Giáo trình Truyền động điện tự động

ThS. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động 
ThS. kh−ơng công minh 
bộ môn: tự động - đo l−ờng - khoa điện 
tr−ờng đại học bách khoa đà nẵng 
giáo trình 
truyền động điện 
tự động 
(L−u hành nội bộ) 
Đà nẵng 2005 
ThS. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động 
lời nói đầu 
Để phục vụ kịp thời cho việc học tập và giảng dạy của sinh viên 
và giáo viên khoa Điện tr−ờng Đại học Bách khoa Đà nẵng cũng nh− 
sinh viên các trung tâm, và làm tài liệu tham khảo cho các kỹ s− điện 
và các ngành có liên quan, chúng tôi đã biên soạn giáo trình “truyền 
động điện tự động” (tập1, 2). Giáo trình gồm hai phần: 
Phần 1 (Tập1): Trình bày những kiến thức cơ bản về: các đặc 
tính của máy sản xuất, của động cơ; các ph−ơng pháp điều chỉnh tốc 
độ động cơ, các hệ “bộ biến đổi - động cơ”; quá trình quá độ trong hệ 
thống truyền động điện tự động; chọn công suất động cơ... 
Phần 2 (Tập2): Trình bày hệ điều khiển tự động (ĐKTĐ) truyền 
động điện nh−: phân tích các nguyên tắc điều khiển tự động; các phần 
tử điều khiển và bảo vệ; tổng hợp hệ TĐĐTĐ theo đại số logic... 
Nội dung của giáo trình (Phần 1) gồm 6 ch−ơng: 
Ch−ơng 1: Khái niệm chung về hệ truyền động điện tự động. 
Ch−ơng 2: Đặc tính cơ của động cơ điện. 
Ch−ơng 3: Điều chỉnh tốc độ động cơ điện theo các thông số. 
Ch−ơng 4: Điều chỉnh tốc độ hệ "Bộ biến đổi - Động cơ điện". 
Ch−ơng 5: Quá trình quá độ trong hệ thống truyền động điện. 
Ch−ơng 6: Tính chọn công suất động cơ. 
Nội dung của giáo trình (Phần 2) gồm 5 ch−ơng: 
Ch−ơng 1: Khái niệm chung về hệ thống điều khiển tự động 
truyền động điện (HT ĐKTĐ TĐĐ). 
Ch−ơng 2: Những nguyên tắc điều khiển tự động. 
Ch−ơng 3: Các mạch bảo vệ và tín hiệu hóa. 
Ch−ơng 4: Phần tử điều khiển logic - số. 
Ch−ơng 5: Tổng hợp hệ điều khiển logic. 
Do hạn chế về thông tin cũng nh− khả năng nên nội dung giáo 
trình chắc chắn còn nhiều vấn đề cần hoàn thiện. 
Rất mong các bạn đồng nghiệp và độc giả đóng góp ý kiến. Th− 
góp ý xin gửi về cho ThS. Kh−ơng Công Minh, Giáo viên khoa điện, 
Tr−ờng đại học Bách khoa, Đại học Đà nẵng. 
 Tác giả 
Ch−ơng 1: 
Khái niệm chung về hệ truyền động điện 
tự động. 
Đ 1.1. Mục đích và yêu cầu: 
+ Nắm đ−ợc cấu trúc chung của hệ thống truyền động điện tự 
động (HT-TĐĐTĐ). 
+ Nắm đ−ợc đặc tính của từng loại động cơ trong các hệ thống 
truyền động điện tự động cụ thể. 
+ Phân tích đ−ợc các ph−ơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ và 
vấn đề điều chỉnh tốc độ trong các hệ “bộ biến đổi - động cơ ”. 
+ Khảo sát đ−ợc quá trình quá độ của HT-TĐĐTĐ với các thông 
số của hệ hoặc của phụ tải. 
+ Tính chọn các ph−ơng án truyền động và nắm đ−ợc nguyên 
tắc cơ bản để chọn công suất động cơ điện. 
+ Nắm đ−ợc các nguyên tắc cơ bản điều khiển tự động HT-
TĐĐTĐ. 
+ Phân tích và đánh giá đ−ợc các mạch điều khiển tự động điển 
hình của các máy hoặc hệ thống đã có sẵn. 
+ Nắm đ−ợc nguyên tắc làm việc của phần tử điều khiển logic. 
+ Tổng hợp đ−ợc một số mạch điều khiển logic. 
+ Thiết kế đ−ợc các mạch điều khiển tự động của các máy hoặc 
hệ thống theo yêu cầu công nghệ. 
 Trang 1 
ThS. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động 
Đ 1.2. Cấu trúc và phân loại hệ thống 
 truyền động điện tự động (tđđ tđ) 
1.2.1. Cấu trúc của hệ thống truyền động điện tự động: 
* 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 nh− gia công truyền tín hiệu thông tin để điều khiển quá 
trình biến đổi năng l−ợng đó theo yêu cầu công nghệ. 
