Khởi động động cơ một chiều kích từ độc lập bằng phương pháp thay đổi điện áp phần ứng

ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 3(112).2017-Quyển 1 73 
KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP BẰNG 
PHƯƠNG PHÁP THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP PHẦN ỨNG 
STARTING SEPARATELY EXCITED DIRECT CURRENT MOTOR BY VARYING 
ARMATURE VOLTAGE 
Đoàn Quang Vinh1, Đoàn Đức Tùng2, Bùi Văn Vũ2 
1Đại học Đà Nẵng; dqvinh@ac.udn.vn 
2Trường Đại học Quy Nhơn; ddtung@ftt.edu.vn, vanvudkt31@gmail.com 
Tóm tắt - Trong bài báo này, tác giả tiến hành phân tích phương
pháp khởi động động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng cách
thay đổi điện áp phần ứng. Đây là phương pháp khởi động hiện
đang được sử dụng rộng rãi, thực hiện bằng cách tăng điện áp
phần ứng một cách hợp lý để có được một giá trị dòng điện khởi
động theo mong muốn và nằm trong giới hạn cho phép, thông qua
bộ chỉnh lưu có điều khiển. Với phương pháp khởi động này, dòng
điện và mô-men của động cơ sẽ ít biến thiên và đảm bảo được độ
lớn theo yêu cầu trong suốt quá trình khởi động. Đồng thời, tác giả
cũng tiến hành so sánh phương pháp khởi động này với phương
pháp khởi động qua điện trở phụ. Các kết quả đạt được cho thấy
rằng, phương pháp khởi động này có ưu điểm hơn phương pháp
khởi động qua điện trở phụ như độ tin cậy cao, hệ thống ít cồng
kềnh, thời gian khởi động bé, ít rung lắc lúc khởi động và tổn hao
năng lượng lúc khởi động bé. 
 Abstract - In this paper, the authors analyze how to start a 
separately excited direct current motor (DC motor) by varying 
armature voltage. This is a starting method that is being used 
widely and is implemented by increasing the armature voltage 
sensibly to obtain an expected starting current value within the 
allowed limit by using three – phase bridge rectifier. With this 
starting method, the value of motor’s current and motor’s momen 
is less variable during the time of starting motor. In addition, the 
authors also compare this starting method with the method using 
additional resistors. Results show that this starting method has 
more advantages than the other method thanks to its higher 
reliability, more simple system, shorter starting time, less motor 
vibration and lower power loss at the time of starting. 
Từ khóa - động cơ điện một chiều; khởi động; điện trở phụ; chỉnh
lưu cầu ba pha; thay đổi điện áp phần ứng.
 Key words - direct current motor (DC motor); start; additional 
resistors; three - phase bridge rectifier; vary armature voltage.
1. Đặt vấn đề 
Để các động cơ, đặc biệt là các động cơ có công suất 
vừa và lớn có thể làm việc được thì ta phải có phương pháp 
khởi động động cơ hợp lý để nâng cao tuổi thọ của động 
cơ, và tránh ảnh hưởng ảnh xấu của quá trình khởi động 
đến lưới điện cung cấp. Hiện nay, chương trình giảng dạy 
của các trường đại học trong nước thường nhấn mạnh và 
trình bày khá kỹ về phương pháp khởi động động cơ điện 
một chiều kích từ độc lập, bằng cách mắc thêm điện trở vào 
mạch phần ứng [1]. Một số giáo trình truyền động điện 
hoặc điều khiển máy điện có trình bày sơ lược về phương 
pháp khởi động bằng cách thay đổi điện áp phần ứng [2]. 
Mặc dù đây là phương pháp đang được sử dụng rộng rãi 
hiện nay, phương pháp này chưa được trình bày cụ thể và 
dẫn giải một cách chi tiết. Mục tiêu chính của bài báo này 
là đi vào phân tích và dẫn giải một cách chi tiết phương 
pháp khởi động, bằng cách thay đổi điện áp phần ứng thông 
qua bộ chỉnh lưu có điều khiển. Để thấy được những ưu 
điểm của phương pháp khởi động này so với phương pháp 
khởi động động cơ điện một kích từ độc lập sử dụng các 
điện trở phụ mắc nối tiếp vào mạch phần ứng, phương pháp 
khởi động động cơ điện một kích từ độc lập sử dụng 2 cấp 
điện trở phụ cũng được khảo sát trong bài báo. 
