CHƯƠNG 4:ĐỘNG CƠ DC VÀ BỘ GIẢI MÃ VỊ TRÍ A ĐỘNG CƠ DC Tuỳ theo cách kích thích từ, động điện chiều có đặt tính làm việc đặt tính động khác Trong đặt tính đặt tính quan trọng đặt tính Đó đặt tính biểu thò quan hệ tốc độ quay moment ω=f(M) I Đặt tính động DC kích từ độc lập kích từ kích thích song song: Phương trình đặt tính Mạch kích từ thường mắc song song với mạch phần ứng nguồn điện chiều có công suất lớn Động gọi động kích từ song song: Khi mạch điện phần ứng mạch điện kích từ mắc vào hai nguồn điện chiều độc lập động gọi động lích từ độc lập: Trong hai sơ đồ kích từ song song kích từ độc lập, phương trình điện áp phần ứng động có dạng : = + (Rư + Rf ) Iư Trong : : Điện áp phần ứng(V) : Sức điện động phần ứng (V) Rư : Điện trở cuộn dây phần ứng (Ω) rư : Điện trở cuộn dây phần ứng rcf : Điện trở cuộn cực từ phụ rb : Điện trở cuộn bù rct : Điện trở tiếp xúc chổi điện Rf : Điện trở phụ kích từ mạch phần ứng(Ω) Iư : Dòng điện mạch phần ứng (A) Sức điện động phần ứng động xác đònh theo biểu thức : = (pNφω)/(2πa)= Kφω Trong : p : số đôi cực từ N : số dẫn tác dụng cuộn dây phần ứng A : số đôi mạch nhánh song song cuộn dây phần φ : từ thông kích từ cực từ(Wb) ω : tốc độ góc (rad/s) K : hệ số cấu tạo động cơcó biểu thức : ứng K= pN 2πa ω= 2πa 60 mặt khác ta có: từ biểu thức (2) ta có: pN 2πa φ 2πa 60 pN E= Φn 60a E= : với : (3) = K e φ n Ke : hệ số sức điện động động = pN 60a Từ (1) (2) ta có: ω= U u Ru + R f − Iu Kφ Kφ (4) Biểu thức (4) đặc tính điện động Mặt khác moment điện từ Mđt động xác đònh : Mđt = KφIư Iu = Suy : M dt kφ Thay giá trò Iư vào (4) ta : ω= U u ( Ru + R f ) − M dt Kφ ( Kφ ) (6) Nếu bỏ qua tổn thất tổn thất thép moment trục động moment điện từ, ta ký hiệu M, nghóa là: Mđt = Mcơ = M ω= U u ( Ru + R f ) − M Kφ ( Kφ ) Đây phương trình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập Giả thiết phản ứng phần ứng bù đủ, từ thông Φ= const, phương trình đặt tính điện (4) phương trình đặt tính (7) tuyến tính Đồ thò chung biểu diễn hình a b Theo đồ thò trên, Iư = M= ta có : ω= có: Uu = ω0 Kφ ω0 : gọi tốc độ không tải lý tưởng động Còn ω= ta Iu = U = I nm Ru + R f M = KφInm =Mnm Inm : goọi dòng điện ngắn mạch Mặc khác, phương trình đặc tính (4) , (7) viết dạng: ω= U u RI u − = ω − ∆ω Kφ K φ ω= Uu RM − = ω − ∆ω Kφ (Kφ ) Trong : R = Rư + Rf ω0 = Uu Kφ ∆ω = RI u RM = Kφ ( Kφ ) ∆ω : gọi làđộ sụt tốc đống với giá trò M Xét ảnh hưởng tham số đến đặt tính cơ: Từ phương trình đặc tính (7) ta thấy có tham số ảnh hưởng đến đặc tính cơ: • Từ thông động • Điện áp phần ứng • Điện trở phần ứng động a nh hưởng điện trở phần ứng : Giả thiết : =m = const Và : Φ = Φđm =const Muốn thay đổi điện trở phần ứng ta nối thêm điện trở phụ R f vào mạch phần ứng Trong trường hợp tốc độ không tải lý tưởng ω0 = U dm = const Kφ dm Độ cứng đặc tính : β= ( Kφ dm ) ∆M =− = Var ∆ω Ru + R f Khi Rf lớn, β nhỏ nghóa đặc tính dốc ng với R f = ta có đặc tính tự nhiên : β TN ( Kφ dm ) =− Ru βNT có giá trò lớn nên đặc tính tự nhiên có độ cứng tất đường đặc tính có điện trở phụ Như thay đổi điện trở phụ R f ta họ đặc tính biến trở có dạng hình vẽ ng với phụ tải M c đó, Rf lớn tốc độ động giảm, đồng thời dòng điện ngắn mạch moment ngắn mạch giảm Cho nên người ta thường dùng