mô hình chiết chai di động

1 PHẦN I TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ DC VÀ ĐỘNG CƠ BƯỚC 2 CHƯƠNG I GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ DC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ DC I. Giới thiệu về động cơ một chiều 1. Khái niệm Ngày nay, mặc dù điện xoay chiều được sử dụng rất rộng rãi. song máy điện một chiều vẫn tồn tại, đặc biệt là động cơ điện một chiều. Trong công nghiệp, động cơ điện một chiều được sử dụng ở những nơi cần momen mở máy lớn hoặc trong yêu cầu điều chỉnh tốc độ và phạm vi rộng. Trong các thiết bị tự động, các máy điện khuếch đại, các động cơ chấp hành cũng là máy điện một chiều. Ngoài ra, các máy điện một chiều còn thấy trong các thiết bị ô tô, tàu thủy, máy bay, các máy phát điện một chiều điện áp thấp dùng trong thiết bị điện hóa, hàn điện với chất lượng cao. Nhược điểm chủ yếu của máy điện một chiều là có cổ góp làm cho cấu tạo phức tạp, đắc tiền , kém tin cậy và nguy hiểm trong môi trường dễ nổ. Khi sử dụng động cơ một chiều cần phải có nguồn một chiều kèm theo. 2. Nguyên lý làm việc Khi cho điện áp một chiều U vào 2 chổi điện A và B, trong dây quấn phần ứng có dòng điện I ư . các thanh dẫn ab, cd có dòng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực F đt tác động làm cho rô to quay. Chiều lực xác định theo qui tắc bàn tay trái. Phương trình điện áp: U = E ư + R ư I ư . Trong đó: E ư là sức phản điện. I ư là dòng điện trong dây quấn phần ứng R ư là điện trở của dây quấn phần ứng. U là điện áp đưa vào. Sức điện động của động cơ điện một chiều: φ n a PN Fu 60 '= 3 Trong đó : p là số đôi cực từ chính. N là số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần cứng. a là số đôi cực nhánh song song của cuộn dây. n là tốc độ quay (vòng / phút). φ là từ thông kích từ dưới một cực từ (wb). Mômen điện từ của động cơ: φ π . . .2 udt I a PN M = Momen điện từ là momen quay, cùng chiều với tốc độ quay n. 3. Điều chỉnh tốc độ Ta có phương trình: E ư = U – R ư I ư Thay trị số E ư = k E . φ. n Ta có phương trình tốc độ: Ta có các phương pháp điều chỉnh tốc độ:  Mắc điện trở điều chỉnh vào mạch phần ứng: Khi thêm điện trở vào mạch phần ứng, tốc độ sẽ giảm. Tổn hao trên phần ứng lớn nên chỉ số sử dụng với động cơ công suất nhỏ.  Thay đổi điện áp U: Nguồn điện một chiều điều chỉnh được dùng để cung cấp điện áp cho động cơ. Phương pháp này được sử dụng nhiều.  Thay đổi từ thông: Thay đổi từ thông bằng cách thay đổi dòng điện kích từ. Khi điều chỉnh tốc độ ta kết hợp các phương pháp trên với nhau. Ví dụ: phương pháp thay đổi từ thông kết hợp với phương pháp thay đổi điện áp thì phạm vi điều chỉnh rất rộng. Đây là ưu điểm lớn của động cơ điện một chiều. 4. Đặc tính động cơ điện kích từ song song f . ,, E uu K IRU n - = Iư + - - + A1 A2 + - F1 F2 Ikt Kích từ song song φ . , M u K M I = M KK RR K U n ME P u E 2 . , φ φ + −= 4 Đường đặc tính cơ: n = f(M) Ta có : M = K M . I ư .