2. Phương pháp khởi động động cơ điện một chiều qua 
điện trở phụ 
2.1. Nguyên lý 
Khi khởi động qua điện trở phụ, do có thêm điện trở 
phụ nên dòng điện khởi động lúc này được tính [3]: 
udm u
ukd
u f
U E
I = (1)
R R
−
+ 
Trong đó, Uudm là điện áp định mức của động cơ, Ru là 
điện trở cuộn dây phần ứng, Rf là giá trị điện trở phụ tổng 
mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng lúc khởi động, Eu là 
suất điện động phần ứng của động cơ. 
Giá trị điện trở phụ phải được chọn sao cho dòng điện 
khởi động của động cơ khoảng (2 ÷ 2.5)Iudm để đảm bảo an 
toàn cho động cơ, và dòng điện mở máy cũng không được 
quá nhỏ khiến cho mô-men khởi động của động cơ Mkd nhỏ 
hơn mô-men cản. Phương pháp xác định giá trị các điện trở 
phụ được trình bày rất chi tiết trong [3]. 
udmI
ukd2I
ukd1I
1t 2t 3t Time(s)
udmU
u(V), i(A), (Rad/s)ω
0
dmω
1ω
2ω
Hình 1. Hình vẽ dạng điện áp, dòng điện và tốc độ của động cơ 
khi khởi động động cơ qua 2 cấp điện trở phụ 
Quá trình mở máy động cơ điện một chiều qua 2 cấp 
điện trở phụ được thể hiện ở hình 1. Sau khi tính toán và 
tìm được giá trị của hai điện trở phụ, hai điện trở này được 
mắc nối tiếp với mạch phần ứng của động cơ. Tại thời điểm 
t = 0, ta cấp điện cho động cơ, có dòng điện phần ứng và 
có từ thông nên sẽ sinh ra mô-men. Nếu mô-men sinh ra 
74 Đoàn Quang Vinh, Đoàn Đức Tùng, Bùi Văn Vũ 
lớn hơn mô-men cản thì tốc độ động cơ sẽ tăng dần. Khi 
tốc độ động cơ tăng lên, thì dòng điện phần ứng của động 
cơ sẽ giảm dần từ Iukd1 = (2 ÷ 2.5)Iudm về Iukd2 = (1 ÷ 1.3)Iudm 
theo biểu thức [3]: 
udm
ukd
u f
U K
I = (2)
R R
− Φω
+
Với 
pNK
2 a
= π 
Trong đó, plà số đôi cực từ chính, N là số thanh dẫn tác 
dụng của cuộn dây phần ứng, a là số đôi mạch nhánh song 
song của cuộn dây phần ứng,Φ là từ thông kích từ dưới 
một cực từ,ω là tốc độ góc của động cơ. 
Tại thời điểm t = t1, dòng điện của động cơ giảm về giá 
trị ukd2 udmI (1 1.3) I= ÷ , ta sẽ ngắt mạch điện trở thứ nhất ra 
khỏi mạch phần ứng. Dòng điện phần ứng biến thiên đột 
ngột đạt giá trị ukd1I dẫn đến mô-men và tốc độ động cơ 
cũng biến thiên (xem hình 1). Do dòng điện phần ứng của 
động cơ tăng nên mô-men động cơ sẽ tăng, dẫn đến tốc độ 
động cơ cũng tăng. Bởi vì tốc độ động cơ tăng nên dòng 
điện phần ứng sẽ lại giảm dần xuống theo (2). Quá trình cứ 
tiếp tục như vậy cho đến khi điện trở phụ thứ 2 được cắt ra 
khỏi mạch phần ứng và động cơ đạt giá trị dòng điện định 
mức và tốc độ định mức. 
