Động cơ điện DC & đ.chỉnh tốc độ với phương pháp PWM

Động cơ điện một chiều là động cơ điện hoạt động với dòng điện một chiều. Động cơ điện một chiều ứng dụng rộng rãi trong các ứng dụng dân dụng cũng như công nghiệp. Thông thường động cơ điện một chiều chỉ chạy ở một tốc độ duy nhất khi nối với nguồn điện, tuy nhiên vẫn có thể điều khiển tốc độ và chiều quay của động cơ với sự hỗ trợ của các mạch điện tử cùng phương pháp PWM....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Động cơ điện DC & đ.chỉnh tốc độ với phương pháp PWM Động cơ điện DC & đ.chỉnh tốc độ với phương pháp PWM Động cơ điện một chiều là động cơ điện hoạt động với dòng điện một chiều. Động cơ điện một chiều ứng dụng rộng rãi trong các ứng dụng dân dụng cũng như công nghiệp. Thông thường động cơ điện một chiều chỉ chạy ở một tốc độ duy nhất khi nối với nguồn điện, tuy nhiên vẫn có thể điều khiển tốc độ và chiều quay của động cơ với sự hỗ trợ của các mạch điện tử cùng phương pháp PWM.Động cơ điện một chiều trong dân dụng thường là các dạng động cơ hoạtđộng với điện áp thấp, dùng với những tải nhỏ. Trong công nghiệp, động cơđiện một chiều được sử dụng ở những nơi yêu cầu moment mở máy lớnhoặc yêu cầu thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng. Một phần quan trọng của động cơ điện một chiều là bộ phận chỉnh lưu, nócó nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong cuộn rotor trong khi chuyển độngquay của rotor là liên tục. Thông thường bộ phận này là bộ phận gồm cómột bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp. Đây cũng chính lànhược điểm chính của động cơ điện một chiều: cổ góp làm cho cấu tạophức tạp, đắt tiền, kém tin cậy và nguy hiểm trong môi trường dễ nổ, khi sửdụng phải có nguồn điện một chiều kèm theo hoặc bộ chỉnh lưu.Cấu tạoPhần chính gồm Stato(phần đứng yên) với các cực từ (bằng nam châm vĩnhcửu hoặc nam châm điện), Roto với các cuộn dây quấn, cổ góp cùng chổiđiện.Điều khiển động cơ DC loại nhỏ, điện áp thấp.Động cơ DC sử dụng trong dân dụng thường chỉ hoạt động ở điện áp 24Vtrở lại. Một trong những phương pháp để điều khiển mô tơ là sử dụng mạchđiều chế độ rộng xung (PWM circuit - Pulse Wide Modulation).Mạch điều khiển mô tơ bằng phương pháp PWM hoạt động dựa theonguyên tắc cấp nguồn cho mô tơ bằng chuỗi xung đóng mở với tốc độnhanh. Nguồn DC được chuyển đổi thành tín hiệu xung vuông (chỉ gồm haimức 0 volt và xấp xỉ điện áp hoạt động). Tín hiệu xung vuông này được cấpcho mô tơ. Nếu tần số chuyển mạch đủ lớn mô tơ sẽ chạy với một tốc độđều đặn phụ thuộc vào mô men của trục quay.Với phương pháp PWM, điều chỉnh tốc độ của mô tơ thông qua việc điềuchế độ rộng của xung, tức là thời gian đầy xung (on) của chuỗi xungvuông cấp cho mô tơ. Việc điều chỉnh này sẽ tác động đến công suất trungbình cấp cho mô tơ và do đó sẽ thay đổi tốc độ của mô tơ cần điều khiển. Như trên hình, với dãy xung điều khiểntrên cùng, xung ON có độ rộng nhỏ nên động cơ chạy chậm. Nếu độ rộngxung ON càng lớn (như dãy xung thứ 2 và thứ 3) động cơ DC chạy càngnhanhƯu điểm:- Transistor ở lối ra chỉ có duy nhất hai trạng thái (ON hoặc OFF) do đóloại bỏ được mất mát về năng lượng đốt nóng hay năng lượng rò rỉ tại lốira.- Dải điều khiển rộng hơn so với mạch điều chỉnh tuyến tính.- Tốc độ mô tơ quay nhanh hơn khi cấp chuỗi xung điều chế theo kiểuPWM so với khi cấp một điện áp tương đương với điện áp trung bình củachuỗi xung PWM.Nhược điểm:- Cần các mạch điện tử bổ trợ - giá thành cao- Các xung kích lên điện áp cao (12 - 24V) có thể gây nên tiếng ồn nếu môtơ không được gắn chặt và tiếng ồn này sẽ tăng lên nếu gặp phải trường hợpcộng hưởng của vỏ.- Ngoài ra việc dùng chuỗi xung điều chế PWM có thể làm giảm tuổi thọcủa mô tơ.Phương pháp tạo xung: Tạo xung bằng phần cứng và tạo xung bằng phầnmềmTạo xung bằng phần cứng dùng các thiết bị điện tử để tạo ra xung điềukhiển, thay đổi tốc độ bằng tay. Tốc độ chỉnh chính xác trong một phạm vinhỏ (tức là phải canh chỉnh và đánh dấu vị trí điều chỉnh tương ứng với tốcđộ mong muốn).IC 555 Mạch PWM sử dụng IC 555 và điều khiển tốc độ thông qua biến trở,không đảo chiều động cơ được.Mạch điện trên được lấy từ Diễn đàn sinh viên Đại học công nghệ.http://www.fotech.o....2&showtopic=3162&mode=linearDùng IC chuyên dụng: IC L298Mạch điều khiển động cơ dùng L298 - là Chip tích hợp 2 mạch cầu H dùngTransistor, có thể ghép song song 2 kênh để tăng dòng tải hoặc điều khiểnđộng cơ bước (kết hợp với L297). Mạch này dòng không cao, tỏa nhiệt +sụt thế trên Tran lớn, tốt nhất là nên lắp sơ đồ cầu H dùng MOSFET.Xem datasheet bản dịch tiếng việt để biết cách sử dụnghttp://www.vagam.dieukhien.net/bibliography.php?.....DSH00001Xem giá cả và sơ đồ mạch điện thiết kế tại :http://dientuvietnam.net/forums/showthread.php?t=3429Tạo xung bằng phần mềm: dùng vi điều khiển hoặc vi xử lý để viếtchương trình tạo xung, mạch phần cứng thường được chế tạo theo dạngmạch cầu H.Để tìm hiểu mạch cầu H tải tài liệu phần 3 về động cơ bướchttp://www.picvietnam.com/download/Stepping/part3_step.pdf (trangchính)Hướng dẫn thiết kế mạch cầu H tạihttp://picvietnam.com/forum/showthread.php?t=1186Chú ý :Khi thiết kế mạch cầu H thì chú ý một số điểm:- Dùng Đi ốt bảo vệ nối giữa máng (D) và nguồn (S) cho Transistor. Mặcdù các MOSFET đã có sẵn diode bảo vệ bên trong, vẫn cần một diode bảovệ bên ngoài.- Chọn MOSFET có dòng Max lớn hơn hai lần dòng khởi động của độngcơ.- Cách li quang đầu vào cho mạch cầu H, để trách trường hợp dòng tải quálớn ...