phương pháp để hạn chế dòng điện điều chỉnh tốc độ động phía tốc độ b nh hưởng điện áp phần ứng: Giả thiết từ thông : Φ = Φđm =const Điện trở phần ứng : Rư = const Khi thay đổi điện áp theo hướng giảm so với m ta có : Tốc độ không tải Độ cứng đặc tính : : ω0 = Ux = Var Kφ dm β TN = − ( Kφ dm ) =const Ru Như thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động ta họ đặc tính song song với đặc tính tự nhiên hình vẽ Ta thấy thay đổi điện áp (giảm áp ) moment ngắn mạch, dòng điện ngắn mạch động giảm tốc độ động giảm ứng với phụ tải đònh Do phương pháp để điều chỉnh tốc độ động hạn chế dòng điện khởi động c nh hưởng từ thông : Giả thiết điện áo phần ứng : Điện trở phần ứng = m = const : Rư = const Muốn thay đổi từ thông ta thay đổi dòng điện I kt kích từ động Trong trường hợp : Tốc độ không tải : ω ox = U dm = Var Kφ Độ cứng đặc tính : β =− ( Kφ ) = Var Ru Do cấu tạo động điện, thực tế thường điều chỉnh giảm từ thông Nên từ thông giảm ω0x tăng, β giảm Ta có họ đặc tính với ω0x tăng độ cứng đặc tính giảm dần giảm từ thông Dòng điện ngắn mạch : I nm = U dm = const Ru Moment ngắn mạch : Mnm = KΦInm = Var Các đặt tính điện đặc tính động giảm từ thông biệu diễn hình Với mạng moment phụ tải Mc thích hợp với chế độ làm việc động giảm từ thông tốc độ động tăng lên II Đặc tính động kích từ nối tiếp : Động DC kích từ nối tiếp có cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng Do cuộn dây kích từ có tiết kiệm lớn, điện trở nhỏ, số vòng chế tạo dễ dàng Sơ đồ nguyên lý động kích từ nối tiếp mô tả sau: Ỏû động điện chiều kích từ nối tiếp, dòng điện kích từ dòng điện phần ứng Ikt = Iư= I Phương trình đặc tính : Trong đó: = + IưRư = KΦϖ + IưRư Rư = rư + rctf + rct + rkt Từ phương trình ta có biểu thức : Vì : ω= U u RI u − Kφ K φ ω= Uu R M − u Kφ ( Kφ ) M = KφIư Từ thông φ iến đổi phụ thuộc vào dòng điện mạch kích từ phụ thuộc vào đặc tính từ hoá ( đường 1) Đây đường phi tuyến, để đơn giản ta giả thiết từ thông φ phụ thuộc tuyến tính theo dòng điện kích từ đường (2) Trong phạm vi rộng ta biểu thò : φ = Kφ Ikt Với : Kφ hệ số tỷ lệ- số vùng I< 0.8 I đm, I>(.8 ÷0.9)Iđm giảm xuống ảnh hưởng bão hoà mạch từ Nếu phản ứng bù đủ, nghóa Ikt = Iư : φ = Kφ Iư Từ phương trình (1) phương trình (4) ta có : ω= Uu A R − =− −B KK φ I u KK φ I Trong phương trình ta đặt : A= Uu KK φ B= R KKι Iu = Ta có : M KK φ Từ phương trình (5) (6) ta rút : ω= Trong : A1 KK φ M A2 = A1 KK φ −B= A2 M −B Biểu thức (5) phương trình đặt tính điện động (5) phương trình đặc tính động Đặc tính điện động chiều kích từ nối tiếp: Đặc tính động điện chiều kích từ nối tiếp : Từ đồ thò ta thấy đặc tính có dạng Hyperbol mềm phạm vi dòng điện có giá trò nhỏ đònh mức vùng dòng điện lớn, mạch bão hoà nên từ thông không đổi đặc tính có dạng gần tuyến tính Giả thiết động không tải (I=0, M=0) tốc độ không tải lý tưởng vô lớn Nhưng thực tế có ma sát, tổn thất phụ động có từ dư (φ dư = 2÷10)φđm nên không tải tốc độ không tải động có giá trò là: ω= Uu Kφ dm Tốc độ ωot thường lớn s với tốc độ đònh mức, nên thực tế không cho phép động chiều kích từ nối tiếp làm việc chế độ không tải Ngoài nhìn vào đặc tính động chiều kích từ nối tiếp cấu tạo ta có nhận xét sau : • Đặc tính động chiều kích từ nối tiếp mềm