CHƯƠNG 11: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA
Bài số 11-1. Một động cơ không đồng bộ một pha công suất 1/4 mã lực, 220V, 50Hz và 4 cực
từ có tham số và tổn thất như sau :
R1 = 8.2Ω; X1 = X’2 = 10.5Ω; R’2 = 10.5Ω; XM = 210Ω;
Tổn hao sắt ở 110V là 25W; tổn hao ma sát và quạt gió là 12W;
Với hệ số trượt là 0.05, xác định dòng điện stato, công suất cơ, công suất ra trên trục, tốc độ và
hiệu suất khi động cơ làm việc ở điện áp và tần số định mức.
Tổng trở thứ tự thuận:
M M 2
T T T 2 M 2
0.5jX (0.5jX 0.5R / s)
Z R jX 0.5R / s 0.5j(X X )
′
+
= + = ′ ′
+ +
0.5j 210(0.5j 210 0.5 10.5/ 0.05) (51.2195 + j51.2195)
0.5 10.5/ 0.05 0.5j(210 10.5)
× × + ×
= = Ω
× + +
Tổng trở thứ tự ngược:
[ ]
M 2 2
N N N 2 M 2
0.5jX 0.5jX 0.5R /(2 s)
Z R jX 0.5R /(2 s) 0.5j(X X )
′ ′
+ −
= + = ′ ′
− + +
0.5j 210(0.5j 10.5 0.5 10.5/1.95) (2.503 + j4.8808)
0.5 10.5/1.95 0.5j(210 10.5)
× × + ×
= = Ω
× + +
Tổng trở vào của động cơ:
V 1 1 T N
Z R jX Z Z 8.2 j10.5 51.2195 + j51.2195 + 2.5030 + j4.8808= + + + = + +
o
(61.9225 + j66.6003) 90.9395 47.08= = ∠ Ω
Dòng điện đưa vào stato:
o
1
1o
V
U 220
I 2.4192 47.08 A
Z 90.9395 47.08
= = = ∠ −
∠
&
&
Hệ số công suất:
cosϕ = cos47.08o = 0.6809
Công suất đưa vào động cơ:
1
P UIcos =220 2.4192 0.6809 = 362.4002= ϕ × ×
W
Công suất cơ:
2 2
co 1 T N
P I (R R )(1 s) 2.4192 (51.2195 2.503) (1 0.05) 270.8569= − − = × − × − =
W
Tổn hao sắt chủ yếu là tổn hao từ trễ và tỉ lệ với U1.6 nên với U = 220V ta có:
W
Công suất đưa ra:
2 co Fe f
P P p p 270.8569 75.7858 12 183.0711= − − = − − =
W
Hiệu suất của động cơ:
2
1
P 183.0711 0.5052
P 362.4002
η = = =
Bài số 11-2. Một động cơ không đồng bộ một pha công suất 1/4 mã lực, 110V, 50Hz và 4 cực
từ có tham số và tổn thất như sau :
R1 = 2.0Ω; X1 = 2.8Ω; X’2 = 2.0Ω; R’2 = 4.0Ω; XM = 70Ω;
Tổn hao sắt ở 230V là 35W; tổn hao ma sát và quạt gió là 10W. Với hệ số trượt là 0.05, xác
định dòng điện stato; công suất cơ; công suất ra trên trục, tốc độ; mômen và hiệu suất khi động
cơ làm việc với dây quấn phụ được cắt ra ở điện áp và tần số định mức.
Tổng trở thứ tự thuận:
M M 2
T T T 2 M 2
0.5jX (0.5jX 0.5R / s)
Z R jX 0.5R / s 0.5j(X X )
′
+
= + = ′ ′
+ +
0.5j 70(0.5j 70 0.5 4/ 0.05) (16.9199 + j19.7721)
0.5 4/ 0.05 0.5j(70 2)
× × + ×
= = Ω
× + +
Tổng trở thứ tự ngược:
[ ]
M 2 2
N N N 2 M 2
0.5jX 0.5jX 0.5R /(2 s)
Z R jX 0.5R /(2 s) 0.5j(X X )
′ ′
+ −
= + = ′ ′
− + +
0.5j 70(0.5j 2 0.5 4/ 1.95) (0.9687 + j0.9998)
0.5 4/ 1.95 0.5j(70 2)
× × + ×
= = Ω
× + +
Tổng trở vào của động cơ:
V 1 1 T N
Z R jX Z Z 8.2 j10.5 51.2195 + j51.2195 + 2.5030 + j4.8808= + + + = + +
o
19.8886 + j23.5719 30.8414 49.84= = ∠ Ω
Dòng điện đưa vào stato:
o
1
1o
V
U 110
I 3.5666 49.84 A
Z 30.8414 49.84
= = = ∠ −
∠
&
&
Hệ số công suất:
cosϕ = cos49.84o = 0.6449
Công suất đưa vào động cơ:
1
P UIcos =110 3.5666 0.6449 = 253.0005= ϕ × ×
W
Công suất cơ:
2 2
co 1 T N
P I (R R )(1 s) 3.5666 (16.9199 0.9687) (1 0.05) 192.7683= − − = × − × − =
W
Tổn hao sắt chủ yếu là tổn hao từ trễ và tỉ lệ với U1.6 nên với U = 220V ta có:
1.6
Fe
110
p 35 10.7531
230
= × =
÷
W
Công suất đưa ra:
2 co Fe f
P P p p 192.7683 10.7531 10 172.0153= − − = − − =
W
Tốc độ quay của động cơ:
60f 60 50
n (1 s) (1 0.05) 1425vg / ph
p 2
×
= − = − =
Mô men trên trục động cơ:
2 2
2
P P 60 214.6649 60
M 1.4385Nm
2 n 2 1425
× ×
= = = =
Ω π π×
Hiệu suất của động cơ:
2
1
P 172.0153 0.6799
P 253.0005
η = = =
Bài số 11-3. Thí nghiệm không tải và ngắn mạch (thực hiện trên cuộn dây chính) của động cơ
điện không đồng bộ một pha ¼ hp, 120 V, 60 Hz, 1730 vòng/phút thu đươc kết quả như sau:
Thí nghiệm không tải: động cơ quay không tải
V = 120 V; I = 3.5 A; P = 125W
Thí nghiệm ngắn mạch: giữ rotor đứng yên
V = 43 V; I = 5 A; P = 140W
Xác định (a) tham số của mạch điện thay thế động cơ; (b) tổn hao quay.