* Cấu trúc chung: 
 Trang 2 
Cấu trúc của hệ TĐĐ TĐ gồm 2 phần chính: 
- Phần lực (mạch lực): từ l−ới 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 nh−: 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 l−u tiristor, bộ điều áp một chiều, biến tần transistor, 
tiristor). Động cơ có các loại nh−: động cơ một chiều, xoay chiều, các 
loại động cơ đặc biệt. 
- Phần điều khiển (mạch điều khiển) gồm các cơ cấu đo l−ờng, 
các bộ điều chỉnh tham số và công nghệ, các khí cụ, thiết bị điều 
khiển đóng cắt phục vụ công nghệ và cho ng−ời 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. Phần điện
1.2.2. Phân loại hệ thống truyền động điện tự động: 
L−ới - Truyền động điện không điều chỉnh: th−ờng chỉ có động cơ nối 
trực tiếp với l−ới điện, quay máy sản xuất với một tốc độ nhất định. msxBbđ đc 
- 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. 
R Rt
k kt
Phần 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 
t−ơng tự, hệ truyền động điện tự động điều khiển theo ch−ơng trình ... 
vhgn
- 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 b−ớc, v.v. 
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: Ng−ời vận hành 
- 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. 
 Trang 3 
ThS. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động 
Đ 1.3. ĐặC TíNH CƠ CủA MáY SảN XUấT Và ĐộNG CƠ 
1.3.1. 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(ω). 
+ Đặc tính cơ của máy sản xuất rất đa dạng, tuy nhiên phần lớn 
chúng đ−ợc biếu diễn d−ới dạng biểu thức tổng quát: 
 Mc = Mco + (Mđm - Mco)
q
đm
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
ω
ω
 (1-1) 
Trong đó: 
 Mc - mômen ứng với tốc độ ω. 
 Mco - mômen ứng với tốc độ ω = 0. 
 Mđm - mômen ứng với tốc độ định mức ωđm
+ Ta có các tr−ờng hợp số mũ q ứng với các tải: 
Khi q = -1, mômen tỷ lệ nghịch với tốc độ, t−ơng ứng các cơ cấu 
máy tiện, doa, máy cuốn dây, cuốn giấy, ... (đ−ờng c hình 1-2). 
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, t−ơng ứng các cơ cấu máy nâng 
hạ, cầu trục, thang máy, băng tải, cơ cấu ăn dao máy cắt gọt, ... 
(đ−ờng d hình 1-2). 
Khi q = 1, mômen tỷ lệ bậc nhất với tốc độ, t−ơng ứng các cơ 
cấu ma sát, máy bào, máy phát một chiều tải thuần trở, (đ−ờng e hình 
1-2). 
Khi q = 2, mômen tỷ lệ bậc hai với tốc độ, t−ơng ứng các cơ cấu 
máy bơm, quạy gió, máy nén, (đ−ờng f hình 1-2). 
+ Trên hình 1-2a biểu diễn các đặc tính cơ của máy sản xuất: 
 Trang 4 
 b) Dạng đặc tính cơ của máy sản xuất có tính thế năng. 
 c) Dạng đặc tính cơ của máy sản xuất có tính phản kháng. 
+ Ngoài ra, một số máy sản xuất có đặc tính cơ khác, nh−: 
- Mômen phụ thuộc vào góc quay Mc = f(ϕ) hoặc mômne phụ 
thuộc vào đ−ờng 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 đ−ờng đi Mc = f(ω,s) 
nh− các loại xe điện. 
- Mômen phụ thuộc vào thời gian Mc = f(t) nh− máy nghiền đá, 
nghiền quặng. 
Trên hình 1-2b biểu diễn đặc tính cơ của máy sản xuất có 
mômen cản dạng thế năng. 
Trên hình 1-2c biểu diễn đặc tính cơ của máy sản xuất có 
mômen cản dạng phản kháng. 
 Trang 5 
 Hình 1-2: a) Các dạng đặc tính cơ của các máy sản xuất 
 c: q = -1; d: q = 0; e: q = 1; f: q = 2. 
ω ω ωc d e M'c Mc Mc 
f
ωđm
MM
M'c 
Mđm M
a) b) c) 
ThS. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động 
1.3.2. 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(ω). 
+ Nhìn chung có 4 loại đặc tính cơ của các loại động cơ đặc 
tr−ng nh−: động cơ điện một chiều kích từ song song hay độc lập 
(đ−ờngc), và động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp hay hỗn hợp 
(đ−ờngd), động cơ điện xoay chiều không đồng bộ (đ−ờnge), đồng 
bộ (đ−ờngf), hình 1-3. 
* Th−ờng ng−ời ta phân biệt hai loại đặc tính cơ: 
+ Đặc tính cơ tự nhiên: là đặc tính có đ−ợc khi động cơ nối theo 
sơ đồ bình th−ờng, không sử dụng thêm các thiết bị phụ trợ khác và 
các thông số nguồn cũng nh− của động cơ là định mức. Nh− vậy mỗi 
động cơ chỉ có một đặc tính cơ tự nhiên. 
+ Đặc tính cơ nhân tạo hay đặc tính cơ điều chỉnh: là đặc tính 
cơ nhận đ−ợc 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. 