φ ⇒ Để thay đổi tốc độ ta thêm điện trở Rp Đường đặc tính cơ  Đặc tính làm việc: Đặc tính làm việc được xác định khi điện áp và dòng điện kích từ không thay đổi. Đó là các quan hệ giữa tốc độ n, momen M, dòng điện phần ứng I ư và hiệu suất η theo công suất có trên trục P 2 : , , EE KK u u I R U n ff -= M KK R K U n ME u E 2 . , f f -= M R P = 0 R P ≠ 0 n 5 Ta thấy đặc tính cơ cứng và tốc độ rất ít thay đổi khi P 2 thay đổi nên được dùng trong máy cắt kim loại, máy công cụ. Điều chỉnh tốc độ với yêu cầu cao sẽ được dùng động cơ kích từ độc lập. 5. Đặc tính động cơ điện kích từ độc lập Ưu điểm: khi làm việc máy không bị ảnh hưởng bởi I kt Nhược: tốn kinh phí do nguồn kích. 6. Đặc tính động cơ điện kích từ nối tiếp P 2 I n M I ư n η Kích từ độc lập Vkt + - Ikt V Iư + - - + Kích từ nối tiếp - + V Iư + - k M = φ 6 I = I Ư = I kt Đặc tính cơ: n = f(M) I ư = k I .φ M = k M . I Ư . φ = k M . k I . φ 2 = k 2 . φ 2 hay Với I M k k k = Ta có: Đặc tính cơ Phương trình đặc tính có dạng Hyperpon _ đặc tính cơ mềm, dễ thay đổi tốc độ hơn kích từ song song. Nhưng dễ gây hỏng động cơ khi tăng tốc độ. Do đó, không cho phép động cơ kích từ nối tiếp mở máy không tải hoặc tải nhỏ.  Đặc tính làm việc: E uI E k Rk Mk Uk n ' . . . −= M n n P 2 Vùng làm việc η n I M n gh 7 Động cơ làm việc với tốc độ n nhỏ hơn n gh . Khi chưa bão hòa momen quay động cơ tỷ lệ với bình phương dòng điện, tốc độ giảm theo tải, động cơ kích từ nối tiếp thích hợp trong chế độ tải nặng nề. 7. Đặc tính động cơ điện kích từ hỗn hợp Các dây quấn kích từ có thể nối thuận (từ trường 2 dây quấn cùng chiều) làm tăng từ thông, hoặc nối ngược (từ trường 2 dây quấn ngược nhau) làm giảm từ thông. Đặc tính cơ động cơ kích từ hỗn hợp khi nối thuận (đường 1) sẽ là trung bình giữa đặc tính cơ của động cơ kích từ somg song (đường 2) và nối tiếp (đường 3) ở hình trên. 4 2 3 1 n M Đặc tính cơ Kích từ hổn hợp - Iư + 8 Các động cơ làm việc nặng nề, dây quấn kích từ nối tiếp là dây kích từ chính, dây quấn kích từ song song là phụ và nối thuận. Dây quấn kích từ song song bảo đảm tốc độ động cơ không tăng quá lớn khi M nhỏ. Động cơ kích từ hỗn hợp có dây quấn kích từ nối tiếp là kích từ phụ và nối ngược, có đặc tính rất cứng (đường 4), tốc độ hầu như cố định khi momen thay đổi. Thích hợp với các động cơ yêu cầu tốc độ ít thay đổi. II. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ DC Trong công nghiệp đòi hỏi có nhiều cấp tốc độ khác nhau, tùy theo yêu cầu cần thiết mà người ta chọn cấp tốc độ này hay cấp tốc độ khác. Để có các cấp tốc độ khác nhau, ta có thể thay đổi cấu trúc cơ học của máy như tỉ số truyền hay thay đổi tốc độ của chính động cơ truyền động. Thông thường để chỉnh tinh tốc độ ta dùng phương pháp thay đổi tốc độ của động cơ truyền động, các phương pháp điều chỉnh sau: 1. Điều chỉnh các thông số ở mạch của máy điện - Điều chỉnh điện trở của mạch phần ứng. - Điều chỉnh kích từ của động cơ. Phương pháp điều chỉnh này có tốc độ cứng, đặc tính cơ giảm nên độ chính xác