độ cứng thay đổi theo phụ tải Do thông số tốc độ động ta biết thay đổi phụ tải Tuy nhiên không nên sử dụng động cho truyền động có yêu cầu ổn đònh cao mà nên sử dụng cho truyền động có yêu cầu tốc độ • Động kích từ nối tiếp có khả tải lớn vè Moment Nhờ cuộn kích từ nối tiếp nên vùng dòng điện phần ứng lớn đònh mức từ thông động lớn đònh mức, moment tăng nhanh với tăng dòng điện Như với mức độ dòng điện động chiều kích từ nối tiếp có khả tải môment khả khởi động tốt động chiều kích từ độc lập Nhờ có ưu điểm mà động kích từ nối tiếp thích hợp cho truyền động làm việc thường có tải lớn yêu cầu moment khởi động lớn máy nâng vận chuyển, máy cán thép • Vì từ thông động phụ thuộc vào dòng điện phần ứng nên khả chụi tải động không bò ảnh hưởng sụt áp lưới điện Loại động thích hợp cho truyền động dùng ngành giao thông có đường cung cấp điện dài Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều : III Vấn đề điều chỉnh tốc độ Hầu hết máy sản xuất đòi hỏi phải có nhiều cấp độ khác Việc chọn cấp tốc độ yêu cầu thực tế đặt Về phương diện động điện chiều có nhiều ưu việc so với loại động khác Đó đặc tính điều chỉnh tốc độ dễ dàng nhờ mà có cấu trúc mạch điều khiển động lực đơn giản đồng thời việc điều chỉnh có chất lượng tốt Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thông φ : Điều chỉnh từ thông kích thích cảu động điện chiều điều chỉnh moment điện từ M=k.φIư sức điện động k φ Iư động Đối với động kích từ nối tiếp từ thông φ thay đổi phương pháp sau đây: • Mắc Sun dây cuộn kích thích điện trở: • • Thay đổi số vòng dây dây kích từ Mắc sun dây phần ứng : Nếu dòng điện kích từ lúc đầu It = I dòng điện kích thích sau áp dụng biện pháp giảm xuống It = KI với hệ số k : K= Rst [...]... phép động cơ một chiều kích từ nối tiếp làm việc ở chế độ không tải Ngoài ra nhìn vào đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ nối tiếp và cấu tạo của nó ta có nhận xét sau : • Đặc tính của động cơ một chiều kích từ nối tiếp mềm và độ cứng thay đổi theo phụ tải Do đó thông số tốc độ của động cơ ta có thể biết được sự thay đổi của phụ tải Tuy nhiên không nên sử dụng động cơ này cho những truyền động. .. độc lập Nhờ có ưu điểm đó mà động cơ kích từ nối tiếp rất thích hợp cho những truyền động làm việc thường có quá tải lớn và yêu cầu moment khởi động lớn như máy nâng vận chuyển, máy cán thép • Vì từ thông của động cơ chỉ phụ thuộc vào dòng điện phần ứng nên khả năng chụi tải của động cơ không bò ảnh hưởng bởi sụt áp của lưới điện Loại động cơ này thích hợp cho những truyền động dùng ngành giao thông... truyền động có yêu cầu tốc độ • Động cơ kích từ nối tiếp có khả năng quá tải lớn vè Moment Nhờ cuộn kích từ nối tiếp nên ở vùng dòng điện phần ứng lớn hơn đònh mức thì từ thông động cơ lớn hơn đònh mức, do đó moment của nó tăng nhanh hơn với sự tăng dòng điện Như vậy với mức độ quá dòng điện như nhau thì động cơ một chiều kích từ nối tiếp có khả năng quá tải về môment và khả năng khởi động tốt hơn động cơ. .. trường có 2 loại Encoder số : Bộ giải mã tuyệt đối ( Absolute Encoder ) : Là loại thiết bò mã hóa mà các tín hiệu mã đầu ra song song để chỉ thò góc quay tuyệt đối của trục Loại này không cần bộ đếm để điếm xung mà vẫn có thể biết góc quay của trục thiết