quay 
Một vật có momen quán tính J, quay với tốc độ ù, thì năng lượng tích luỹ 
trong vật sẽ là: 
2
2
jA (1-9) 
Công suất mà vật thực hiện lúc này sẽ là: 
dt
dj
dt
d
j
dt
dA
Pdg
2
2
 (1-10) 
Tương tự như trong chuyển động thẳng, ta sẽ có: cDdg PPP 
Như vậy ta sẽ được 
dt
dj
dt
d
jMM CD 

 (1-11) 
Thông thường momen quán tính J của cơ cấu có giá trị không đổi trong quá 
trình chuyển động, nên 0 
dt
dj
 do đó, phương trình sẽ là: 
dt
d
jMM CD

 (1-2) 
Nếu vật quay với tốc độ n (v/ph) khi đó ta có: 
55.960
2 nn
 
Lúc đó ta sẽ có phương trình 
dt
dnj
MM CD
55.9
 (1-13) 
Đây chính là phương trình chuyển động của hệ chuyển độngn quay , trong 
đó: 
Gi¸o tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
8
MD: là momen phát động do động cơ sinh ra 
MC: là momen cản của cơ cấu chuyển động 
J: là momen quán tính chuyển động quay của cơ cấu 
ù: là tốc độ góc của cơ cấu (rad/s) 
n: là tốc độ quay của cơ cấu(v/ph) 
5.Quy đổi các khâu cơ khí trong hệ thống truyền động 
Trong hệ thống truyền động điện, phần cơ khí có nhiều khâu khác nhau, 
mỗi khâu cơ khí này có thể có nhiều phần từ và chúng rất khác nhau về tốc độ 
chuyển động, tính chất chuyển động; có phần tử chuyển động thẳng, có phần tử 
chuyển động quay. Để có thể nghiên cứu hệ thống truyền động điện một cách 
thuận tiện, phảI tiến hành quy đổi các đại lượng tác động đến những phần tử 
trong toàn hệ thống về một phần tử nào đó được chọn trước gọi là phần tử 
chuẩn. Thông thường người ta chọn trục động cơ làm phần tử chuẩn để quy đổi 
các phần tử khác trong hệ thống. 
Để tiến hành quy đổi phải đảm bảo thoả mãn hai điều kiện quy định: 
điều kiện thứ nhất là năng lượng của phần tử quy đổi hay năng lượng của hệ 
thống trước và sau khi quy đổi phảI bằng nhau. Điều kiện này còn gọi là điều 
kiện bảo toàn năng lượng. 
Điều kiện thứ hai là hệ thống phải được giả thiết là hoàn toan cứng, có 
nghĩa là trong hệ thống không có các phần tử đàn hồi hay khe hở không khí trên 
đường truyền năng lượng. 
Có đảm bảo được các diều kiện như vậy mới có thể từ việc nghiên cứu 
quy luật chuyển động của phần tử chuẩn để suy ra quy luật chuyển động của các 
phần tử bất kỳ khác trong hệ thống với những điều kiện đã biết trước. 
