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

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 nhi ên vẫn có thể điều khiển tốc độ và chiều quay c ủa 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 hoạt động với điện áp thấp, dùng với những tải nhỏ. Trong công nghiệp, động c ơ điện một chiều được sử dụng ở những nơi yêu cầu moment mở máy lớn hoặc 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, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong cuộn rotor trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục. Thông thường bộ phận này là bộ phận gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp. Đây cũng chính là nhược điểm chính của động cơ điện một chiều: cổ góp làm cho cấu tạo phức tạp, đắt tiền, kém tin cậy và nguy hiểm trong môi trường dễ nổ, khi sử dụng phải có nguồn điện một chiều kèm theo hoặc bộ chỉnh lưu. Cấu tạo Phần chính gồm Stato(phần đứng yên) với các cực từ (bằng nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện), Roto với các cuộn dây quấn, cổ góp cùng chổi điện. 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 24V trở lại. Một trong những phương pháp để điều khiển mô tơ là sử dụng mạch điều chế độ rộng xung (PWM circuit - Pulse Wide Modulation). Mạch điều khiển mô tơ bằng phương pháp PWM hoạt động dựa theo nguyên tắc cấp nguồn cho mô tơ bằng chuỗi xung đóng mở với tốc độ nhanh. Nguồn DC được chuyển đổi thành tín hiệu xung vuông (chỉ gồm hai mức 0 volt và xấp xỉ điện áp hoạt động). Tín hiệu xung vuông này đư ợc cấp cho mô tơ. Nếu tần số chuyển mạch đủ lớn mô tơ sẽ chạy với một tốc độ đều đặn phụ thuộc vào mô men của trục quay. Với phương pháp PWM, điều chỉnh tốc độ của mô tơ thông qua việc điều chế độ rộng của xung, tức là thời gian "đầy xung" ("on") của chuỗi xung vuông cấp cho mô tơ. Việc điều chỉnh này sẽ tác động đến công suất trung bình 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 khiển trên cùng, xung ON có độ rộng nhỏ nên động cơ chạy chậm. Nếu độ rộng xung ON càng lớn (như dãy xung thứ 2 và thứ 3) động cơ DC chạy càng nhanh Ưu điểm: - Transistor ở lối ra chỉ có duy nhất hai trạng thái (ON hoặc OFF) do đó loại bỏ được mất mát về năng lượng đốt nóng hay năng lượng rò rỉ tại lối ra. - 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 kiểu PWM so với khi cấp một điện áp tương đương với điện áp trung bình của chuỗi 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 mô tơ không được gắn chặt và tiếng ồn này sẽ tăng lên nếu gặp phải trư ờng hợp cộng hưởng của vỏ. - Ngoài ra việc dùng chuỗi xung điều chế PWM có thể làm giảm tuổi thọ của mô tơ. Phương pháp tạo xung: Tạo xung bằng phần cứng và tạo xung bằng phần mềm Tạo xung bằng phần cứng dùng các thiết bị điện tử để tạo ra xung điều khiển, thay đổi tốc độ bằng tay. Tốc độ chỉnh chính xác trong một phạm vi nhỏ (tức là phải canh chỉnh và đánh dấu vị trí điều chỉnh tương ứng với tốc độ mong muốn). IC 555 Mạch PWM sử dụng IC 555 và đi ều 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=linear Dùng IC chuyên dụng: IC L298 Mạch điều khiển động cơ dùng L298 - là Chip tích hợp 2 mạch cầu H dùng Transistor, có thể ghép song song 2 kênh để tăng dòng tải hoặc điều khiển động 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 dụng http://www.vagam.dieukhien.net/bibliography.php? DSH00001 Xem giá cả và sơ đồ mạch điện thiết kế tại : http://dientuvietnam.net/forums/showthread.php?t=3429 Tạo xung bằng phần mềm: dùng vi điều khiển hoặc vi xử lý để viết chương trình tạo xung, mạch phần cứng thường được chế tạo theo dạng mạch cầu H. Để tìm hiểu mạch cầu H tải tài liệu phần 3 về động cơ bước http://www.picvietnam.com/download/Stepping/part3_step.pdf (trang chính) Hướng dẫn thiết kế mạch cầu H tại http://picvietnam.com/forum/showthread.php?t=1186 Chú 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. Mặc dù các MOSFET đã có sẵn diode bảo vệ bên trong, vẫn cần một diode bảo vệ bên ngoài. - Chọn MOSFET có dòng Max lớn hơn hai lần dòng khởi động của động cơ. - Cách li quang đầu vào cho mạch cầu H, để trách trường hợp dòng tải quá lớn làm hỏng Vi xử lý. - Mạch in phần đầu ra nối giữa các MOSFET và động cơ phải thiết kế sao cho chịu được dòng điện lớn, các đường này phải có độ rộng phù hợp. Nguồn: http://utehy.net/diendan/showthread.php?p=5190 . Đ ng cơ điện DC & đ. chỉnh tốc đ với phương pháp PWM Đ ng cơ điện một chiều là đ ng cơ điện hoạt đ ng với dòng điện một chiều. Đ ng cơ điện. đ ng cơ với sự hỗ trợ của các mạch điện tử cùng phương pháp PWM. Đ ng cơ điện một chiều trong dân dụng thường là các dạng đ ng cơ hoạt đ ng với điện áp