2.2. Mô phỏng 
Phương pháp khởi động động cơ qua 2 cấp điện trở, sử 
dụng nguồn một chiều lý tưởng không điều khiển được có 
điện áp U 240 (V)= cũng được đưa ra phân tích. Thông số 
động cơ được thể hiện trong bảng 1. 
Hình 2. Mô phỏng dòng điện khởi động của động cơ trong 
trường hợp mở máy qua điện trở phụ 
Hình 3. Mô phỏng đặc tính cơ của động cơ trong trường hợp 
mở máy qua điện trở phụ 
Hình 2 là kết quả mô phỏng dòng điện của động cơ khi 
khởi động qua điện trở phụ. So sánh hình 1 và hình 2 ta 
thấy ở hình 2, tại các thời điểm cắt các điện trở phụ ra khởi 
mạch phần ứng, dòng điện của động cơ không tăng lên đến 
giá trị dòng khởi động tính toán ban đầu ukd1 udmI 2.5 I=
như hình 1. Điều này là do ảnh hưởng của điện cảm trong 
cuộn dây phần ứng động cơ Lu. Vì khi tính toán tìm giá trị 
các điện trở phụ, ta tính ở chế độ xác lập, không xét đến 
ảnh hưởng của thành phần điện cảm này. Vì nguyên nhân 
trên nên mô-men của động cơ tại các thời điểm cắt các điện 
trở phụ cũng bị ảnh hưởng nên đặc tính cơ của động cơ có 
dạng như hình 3. 
Hình 4. Mô phỏng tốc độ của động cơ trong trường hợp khởi 
động theo phương pháp dùng điện trở phụ 
Nhìn hình 2 ta thấy, tại các thời điểm cắt các điện trở 
phụ ra khỏi dây quấn phần ứng của động cơ, dòng điện của 
động cơ bị biến thiên đột ngột, dẫn đến mô-men (xem hình 
3) và vận tốc của động cơ (xem hình 4) cũng bị biến thiên 
rất lớn. Điều này sẽ làm động cơ bị rung lắc lúc khởi động 
và làm giảm tuổi thọ của động cơ. Đồng thời việc sử dụng 
điện trở phụ làm gia tăng tổn thất của hệ thống. Việc dùng 
các điện trở phụ cùng các trang thiết bị điện phục vụ cho 
việc đóng, cắt chúng làm hệ thống có kích thước lớn, độ tin 
cậy không cao. 
3. Phương pháp khởi động động cơ điện một chiều bằng 
cách thay đổi điện áp phần ứng. 
3.1. Nguyên lý 
Nguyên lý của phương pháp khởi động động cơ điện một 
chiều bằng cách thay đổi điện áp phần ứng là tính toán để tìm 
ra tốc độ tăng điện áp hợp lí cấp cho động cơ điện một chiều 
lúc khởi động, sao cho trong quá trình khởi động, dòng điện 
khởi động của động cơ là ít biến thiên và nằm trong giới hạn 
cho phép. Giá trị này là bé hơn hoặc bằng 2,5 lần giá trị dòng 
định mức của động cơ. Quá trình khởi động của phương pháp 
khởi động này được thể hiện ở hình 5. 
0
 Current
 Voltage 
 Angular velocity 
i(A),u(V), (Rad/ s)ω 
Time (s)
udmu
dmω
ukdu
udmI
ukdI
udmU
ukdU
dmω
ukdI
udmI
Hình 5. Hình vẽ dạng điện áp, dòng điện và tốc độ của động cơ 
khi khởi động theo phương pháp thay đổi điện áp phần ứng 
0 2 4 6 8 10
10
20
30
40
50
Time (s)
C
ur
re
nt
 (A
)
Using resistor
0 10 20 30 40 50
0
50
100
150
200
Using resistor
Momen (Nm)
A
ng
ul
ar
 v
el
oc
ity
 (R
ad
/s
)
0 2 4 6 8 10
0
50
100
150
200
Using resistor
Time (s)
A
ng
ul
ar
 v
el
oc
ity
 (R
ad
/s
)
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 3(112).2017-Quyển 1 75 
Lúc khởi động, ta cấp điện áp được tính toán này cho 
động cơ. Trong khoảng thời gian điện áp cấp cho phần ứng 
của động cơ tăng từ điện áp khởi động Uukd đến giá trị điện 
áp định mức của động cơ, thì dòng điện khởi động của động 
cơ gần như là không đổi và nằm trong giới hạn cho phép. 
