Bài giảng Trang bị điện-Điện tử - Chương 2: Động cơ điện -TS. Lê Ngọc Bích (Phần 2)

Nội dung text: Bài giảng Trang bị điện-Điện tử - Chương 2: Động cơ điện -TS. Lê Ngọc Bích (Phần 2)

1. 7/13/2021 Chương 2: Động Cơ Điện (tt) TS. Lê Ngọc Bích Khoa Cơ Khí Bộ môn Cơ Điện Tử Lê Ngọc Bích
2. Hãm động cơ điện xoay chiều KĐB ❖ Hãm tái sinh: Đặc tính hãm tái sinh của động cơ KĐB như hình vẽ. Động cơ điện xoay chiều KĐB ở chế độ hãm tái sinh khi tốc độ động cơ vượt quá tốc độ đồng bộ w0. Khi hãm tái sinh thì động cơ làm việc ở chế độ máy phát. Lê Ngọc Bích
3. Hãm động cơ điện xoay chiều KĐB ❖Hãm ngược ▪ a) Hãm ngược nhờ đưa điện trở phụ vào mạch phần ứng ▪ b) Hãm ngược nhờ đảo chiều quay Lê Ngọc Bích
4. Hãm động cơ điện xoay chiều KĐB ❖ Hãm động năng ▪ Để hãm động năng một động cơ điện KĐB đang làm việc ở chế độ động cơ, ta phải cắt stator ra khỏi lưới điện xoay chiều (mở các tiếp điểm K ở mạch lực) rồi cấp vào stator dịng điện một chiều để kích từ (đĩng các tiếp điểm H). Thay đổi dịng điện kích từ nhờ biến trở Rkt. Lê Ngọc Bích
5. Hãm động cơ điện xoay chiều KĐB ❖ Hãm động năng ▪ Vì cuộn dây stato của động cơ là 3 pha nên khi cấp kích từ một chiều phải tiến hành đổi nối và cĩ thể thực hiện theo một trong các sơ đồ sau. ▪ Do động năng tích lũy, rơto tiếp tục quay theo chiều cũ trong từ trường một chiều vừa được tạo ra. Trong cuộn dây phần ứng xuất hiện một dịng điện cảm ứng. Lực từ trường tác dụng vào dịng cảm ứng trong cuộn dây phần ứng sẽ tạo ra mơmen hãm và rơto quay chậm dần. Động cơ điện xoay chiều khi hãm động năng sẽ làm việc như một máy phát điện cĩ tốc độ (do đĩ tần số) giảm dần. Động năng qua động cơ sẽ biến đổi thành điện năng tiêu thụ trên điện trở ở mạch rơto. Lê Ngọc Bích
6. Điều khiển tốc độ Lê Ngọc Bích
7. Điều khiển tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trong mạch stato ❖ Chỉ sử dụng cho động cơ rotor dây quấn Lê Ngọc Bích
8. Điều khiển tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trong mạch stato ❖ Nhận xét: ▪ Phương pháp này chỉ cho phép tốc độ động cơ thay đổi theo chiều giảm. ▪ Tốc độ càng giảm (do tăng điện trở) thì đặc tính cơ càng mềm, tốc độ động cơ càng kém ổn định nếu tăng hoặc giảm mô men tải. ▪ Dải điều chỉnh phụ thuộc giá trị của mômen tải. Mômen tải càng nhỏ, dải điều chỉnh càng bị thu hẹp. ▪ Khi điều chỉnh động cơ vận hành ở tốc độ thấp thì độ trượt động cơ tăng và tổn hao năng lượng khi điều chỉnh càng lớn. ▪ Vận tốc có thể thay đổi liên tục nhờ thay đổi biến trở nhưng do dòng phần ứng lớn nên thường được điều chỉnh theo cấp. Lê Ngọc Bích
9. Điều khiển tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào mạch stato Lê Ngọc Bích