Những đại lượng được quy đổi trong hệ thóng truyền động điện thường 
bao gồm:Lực, Momen, Momen quán tính, Khối quán tính 
Để xem xét việc tính quy đổi cụ thể các đại lượng trên trong hệ thống 
truyền động điện ta chọn một hệ thống tuyền động điển hình 
5.1.Tính quy đổi momen cản về đầu trục động cơ 
Gi¸o tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
9
Như ta đã biết, công do động cơ hay do một vật chuyển động phát ra có dạng: 
Đối với chuyển động quay 
t
q dtMA
0

 (1 - 14) 
Đối với chuyển động thẳng 
t
th FvdtA
0
 (1 - 15) 
Do đó, công suất động cơ được xác định bằng cách lấy đạo hàm của công theo 
thời gian: 
Đối với chuyển động quay: M
dt
dA
P
q
q (1 - 16) 
Đối với chuyển động thẳng: F
dt
dA
P thth (1 - 17) 
Trong các biểu thức trên: 
P: Đại lượng công suất(W) 
M: Đại lượng momen(N.m) 
F: Đại lượng lực (N) 
v: Tốc độ chuyển động thẳng(m/s) 
ù: Tốc độ chuyển động thẳng(rad/s) 
Do vậy, công suất sinh ra do vật cản tại tang quay sẽ là: 
Đ 
1 
2 
3 4 
P 
Gi¸o tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
10
55,9
tgtg
tgtgtg
nM
MP  (1 - 18) 
Với sơ đồ độc học như hình trên công suất cản đặt hoàn toàn lên trục động cơ và 
được gọi là công suất cản quy đổi về đầu trục động cơ, sẽ là: 

55,9
Dc
c
nM
P (1 - 19) 
Để thoả mãn điều kiện quy đổi sẽ phảI có: Ptg=Pc 
Hay 
55,955,9
tgtgDc
nMnM
  => McnD=Mtgntg 
Do vậy 
D
tgtg
c
n
nM
M

 (1 - 20) 
Gọi tỉ số giữa tốc độ động cơ nD so với tốc độ tăng quay là i tức là 
tg
D
n
n
i Lúc 
này momen cản của tang quay quy đổi về đầu trục động cơ sẽ là: 
i
M
M
tg
C (1 - 21) 
Trong đó: 
ç: Hiệu suất của toàn bộ khâu truyền lực 
i: tỉ số truyền của khâu truyền lực 
Giả sử nếu khâu truyền lực có nhiều phần tử, mỗi phần tử lần lượt có hiệu 
suất ç 1; ç 2; ç. ç n; và có tỉ số truyền lần lượt là i1; i2; in thì hiệu suất và tỉ số 
truyền của toàn bộ khâu truyền sẽ là 
 ç= ç 1 x ç 2 x ç n; 
 i=i1 x i2 x in; 
5.2.Tính quy đổi lực cản của chuyển động thẳng thành momen cản trên đầu 
trục động cơ 
Gi¸o tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
11
Trong các bộ phận chuyển động của máy, của hệ thống, có những phần tử 
chuyển động thẳng với các đại lượng cơ học đặc trưng Fth và v. Muốn nghiên 
cứu được các quy luật của các phân tử này, phải tính toán quy đổi các đại lượng 
đặc trưng của các phần tử đó thành momen cản đặt lên đầu trục động cơ. 
Ta có 
PC = Pth hay Fv
nM DC 
55,9
 do đó 
D
C
n
v
FM

55,9
 (1 - 22) 
5.3. Tính quy đổi momen quán tính J về đầu trục động cơ 
Mọi vật thể chuyển động đều có tính ì, đặc trưng cho tính ì của vật chuyển 
động quay là momen quán tính J. Trong sơ đồ động học cơ cấu nâng tải momen 
quán tính của tang quay là Jtq và tốc độ quay của tang quay là ntq. Do vậy, để 
nghiên cứu ảnh hưởng của momen quán tính của tang quay đối với quy luật 
chuyển động của nó phảI tính quy đổi lượng quán tính trên về phần tử chuẩn là 
đầu trục động cơ. Momen quán tính của một phần tử bất kỳ nào đó sau khi được 
quy đổi về trục động cơ là Jqđ đều quay với tốc độ nD. Lúc đó, động năng tích luỹ 
của momen quán tính quy đổi Jqđ sinh ra sẽ là : 
55,92
1
2
1 22 D
qdDDqd
n
jjw  (1 - 23) 
Mặt khác, như đã biết, động năng tích luỹ do momen quán tính của tang quay 
sinh ra khi chưa quy đổi là: 
55,92
1
2
1
2
2 tg
tgtgtgtg
n
jjw  (1 - 24) 
để thoả mãn điều kiện quy đổi sẽ có: 
wqd = wtg hay là 55,92
1
55,92
1
22
tg
tg
D
qd
n
j
n
j => 2
2
D
tg
tgqd
n
n
jj 
 (1 - 25) 
với I là tỉ số truyền từ động cơ tới tang quay thì phương trình có thể viết: 
Gi¸o tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
12
2i
j
j
tg
qd (1 - 26) 
Như vậy nếu trong hệ thống có M vật chuyển động quay lần lượt có momen 
quán tính và tốc độ quay tương ứng là jp và np thì tổng momen quán tính quy đổi 
của chúngvề đầu trục động cơ sẽ là 
 
m
p
p
qd
i
j
j
1
2 (1 - 27) 
Trong đó: ip là tỉ số truyền của vật quay thứ p, jp là momen quán tính của vật 
quay thứ p ứng với tốc độ np. 