Đến khi điện áp cấp cho động cơ tăng lên bằng điện áp định 
mức thì không tăng nữa, dòng điện khởi động giảm dần từ 
giá trị dòng điện khởi động Iukd về giá trị dòng điện tải. Với 
mô-men tải là định mức thì sẽ là giá trị dòng điện định mức, 
tốc độ động cơ đạt giá trị tốc độ định mức ωdm, kết thúc quá 
trình khởi động. Dạng điện áp, dòng điện và tốc độ của 
động cơ khi khởi động theo phương pháp thay đổi điện áp 
phần ứng được thể hiện ở hình 5. 
 0 
 dmω
M (Nm) 
ω (Rad/s) 
dmM kdM
Hình 6. Hình vẽ dạng đặc tính cơ của động cơ trong trường hợp 
khởi động theo phương pháp thay đổi điện áp phần ứng 
Khi sử dụng phương pháp này để khởi động động cơ 
điện một chiều kích từ độc lập, dòng điện phần ứng của 
động cơ trong suốt quá trình khởi động sẽ ít biến thiên, nên 
mô-men của động cơ cũng sẽ ít biến thiên và vận tốc của 
động cơ cũng sẽ tăng đều trong quá trình khởi động. Vì 
vậy, ta sẽ có đặc tính cơ của động cơ như hình 6. 
3.2. Xác định điện áp khởi động 
Từ ý tưởng trên, ta tính toán để tìm tốc độ tăng điện áp 
một cách hợp lý để có được một giá trị dòng điện khởi động 
theo mong muốn và nằm trong giới hạn cho phép. Ta có 
phương trình mô tả mối quan hệ giữa các đại lượng trong 
động cơ điện một chiều kích từ độc lập [3]: 
u
u u u u u
di (t)
u (t) R i (t) L E (t) (3)
dt
= + +
Trong đó, uR là điện trở cuộn dây phần ứng, uL là điện 
cảm cuộn dây phần ứng, uE (t) là suất điện động phần ứng 
của động cơ. 
Suất điện động phần ứng của động cơ được xác định 
bằng công thức sau [4]: 
uE (t) K (t) (4)= Φω 
Mô-men điện từ của động cơ được xác định [4]: 
uM(t) = K i (t) (5)Φ 
c
d (t)M(t) M J 
dt
ω− =
 cM (t) M(t) dt (6)
J
−⎛ ⎞⇒ ω = ⎜ ⎟⎝ ⎠∫ 
Trong đó, J là mô-men quán tính quy đổi về trục động 
cơ, cM là mô-men cản, M(t) là mô-men điện từ động cơ. 
Từ các công thức (3), (4), (5), (6) ta có được công thức 
(7): 
( )
u
u u u u
u c
di (t)
u (t) R i (t) L
dt
K K i (t) M dt (7)
J
= +
Φ+ Φ −∫ 
Dùng phép biến đổi Laplace hai vế của (7), ta được: 
2
c
u u u u 2
K M(K )U (p) R L p I (p) (8)
Jp jp
⎛ ⎞ ΦΦ= + + −⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠ 
Trong nghiên cứu này, tác giả mong muốn dòng điện 
của động cơ trong quá trình tăng điện áp phần ứng cấp cho 
động cơ là gần như không đổi và có giá trị: 
u kd ukd kd udmi (t) I K I (9)= = 
Trong đó, kdK là hệ số dòng điện khởi động của động 
cơ, udmI là dòng điện định mức của động cơ. 