Mạch điện thay thế của động cơ khi không tải và ngắn mạch:
Khi không tải,
1
R / 2
1 2
j(X X )
′
+
j0.5XM
o
U
&
o
I
&
1 2
j(X X )
′
+
2
R / 4
′
1
R / 2
j0.5XM
1
R / 2
1 2
j(X X )
′
+
j0.5XM
2
R / 2
′
n
U
&
n
I
&
1 2
j(X X )
′
+
2
R / 2
′
1
R / 2
j0.5XM
e
I
&
m
I
&
Từ số liệu thí nghiệm không tải ta có:
o
oo
U 120
z 34.2857
I 3.5
= = = Ω
o
o 1 2 2 2
o
P 125
R R 0.25R 10.2041
I 3.5
′
= + = = = Ω
2 2 2 2
o 1 M 2 o o
X X 0.5X 0.5X z R 34.2857 10.2041 32.732
′
= + + = − = − = Ω
Từ số liệu thí nghiệm ngắn mạch ta có:
n
nn
U 43
z 8.6
I 5
= = = Ω
n
n 1 2 2 2
n
P 140
R R R 5.6
I 5
′
= + = = = Ω
2 2 2 2
n 1 2 n n
X X X z R 8.6 5.6 6.5269
′
= + = − = − = Ω
Bài số 11-4. Một động cơ không đồng bộ một pha chạy bằng tụ, điện áp 120V, 60Hz và 4 cực
từ có tham số của mạch điện thay thế như sau :
Cuộn dây chính: R1C = 2,0 Ω; X1C =1,5 Ω;
Cuộn dây phụ: R1P = 2,0 Ω; X1P = 2,5 Ω;
Mạch rotor: R’2 = 1,5 Ω; R’2 = 2,0 Ω;
XM = 48Ω; C = 30 µF; a = NP/NC = 1
Xác định (a) dòng điện khởi động và mômen khởi động của động cơ khi điện áp định mức; (b)
trị số điện dung C của tụ điện nối song song với tụ đã có để mômen khởi động đạt giá trị cực
đại; (c) dòng điện khởi động của động cơ trong trường hợp (b).
Bài số 11-5. Một động cơ điện không đồng bộ một pha hai cuộn dây 1/4hp, 120V và 60Hz có
tham số khi khởi động như sau:
Cuộn dây chính: RC = 3,94Ω và XC = 4,20Ω;
Cuộn dây phụ: RP = 8,42Ω; và XP =6,28Ω.
Động cơ được nối vào lưới điện có điện áp 120V và f = 60Hz. Xác định (a) dòng điện trong mỗi
cuộn dây và dòng điện vào động cơ khi khởi động; (b) góc lệch pha giữa hai dòng điện; (c)
mômen khởi động; (d) trị số điện trở mắc nối tiếp với cuộn dây phụ để góc lệch pha giữa hai
dòng điện là 300.
Bài số 11-6. Một động cơ điện không đồng bộ một pha hai cuộn dây 120V và 60Hz có tham số
khi rotor đứng yên (khởi động) như sau: cuộn dây chính RC = 2,20Ω và XC = 3,80Ω; cuộn dây
phụ RP = 9,25Ω; XP = 8,55Ω. Động cơ được nối vào lưới điện có điện áp 120V và f = 60Hz.
Xác định (a) dòng điện trong mỗi cuộn dây; (b) góc lệch pha giữa hai dòng điện; (c) mômen
khởi động; (d) điện dung C mắc nối tiếp với cuộn dây phụ để góc lệch pha giữa hai dòng điện
khi khởi động là 900; (e) mômen khơi đồng trong trường hợp (d); (f) phần trăm mômen khởi
động tăng so với khi không có tụ điện C.
Bài số 11-7. Dùng số liệu của bài tập số 11-2 để xác định (a) trị số điện dung C mắc nối tiếp
với cuộn dây phụ để góc lệch pha giữa hai dòng điện khi khởi động là 80,60; (b) dòng điện
trong mỗi cuộn dây và dòng điện vào động cơ khi khởi động với tụ điện C.
Bài số 11-8. Một động cơ điện không đồng bộ một pha hai cuộn dây 1/3hp, 120V và 60Hz có
tham số khi khở động cho là:
Cuộn dây chính RC = 4,60Ω và XC = 3,80Ω;
Cuộn dây phụ RP = 9,80Ω; và XP = 3,60Ω.
Động cơ được nối vào lưới điện có điện áp 120V và f = 60Hz. Xác định (a) dòng điện trong mỗi
cuộn dây và dòng điện vào động cơ khi khởi động; (b) góc lệch pha giữa hai dòng điện; (c) điện
dung C mắc nối tiếp với cuộn dây phụ để góc lệch pha giữa hai dòng điện khi khởi động là 900.
 