1.4.3. Tính quy đổi khối quán tính M của vật chuyển động thẳng về thành 
momen quán tính quy đổi Jqd trên đầu trục động cơ 
Tương tự các vật thể chuyển động quay, đặc trưng tính ì của vật ... 
cơ sinh ra cân bằng với mômen cản MC. Động cơ chạy ổn định tại F với tốc độ 
ωF<ωa. 
Khi tăng tốc, diễn biến của quá trình được giải thích tương tự. Giả sử 
động cơ đang làm việc tại điểm I có tốc độ ωI nhỏ trên đặc tính cơ 5, ứng với 
điện áp U5 trên phần ứng. Tăng điện áp từ U5 lên U4, động cơ chuyển điểm làm 
việc từ I trên đặc tính 5 sang điểm G trên đặc tính 4. Do mômen MG lớn hơn 
mômen cản MC nên động cơ tăng tốc theo đường 4 (đoạn GH). Đồng thời với 
quá trình tăng tốc, mômen động cơ bị giảm và quá trình tăng tốc chậm dần. Tới 
điểm H thì mômen động cơ cân bằng với mômen tải MH = MC và động cơ sẽ làm 
việc ổn định tại điểm H với tốc độ ωH > ωI. 
Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng biện pháp 
thay đổi điện áp phần ứng có các đặc điểm sau: 
- Điện áp phần ứng càng giảm, tốc độ động cơ càng nhỏ. 
- Điều chỉnh trơn trong toàn bộ dải điều chỉnh. 
- Độ cứng đặc tính cơ giữ không đổi trong toàn bộ dải điều chỉnh. 
- Độ sụt tốc tuyệt đối trên toàn dải điều chỉnh ứng với một mômen là như 
nhau. Độ sụt tốc tương đối sẽ lớn nhất tại đặc tính cơ thấp nhất của dải điều 
chỉnh. Do vậy, sai số tốc độ tương đối (sai số tĩnh) của đặc tính cơ thấp nhất 
không vượt quá sai số cho phép cho toàn dải điều chỉnh. 
- Dải điều chỉnh của phương pháp này có thể: D ~ 10:1. 
- Chỉ có thể điều chỉnh tốc độ về phía giảm (vì chỉ có thể thay đổi với Uư 
≤Uđm). 
- Phương pháp điều chỉnh này cần một bộ nguồn để có thể thay đổi trơn 
điện áp ra. 
2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông 
Muốn thay đổi từ thông động cơ, ta tiến hành thay đổi dòng điện kích từ 
của động cơ qua một điện trở mắc nối tiếp ở mạch kích từ. Rõ ràng phương pháp 
này chỉ cho phép tăng điện trở vào mạch kích từ, nghĩa là chỉ có thể giảm dòng 
điện kích từ (Ikt ≤ Iktđm) do đó chỉ có thể thay đổi về phía giảm từ thông. Khi 
giảm từ thông, đặc tính dốc hơn và có tốc độ không tải lớn hơn. Họ đặc tính 
giảm từ thông như hình 3.5. 
Gi¸o tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
76
Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi từ thông có các đặc điểm sau: 
- Từ thông càng giảm thì tốc độ không tải lý tưởng của đặc tính cơ càng 
tăng, tốc độ động cơ càng lớn. 
- Độ cứng đặc tính cơ giảm khi giảm từ thông. 
- Có thể điều chỉnh trơn trong dải điều chỉnh: D ~ 3:1. 
- Chỉ có thể điều chỉnh thay đổi tốc độ về phía tăng. 
- Do độ dốc đặc tính cơ tăng lên khi giảm từ thông nên các đặc tính sẽ cắt 
nhau và do đó, với tải không lớn (M1) thì tốc độ tăng khi từ thông giảm. Còn ở 
vùng tải lớn (M2) tốc độ có thể tăng hoặc giảm tùy theo tải. Thực tế, phương 
pháp này chỉ sử dụng ở vùng tải không quá lớn so với định mức. 
- Phương pháp này rất kinh tế vì việc điều chỉnh tốc độ thực hiện ở mạch 
kích từ với dòng kích từ là (1÷10)% dòng định mức của phần ứng. Tổn hao điều 
chỉnh thấp. 