10. Điều khiển tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào mạch stato ❖ Nhận xét: ▪ Thay đổi điện áp chỉ được thực hiện về phía giảm và điện áp phải nhỏ hơn điện áp định mức nên kéo theo mô men tới hạn giảm nhanh theo bình phương của điện áp. ▪ Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ KĐB 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 rôtor để tăng độ trượt tới hạn và nhờ đó có thể tăng được dải điều chỉnh. ▪ Khi điện áp đặt vào động cơ giảm, mô men 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. Lê Ngọc Bích
11. Điều khiển tốc độ bằng cách thay đổi tần số của nguồn xoay chiều ❖Tần số càng cao→tốc độ đc càng lớn. ❖Điều khiển tốc độ bằng cách thay đổi tần số của nguồn xoay chiều thường kéo theo điều chỉnh điện áp, dịng điện hoặc từ thơng của mạch stator. ❖Tần số giảm → dịng điện càng lớn, moment tới hạn càng lớn. → Để tránh quá dịng→ U/f=const: Luật điều chỉnh tần số. Lê Ngọc Bích
12. Động cơ điện xoay chiều 1 pha Lê Ngọc Bích
13. Động cơ điện xoay chiều 1 pha 13 Lê Ngọc Bích
14. Động cơ điện xoay chiều 1 pha ❖Dựa theo nguyên tắc của động cơ khơng đồng bộ ba pha, người ta chế tạo được những động cơ khơng đồng bộ một pha. ❖Stato của loại động cơ này gồm hai cuộn dây đặt lệch nhau một gĩc, một dây nối thẳng với mạng điện, dây kia nối với mạng điện qua một tụ điện. ❖Cách mắc như vậy làm cho hai dịng điện trong hai cuộn dây lệch pha nhau và tạo ra từ trường quay. Lê Ngọc Bích
15. Động cơ điện xoay chiều 1 pha ❖Động cơ khơng đồng bộ một pha chỉ đạt được cơng suất nhỏ, nĩ chủ yếu được dùng trong các dụng cụ gia đình như quạt điện, máy hút bụi, máy bơm nước ❖Hơn nữa, động cơ điện xoay chiều 1 pha khơng thể tự khởi động mà phải được khởi động bằng tay theo một trong hai hướng. 15 Lê Ngọc Bích
16. Động cơ tụ chia vĩnh cửu (Permanent-split capacitor motor) ❖ Một cách để giải quyết vấn đề động cơ một pha là xây dựng một động cơ 2 pha. Hai pha thu được từ nguồn điện một pha. Điều này địi hỏi một động cơ với hai cuộn dây đặt cách xa nhau 90o, cấp bởi hai pha của dịng điện lệch nhau 900. Điều này được gọi là động cơ tụ chia vĩnh cửu. 16 Lê Ngọc Bích
17. Động cơ cảm ứng tụ khởi động ❖Trong hình dưới đây là một tụ điện lớn hơn cĩ thể được sử dụng để khởi động một Động cơ cảm ứng tụ khởi động thơng qua cuộn dây phụ trợ nếu nĩ được bật ra bởi một cơng tắc ly tâm một khi động cơ được tăng đủ tốc độ. 17 Lê Ngọc Bích
18. Động cơ cảm ứng tụ hoạt động (Capacitor-run motor induction motor) ❖ Điểm khác biệt của động cơ cảm ứng tụ hoạt động là khởi động động cơ với một tụ điện lớn để cho mơ men khởi động lớn nhưng sau đĩ chỉ để lại một tụ điện nhỏ hơn để duy trì hoạt động khi động cơ đã tăng đủ tốc độ. Dạng này được sử dụng trong các ứng dụng cĩ kích thước động cơ lớn. 18 Lê Ngọc Bích
19. Động cơ cảm ứng điện trở chia pha (Resistance split-phase motor induction motor) ❖ Nguyên lý của dạng động cơ này là sử dụng một cuộn dây phụ cĩ tiết diện dây dẫn nhỏ hơn cuộn dây chính đặt lệch 900 so với cuộn dây chính. Với điện dẫn nhỏ hơn và điện trở lớn hơn, dịng điện sẽ cĩ ít độ dịch pha hơn so với cuộn dây chính. Khoảng 300 lệch pha cĩ thể thu được. Cuộn dây phụ này dùng để điều độ mơ men khởi động, nĩ sẽ được ngắt kết nối bằng cơng tắt ly tâm ở vận tốc khoảng ¾ vận tốc đồng bộ. 19 Lê Ngọc Bích