Dùng phép biến đổi Laplace 2 vế của công thức (9) ta 
được: 
kd udm
ukd
K I
I (p) (10)
p
= 
Từ công thức (8) và (10), ta có được: 
2
u kd udm u kd udm
u 2
2
kd udm c
2
L K I Jp R K I Jp
U (p) =
Jp
(K ) K I K M
 + (11)
Jp
+
Φ − Φ 
Dùng phép biến đổi Laplace ngược 2 vế của biểu thức 
(11) ta được: 
2
kd udm c
u u kd udm
u kd udm
(K ) K I K M )
 u (t) t R K I
J
 L K I (t) 
Φ − Φ= +
+ δ
2
ukd c
u u ukd
(K ) I K M )
u (t) t R I
J
Φ − Φ⇒ = + 
u
Hay :
 u (t) at b (12)= + 
Trong đó, 
2
ukd c
ukd ukd u
(K ) I K M )
a ,
J
b U I R
Φ − Φ=
= =
Công thức (12) biểu diễn dạng điện áp cần cấp cho động 
cơ lúc khởi động, để giữ cho dòng điện khởi động của động 
cơ ít biến thiên trong quá trình khởi động. 
Sau khi điện áp cấp vào động cơ đạt giá trị điện áp định 
mức của động cơ, điện áp cấp cho động cơ không tăng nữa 
nên thời gian tăng điện áp cấp cho phần ứng của động cơ 
được xác định theo công thức: 
u udm u ukd 2
ukd c
Jt (U R I ) (13)
(K ) I K M )
= − Φ − Φ
Đối với hệ thống truyền động Động cơ điện một chiều 
76 Đoàn Quang Vinh, Đoàn Đức Tùng, Bùi Văn Vũ 
– Chỉnh lưu cầu 3 pha thì giá trị điện áp một chiều tại đầu 
ra của bộ chỉnh lưu sẽ được tính [1]: 
d d0 2
3 6U = U .cos U cos (14)α = απ 
Trong đó,α là góc mở của thyristor tính từ thời điểm 
chuyển mạch tự nhiên, d 0U là điện áp chỉnh lưu lớn nhất 
ứng với trường hợp 00α = . 
d0 2
3 6U U= π 
Trong đó, 2U là giá trị điện áp pha hiệu dụng cấp cho bộ 
chỉnh lưu cầu ba pha. 
Trong hệ thống truyền động Động cơ điện một chiều - 
Chỉnh lưu cầu ba pha, để có thể ứng dụng được phương 
pháp khởi động này thì ta phải tính được mối quan hệ giữa 
tốc độ tăng điện áp trên và sự thay đổi của gócα : 
2
(at+b) arccos( )
3 6U
πα= 
Khi điện áp cấp cho phần ứng của động cơ tăng đến giá 
trị điện áp định mức, thì ta không tăng nữa, do đó: 
u
2
udm
u
2
(at+b)arccos , t t
3 6U
(t)
U
arccos , t t
3 6U
 (15)
⎧ ⎛ ⎞π ≤⎪ ⎜ ⎟⎜ ⎟⎪ ⎝ ⎠α = ⎨ ⎛ ⎞π⎪ >⎜ ⎟⎪ ⎜ ⎟⎝ ⎠⎩
Nếu ta không xét đến máy biến áp và điện trở đẳng trị 
xét đến phần sụt áp do hiện tượng chuyển mạch giữa các 
thyristor, dựa vào (3) và (15), ta sẽ có được phương trình 
vi phân biểu diễn mối quan hệ điện từ giữa việc điều chỉnh 
điện áp đầu ra của bộ chỉnh lưu cầu 3 pha với các thông số 
của động cơ lúc khởi động, theo phương pháp thay đổi điện 
áp phần ứng như sau [1]: 
 ud0 u u u
di (t)
U .cos( (t)) R i (t) L K (t) (16)
dt
α = + + Φω 
Dòng điện khởi động của động cơ khi khởi động theo 
phương pháp thay đổi điện áp phần ứng được thể hiện trong 
phương trình vi phân sau: 
 uu u u d0
di (t)
R i (t) L U .cos( (t)) K (t) (17)
dt