3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở ở mạch phần ứng 
Sơ đồ nguyên lý nối dây như hình 3.6. Khi tăng điện trở phần ứng, đặc 
tính cơ dốc hơn nhưng vẫn giữ nguyên tốc độ không tải lý tưởng. Họ đặc tính cơ 
khi thay đổi điện trở mạch phần ứng như hình 3.6. 
Đặc điểm của phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở ở 
mạch phần ứng: 
- Điện trở mạch phần ứng càng tăng, độ dốc đặc tính cơ càng lớn, đặc tính 
cơ càng mềm và độ ổn định tốc độ càng kém, sai số tốc độ càng lớn. 
- Phương pháp chỉ cho phép điều chỉnh thay đổi tốc độ về phía giảm (do 
chỉ có thể tăng thêm điện trở). 
- Vì điều chỉnh tốc độ nhờ thêm điện trở vào mạch phần ứng cho nên tổn hao 
công suất dưới dạng nhiệt trên điện trở càng lớn. 
H×nh 3.5: §iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu 
b»ng ph­¬ng ph¸p thay ®æi tõ th«ng kÝch tõ 
Gi¸o tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
77
- Dải điều chỉnh phụ thuộc vào trị số mômen tải. Tải càng nhỏ (M1) thì 
dải điều chỉnh càng nhỏ.Nói chung, phương pháp này cho dải điều 
chỉnh: D ≈ 5:1 
- Về nguyên tắc, phương pháp này cho điều chỉnh trơn nhờ thay đổi điện trở 
nhưng vì dòng rotor lớn nên việc chuyển đổi điện trở sẽ khó khăn. Thực tế 
thường sử dụng chuyển đổi theo từng cấp điện trở. 
4. Các hệ thống điều chỉnh tốc độ truyền động điện một chiều 
4.1 Hệ F - Đ đơn giản 
Hệ thống máy phát - động cơ (F-Đ) là hệ truyền động điện mà BBĐ điện là máy 
phát điện một chiều kích từ độc lập. Máy phát này thường do động cơ sơ cấp 
không đồng bộ 3 pha quay vàcoi tốc độ quay của máy phát là không đổi. 
H×nh 3.6: §iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu 
b»ng ph­¬ng ph¸p thay ®æi ®iÖn trë m¹ch phÇn øng 
Gi¸o tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
78
Trong sơ đồ: 
- Đ : Là động cơ điện một chiều kéo cơ cấu sản xuất, cần phải điều chỉnh 
tốc độ. 
- F : Là máy phát điện một chiều, đóng vai trò là BBĐ, cấp điện cho động 
cơ Đ. 
- ĐTr : Động cơ KĐB 3 pha kéo máy phát F, có thể thay thế bằng một 
nguồn năng lượng khác. 
- K : Máy phát tự kích, để cấp nguồn điện cho các cuộn kích từ CKF và 
CKĐ. 
Điện áp ra của bộ biến đổi cấp cho động cơ Đ: 
uF = uĐ = EF - I.RưF = K.φ.ωĐTr - I.RưF 
Khi ta thay đổi giá trị của biến trở RKF thì sẽ làm cho dòng điện qua cuộn kích từ 
CKF thay đổi, do đó từ thông kích từ φF của máy phát thay đổi (giảm), dẫn đến 
điện áp uF thay đổi, do đó tốc độ động cơ Đ thay đổi: ω < ωcb. Như vậy, bằng 
cách điều chỉnh biến trở RKF, ta điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ Đ trong 
khi giữ từ thông không đổi: φĐ = φđm. Khi thay đổi giá trị của biến trở RKĐ ta có 
thể thay đổi từ thông kích từ động cơ Đ. Khi φĐ giảm thì tốc độ động cơ Đ tăng: 
ω < ωcb. Trong khi điều chỉnh từ thông φĐ, ta giữ điện áp phần ứng động cơ 
không đổi: UưĐ = Uđm. 
Đảo chiều: Cặp tiếp điểm T đóng hoặc N đóng, dòng điện kích từ máy phát ICKF 
đảo chiều, do đó đảo chiều từ thông φF, do đó UF đảo dấu, dẫn đến ω đảo chiều. 
Khi thực hiện hãm thì động cơ Đ sẽ qua 2 giai đoạn hãm tái sinh: 
H×nh 3.7: HÖ truyÒn ®éng F  § ®¬n gi¶n 
Gi¸o tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
79
+ Tăng φĐ về định mức. 