20. Động cơ điện 1 chiều Lê Ngọc Bích
21. Cấu tạo 1- Cổ gĩp điện. 2- Chổi than. 3- Rotor. 4- Cực từ. 5- Cuộn dây kích từ. 6- Stato. 7- Cuộn dây phần ứng. 21 Lê Ngọc Bích
22. Nguyên tắc hoạt động ❖Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện, rotor cĩ các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều, 1 phần quan trọng khác của động cơ điện 1 chiều là bộ phận chỉnh lưu, nĩ cĩ nhiệm vụ là đổi chiều dịng điện trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục. Thơng thường bộ phận này gồm cĩ một bộ cổ gĩp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ gĩp. 22 Lê Ngọc Bích
23. Nguyên tắc hoạt động ❖Pha 1: Từ trường của rotor cùng cực với stator, sẽ đẩy nhau tạo ra chuyển động quay của rotor 23 Lê Ngọc Bích
24. Nguyên tắc hoạt động ❖Pha 2: Rotor tiếp tục quay 24 Lê Ngọc Bích
25. Nguyên tắc hoạt động ❖Pha 3: Bộ phận chỉnh điện sẽ đổi cực sao cho từ trường giữa stator và rotor cùng dấu, trở lại pha 1 25 Lê Ngọc Bích
26. Nguyên tắc hoạt động ❖Nếu trục của một động cơ điện một chiều được kéo bằng 1 lực ngồi, động cơ sẽ hoạt động như một máy phát điện một chiều, và tạo ra một sức điện động cảm ứng Electromotive force (EMF). Khi vận hành bình thường, rotor khi quay sẽ phát ra một điện áp gọi là sức phản điện động counter-EMF (CEMF) hoặc sức điện động đối kháng, vì nĩ đối kháng lại điện áp bên ngồi đặt vào động cơ. Sức điện động này tương tự như sức điện động phát ra khi động cơ được sử dụng như một máy phát điện (như lúc ta nối một điện trở tải vào đầu ra của động cơ, và kéo trục động cơ bằng một ngẫu lực bên ngồi). 26 Lê Ngọc Bích
27. Nguyên tắc hoạt động ❖Như vậy điện áp đặt trên động cơ bao gồm 2 thành phần: sức phản điện động, và điện áp giáng tạo ra do điện trở nội của các cuộn dây phần ứng. Dịng điện chạy qua động cơ được tính theo biều thức sau: I = (VNguon # VPhanDienDong) / RPhanUng ❖Cơng suất cơ mà động cơ đưa ra được, được tính bằng: P = I x (VPhanDienDong) 27 Lê Ngọc Bích
28. Phân loại ❖Tùy theo cách mắc mạch kích từ so với mạch phần ứng mà động cơ điện một chiều được chia ra: ▪ Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: Cuộn kích từ được cấp điện từ nguồn một chiều độc lập với nguồn điện cấp cho rơto. 28 Lê Ngọc Bích
29. Phân loại ▪ Động cơ điện một chiều kích từ song song: Nếu cuộn kích từ và cuộn dây phần ứng được cấp điện bởi cùng một nguồn điện thì động cơ là loại kích từ song song. 29 Lê Ngọc Bích
30. Phân loại ▪ Động cơ điện một chiều kích từ kích từ nối tiếp: Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp cĩ cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng. 30 Lê Ngọc Bích
31. Phân loại ▪ Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp: 31 Lê Ngọc Bích