+ = α − Φω 
Từ (5) và (17), ta cũng có được mô-men khởi động 
của động cơ khi khởi động theo phương pháp thay đổi 
điện áp phần ứng được thể hiện trong phương trình vi 
phân sau: 
 u u d0
2
dM(t)R M(t) L K U .cos( (t))
dt
 (K ) (t) (18)
+ = Φ α
− Φ ω
Tốc độ của động cơ khi khởi động theo phương pháp 
thay đổi điện áp phần ứng cũng được biểu diễn bằng 
phương trình sau: 
 ud0 u u u
di (t)
(t) U .cos( (t)) R i (t) L (19)
dt
ω = α − + 
3.3. Các kết quả mô phỏng 
Bảng 1. Bảng thông số mô phỏng 
STT Ký hiệu Giải thích ký hiệu Thông số
1 P(Hp) Công suất động cơ 5 
2 udmu (V) Điện áp phần ứng định mức 240 
3 dmω (Rad/s) Tốc độ định mức 183 
4 uL (H) Điện cảm cuộn dây phần ứng 0.2 
5 uR (Ohm) Điện trở cuộn dây phần ứng 1.5 
6 ktL (H) Điện cảm cuộn dây kích từ 156 
7 ktR (Ohm) Điện trở cuộn dây kích từ 281.3 
8 mL (H) Điện kháng hỗ cảm 1.10 
9 2U (V) Điện áp pha của lưới điện 110 
10 ktU (V) Điện áp kích từ của động cơ 300 
11 kdK Hệ số dòng điện khởi động 2.5 
12 2J (kg.m ) 
Mô men quán tính quy đổi về 
trục động cơ 0.5 
Từ thông số của hệ thống (bảng 1), dựa vào (12) ta sẽ 
tính được tốc độ thay đổi điện áp cấp cho phần ứng của 
động cơ để giữ cho dòng điện ít biến thiên trong suốt quá 
trình khởi động. Sau khi tìm được tốc độ biến thiên điện áp 
cần tìm lúc khởi động đó, ta có được tốc độ biến thiên của 
góc mở vanα tương ứng với tốc độ biến thiên của điện áp 
đó dựa vào (15). Tiến hành mô phỏng quá trình khởi động 
hệ thống truyền động động cơ điện một chiều kích từ độc 
lập dựa vào các thông số đã tính toán được [5], [6]. Sơ đồ 
mô phỏng hệ thống thể hiện ở hình 7. 
Hình 7. Sơ đồ mô phỏng quá trính khởi động động cơ sử dụng 
phương pháp thay đổi điện áp phần ứng 
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 3(112).2017-Quyển 1 77 
Hình 8. Mô phỏng đặc tính điều chỉnh góc mở các van bán dẫn 
khi khởi động bằng phương pháp thay đổi điện áp phần ứng 
Hình 9. Mô phỏng điện áp trung bình tại đầu ra của bộ chỉnh 
lưu khi khởi động bằng phương pháp thay đổi điện áp phần ứng 
Hình 8 thể hiện đặc tính điều chỉnh góc mở các van bán 
dẫn khi khởi động bằng phương pháp thay đổi điện áp phần 
ứng, được tính bởi công thức (15). Ứng với đặc tính điều 
chỉnh góc mở các van bán dẫn như hình 8, ta sẽ có được 
điện áp đầu ra như hình 9. Đặc tính điện áp này giống với 
đặc tính điện áp ở hình 5. 
Hình 10. Mô phỏng dòng điện khởi động của động cơ trong 
trường hợp sử dụng phương pháp thay đổi điện áp phần ứng 
Hình 10 là kết quả mô phỏng dòng điện của động cơ 
khi khởi động theo phương pháp thay đổi điện áp phần ứng. 