+ Giảm điện áp phần ứng động cơ về 0. 
Nhận xét về hệ F-Đ: 
- Ưu điểm: + Điều chỉnh tốc độ đơn giản, ít tốn năng lượng vì chỉ thực hiện 
trong mạch kích từ. 
+ Dễ dàng đảo chiều quay bằng cách đảo chiều từ thông máy phát hoặc 
đảo 
chiều từ thông động cơ. Tuy nhiên trong thực tế thường dùng cách đảo chiều từ 
thông máy phát vì không thể để φĐ = 0 (ω → ∞). 
- Nhược điểm: 
+ Nhược điểm quan trọng nhất của hệ F-Đ là dùng nhiều máy điện quay, 
trong đó ít nhất là 2 máy điện một chiều, gây ồn lớn, công suất lắp đặt máy ít 
nhất gấp 3 lần công suất động cơ chấp hành, dẫn đến giá thành tăng, hiệu suất 
thấp. 
+ Ngoài ra, do các máy phát một chiều có từ dư, đặc tính từ hóa có trễ nên 
khó điều chỉnh sâu tốc độ. 
Phạm vi điều chỉnh tốc độ: D = Du.Dφ = 10.(2÷3)/1 = (20 ÷ 30)/1 Phạm vi điều 
chỉnh tốc độ bị chặn dưới bởi điện áp dư Udư. Bị chặn trên bởi giới hạn cơ học. 
Khi dòng kích từ ICKF = 0 thì UF = Udư ≠ 0, do đó tồn tại giá trị tốc độ ω ≠ 0. Vì 
vậy để giảm nhanh tốc độ động cơ về 0 ta phải thực hiện hãm động năng. 
4.2. Hệ F - Đ có phản hồi âm áp, dương dòng. 
Sơ đồ chỉ quan tâm đến việc cấp điện cho cuộn CKF. Cuộn CKF được cấp điện 
bới một tần khuếch đại KĐ. KĐ có thể là dùng bán dẫn (Thyristor), dùng máy 
điện hoặc khuếch đại từ. 
H×nh 3.8: HÖ truyÒn ®éng F - § cã ph¶n håi ©m dßng d­¬ng ¸p 
Gi¸o tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
80
Giả sử KĐ là một máy điện khuếch đại từ trường ngang, gồm 4 cuộn kích từ: 
CCĐ, CFa, CFD, COĐ. Trong đó vai trò của các cuộn như sau: 
+ CCĐ: Gọi là cuộn chủ đạo hay cuộn điều khiển, được cấp điện từ nguồn một 
chiều ổn định. Điện áp đặt vào cuộn này thay đổi được nhờ biến trở RCĐ. Điện 
áp này tạo ra sức từ động FCĐ định giá trị sức điện động máy phát, cũng là điện 
áp đặt lên động cơ, do đó quyết định tốc độ đặt động cơ. 
+ CFa: Là cuộn phản hồi âm áp. Cuộn CFa nối song song với điện trở Rα (là 
một phần của điện trở R1). Khi hệ F-Đ làm việc thì trên R1 có điện áp tỉ lệ với 
UF, do đó dòng điện trên cuộn CFa cũng tỉ lệ với điện áp máy phát: ICFa ~ UF, do 
đó Fa ~ UF. Chiều của Fa ngược với chiều của FCĐ, vì vậy cuộn CFa gọi là cuộn 
phản hồi âm áp. 
+ CFD: Là cuộn phản hồi dương dòng. Cuộn CFD nối song song với 2 cuộn phụ 
của máy phát và động cơ: CPF & CPĐ. Khi hệ F-Đ làm việc thì tổng sụt áp trên 
CPF & CPĐ là: ΔU = Rcf.I. 
Trong đó: Rcf = RCPF + RCPĐ là tổng trở của 2 cuộn phụ, I là dòng điện đi qua 
động cơ. Do đó sức từ động của cuộn CFD tỉ lệ với dòng điện qua động cơ: FCFD 
~ ΔU hay FCFD ~ I, FCFD cùng chiều với FCĐ. Vì vậy cuộn CFD được gọi là cuộn 
phản hồi dương dòng. 