32. Mở máy (khởi động) động cơ điện một chiều kích từ độc lập và kích từ song song ❖ Nếu khởi động động cơ ĐMđl bằng phương pháp đĩng trực tiếp thì ban đầu tốc độ động cơ cịn bằng 0 nên dịng khởi động ban đầu rất lớn (Inm = Uđm/R~10 đến 20Iđm). ❖ Như vậy nĩ đốt nĩng mạnh động cơ và gây sụt áp lưới điện. Hoặc làm cho sự chuyển mạch khĩ khăn, hoặc mơmen mở máy quá lớn sẽ tạo ra các xung lực động làm hệ truyền động bị giật, lắc, khơng tốt về mặt cơ học, hại máy và cĩ thể gây nguy hiểm như: gãy trục, vỡ bánh răng, đứt cáp, đứt xích ❖ Tình trạng càng xấu hơn nếu như hệ TĐĐ thường xuyên phải mở máy, đảo chiều, hãm điện như ở máy cán đảo chiều, cần trục, thang máy Lê Ngọc Bích
33. Mở máy (khởi động) động cơ điện một chiều kích từ độc lập và kích từ song song ❖ Để đảm bảo an tồn cho máy, thường chọn: Ikđbđ = Inm <= Icp = 2,5Iđm ❖ Muốn thế, người ta thường đưa thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng ngay khi bắt đầu khởi động, và sau đĩ thì loại dần chúng ra để đưa tốc độ động cơ lên xác lập. Lê Ngọc Bích
34. Mở máy (khởi động) động cơ điện một chiều kích từ độc lập và kích từ song song Lê Ngọc Bích
35. Đảo chiều quay động cơ ❖Chiều từ lực tác dụng vào dịng điện được xác định theo quy tắc bàn tay trái. Khi đảo chiều từ thơng hay đảo chiều dịng điện thì từ lực cĩ chiều ngược lại. Vậy muốn đảo chiều quay của động cơ điện một chiều ta cĩ thể thực hiện một trong hai cách: ▪ - Hoặc đảo chiều từ thơng (bằng cách đảo chiều dịng điện kích từ). ▪ - Hoặc đảo chiều dịng điện phần ứng. Lê Ngọc Bích
36. Đảo chiều quay động cơ điện một chiều kích từ độc lập Lê Ngọc Bích
37. Mở máy (khởi động) động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp ❖ Lúc mở máy động cơ, phải đưa thêm điện trở mở máy vào mạch động cơ để hạn chế dịng điện mở máy khơng được vượt quá giới hạn 2,5Iđm. Trong quá trình động cơ tăng tốc, phải cắt dần điện trở mở máy và khi kết thúc quá trình mở máy, động cơ sẽ làm việc trên đường đặc tính cơ tự nhiên khơng cĩ điện trở mở máy. Lê Ngọc Bích
38. Mở máy (khởi động) động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp ❖ Động cơ bắt đầu tăng tốc theo đặc tính cơ 1 từ điểm a đến điểm b. Cùng với quá trình tăng tốc, mơmen động cơ giảm dần. Tới điểm b, tốc độ động cơ là w2 và mơmen là M2=(1,1ữ1,3) Mđm thì tiếp điểm K2 đĩng, cắt điện trở mở máy R2 ra khỏi mạch động cơ. Động cơ chuyển từ đặc tính cơ 2 sang làm việc tại điểm c trên đặc tính cơ 1. Thời gian chuyển đặc tính vơ cùng ngắn nên tốc độ động cơ coi như giữ nguyên hay nĩi cách khác tại thời điểm chuyển đổi đặc tính tốc độ động cơ chưa kịp thay đổi do quán tính. Đoạn bc song song với trục hồnh OM. Lúc nμy mơmen động cơ lại tăng từ M2 lên M1, động cơ tiếp tục tăng tốc nhanh theo đặc tính cơ 1. Khi mơmen động cơ giảm xuống cịn M2 (ứng với tốc độ w1) thì điện trở mở máy R1 cịn lại được cắt nốt ra khỏi mạch động cơ nhờ đĩng tiếp điểm K1. Động cơ chuyển sang làm việc tại điểm e trên đặc tính cơ tự nhiên và lại tăng tốc theo đặc tính này tới làm việc tại điểm A. Tại đây, mơmen động cơ MĐ cân bằng với mơmen cản MC nên động cơ sẽ quay với tốc độ ổn định wA. Lê Ngọc Bích