1.3.3. Độ cứng đặc tính cơ: 
+ Đánh giá và so sánh các đặc tính cơ, ng−ời ta đ−a ra khái niệm 
“độ cứng đặc tính cơ ” và đ−ợc định nghĩa: 
 Trang 6 
 β = ∂ω
∂M
; nếu đặc tính cơ tuyến tính thì: β = ω∆
∆M
; (1-2a) 
Hoặc theo hệ đơn vị t−ơng đối: 
*
*
*
d
dM
ω=β ; (1-2b) 
Trong đó: ∆M và ∆ω là l−ợng sai phân của mômen và tốc độ 
t−ơng ứng; M* = M/Mđm ; ω* = ω/ωđm ; hoặc ω* = ω/ωcb . 
Hoặc tính theo đồ thị: β = γ
ω
tg
m
m
M ; (hình 1- 4) (1-3) ω 
f
Trong đó: ω e 
+ mM là tỉ lệ xích c của trục mômen γ 
d + mω là tỉ lệ xích 
của trục tốc độ XL 
mω M(ω) 
+ γ là góc tạo thành M 
giữa tiếp tuyến với Hình 1-3: Các đặc tính cơ của bốn loại động cơ điện 
trục ω tại điểm xét mM M của đặc tính cơ. 
 Hình 1- 4: Cách tính độ cứng 
 đặc tính cơ bằng đồ thị 
+ Động cơ không đồng bộ có độ cứng đặc tính cơ thay đổi giá 
trị (β > 0, β < 0). 
+ Động cơ đồng bộ có đặc tính cơ tuyệt đối cứng (β ≈ ∞). 
+ Động cơ một chiều kích từ độc lập có độ cứng đặc tính cơ 
cứng (β ≥ 40). 
+ Động cơ một chiều kích từ độc lập có độ cứng đặc tính cơ 
mềm (β ≤ 10). 
 Trang 7 
ThS. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động 
Đ 1.4. CáC TRạNG THáI LàM VIệC CủA Hệ TĐĐTĐ 
+ Trong hệ truyền động điện tự động bao giờ cũng có quá trình 
biến đổi năng l−ợng điện năng thành cơ năng hoặc ng−ợc lại. Chính 
quá trình biến đổi này quyết định trạng thái làm việc của hệ truyền 
động điện. Có thể lập Bảng 1-1: 
TT Biểu đồ 
công suất 
Pđiện Pcơ ∆P Trạng thái làm việc 
1 
0 
= 0 
= Pđiện
- Động cơ 
không tải 
2 
0 
0 
= Pđ - Pc
- Động cơ 
có tải 
3 
= 0 
< 0 
= ⏐Pcơ ⏐ 
Hãm 
không tải 
4 
< 0 
< 0 
= ⏐Pc - Pđ⏐
Hãm 
tái sinh 
5 
0 
< 0 
= ⏐Pc + Pđ⏐
Hãm 
ng−ợc 
6 
= 0 
< 0 
= ⏐Pcơ ⏐ 
Hãm 
động năng 
 Trang 8 
ở trạng thái động cơ: Ta coi dòng công suất điện Pđiện có giá trị 
d−ơng nếu nh− nó có chiều truyền từ nguồn đến động cơ và từ động cơ 
biến đổi công suất điện thành công suất cơ: Pcơ = M.ω cấp cho máy 
sản xuất và đ−ợc tiêu thụ tại cơ cấu công tác của máy. Công suất cơ 
này có giá trị d−ơng nếu nh− mômen động cơ sinh ra cùng chiều với 
tốc độ quay. 
ở trạng thái máy phát: thì ng−ợc 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 đ−ợc truyền về trục động cơ, động cơ tiếp nhận năng 
l−ợng này và làm việc nh− 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 xuất về động cơ và mômen động cơ sinh ra 
ng−ợc chiều với tốc độ quay. 
Pđ
∆P 
Pđ
Mômen của máy sản xuất đ−ợc gọi là mômen phụ tải hay 
mômen cản. Nó cũng đ−ợc định nghĩa dấu âm và d−ơng, ng−ợc lại với 
dấu mômen của động cơ. 
+ Ph−ơng trình cân bằng công suất của hệ TĐĐ TĐ là: 
 Pđ = Pc + ∆P (1-4) 
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 t− I, III của mặt phẳng ω(M). 
- Trạng thái hãm có: Hãm không tải, Hãm tái sinh, Hãm ng−ợc 
và Hãm động năng. Trạng thái hãm ở góc II, IV của mặt phẳng ω(M). 
- Hãm tái sinh: Pđiện < 0, Pcơ < 0, cơ năng biến thành điện năng 
trả về l−ới. 
- Hãm ng−ợc: Pđiện > 0 , Pcơ < 0, điện năng và cơ năng chuyển 
thành tổn thất ∆P. 
 Trang 9 
∆P 
Pc
∆P 
Pđ
Pc
∆P 
Pđ
Pc
∆P 
Pc
Pc
∆P 
ThS. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động 
- 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, ω]: 
Trạng thái động cơ: t−ơng ứng với các điểm nằm trong góc phần 
t− thứ nhất và góc phần t− thứ ba của mặt phẳng [M, ω], hình 1 - 5. 