+ COĐ: Là cuộn ổn định hay cuộn phản hồi mềm. Cuộn COĐ lấy dòng trên thứ 
cấp máy biến áp Ba, sơ cấp của Ba nối song song với máy phát. Khi hệ thống ở 
chế độ tĩnh thì trong cuộn sơ cấp không có phản ứng. Khi hệ thống ở chế độ 
động, dòng điện biến thiên, trong máy biến áp Ba có tín hiệu, cuộn COĐ xuất 
hiện dòng điện, sinh ra sức từ động FOĐ. Chiều của FOĐ có xu hướng chống lại 
sự biến thiên đó, làm cho hệ nhanh chóng ổn định. Phản hồi này gọi là phản hồi 
mềm. 
Sức từ động tổng kích từ của bộ khuếch đại KĐ là: 
FΣ = FCĐ - FCFa + FCFD ± FOĐ 
Ở chế độ tĩnh thì FOĐ = 0. 
Giả sử động cơ đang làm việc ổn định ở một tốc độ nào đó, vì một nguyên nhân 
khách quan nào đó làm cho động cơ nặng tải, tốc độ của động cơ giảm xuống, 
dòng điện qua động cơ tăng lên vì thế FCFD tăng, FCFa giảm, dẫn đến sức từ động 
tổng FΣ tăng, do đó UF tăng làm tốc độ động cơ lại tăng lên bù lại phần sụt giảm 
tốc độ. 
Phương trình đặc tính cơ - điện: 
ω = K1.UCĐ - K1.[Ru - f(Rcf, RuĐ ,RưF,α) = ω0 - Δω 
Muốn cho hệ ổn định thì ta phải có Δω → 0. Do đó cần chỉnh định giá trị α sao 
cho 
 Trong đó: 
Gi¸o tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
81
4.4. Hệ F - Đ có phản hồi âm tốc độ 
Động cơ Đ được cấp điện từ máy điện khuếch đại từ trường ngang MĐKĐ. 
Máy phát tốc FT được nối trục với động cơ Đ. Điện áp ra: UFT = K.ω, điện áp 
này tạo ra sức từ động: FFT = c.ω. Sức từ động tổng: FΣ = FCĐ - c.ω ± FOĐ 
Máy phát tốc được sử dụng rộng rãi vì nó không liên quan về mặt điện với mạch 
động lực và có nhiều kiểu tín hiệu ra. 
Bài 3 : Điều chỉnh tốc độ động cơ điện xoay chiều 3 pha KĐB 
Động cơ điện xoay chiều được dùng rất phổ biến trong một dải công suất 
rộng vì có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ vận hành, nguồn điện sẵn (lưới điện 
xoay chiều). Tuy nhiên, trong các hệ cần điều chỉnh tốc độ, đặc biệt với dải điều 
chỉnh rộng thì động cơ xoay chiều được sử dụng ít hơn động cơ một chiều vì còn 
gặp nhiều khó khăn. Gần đây, nhờ sự phát triển của kỹ thuật điện tử, bán dẫn, 
việc điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều không đồng bộ đã có nhiều khả năng 
tốt hơn. 
1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trong mạch rôto. 
Phương pháp này chỉ được sử dụng với động cơ rotor dây quấn và được 
ứng dụng rất rộng rãi do tính đơn giản của phương pháp. Sơ đồ nguyên lý và các 
đặc tính cơ khi thay đổi điện trở phần ứng như hình 3.20. 
H×nh 3.9: HÖ cã ph¶n håi ©m tèc ®é 
Gi¸o tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
82
Nhận xét: 
- Phương pháp này chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ về phía giảm. 
- Tốc độ càng giảm, đặc tính cơ càng mềm, tốc độ động cơ càng kém ổn 
định trước sự lên xuống của mômen tải. 
- Dải điều chỉnh phụ thuộc trị số mômen tải. Mômen tải càng nhỏ, dải 
điều chỉnh càng hẹp. 
- Khi điều chỉnh sâu (tốc độ nhỏ) thì độ trượt động cơ tăng và tổn hao 
năng lượng khi điều chỉnh càng lớn. 
- Phương pháp này có thể điều chỉnh trơn nhờ biến trở nhưng do dòng 
phần ứng lớn nên thường được điều chỉnh theo cấp. 
2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào mạch stato. 