39. Đảo chiều quay động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp ❖ Cũng như động cơ điện một chiều kích từ song song, động cơ một chiều kích từ nối tiếp sẽ đảo chiều quay khi đảo chiều dịng điện phần ứng. Lê Ngọc Bích
40. Các trạng thái hãm của động cơ điện một chiều ❖Hãm một hệ TĐĐ nhằm đạt được một trong các mục đích sau: ▪ - Dừng hệ TĐĐ. ▪ - Giữ hệ thống đứng yên khi hệ thống đang chịu một lực cĩ xu hướng gây chuyển động. ▪ - Giảm tốc hệ TĐĐ. ▪ - Ghìm cho hệ TĐĐ làm việc với tốc độ ổn định. Ví dụ: giữ tốc độ đều khi xe điện xuống dốc, khi hạ xe kíp tải liệu, khi hạ vật cẩu ở cần trục ). Lê Ngọc Bích
41. Các trạng thái hãm của động cơ điện một chiều ❖ Để hãm một hệ TĐĐ, cĩ thể bằng hai phương pháp: Hãm theo phương pháp cơ hoặc hãm theo phương pháp điện (hãm điện). Hãm theo phương pháp cơ là dùng phanh cơ hoặc điện - cơ. Phanh điện - cơ thường đặt ở cổ trục động cơ và cĩ nhiều kiểu, nhiều loại nhưng nguyên tắc hoạt động của chúng tương tự nhau. Đĩ là khi cấp điện cho động cơ chạy thì cuộn phanh cũng được cấp điện và cổ trục động cơ được nới lỏng. Khi cắt điện để động cơ dừng thì cuộn phanh cũng mất điện và cổ trục động cơ bị ép chặt. Với cách hãm bằng phương pháp cơ thì khĩ đạt được cả 4 mục đích nêu trên (2 mục đích sau cùng khĩ thực hiện). Lê Ngọc Bích
42. Các trạng thái hãm của động cơ điện một chiều ❖Trạng thái hãm điện của động cơ là trạng thái động cơ sinh ra mơmen điện từ ngược với chiều quay của rơto. Phương pháp hãm điện tỏ ra rất cĩ hiệu lực trong tất cả các mục đích nêu trên. Khi hãm điện, trục động cơ khơng bị phần tử nào tỳ vào cả mà chỉ cĩ mơmen điện từ tác dụng vào rơto động cơ để cản lại chuyển động quay mà rơto đang cĩ. Lê Ngọc Bích
43. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập ❖ Điều chình tốc độ bằng cách thay đổi điện trở ở mạch phần ứng Lê Ngọc Bích
44. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập Đặc điểm: Điện trở mạch phần ứng càng lớn thì độ dốc đặc tính cơ càng tăng dẫn đến đặc tính cơ càng mềm và độ ổn định tốc độ càng kém, sai số vận tốc càng lớn. Phương pháp chỉ cho phép đều chỉnh vận tốc về phía giảm (do chỉ có thể tăng thêm điện trở). Điện trở thêm vào mạch phần ứng sẽ tạo ra nhiệt cho nên sẽ gay tổn hao công suất. Dải điều chỉnh phụ thuộc vào trị số mô men tải. Tải càng nhỏ (M1) thì dải điều chỉnh D1=wmax/wmin càng nhỏ. Phương pháp này cho dải điều chỉnh trong khoảng D=5:1. Lê Ngọc Bích
45. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập ❖Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng Lê Ngọc Bích
46. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập Lê Ngọc Bích
47. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập ❖ Phương pháp này có các đặc điểm sau: ▪ Điện áp phần ứng càng giảm thì 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 mô men là như nhau. Độ sụt tốc tương đối sẽ lớn nhất tại đặc tính cơ thấp nhất của dải điều chỉnh. Do đó, sai số vận tốc 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 có thể đạt được D = 10:1. ▪ Chỉ có thể điều chỉnh tốc độ về phía giảm. ▪ Cần bộ nguồn để có thể thay đổi trơn điện áp ra. Lê Ngọc Bích
48. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập ❖ Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thơng Lê Ngọc Bích
49. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập ❖ Phương pháp này 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 với khoảng điều chỉnh D = 3:1. ▪ Chỉ có thể điều chỉnh thay đổi vận tốc về phía tăng. ▪ Do độ dốc đặt tính cơ tăng khi từ thông giảm nên các đặc tính sẽ cắt nhau và do đó, với tải nhỏ (M1) thì tốc độ tăng khi từ thông giảm. Nhưng khi tải lớn (M2) thì tốc độ có thể tăng hoặc giảm tùy vào tải. Thực tế, phương pháp này chỉ dùng ở vùng tải không quá lớn so với định mức. ▪ Phương pháp này rất kinh tế do việc điều chỉnh tốc độ thực hiện ở mạch kích từ với dòng kích từ trong khoảng 1÷10% dòng định mức của phần ứng. Do đó, tổn hao do điều chỉnh sẽ thấp. Lê Ngọc Bích
50. Động cơ bước 50 Lê Ngọc Bích
51. Giới thiệu động cơ bước ❖ Động cơ bước là gì? ▪ Khơng giống như các loại động cơ một chiều (DC) thơng thường, các động cơ bước khơng cĩ chổi quét và cĩ thể được chia một vịng quay thành rất nhiều bước (ví dụ: 200 bước). Động cơ bước khơng quay theo cơ chế thơng thường, chúng quay theo từng bước nên cĩ độ chính xác rất cao về mặt điều khiển học. Chúng làm việc nhờ các bộ chuyển mạch điện tử đưa các tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ tự và một tần số nhất định. Tổng số gĩc quay của rơto tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của rơto phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi. Lê Ngọc Bích
52. Ứng dụng ❖ Trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số, động cơ bước là một cơ cấu chấp hành đặc biệt hữu hiệu bởi nĩ cĩ thể thực hiện trung thành các lệnh đưa ra dưới dạng số. ❖ Động cơ bước được ứng dụng nhiều trong ngành Tự động hố, chúng được ứng dụng trong các thiết bị cần điều khiển chính xác. Ví dụ: Điều khiển robot, điều khiển tiêu cự trong các hệ quang học, điều khiển định vị trong các hệ quan trắc, điểu khiển bắt, bám mục tiêu trong các khí tài quan sát, điều khiển lập trình trong các thiết bị gia cơng cắt gọt, điều khiển các cơ cấu lái phương và chiều trong máy bay ❖ Trong cơng nghệ máy tính, động cơ bước được sử dụng cho các loại ổ đĩa cứng, ổ đĩa mềm, máy in Lê Ngọc Bích
53. Phân loại động cơ bước ❖ Động cơ biến từ trở (Variable Reluctance VR) ▪ Nếu động cơ của bạn cĩ 3 cuộn dây, được nối như trong hình trên với một đầu nối chung cho tất cả các cuộn, thì nĩ phải là một động cơ biến từ trở. Lê Ngọc Bích