Xem hình 9 và hình 10, ta thấy nhờ vào tính toán ban đầu 
nên trong thời gian điện áp cấp cho động cơ tăng từ điện áp 
khởi động đến điện áp định mức, dòng điện của động cơ sẽ 
tăng nhanh đến bằng dòng điện khởi động mong muốn
ukd kd udm(I K I )= và gần như không thay đổi cho đến khi 
điện áp cấp cho động cơ tăng lên bằng điện áp định mức 
của động cơ. Khi điện áp cấp cho phần ứng của động cơ 
đạt giá trị định mức, dòng điện khởi động sẽ giảm từ giá trị
ukd kd udmI K I= về giá trị dòng điện định mức, tốc độ động 
cơ đạt giá trị tốc độ định mức, kết thúc quá trình khởi động. 
Do đó, khi khởi động theo phương pháp thay đổi điện áp 
phần ứng, mô-men của động cơ lúc khởi động sẽ ít biến 
thiên. Điều này được thể hiện trong đặc tính cơ của động 
cơ (hình 11). Với phương pháp khởi động này, tốc độ của 
động cơ lúc khởi động cũng sẽ tăng đều chứ không bị biến 
thiên lớn (xem hình 12). 
Hình 11. Mô phỏng đặc tính cơ của động cơ khi khởi động bằng 
phương pháp thay đổi điện áp phần ứng 
Hình 12. Mô phỏng tốc độ của động cơ trong trường hợp khởi 
động theo phương pháp thay đổi điện áp phần ứng 
So sánh hình 5 và hình 10, ta thấy đặc tính dòng điện 
của hai hình này có đôi chút khác nhau. Sự khác nhau này 
thể hiện ở chỗ, trong đặc tính dòng điện ở hình 5, trong 
khoảng thời gian điện áp cấp cho động cơ tăng từ giá trị 
điện áp khởi động đến điện áp định mức, ngay khi điện áp 
bắt đầu tăng thì dòng điện của động cơ sẽ tăng đến dòng 
điện khởi động mong muốn và gần như không thay đổi cho 
đến khi điện áp cấp cho động cơ đạt giá trị định mức. Còn 
trong kết quả mô phỏng dòng điện khởi động ở hình 10, 
phải mất một khoảng thời gian nhỏ thì dòng điện khởi động 
mới tăng lên bằng giá trị dòng điện khởi động mong muốn 
và gần như không thay đổi cho đến khi điện áp cấp cho 
động cơ đạt giá trị định mức. So sánh hình 9 và hình 10 ta 
cũng thấy, khi điện áp cấp cho động cơ đạt giá trị dòng điện 
định mức, cũng mất một khoảng thời gian nhỏ sau thì dòng 
điện của động cơ mới bắt đầu giảm dần từ ukd1 udmI 2.5 I=
về dòng định mức chứ không giảm ngay như đặc tính dòng 
điện trong hình 5. Có những sự khác nhau này là do ảnh 
hưởng của điện cảm trong cuộn dây phần ứng của động cơ. 
Điện cảm này không cho dòng điện biến thiên đột ngột nên 
khi điện áp thay đổi, dòng điện sẽ biến thiên từ từ chứ 
không thể thay đổi đột ngột. 
Mối quan hệ giữa dòng điện và mô-men của động cơ 
được thể hiện trong công thức (5) mà ở đây ta đang xét 
động cơ một chiều kích từ động lập ( KΦ là hằng số) nên 
nguyên nhân trên cũng chính là nguyên nhân kết quả mô 
phỏng đặc tính cơ của động cơ (hình 11) cũng có đôi chút 
khác nhau so với hình vẽ đặc tính cơ của động cơ trong 
hình 5. 
Bên cạnh đó, ta cũng thấy đặc tính dòng điện (hình 10) 
và đặc tính cơ của động cơ (hình 11) bị nhấp nhô chứ 
không bằng phẳng như đặc tính dòng điện và đặc tính cơ 
trong hình 5. Điều này là do nguồn cấp cho động cơ là 
sóng điện áp chỉnh lưu, có chứa thành phần xoay chiều 
nên những đại lượng này cũng có chứa các thành phần 
xoay chiều tương ứng. 