Thực hiện phương pháp này với điều kiện giữ không đổi tần số. Điện áp 
cấp cho động cơ lấy từ một bộ biến đổi điện áp xoay chiều. BBĐ điện áp có thể 
là một máy biến áp tự ngẫu hoặc một BBĐ điện áp bán dẫn như được trình bày ở 
mục trước. Hình 3.21 trình bày sơ đồ nối dây và các đặc tính cơ khi thay đổi 
điện áp phần cảm. 
H×nh 3.10: Ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ 
b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn trë phô m¹ch ro to 
Gi¸o tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
83
Nhận xét: 
- Thay đổi điện áp chỉ thực hiện được về phía giảm dưới giá trị định mức 
nên kéo theo mômen tới hạn giảm nhanh theo bình phương của điện áp. 
- Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ không đồng bộ thường có độ trượt tới 
hạn nhỏ nên phương 
pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách giảm điện áp thường được thực hiện cùng với 
việc tăng điện trở 
phụ ở mạch rotor để tăng độ trượt tới hạn do đó tăng được dải điều chỉnh lớn 
hơn. 
- Khi điện áp đặt vào động cơ giảm, mômen tới hạn của các đặc tính cơ 
giảm, trong khi tốc độ không tải lý tưởng (hay tốc độ đồng bộ) giữ nguyên nên 
khi giảm tốc độ thì độ cứng đặc tính cơ giảm, độ ổn định tốc độ kém đi. 
3 . Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số của nguồn xoay chiều. 
Thay đổi tần số nguồn cấp cho động cơ là thay đổi tốc độ không tải lý 
tưởng nên thay đổi được đặc tính cơ. Tần số càng cao, tốc độ động cơ càng lớn. 
Khi điều chỉnh tần số nguồn cấp cho động cơ thì các thông số liên quan 
đến tần số như cảm kháng thay đổi, do đó, dòng điện, từ thông,... của động cơ 
đều bị thay đổi theo và cuối cùng các đại lượng như độ trượt tới hạn, mômen tới 
hạn cũng bị thay đổi. Chính vì vậy, điều chỉnh tốc độ động 
cơ KĐB bằng phương pháp thay đổi tần số thường kéo theo điều chỉnh điện áp, 
dòng điện hoặc từ thông của mạch stator. 
Khi giảm tần số xuống dưới tần số định mức, cảm kháng của động cơ 
cũng giảm và dòng điện động cơ tăng lên. Tần số giảm, dòng điện càng lớn, 
mômen tới hạn càng lớn. Để tránh cho động cơ bị quá dòng, phải đồng thời tiến 
hành giảm điện áp sao cho const
U
f
 Đó là luật điều chỉnh tần số - điện áp. Các 
đặc tính cơ tuân theo luật này được biểu thị trên hình 2.31 (phần f 
H×nh 3.11: Ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ 
b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p ®Æt vµo m¹ch Stato 
Gi¸o tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn 
Trường Cao đẳng nghề Nam Định Khoa: Điện - Điện tử 
84
fđm ta không thể tăng điện áp U > Uđm nên các đặc tính cơ không giữ được giá trị 
mômen tới hạn. Người ta cũng thường dùng cả luật điều chỉnh tần số - dòng 
điện. 
4 .Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực của động cơ. 
Đây là cách điều chỉnh tốc độ có cấp. Đặc tính cơ thay đổi vì tốc độ đồng 
bộ ( p
f
o

2
 ) thay đổi theo số đôi cực. Động cơ thay đổi được số đôi cực là 
động cơ được chế tạo đặc biệt để cuộn dây stator có thể thay đổi được cách nối 
tương ứng với các số đôi cực khác nhau. Các đầu dây để đổi nối được đưa ra các 
hộp đấu dây ở vỏ động cơ. Số đôi cực của cuộn dây rotor cũng phải thay đổi như 
cuộn dây stator. Điều này khó thực hiện được đối với động cơ rotor dây quấn, 
còn đối với rotor lồng sóc thì nó lại có khả năng tự thay đổi số đôi cực ứng với 
stator. Do vậy, phương pháp này được sử dụng chủ yếu cho động cơ rotor lồng 
sóc. Các động cơ chế tạo sẵn các cuộn dây stator có thể đổi nối để thay đổi số 
đôi cực đều có rotor lồng sóc. Tỷ lệ chuyển đổi số đôi cực có thể là 2:1, 3:1,