Trạng thái máy phát: t−ơng ứng với các điểm nằm trong góc 
phần t− thứ hai và góc phần t− thứ t− của mặt phẳng [M, ω], hình 1 - 
5. ở trạng thái này, mômen động cơ chống lại chiều chuyển động, nên 
động cơ có tác dụng nh− bộ hãm, và vì vậy trạng thái máy phát còn có 
tên gọi là "trạng thái hãm". 
 Trang 10 
Đ 1.5. TíNH ĐổI CáC ĐạI LƯợNG CƠ HọC 
1.5.1. Mômen và lực quy đổi: 
+ Quan niệm về sự tính đổi nh− 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. Th−ờng 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 TĐĐTĐ: 
- Khi năng l−ợng truyền từ động cơ đến máy sản xuất: 
 Ptr = Pc + ∆P (1-5) 
Trong đó: Ptr là công suất trên trục động cơ, Ptr = Mcqđ.ω, 
(Mcqđ và ω - mômen cản tĩnh quy đổi và tốc độ góc trên trục 
động cơ). 
 Pc là công suất của máy sản xuất, Pc = Mlv.ωlv , 
(Mlv và ωlv - 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: 
 ω=η
ω=η= .M
.MP
P
cqd
i
lvlv
i
c
tr
 (1-6) 
Rút ra: Mcqđ 
i.
M
.
.M
i
lv
i
lvlv
η=ωη
ω= ; (1-7) 
Trong đó: ηi - hiệu suất của hộp tốc độ. 
 i = 
lv
ω
ω
- gọi là tỷ số truyền của hộp tốc độ. 
 Trang 11 
Trạng thái máy phát
Mω 0 ; 
Mc Mcω ω M Mω
II M(ω)
I
G
Mc(ω)Trạng thái máy phát
 Mω 0 ;
Trạng thái động cơ
Mω > 0 ; Mcω < 0 ;II I 
M
III IV 
Trạng thái động cơ
Mω > 0 ; Mcω < 0 ; Mc(ω)
M(ω)
III IVω M 
Mc McMω
Hình 1 - 5: Biểu diễn các trạng thái làm việc 
 trên mặt phẳng [M, ω]
ThS. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động 
* Nếu chuyển động tịnh tiến thì lực quy đổi: 
 ρη= .
F
M lv
cqõ
 (1-8) 
Trong đó: η = ηi.ηt - hiệu suất bộ tru ... suất càng lớn thì trọng l−ợng và giá thành càng cao. 
Dùng thiết bị, khí cụ càng bé, càng hiện đại thì giá thành càng 
cao. N 
Ths. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động 
Cùng công suất thì trọng l−ợng và giá thành lớn nhất là 
nguyên tắc ĐKTĐ theo thời gian, sau đó là nguyên tắc ĐKTĐ 
theo dòng điện và cuối cùng là nguyên tắc ĐKTĐ theo tốc độ. 
 Trang 217 
Nói chung nguyên tắc ĐKTĐ theo tốc độ th−ờng dùng để 
điều khiển hãm động cơ. 
Nguyên tắc ĐKTĐ theo dòng điện chủ yếu dùng để điều 
khiển khởi động động cơ, 
Nguyên tắc ĐKTĐ theo thời gian thì ứng dụng rộng rãi vì 
đơn giản. 
Đ7.2. Các phần tử bảo vệ và tín hiệu hoá 
7.2.1. ý nghĩa của bảo vệ và tín hiệu hoá 
* Các phần tử bảo vệ và tín hiệu hoá có vai trò rất to lớn: 
Đảm bảo quá trình làm việc an toàn cho ng−ời và máy móc, 
thiết bị. Quá trình làm việc có thể xảy ra sự cố hoặc chế độ làm 
việc xấu cho ng−ời và máy móc, thiết bị, đồng thời có thể báo 
hiệu cho ng−ời vận hành biết tình trạng làm việc của hệ thống 
ĐKTĐ để xử lý. 
* Chức năng của các thiết bị bảo vệ và tín hiệu hoá: 
Ngừng hệ thống (máy móc) khi sự cố nguy hiểm trực tiếp 
đến ng−ời, thiết bị, máy móc: U Ucp , I > Icp , .... 
Khi quá tải hoặc sự cố ch−a nguy hiểm đến thiết bị, máy 
móc thì thiết bị bảo vệ và tín hiệu hoá phải báo cho ng−ời vận 
hành biết để sử lý kịp thời. 
Bảo đảm khởi động, hãm, đảo chiều ..., một cách bình 
th−ờng, nghĩa là phải đảm bảo sao cho: I < Icp, to < tocp ,... 
7.2.2. Các dạng bảo vệ: 
7.2.2a. Bảo vệ ngắn mạch: 
- Bảo vệ ngắn mạch là bảo vệ các sự cố có thể gây nên h− 
hỏng cách điện, hoặc h− hỏng các cơ cấu của thiết bị, máy móc 
(khi ngắn mạch sẽ gây nên nhiệt độ tăng nhanh gây cháy hoặc sức 
từ động tăng mạnh gây va đập, ...). 