54. Phân loại động cơ bước ❖Khi sử dụng, dây nối chung (C) thường được nối vào cực dương của nguồn và các cuộn được kích theo thứ tự liên tục. ❖Hình dạng động cơ được mơ tả trong hình hình trên cho phép quay 30 độ mỗi bước, đây là số lượng răng rotor và số cực stator ít nhất cĩ thể dùng. Để giảm gĩc quay của một bước, ta sử dụng nhiều cực và nhiều răng hơn. Tạo mặt răng trên bề mặt các cực và các răng trên rotor một cách phù hợp cho phép các bước nhỏ đến 1.8 ứng với 200 bước. Với kết cấu cơ khí như hình sau cho phép gĩc quay nhỏ hơn rất nhiều so với hình trên. Lê Ngọc Bích
55. Phân loại động cơ bước Lê Ngọc Bích
56. Phân loại động cơ bước Trình tự kích và cách đảo chiều quay: Lê Ngọc Bích
57. Phân loại động cơ bước ❖ Trong hình sau mơ tả hoạt động của động cơ khi số răng tăng lên, khi cực 1 được kích hoạt, các cực của stator được xếp tương ứng thẳng hành với rotor. Lê Ngọc Bích
58. Phân loại động cơ bước ❖ Cực 1 được ngừng kích hoạt, chuyển sang kích hoạt cực 2, các răng của lỗi rotor gần với cực 2 được hút lại gần và thẳng hàng với cực 2 và tạo thành một bước quay (ví dụ 1.8 độ). Lê Ngọc Bích
59. Phân loại động cơ bước ❖ Cực 2 được ngừng kích hoạt, chuyển sang kích hoạt cực 3, các răng của lỗi rotor gần với cực 3 được hút lại gần và thẳng hàng với cực 3 và tạo thành một bước quay tiếp theo. Lê Ngọc Bích
60. Phân loại động cơ bước ❖ Cực 3 được ngừng kích hoạt, chuyển sang kích hoạt cực 4, các răng của lỗi rotor gần với cực 4 được hút lại gần và thẳng hàng với cực 4 và tạo thành một bước quay tiếp theo. Một động cơ cĩ bước quay 1.8 độ sẽ cần 200 bước để quay hết một vịng quay. Lê Ngọc Bích
61. Phân loại động cơ bước ❖ Nam châm vĩnh cửu (Permanent Magnet PM or tin-can) Làm việc hồn tồn tương tự như động cơ biến từ trở nhưng Rotor được từ hĩa theo hướng hướng kính. Lê Ngọc Bích
62. Phân loại động cơ bước ❖ Động cơ đơn cực ▪ Một số động cơ cĩ dạng đơn cực. Cĩ nghĩa là bạn chỉ cần điện áp nối đất (0V) và điện áp dương để vận hành chúng. Mạch điều khiển của loại động cơ này hết sức đơn giản và cĩ thể được tạo bằng vài cổng lơ gic. Nhưng nhược điểm của chúng là mơ men quay thấp hơn so với động cơ hai cực. Loại động cơ này thường cĩ 5, 6 hoặc 8 dây và thường được quấn với một đầu nối trung tâm trên các cuộn như sơ đồ hình sau: Lê Ngọc Bích
63. Phân loại động cơ bước ❖Khi dùng, các đầu nối trung tâm thường được nối vào cực dương nguồn cấp, và hai đầu cịn lại của mỗi mấu lần lượt nối đất để đảo chiều từ trường tạo bởi cuộn đĩ. ❖Cũng tương tự như động cơ biến từ trở, để giảm gĩc bước quay, ta phải tăng số cặp cực với gĩc lệch thích hợp cho động cơ. Lê Ngọc Bích
64. Điều khiển tồn bước Lê Ngọc Bích
65. Điều khiển nữa bước: Lê Ngọc Bích