0 2 4 6 8 10
0
20
40
60
80
Varying armature voltage
Time (s)
A
lp
ha
(0
)
0 2 4 6 8 10
50
100
150
200
250
Time (s)
V
ol
ta
ge
 (V
)
Varying armarture voltage
0 2 4 6 8 10
0
10
20
30
40
50
Time (s)
C
ur
re
nt
 (A
)
Varying armature voltage
0 10 20 30 40 50
0
50
100
150
200
Momen (Nm)
A
ng
ul
ar
 v
el
oc
ity
 (R
ad
/s
) Varying armature voltage
0 2 4 6 8 10
0
50
100
150
200
Varying armature voltage
Time (s)
A
ng
ul
ar
 v
el
oc
ity
 (R
ad
/s
)
78 Đoàn Quang Vinh, Đoàn Đức Tùng, Bùi Văn Vũ 
So sánh phương pháp khởi động này với phương pháp 
khởi động bằng cách dùng điện trở phụ, ta thấy phương 
pháp khởi động này có ưu điểm hơn. Thứ nhất, dòng điện 
khởi động của động cơ khi khởi động theo phương pháp 
thay đổi điện áp phần ứng sẽ ít biến thiên hơn rất nhiều so 
với phương pháp khởi động động cơ qua điện trở phụ. Điều 
này được thể hiện rất rõ ở hình 2 và hình 10. Bởi vì dòng 
điện khởi động khi khởi động theo phương pháp thay đổi 
điện áp phần ứng ít biến thiên, nên tốc độ và mô-men của 
động cơ khi khởi động theo phương pháp này cũng ít biến 
thiên hơn phương pháp dùng điện trở phụ (xem hình 3 và 
hình 11). Hay nói cách khác, khi khởi động theo phương 
pháp này, động cơ sẽ ít bị rung lắc lúc khởi động hơn. Động 
cơ không bị rung lắc lúc khởi động sẽ không gây ảnh hưởng 
xấu đến kết cấu cơ khí và góp phần nâng cao tuổi thọ động 
cơ. Thêm vào đó, khi khởi động theo phương pháp thay đổi 
điện áp phần ứng, tốc độ động cơ tăng trơn hơn và thời gian 
khởi động động cơ cũng giảm đáng kể so với phương pháp 
khởi động qua điện trở phụ. Điều này được thể hiện rõ 
trong hình 4 và hình 12. 
Việc không sử dụng các điện trở phụ và các trang thiết 
bị phục vụ cho việc đóng/cắt chúng cũng làm cho hệ thống 
giảm tổn thất, kích thước và nâng cao độ tin cậy của hệ 
thống. 
4. Kết luận 
Trong bài báo này, tác giả tiến hành phân tích kỹ 
phương pháp khởi động động cơ điện một chiều kích từ độc 
lập bằng cách thay đổi điện áp cấp cho phần ứng động cơ 
thông qua bộ chỉnh lưu có điều khiển. So với phương pháp 
khởi động qua điện trở phụ, phương pháp khởi động này 
giúp cho động cơ khởi động êm hơn, thời gian khởi động 
động cơ cũng ngắn hơn và hiệu suất khi khởi động cao hơn. 
Đồng thời hệ thống trở nên gọn nhẹ hơn và độ tin cậy cao 
hơn. Nội dung của bài báo cũng sẽ là một đóng góp cho 
việc giảng dạy học phần Truyền động điện tại các trường 
đại học tại Việt Nam. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Bùi Đình Tiếu, Giáo trình truyền động điện, NXB Giáo dục, 2007. 
[2] Đặng Văn Đào, Trần Khánh Hà, Nguyễn Hồng Thanh, Giáo trình 
máy điện, NXB Giáo dục, Hà Nội, 2003. 
[3] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền, Truyền động 
Điện, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2004. 
[4] Bùi Đức Hùng, Triệu Việt Linh, Máy điện (Tập 2), NXB Giáo dục, 
Hà Nội, 2007. 
[5] Nguyễn Phùng Quang, Matlab và Simulink, NXB Khoa học và Kỹ 
thuật, Hà Nội, 2006. 
[6] Ned Mohan, Power electronics: a first course, Wiley, 2012.
 (BBT nhận bài: 07/12/2016, hoàn tất thủ tục phản biện: 21/02/2017)