 Trang 218 
- Các thiết bị bảo vệ th−ờng dùng: cầu chì, aptômat, rơle 
dòng điện cực đại, các khâu bảo vệ ngắn mạch bằng bán dẫn, điện 
tử, ... 
- Dòng tác động của cầu chì: 
 Idc = Ikđ / α (7-18) 
Trong đó: 
Idc là dòng tác động của dây chảy đ−ợc chọn. 
Ikđ là dòng khởi động của động cơ, phụ tải đ−ợc bảo vệ. 
α là hệ số xét đến quán tính nhiệt. 
α = 2,5 đối với động cơ khởi động bình th−ờng. 
α = (1,6 ữ 2) đối với động cơ khởi động nặng. 
+ Cấm đặt cầu chì trên dây trung tính, mạch nối đất, vì đứt 
dây chì thì vỏ máy sẽ có điện áp cao nguy hiểm. Dùng cầu chì 
bảo vệ ngắn mạch thì đơn giản, rẻ tiền, nh−ng tác động không 
chính xác, dòng tác động phụ thuộc vào thời gian, thay thế lâu, 
không bảo vệ đ−ợc chế độ làm việc 2 pha. 
- Dòng chỉnh định của aptômat: 
 Icđ = (1,2 ữ 1,3).Ikđ ; (7-19) 
+ Aptômat tác động rồi thì có thể đóng lại nhanh, cắt đ−ợc 
dòng lớn, bảo vệ đ−ợc chế độ làm việc dòng 2 pha (khi bị mất 1 
trong 3 pha). 
Ths. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động 
- Dùng rơle dòng điện cực đại (RM) bảo vệ ngắn mạch phải 
chỉnh định dòng tác động cho phù hợp với dòng ngắn mạch. 
Th−ờng đặt rơle dòng cực đại trên 3 pha của động cơ không 
đồng bộ 3 pha, hoặc đặt trên 1 cực đối với động cơ một chiều. 
Tiếp điểm của RM là loại không tự phục hồi. 
 Trang 219 
+ Ví dụ dùng cầu chì và aptômat bảo vệ ngắn mạch: 
+ Ví dụ dùng rơle dòng cực đại bảo vệ ngắn mạch: 
7.2.2b. Bảo vệ nhiệt: 
- Nhằm tránh quá tải lâu dài, nếu không thì khí cụ, thiết bị, 
động cơ sẽ phát nóng quá nhiệt độ cho phép. 
- Th−ờng dùng rơle nhiệt, aptômát có bảo vệ nhiệt, phần tử 
bảo vệ quá tải bằng bán dẫn, để bảo vệ quá tải cho phụ tải dài 
hạn. 
- Các tiếp điểm rơle nhiệt (RN) là loại không tự phục hồi, 
sau khi rơle nhiệt đã tác động thì phải ấn reset bằng tay. Phải 
chọn rơle nhiệt có đặc tính phát nóng gần với đặc tính phát nóng 
của thiết bị, động cơ cần đ−ợc bảo vệ (hình 7-13). 
 Trang 220 
+ Dòng chỉnh định của rơle nhiệt, aptômat: 
 Icđ = (1,2 ữ 1,3)Iđm (7-20) ~ ~ 
 A 1CC K 
 D K 
2C 2C Trong đó: Iđm là dòng định mức của động cơ, phụ tải. 
M
+ Ví dụ dùng rơle nhiệt và aptômat bảo vệ quá tải dài hạn: 
 Đ 
 K 
Hình 7-11: Sơ đồ dùng cầu chì, aptômat bảo vệ ngắn mạch
 ~ ~ 
 A K RN 2CC 2CC 
 D 
 Đ 
 K 
 RN 
Hình 7-13: Sơ đồ dùng rơle nhiệt và aptômat bảo vệ quá tải 
K M RN 
- Dùng rơle dòng cực đại (RI) để bảo vệ quá tải cho phụ tải 
ngắn hạn hoặc ngắn hạn lặp lại. Khi phụ tải làm việc trong thời 
gian ngắn, sự phát nóng của phụ tải không phù hợp với đặc tính 
của rơle nhiệt, nên rơle nhiệt không tác động kịp, bởi vậy phải 
dùng rơle dòng cực đại tác động nhanh. 
+ Ví dụ dùng rơle dòng cực đại bảo vệ quá tải ngắn hạn: 
 ~ ~ 
 CD RM K 2CC 2CC 
 D 
 Đ 
 K 
Hình 7-12: Sơ đồ dùng rơle dòng cực đại bảo vệ ngắn mạch
KM R
 ~ ~ 
 A K 
 2CC 2CC 
 Đ D RM RI 
 K 
RTh
RI 
RM
KM
 RI 
Ths. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động 
 Trang 221 
- Dòng chỉnh định của rơle dòng cực đại bảo vệ quá tải: 
 Icđ.RI = (1,4 ữ 1,5)Iđm (7-21) 
- Th−ờng dùng 1 rơle dòng cực đại bảo vệ ngắn mạch (RM) 
và 2 rơle dòng cực đại bảo vệ quá tải (RI). Tiếp điểm của rơle 
dòng cực đại bảo vệ quá tải là loại tự phục hồi (hình 7-14). 