trong việc duy trì tốc độ không cao, phạm vi điều chỉnh tốc độ hẹp, độ tinh điều chỉnh kém. Khi điều chỉnh càng sâu thì sai số tốc độ tăng và mement ngắn mạch giảm, nghĩa là độ chính xác duy trì tốc độ và khả năng quá tải kém. Phương pháp này không được khuyến khích thực hiện. 2. Thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi điện áp nguồn cung cấp cho phần ứng động cơ. - Hệ thống máy phát- động cơ. - Hệ biến đổi van điều khiển (SCR)-động cơ. - Hệ điều áp van _ từ _ động cơ (khuếch đại từ _ động cơ). - Hệ điều áp nguồn _ động cơ. Về các chỉ tiêu kỹ thuật và năng lượng thì phương pháp điều áp xung được đánh giá tốt. Trước hết nó là phương pháp điều chỉnh triệt để, nghĩa là có thể điều chỉnh tốc độ trong bất kỳ vùng tải nào, kể cả khi không tải lý tưởng. Đặc tính cơ điều chỉnh đảm bảo được sai số tốc độ nhỏ, khả năng quá tải lớn, dải điều chỉnh rộng và 9 tổn hao năng lượng thấp. Bởi vì đặc tính cơ của phương pháp tuy mềm hơn đặc tính cơ tự nhiên nhưng cứng hơn khi dùng phương pháp điều chỉnh thông số. Mặt khác vì phần tử điều chỉnh đặc trong mạch điều khiển của bộ biến đổi là mạch có công suất nhỏ, nên độ tinh chỉnh cao, thao tác nhẹ nhàng và có khả năng cải thiện thành hệ tự động vòng kín. Nhược điểm: là phải dùng bộ biến đổi phức tạp nên vốn đầu tư cơ bản và vận hành phí cao. Tuy nhiên với các ưu điểm trên, phương pháp này tạo được năng suất cao, tổn thất năng lượng ít do đó được sử dụng rộng rãi. 3. Điều chỉnh sơ đồ - Sơ đồ phân mạch phần ứng. - Sơ đồ dùng hai động cơ DC liên kết nối cứng với nhau. - Sơ đồ dùng hai động cơ liên kết nối hở với nhau. 4. Phương pháp điều rộng xung Điện áp ra bao gồm những xung có bề rộng thay đổi được và biên độ là hằng số. Yêu cầu là mạch có khả năng đóng ngắt ở tần số cao, có thể đóng ngắt riêng cho từng ngắt khác nhau. Các loại mạch này thích hợp cho các mạch động lực dùng transistor công suất, việc đóng ngắt nhiều lần, nếu ta thay đổi được các độ rộng xung trong một chu kỳ thì ta có thể hạn chế được sóng hài bậc cao. Với những nhận xét ưu điểm của bốn phương pháp điều chỉnh trên ta nhận thấy: Để điều chỉnh tốc độ động cơ DC cần có dải điều chỉnh rộng, đòi hỏi chất lượng điều chỉnh cao, ta chọn phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ DC bằng phương pháp điều rộng xung nghĩa là thay đổi được t on và f xung = 1/T = const. III. CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Một hệ thống truyền động điện điều chỉnh có thể là tự động nếu có dùng các khâu hồi tiếp để lập thành vòng kín hoặc là bán tự động khi chỉ điều khiển vòng hở và chỉ bằng tay. Chất lượng của hệ được đánh giá nhờ các chỉ tiêu sau đây: 1. Sai số tĩnh tốc độ Sai số tĩnh tốc độ là đại lượng đặc trưng cho độ chính xác duy trì tốc độ đặt. Nó là giá trị tương đối của độ sụt tốc ứng với tải định mức so với tốc độ đặt khi không tải lý tưởng. 