bò mã hóa Cũng giống như nhiều loại Encoder khác, bộ giải mã tuyệt đối gồm một đóa tròn, trên đó có những khoảng trong suốt và đục nh sáng có thể xuyên... chỉnh tốc độ động cơ bằng phương pháp điều rộng xung là thay đổi được tON và fxung = 1/T = const B Bộ giải mã vò trí I Encoder số : Mỗi một Encoder số bao gồm một đóa tròn với các vạch kẻ mẫu ở trên Các vạch mẫu này được đọc bởi các đầu cảm biến Đóa này thường đi kèm với trục quay của nó, trục này làm quay những mẫu phát ra tín hiệu cho mỗi vò trí nhận được Cách ghi các mã trên đóa phụ thuộc vào các mẫu... bò mã hóa tuyệt đối, có độ phân giải cao hơn và cho ra các giá trò thay đổi trong phạm vi rộng hơn so với thiết bò mã hóa tăng dần ( Incremental Encoder ) Thiết bò mã hóa tăng dần ( Incremental Encoder ) Là loại thiết bò mã hóa có dãy xung ra phù hợp với góc của trục quay Thiết bò mã hóa này không có xung ra khi trục không làm việc Do đó cần có một bộ đếám để xung ra Thiết bò mã hóa cho biết vò trí. .. dạng Hyperbol và mềm ở phạm vi dòng điện có giá trò nhỏ hơn đònh mức vùng dòng điện lớn, do mạch bão hoà nên từ thông hầu như không đổi và đặc tính có dạng gần như tuyến tính Giả thiết động cơ không tải (I=0, M=0) thì tốc độ không tải lý tưởng sẽ vô cùng lớn Nhưng thực tế do có ma sát, các tổn thất phụ và động cơ có từ dư (φ dư = 2÷10)φđm nên khi không tải thì tốc độ không tải của động cơ vẫn có giá... và Encoder quay 1 Encoder tiếp xúc : - Điểm tiếp xúc thực tế của loại Encoder này là giữa đóa và đầu đọc thông qua chổi than Loại này có nhược điểm là tạo ra ma sát, hao mòn, bụi bẩn do mọt than, xuất hiện điện trở tiếp xúc, gây ra rung động làm giảm độ chính xác và tuổi thọ - Độ phân giải của Encoder phụ thuộc vào đường rãnh và độ chính xác nhỏ nhất của một rãnh có thể có được trên đóa, độ phân giải. .. đơn giản và đồng thời việc điều chỉnh có chất lượng tốt 2 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông φ : Điều chỉnh từ thông kích thích cảu động cơ điện một chiều chính là điều chỉnh moment điện từ M=k.φIư và sức điện động k φ Iư của động cơ Đối với động cơ kích từ nối tiếp thì từ thông φ có thể thay đổi bằng những phương pháp sau đây: • Mắc Sun dây cuộn kích thích bằng một điện trở: • • Thay đổi... trên bộ chỉ thò của máy Tín hiệu đầu ra của thiết bò mã hóa không bò ảnh hưởng bởi nhiễu của thiết bò đóng, ngắt và không yêu cầu điều chỉnh góc quay chính xác Hơn nữa, thậm chí nếu tín hiệu mã hóa đầu ra không thể đọc vì trục quay quá nhanh, thì góc quay chính xác được ghi khi tốc độ quay giảm xuống, hoặc ngay khi nguồn cho thiết bò mã hóa bò ngắt Thêm nữa, mã hóa sẽ không hoạt động do sự rung động ... micros Độ phân giải Encoder quang thông thường đạt đến 14 bits Hiện thò trường có loại Encoder số : Bộ giải mã tuyệt đối ( Absolute Encoder ) : Là loại thiết bò mã hóa mà tín hiệu mã đầu song song... đặc tính động giảm từ thông biệu diễn hình Với mạng moment phụ tải Mc thích hợp với chế độ làm việc động giảm từ thông tốc độ động tăng lên II Đặc tính động kích từ nối tiếp : Động DC kích từ... có: ω= U u Ru + R f − Iu Kφ Kφ (4) Biểu thức (4) đặc tính điện động Mặt khác moment điện từ Mđt động xác đònh : Mđt = KφIư Iu = Suy : M dt kφ Thay giá trò Iư vào (4) ta : ω= U u ( Ru + R f ) −