7.2.2c. Bảo vệ điểm không và cực tiểu: 
- Nhằm tránh làm việc với điện áp nguồn thấp hoặc mất áp 
nguồn, và tránh tự khởi động lại khi điện áp nguồn phục hồi. 
- Th−ờng dùng các rơle điện áp (RA), công tắc tơ (CTT), 
khởi động từ (KĐT), để bảo vệ đểm không và cực tiểu. 
- Chỉnh định điện áp hút, nhả của rơle điện áp, công tắc tơ: 
 Uh.RA > Ung.sụt.cp (7-22) 
 Unh.RA ≤ Ung.sụt.cp (7-23) 
Trong đó: 
Uh.RA là điện áp hút của rơle điện áp, hay của công tắc tơ, 
khởi động từ. 
Unh.RA là điện áp nhả của RA, CTT, KĐT. 
Ung.sụt.cp = 85%Ung.đm là điện áp nguồn sụt cho phép. 
Nguyên lý làm việc và bảo vệ của sơ đồ hình 6 - 20: 
Đặt công tắc xoay KC ở vị trí 0 thì tiếp đểm KC1 sẽ kín, 
KC2 hở; Đóng cầu dao CD, nếuđiện áp làm việc đạt giá trị cho 
phép (Ung > 85%Ung.đm) thì RA tác động, nó tự duy trì thông qua 
tiếp điểm RA(1-3) của nó. 
Quay công tắc KC đến vị trí 1 trái (T) thì K có điện, làm 
cho động cơ quay. Khi điện áp Ung ≤ 85%Ung.đm thì RA sẽ nhả làm 
K mất điện và động cơ cũng đ−ợc loại khỏi l−ới điện, tránh cho 
động cơ khỏi bị đốt nóng quá nhiệt độ cho phép (vì điện áp thấp 
sẽ dẫn đến dòng tăng quá dòng cho phép của động cơ). 
 Trang 222 
Khi động cơ đang làm việc, nếu mất điện nguồn thì khi có 
điện lại, động cơ vẫn không tự khởi động lại đ−ợc, vì khi đó KC 
vẫn ở vị trí 1 trái và KC1 vẫn hở, RA đã mất điện khi mất điện áp 
nguồn, do đó khi có điện lại thì K vẫn không có điện. 
+ Ví dụ dùng rơle điện áp (RA) bảo vệ đểm không và cực 
tiểu: 
 ~Ung 
 CD 
 1CC 2CC 2CC 
 RA 
 K RA RN RN 
 1 
(T) KC1 (P) 
 3 2 4 6
RN RN 
 KC2 K 
 Đ 
 1 0 1
Hình 7-15: Sơ đồ có bảo vệ điểm không và cực tiểu 
Ths. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động 
7.2.2d. Bảo vệ thiếu và mất từ tr−ờng: 
- Nhằm bảo vệ thiếu và mất kích từ động cơ. Khi điện áp 
hay dòng kích từ động cơ bị giảm, gây ra tốc độ động cơ cao hơn 
tốc độ cho phép, hoặc dòng điện động cơ lớn hơn dòng cho phép, 
dẫn đến h− hỏng các phần động học của máy, làm xấu điều kiện 
chuyển mạch, ... 
- Dùng rơle dòng điện, rơle điện áp, ... để bảo vệ thiếu và 
mất từ tr−ờng. 
 Trang 223 
+ Ví dụ dùng rơle dòng điện, rơle điện áp để bảo vệ thiếu và 
mất từ tr−ờng (hình 7-16) 
Nguyên lý bảo vệ: khi đủ điện áp thì rơle thiếu từ tr−ờng 
RTT sẽ đóng kín tiếp điểm của nó, KC đặt ở vị trí giữa nên tiếp 
điểm KC1 kín, RA tác động. Quay KC sang vị trí 1 (T) thì cho 
động cơ làm việc bình th−ờng. 
Khi điện áp sụt quá giá trị cho phép, hoặc dòng kích từ 
giảm thấp đến giá trị: Ikt.Đ = Inh.RTT , Inh.RTT ≤ Ikt.min.cp , nên RTT nhả 
làm K mất điện, loại động cơ ra khỏi l−ới điện để bảo vệ động cơ. 
7.2.2e. Bảo vệ liên động: 
- Nhằm bảo đảm sự làm việc an toàn cho mạch (bảo đảm 
nghiêm ngặt một trình tự làm việc hợp lý giữa các thiết bị, tránh 
thao tác nhầm). 