10 S% = %100 od od ω ωω − (1-1) Trong đó: ω : Tốc độ ứng với tải định mức. od ω : Tốc độ không tải lý tưởng ứng với giá trị đặt. Vì đặc tính cơ của hệ thống là đường thẳng nên ta có quan hệ: β ω C M =∆ od C M S ωβ . % = (1-2) Như vậy sai số tốc độ phụ thuộc vào độ cứng của đặc tính cơ β, tốc độ đặt khi không tải lý tưởng ω od và phụ tải trên trục động cơ Mc. Sai số ∆ càng nhỏ nghĩa là độ chính xác càng cao thì hệ càng tốt. Nói chung các hệ bán tự động có độ chính xác không cao, đa số phương pháp điều chỉnh thông số có S lớn còn phương pháp điều chỉnh nguồn thì S nhỏ hơn nhiều. 2. Phạm vi điều chỉnh Phạm vi điều chỉnh D là tỉ số giữa tốc độ làm việc lớn nhất và nhỏ nhất ứng với phụ tải đã cho. MIN MAX D ω ω = (1-3) Tốc độ lớn nhất ω max thường bị giới hạn bởi độ bền cơ của phần quay của động cơ. Một số máy điện một chiều tốc độ lớn nhất còn bị giới hạn bởi điều kiện chuyển mạch vì khi tốc độ lớn tia lửa phát sinh trên cổ góp dưới các chổi than sẽ mạnh lên và có thể không cho phép. Vì vậy thông thường chỉ cho phép ω max ≤ (1-3)ω đm . Tốc độ nhỏ nhất ω min trong dải điều chỉnh bị chặn bởi yêu cầu khắc phục moment quá tải cho phép, bảo đảm độ chính xác điều chỉnh (s%). Tốc độ cực đại trong dải điều chỉnh khi M c = M đm ω max = ω o - β dm M (1-4) [...]... Để cho động cơ quay liên tục ta cấp điện cho hai cuộn dây tuần tự Hình sau sẽ minh hoạ cho động cơ quay theo chiều thuận: Winding 1a 1000100010001000100010001 Winding 1b 0010001000100010001000100 Winding 2a 0100010001000100010001000 Winding 2b 0001000100010001000100010 time -> Winding 1a 1100110011001100110011001 Winding 1b 0011001100110011001100110 29 Winding 2a 0110011001100110011001100 Winding 2b... như là động cơ đơn cực IV ĐỘNG CƠ NHIỀU PHA Hình 3.4 Loại động cơ này hiếm thấy trong các loại động cơ bước nam châm vĩnh cửu, đầu của các cuộn dây được nối tuần hoàn với một nút giữa hai cặp cuộn dây trên hình tròn Phổ biến nhất là loại 3 phase và 5 phase Điều khiển động cơ này yêu cầu 1/2 cầu H cho mỗi cực của động cơ, những loại động cơ này có thể cung cấp 31 moment lớn hơn so với những động cơ... tiếp I ĐỘNG CƠ TỪ TRỞ THAY ĐỔI Hình 3.1 Nếu động cơ có 3 cuộn dây thường được kết nối như hình với một đầu chung cho tất cả các cuộn dây Khi sử dụng cuộn dây chung thường được đưa vào nguồn dương và các cuộn dây độ nối mức thấp tuần tự Theo hình trên động cơ từ trở thay đổi có mỗi bước là 30 độ rotor trong động cơ này có 4 răng và stator có 6 cực với mỗi cuộn dây được bao phủ bởi 2 cực đối di n Khi... chiều quay rotor Động cơ mô tả ở trên là loại động cơ nam châm vĩnh cửu hay hỗn hợp mỗi bước tương ứng 30 độ Cuộn dây số một của động cơ được định ở giữa cực trên và cực dưới của stator trong khi cuộn dây thứ 2 của động cơ được định giữa cực trái và phải của động cơ Rotor động cơ nam châm vĩnh cửu này có 6 cực 3 nam và 3 bắc được sắp xêp vòng tròn Cho độ phân giải cấp cao hơn rotor động cơ phải có nhiều... dòng điện, tốc độ truyền động tự động vòng kín • Nguyên lý điều khiển tự động vòng kín Trong hệ thống điều khiển tốc độ động cơ DC bằng cách đổi dấu điện