1 Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ không đồng bộ 3 pha.

• Khi coi 3 pha động cơ là đối xứng, được cấp nguồn bởi nguồn xoay chiều hình sin 3 pha đối xứng và mạch từ động cơ không bão hoà thì có thể xem xét động cơ qua sơ đồ thay thế 1 pha. Đó là sơ đồ điện một pha phía stator với các đại lượng điện ở mạch rôto đã quy đổi về stator.

Hình 1.10. sơ đồ thay thế một pha động cơ không đồng bộ

• Khi cuộn dây stator được cấp điện với điện áp định mức U1_phđm trên 1 pha mà giữ yên rotor (không quay thì mỗi pha của cuộn dây rotor sẽ xuất hiện một sức điện động E_2phđm  theo nguyên lý của máy biến áp. Hệ số quy đổi sức điện động là:

• Từ đó ta có hệ số quy đổi dòng điện:

và hệ số quy đổi trở kháng: 

• Với các hệ số quy đổi này, các đại lượng điện ở mạch rotor có thể quy đổi về mạch stator theo cách sau:

- Dòng điện:    I'₂ = k_II₂
- Điện kháng:  X'₂ = k_XX₂
- Điện trở:  R'₂ = k_RR₂

• Trên sơ đồ thay thế ở hình 2.25, các đại lượng khác là:

I₀ - Dòng điện từ hóa của động cơ.
R_m, X_m - Điện trở, điện kháng mạch từ hóa.
I₁ - Dòng điện cuộn dây stator.
R₁, X₁ - Điện trở, điện kháng cuộn dây stator.
Dòng điện rotor quy đổi về stator có thể tính từ sơ đồ thay thế:



Khi động cơ hoạt động, công suất điện từ P₁₂ từ stator chuyển sang rotor thành công suất cơ P_cơ
đưa ra trên trục động cơ và công suất nhiệt rP  đốt nóng cuộn dây:
P₁₂ = P_cơ + rP₂
Nếu bỏ qua tổn thất phụ thì có thể coi mômen điện từ M_đt của động cơ bằng mômen cơ M_cơ:
M_đt  = M_cơ  = M
Trong đó: . Suy ra

Công suất nhiệt trong cuộn dây 3 pha là:
rP₂ = 3R'₂I'²₂
Thay vào phương trình tính mômen ta có được:

Trong đó:X_nm = X₁ + X'₂ là điện kháng ngắn mạch.
Phương trình trên biểu thị mối quan hệ M = f(s) = f[s()] gọi là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ. Với những giá trị khác nhau của s (0= s =1), phương trình đặc tính cơ cho ta những giá trị tương ứng của M. Đường biểu diễn M = f(s) trên hệ trục tọa độ sOM, đó là đường đặc tính cơ của động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ.

Đường đặc tính cơ có điểm cực trị gọi là điểm tới hạn K. Tại điểm đó:
 

Giải phương trình ta có: 

Thay vào phương trình đặc tính cơ ta có: 

Vì ta đang xem xét trong giới hạn 0 ≤ s  ≤ 1 nên giá trị s_th và M_th của đặc tính cơ chỉ ứng với dấu  (+).

1.11. Đặc tính cơ động cơ KĐB

Ta nhận thấy, đường đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ là một đường cong phức tạp và có 2 đoạn AK và KB, phân giới bởi điểm tới hạn K.
Đoạn đặc tính AK gần thẳng và cứng. Trên đoạn này, mômen động cơ tăng thì tốc độ động cơ giảm. Do vậy, động cơ làm việc trên đoạn đặc tính này sẽ ổn định.
Đoạn KB cong với độ dốc dương. Trên đoạn này, động cơ làm việc không ổn định.

2. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ.

• Tốc độ của từ trường quay (tốc độ đồng bộ) là n1=60f/p

• Tốc độ quay của động cơ điện không đồng bộ là n= n1(1-s) = 60f/p(1-s), với s là hệ số trượt.

• Từ công thức trên ta có thể có các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ như sau:

2.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số:

• Việc thay đổi tần số của dòng điện stato được thực hiện bằng cách dùng bộ biến đổi tần số. Việc điều chỉnh tốc độ quay bằng cách thay đổi tần số thích hợp cho các động cơ rôto lồng sóc.

• Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số cho phép điều chỉnh tốc độ một cách bằng phẳng trong phạm vi rộng, song giá thành của bộ biến tần khá cao.

2.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số cực:

• Số đôi cực p phụ thuộc vào cấu tạo của dây quấn, thường là thay đổi cách đấu dây để có được số đôi cực khác nhau. Động cơ không đồng bộ có cấu tạo dây quấn có thể thay đổi số đôi cực từ được gọi là động cơ không đồng bộ nhiều cấp tốc độ. Phương pháp này chỉ sử dụng cho động cơ rôto lồng sóc.

• Mặc dù điều chỉnh tốc độ nhảy cấp, nhưng có ưu điểm chính là giữ nguyên độ cứng của đặc tính cơ, động cơ nhiều cấp tốc độ được sử dụng rộng rãi trong các máy luyện kim, máy tàu thuỷ…

2.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp cung cấp cho stato:

• Phương pháp này chỉ được thực hiện việc giảm điện áp. Khi giảm điện áp đường đặc tính cơ sẽ thay đổi, do đó hệ số trượt thay đổi và làm cho tốc độ động cơ thay đổi.

• Nhược điểm của phương pháp này là điều chỉnh tốc độ quay bằng điện áp là làm giảm khả năng quá tải của động cơ, dải điều chỉnh tốc độ hẹp, tăng tổn hao ở dây quấn rôto. Phương pháp này chỉ được dùng chủ yếu với các động cơ công suất nhỏ có hệ số trượt tới hạn lớn.

• 2.4. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch rôto của động cơ rôto dây quấn:

• 

• Hình 1.12. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch rôto