- Các thiết bị bảo vệ liên động bằng cơ khí nh−: các nút ấn 
kép, các công tắc hành trình kép, ... Và các phần tử bảo vệ liên 
động điện nh−: 
 Trang 224 
Các tiếp điểm khoá chéo của các công tắc tơ, rơle, làm việc 
ở các chế độ khác nhau. Ví dụ: 
 ~ ~ ~ 
 CC CC 
 A D MT MN N T 
 T 
 N T MN T N 
 N 
 Đ Hình 6 - 22: Sơ đồ có bảo vệ 
 liên động cơ và điện 
 Ung 1CC K RN K 1CC 
+ Đ -
 RTT CKĐ 
 2CC RA RA RN RTT 2CC 
 KC1
 K 
 KC2 
 (T) 1 1 (P) 
Hình 7-16: Sơ đồ bảo vệ thiếu, mất kích từ động cơ 
Khi khởi động thuận, ấn nút MT thì T có điện, đóng điện 
cho động cơ quay, còn tiếp điểm th−ờng kín của MT mở ra không 
cho N có điện, đảm bảo không bị ngắn mạch ở mạch stato. Khi T 
đã có điện thì tiếp điểm th−ờng kín của T mở ra, đảm bảo cho N 
không thể có điện nếu nh− không may có ng−ời tác động vào nút 
MN. 
Ths. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động 
Khi Đ đang quay thuận, muốn đảo chiều, ấn nút MN thì T 
sẽ mất điện và N sẽ có điện, quá trình đảo chiều diễn ra bình 
th−ờng. Nếu không may trong quá trình quay thuận, tiếp điểm của 
T ở mạch stato bị dính thì tiếp điểm của T ở mạch của cuộn dây N 
sẽ không kín lại đ−ợc, nên mặc dù ấn MN nh−ng N vẫn không thể 
có điện đ−ợc, tránh đ−ợc sự ngắn mạch bên phía stato nếu nh− cả 
T và N đều tác động. 
Nh− vậy các liên động cơ và điện trong sơ đồ đã bảo đảm 
cho sơ đồ hoạt động bình th−ờng, đúng trình tự làm việc đặt ra, 
tránh thao tác nhầm. 
 Trang 225 
7.2.3. Tín hiệu hoá 
- Khi xuất hiện chế độ làm việc xấu nh−ng ch−a cần phải 
dừng máy thì thiết bị bảo vệ sẽ hoạt động làm cho các thiết bị tín 
hiệu báo cho ng−ời vận hành biết để xử lý kịp thời. 
- Khi tín hiệu đã báo mà không đ−ợc xử lý kịp thời thì thiết 
bị bảo vệ sẽ tác động đình chỉ sự làm việc của hệ thống truyền 
động điện. 
- Thiết bị tín hiệu hoá: Âm thanh: chuông, còi, ...; ánh 
sáng: đèn, mầu, ...; Cờ báo: rơle tín hiệu, ... 
Ví dụ: 
 Trang 226 
Sơ đồ hình 6-23 đang hoạt động bình th−ờng. Nếu nh− quá 
tải thì rơle nhiệt sẽ tác động, làm RA rồi đến K mất điện, loại 
động cơ ra khỏi tình trạng nguy hiểm, đồng thời đóng tiếp điểm 
của nó làm đèn đỏ ĐĐ sáng lên, báo cho ng−ời vận hành biết để 
xử lý, sau khi xử lý xong, ng−ời vận hành ấn reset của RN thì mới 
có thể vận hành lại đ−ợc. 
Còn nếu bị ngắn mạch trong động cơ thì rơle bảo vệ dòng 
cực đại RM tác động, loại ngay động cơ khỏi tình trạng nguy 
hiểm, đồng thời đóng tiếp điểm của nó làm cho chuông Chg kêu 
lên, báo cho ng−ời vận hành biết để xử lý kịp thời, sau khi xử lý 
xong, ng−ời vận hành ấn reset của RM thì mới có thể vận hành lại 
đ−ợc. 
 ~Ung 
 A 
 2CC 2CC 
 RM RA 
 RA RN RM 
 1 
(T) 
KC1
 (P) 
3 2 4 6
 K 
 KC2 K 
RN RN 1 0 1 ĐĐ RN 
câu hỏi ôn tập 
1. Dựa vào những cơ sở nào để ng−ời ta đ−a ra các nguyên 
tắc điều khiển tự động theo các thông số thời gian, tốc độ, dòng 
điện, và hành trình, v.v ? 
2. Phân tích nội dung của nguyên tắc điều khiển tự động 
theo thời gian, tốc độ, dòng điện, hành trình ? Giải thích nguyên 
lý làm việc của sơ đồ minh họa cho mỗi nguyên tắc trên ? 
Ths. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động 
3. Tại sao có thể xảy ra các sự cố trong hệ thống truyền 
động điện tự động ? cách khắc phục sự cố đó nh− thế nào ? 
4. Phân tích bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ quá tải, bảo bệ điểm 
không và cực tiểu, bảo vệ thiếu hoặc mất từ tr−ờng, bảo vệ liên 
động ? Giải thích nguyên lý bảo vệ của các mạch điển hình t−ơng 
ứng với mỗi bảo vệ trên ? 
5. Tín hiệu hóa là gì ? Các mạch tính hiệu hóa có tác dụng 
gì trong hệ thống truyền động điện tự động ? 