áp n cung cấp phần ứng động cơ Khi đó tốc độ làm việc của động cơ được điều chỉnh nhờ thay đổi tốc độ không tải lý tưởng n 0 Còn độ cứng của đặc tính cơ β được giữ nguyên như hình vẽ: W0min wmin w1’min 1’ Mđm Eb0 Eb1 Eb2 M 15 Hình1 _5 Giả sử các đặc... hệ thống truyền động rời rạc Các hệ thống truyền động rời rạc này thực hiện nhờ loại động cơ chấp hành đặc biệt gọi là động cơ bước Động cơ bước thường là động cơ đồng bộ dùng để phổ biến các tín hiệu điều khiển dươí dạng các xung điện áp thành các chuyển động góc quay hoặc chuyển động của rotor và có khả năng cố định rotor vào những vị trí cấn thiết Động cơ bước làm việc được nhờ có bộ chuyển mạch... chế bằng diode Một tụ điện dụng để hạn chế điều cũng có thể được sử trên: 35 Hình 3.9 Cách tính giá trị tụ tương tự như hình trên nhưng các thông số cộng hưỡng thì khác Với một động cơ bước nam châm vĩnh cửu nếu tụ hoạt động gần tần số cộng hưởng thì moment sẽ tăng gấp đôi kết quả là đồ thị moment và tốc độ sẽ phức tạp: Hình 3.10 3 Mạch cầu điều khiển động cơ bước lưỡng cực và cầu H Điều khiển động cơ... đổi Động cơ bước được chia thành hai loại, động cơ bước nam châm vĩnh cửu và động cơ bước từ trở thay đổi( cũng có loại động cơ phối hợp cả hai loại trên ) cách chia cũng phụ thuộc quan điểm người sử dụng Nếu đánh mất nhãn trên động cơ ta có thể tổng quát nêu lên được hai khác biệt bởi cảm nhận được qua giác quan Động cơ nam châm vĩnh cửu có xu hướng “khớp “ khi ta dùng tay xoay rotor trong khi động. .. nhau ta được cách điều khiển theo kiểu hafl-step: Winding 1 1001001001001001001001001 Winding 2 0100100100100100100100100 Winding 3 0010010010010010010010010 time -> III ĐỘNG CƠ LƯỠNG CỰC Hình 3.3 Động cơ nam châm vĩnh cửu được cấu tạo với phần cơ giống hệt loại đơn cực nhưng hai cuộn dây được kết nối đơn giản hơn, không có mối nối ở giữa Như vậy động cơ có cấu tạo đơn giản hơn tuy nhiên mạch điều... giảm dần, lúc này là động cơ trả năng lượng về lưới nên động cơ được xem như máy phát, đến khi động cơ được kích dẫn bởi xung kế tiếp thì lúc đó dòng bắt đầu tăng lên 21 Xung kích Iö Giaûn ñoà xung kích c Đảo chiều quay động cơ Để thay đổi chiều quay của động cơ ta cần đổi dấu điện áp quy định vận tốc Theo lý thuyết, vận tốc của động cơ không thể thay đổi tức thời được vì trong động cơ còn có cuộn . cho phần ứng động cơ. - Hệ thống máy phát- động cơ. - Hệ biến đổi van điều khiển (SCR) -động cơ. - Hệ điều áp van _ từ _ động cơ (khuếch đại từ _ động cơ). - Hệ điều áp nguồn _ động cơ. Về các. truyền động tự động vòng kín. • Nguyên lý điều khiển tự động vòng kín Trong hệ thống điều khiển tốc độ động cơ DC bằng cách đổi dấu điện áp cung cấp phần ứng động cơ. Khi đó tốc độ làm việc của động. 1 PHẦN I TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ DC VÀ ĐỘNG CƠ BƯỚC 2 CHƯƠNG I GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ DC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ DC I. Giới thiệu về động cơ một chiều 1. Khái niệm Ngày