66. Các chế độ điều khiển động cơ đơn cực ❖ Kích pha dạng 1-1 ▪ Dạng điều khiển này tiêu thụ năng lượng thấp nhất. Các cuộn dây được thay đổi lần lược. Tuy nhiên cách này lại cĩ mơ men thấp. Số bước 1a 2a 1b 2b 1 1 0 0 0 2 0 1 0 0 3 0 0 1 0 4 0 0 0 1 5 1 0 0 0 Lê Ngọc Bích
67. Các chế độ điều khiển động cơ đơn cực ❖ Kích pha dạng 2-2 ▪ Chế độ kích này tiêu thụ nhiều năng lượng hơn nhưng đổi lại cho nhiều mơ men hơn dạng 1-1 trên. 2 cuộn dây được kích cùng lúc. Số bước 1a 2a 1b 2b 1 1 0 0 1 2 1 1 0 0 3 0 1 1 0 4 0 0 1 1 5 1 0 0 1 Lê Ngọc Bích
68. Các chế độ điều khiển động cơ đơn cực ❖ Kích pha dạng 2-1 ▪ Cách kích này tiêu thụ năng lượng và cho mơ men quay giống với cách kích pha 1-1. Tuy nhiên nĩ tăng số lượng bước lên gắp đơi. Đây là dạng kết hợp của hai dạng kích trên. Số bước 1a 2a 1b 2b 1 1 0 0 1 2 0 0 0 1 3 0 0 1 1 4 0 0 1 0 5 0 1 1 0 6 0 1 0 0 7 1 1 0 0 8 1 0 0 0 9 1 0 0 1 Lê Ngọc Bích
69. Cách xác định dây cho động cơ ❖Dựa vào cảm nhận bằng tay khi quay rotor và dùng Ohm kế ta đã cĩ thể phân biệt các loại động cơ như động cơ biến từ trở, động cơ đơn cực, động cơ hai cực. ❖Việc phân biệt các cặp đầu ra của các cuộn dây cũng cĩ thể suy ra từ việc dùng Ohm kế để đo các đầu dây. Tuy nhiên, việc xác định cặp dây ra của từng cuộn dây trong động cơ đơn cực hơi khĩ khăn hơn một chút. Lê Ngọc Bích
70. Cách xác định dây cho động cơ ❖ Để phân biệt hai cặp dây của động cơ đơn cực 5 dây, trước tiên chúng ta dùng Ohm kế để xác định dây nối trung tâm. Áp điện áp xoay chiều vào dây trung tâm và một trong 4 dây cịn lại. Dùng Volt kế xoay chiều đo điện áp giữa dây nối trung tâm và 3 dây cịn lại. Chúng ta sẽ thấy rằng điện áp giữa dây trung tâm với 2 trong 3 dây cịn lại đĩ gần như bằng khơng, và với dây thứ ba thì gần như bằng điện áp xoay chiều áp vào động cơ. Như vậy, hai dây cho điện áp gần bằng 0 là một cặp, hai dây cịn lại sẽ là cặp thứ hai. ❖ Để phân biệt một động cơ nam châm vĩnh cửu hai cực với những động cơ 4 dây biến từ trở, đo điện trở giữa các cặp dây. Chú ý là một vài động cơ nam châm vĩnh cửu cĩ 4 mấu độc lập, được xếp thành 2 bộ. Trong mỗi bộ, nếu hai mấu được nối tiếp với nhau, thì đĩ là động cơ hai cực điện thế cao. Nếu chúng được nối song song, thì đĩ là động cơ hai cực dùng điện thế thấp. Nếu chúng được nối tiếp với một đầu trung tâm, thì dùng như với động cơ đơn cực điện thế thấp. Lê Ngọc Bích
71. Cách xác định dây cho động cơ ❖ Khi dùng Ohm kế để đo, nhớ ghi chú và vẽ ngay lại cách nối dây trong động cơ để tránh nhầm lẫn về sau. ❖ Các dây nối trung tâm luơn được nối với nguồn dương trong mạch điều khiển (kể cả động cơ biến từ trở và động cơ đơn cực). ❖ Điện áp xoay chiều dùng để phân biệt các cặp dây trong động cơ đơn cực phải đủ nhỏ để khơng làm hư động cơ. Điện áp đỉnh của dịng xoay chiều phải nhỏ hơn điện áp ngưỡng của động cơ. Thơng thường, với động cơ 24VDC, và 12VDC ta nên dùng 9VAC và 6VAC. ❖ Luơn ghi nhớ rằng động cơ bước là động cơ điện một chiều. Lê Ngọc Bích
72. Lê Ngọc Bích