 Trang 227 
Ths. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động 
mục lục 
Ch−ơng 1: Khái niệm chung về hệ thống truyền động điện 
Đ1.1. Khái niệm chung. (tr1) 
Đ1.2. Cấu trúc và phân loại hệ thống truyền động điện. (tr2) 
Đ1.3. Đặc tính cơ của máy sản xuất và của động cơ điện (tr4) 
Đ1.4. Các trạng thái làm việc của hệ thống TĐĐ TĐ. (tr8) 
Đ1.5. Tính đổi các đại l−ợng cơ học. tr11) 
Đ1.6. Ph−ơng trình động học của hệ thống TĐĐ TĐ. (tr14) 
Đ1.7. Điều kiện ổn định của hệ thống TĐĐ TĐ. (tr15) 
Đ1.8. Động học của hệ thống TĐĐ TĐ. (tr16) 
Ch−ơng 2: Đặc tính cơ của động cơ điện. 
Đ2.1. Khái niệm chung (tr20) 
Đ2.2. Đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ độc lập. (tr21) 
Đ2.3. Đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ nối tiếp. (tr44) 
Đ2.4. Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ. (tr56) 
Đ2.5. Đặc tính cơ của động cơ đồng bộ. (tr86) 
Ch−ơng 3: Điều chỉnh các thông số đầu ra của hệ TĐĐ TĐ 
Đ3.1. Khái niện chung. (tr92) 
Đ3.2. Các chỉ tiêu chất l−ợng. (tr95) 
Đ3.3. Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều. (tr99) 
Đ3.4. Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ. (tr104) 
Đ3.5. Điều chỉnh tự động tốc độ bằng thông số đầu ra. (tr118) 
Ch−ơng 4: Điều chỉnh tốc độ bằng các bộ biến đổi 
Đ4.1. Hệ Bộ biến đổi - Động cơ một chiều. (tr128) 
Đ4.2. Hệ Bộ biến đổi - Động cơ không đồng bộ. (tr138) 
Ch−ơng 5: Quá trình quá độ trong truyền động điện 
Đ5.1. Khái niệm chung. (tr148) 
Đ5.2. Quá trình quá độ cơ học khi Unguồn = const 
 và Mdòng(ω) là tuyến tính. (tr150 
Đ5.3. Quá trình quá độ cơ học khi Unguồn = const 
 và Mdòng(ω) là phi tuyến. (tr167) 
Đ5.4. Quá trình quá độ cơ học khi Unguồn = var. (tr171 
Đ5.5. Quá trình quá độ điện - cơ trong hệ thống TĐĐ. (tr176) 
Ch−ơng 6: Chọn công suất động cơ. 
Đ6.1. Khái niệm chung. (tr178) 
Đ6.2. Các chỉ tiêu chất l−ợng chọn công suất động cơ. (tr181 
Đ6.3. Chọn động cơ điện khi không điều chỉnh tốc độ. (tr184) 
Đ6.4. Chọn động cơ điện khi có điều chỉnh tốc độ. (tr191 
Đ6.5. Kiểm nghiệm công suất động cơ điện. (tr194) 
Ch−ơng 7: Hệ thống điều khiển tự động TĐĐ. 
Đ7.1. Các nguyên tắc điều khiển tự động. (tr202) 
Đ7.2. Các mạch bảo vệ và tín hiệu hóa. (tr218) 
Tài lệi tham khảo 
Mục lục 
Ths. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động 
tài liệu tham khảo 
 1. Cơ sở Truyền động điện tự động, tập 1 & 2, Bùi Đình Tiếu - 
Phạm Duy Nhi, NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp, 1982. 
 2. Cơ sở Truyền động điện tự động, M.G. TSILIKIN - 
M.M.XOCOLOV - V.M.TEREKHOV - A.V.SINIANXKI, ng−ời 
dịch Bùi Đình Tiếu - Lê Tòng - Nguyễn Bính, NXB Khoa học & 
Kỹ thuật, 1977. 
 3. Truyền động điện, Bùi Quốc Khánh - Nguyễn Văn Liễn - 
Nguyễn Thị Hiền, NXB Khoa học & Kỹ thuật, 1998. 
 4. Điều chỉnh từ động truyền động điện, Bùi Quốc Khánh - 
Phạm Quốc Hải - Nguyễn Văn Liễn - D−ơng Văn Nghi, NXB 
Khoa học & Kỹ thuật, 1998. 
 5. Trang bị điện - điển tử máy gia công kim loại, Nguyễn 
Mạnh Tiến - Vũ Quang Hồi, NXB Giáo dục, 1994. 
 6. Trang bị điện - điện tử máy công nghiệp dùng chung, Vũ 
Quang Hồi - Nguyễn Văn Chất - Nguyễn Thị Liên Anh, NXB 
Giáo dục, 1994. 
 7. Phân tích và tổng hợp hệ thống điều khiển tự động truyền 
động điện, Trịnh Đình Đề, NXB Khoa học & Kỹ thuật, 1993. 
 8. Điện tử công suất, Nguyễn Bính, NXB Khoa học & Kỹ 
thuật, 1995. 
 9. Mạch số, Nguyễn Hữu Ph−ơng, NXB Thống kê, 2001. 
 10. Giáo trình Truyền động điện, PGS. TS. Bùi Đình Tiếu, 
NXB Giáo dục, 2004.