Các loại động cơ bước pptx

1 Cácloạiđộngcơbước Phần1:ĐộngcơbướcdịchbởiĐoànHiệp  • Giớithiệu • Độngcơbiếntừtrở • Độngcơđơncực • Độngcơhaicực • Độngcơnhiềupha  Giớithiệu Độngcơbướcđượcchialàmhailoại,namchâmvĩnhcửuvàbiếntừtrở(cũngcó loạiđộngcơhỗnhợpnữa,nhưngnókhôngkhácbiệtgìvớiđộngcơnamchâm vĩnh cửu).Nếumấtđinhãntrênđộngcơ,cácbạnvẫncóthểphânbiệthailoại độngcơ này bằngcảmgiác mà không cần cấpđiệnchochúng.Độngcơnam châm vĩnh cử u dường như có các nấc khi bạn dùng tay xoay nhẹ rotor của chúng,trongkhiđộngcơbiếntừtrởthìdườngnhưxoaytựdo(mặcdùcảm thấychúngcũngcónhữngnấcnhẹb ởisựgiảmtừtínhtrongrotor).Bạncũngcó thểphânbiệthailoạiđộngcơnàybằngohmkế.Độngcơbiếntừtrởthườngcó3 mấu,vớimộtdâyvềchung,trongkhiđó,độ ngcơnamchâmvĩnhcửuthường có hai mấu phân biệt, có hoặc không có nút trung tâm. Nút trung tâmđược dùngtrongđộngcơnamchâmvĩnhcửuđơncực. Độngcơbướcphongphúvềgóc quay.Cácđộngcơkémnhấtquay90độmỗi bước,trongkhiđócácđộngcơnamchâmvĩnhcửuxửlýcaoth ườngquay1.8 độđến0.72độmỗibước.Vớimộtbộđiềukhiển,hầuhế tcácloạiđộngcơnam châmvĩnhcửuvàhỗnhợpđềucóthểchạyởchếđộnửabước,vàmộtvà ibộ điềukhiểncóthểđiềukhiểncácphânbướcnhỏhơnhay còngọilàvibước. Đốivớicảđộngcơnamchâmvĩnhcửuhoặcđộngcơbiếntừtrở,nếuchỉmột mấucủađộngcơđượckích,rotor(ởkhôngtải)sẽnhảyđến mộtgócc ốđịnhvà sauđógiữnguyênởgócđóchođếnkhimomentxoắnvượt quagiátrịmoment xoắngiữ(holdtorque)củađộngcơ. 2 Độngcơbiếntừtrở Hình1.1  Nếumotorcủab ạncó3cuộndây,đượcnốinhưtrongbiểuđồhình1.1,vớimột đầunốichungchotấtcảcáccuộn,thìnóchắchẳnlàmộtđộngcơbiếnt ừtrở. 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. Dấuthậptronghình1.1làrotorcủađộngcơ biếntừtrởquay30độmỗibước. Rotortrongđộngcơnàycó4răngvàstatorcó6cực,mỗicuộnquấnquanhhai cựcđốidiện.Khicuộn1đượckíchđiện,răngXcủa rotorbịhútvàocực1.Nếu dòngqua cuộn1 bị ngắt vàđóngdòngqua cuộn2, rotor sẽ quay 30độtheo chiềukimđồnghồvàrăngYsẽhútvàocực2. Đểquayđộngcơnàymột cáchliêntục,chúngtachỉcầncấpđiệnliêntụcluân phiêncho3cuộn.Theologicđặtra,trongbảngd ướiđây1cónghĩalàcódòng điệnđiquacáccuộn,vàchuỗiđi ềukhiểnsausẽquayđộngcơtheochiềukim đồnghồ24bướchoặc2vòng: Cuộn11001001001001001001001001 Cuộn20100100100100100100100100 Cuộn30010010010010010010010010 thờigian‐‐> PhầnĐiềukhiểnmứctrungbình cungcấpchitiếtvềphươngpháptạoracác dãy tín hiệuđiều khiển như vậy, và phần Các mạchđiều khiển bàn về việc đóngngắtdòngđiệnquacáccuộnđểđiề ukhiểnđộngcơtừcácchuỗinhưthế. Hìnhdạngđộngcơđượcmôtảtronghình1.1,quay30độmỗibước,dùngsố răngrotorvàsốcựcstatortốithiểu.Sửdụngnhiềucực vànhiềurănghơncho phépđộngcơquayvớigócnh ỏhơn.Tạomặtrăngtrênbềmặtcáccựcvàcác răngtrênrotormộtcáchphùhợpchophépcácbướcnhỏđếnvài độ. 3 Độngcơđơncực Hình1.2   Độngcơbướcđơncực,cảnamchâmvĩnhcửuvàđộngcơhỗnhợp,với5,6hoặc 8dâyrathườngđượcquấnnhưsơđồhình1.2,vớimộtđầunốitrungtâmtrên các  cuộn. Khi dùng, cácđầu nối trung tâm thườngđược nối vào cực dương nguồn cấp, và haiđầu còn lại của mỗi mấu lần lượt nốiđấtđểđảo chiều từ trườngtạ obởicuộnđó. Sựkhácnhaugiữahailoạiđộngcơnamchâmvĩnhcửuđơncựcvàđộngcơhỗn hợpđơncựckhôngthểnóirõtrongnộidungtómtắtcủatàiliệu này.Từđây, khikhảosátđộngcơđơncực,chúngtachỉkhảosátđộngcơnamchâmvĩnhcửu, việcđiềukhiểnđộngcơhỗnhợpđơncựchoàntoàntươngtự. Mấu1 nằmởcựctrênvàdướicủastator,cònmấu2nằmởhaicựcbênphảivà bêntráiđộngcơ.Rotorlàmộtnamchâmvĩnhcửuvới6cực,3Namvà3Bắc, x ếpxenkẽtrênvòngtròn. Đểxử lý góc bướcởmứcđộcaohơn, rotorphảicónhiều cựcđốixứnghơn. Độngcơ30độmỗibướctronghìnhlàmộttrongnhữngthiếtkếđộngcơ nam châmvĩnhcửuthôngdụngnhất,mặcdùđộngcơcóbước15độvà7.5độlàkhá lớn.Ngườitacũngđãtạorađượcđộngcơnamchâmvĩnhcửuvớimỗibướclà  1.8độvàvớiđộngcơhỗnhợpmỗibướcnhỏnhất cóthểđạtđượclà3.6độđến 1.8độ,còntốthơnnữa,cóthểđạtđến0.72độ. Nhưtronghình,dòngđiệnđiquatừđầutrung tâmcủamấu1đếnđầuatạora cựcBắctrongstatortrongkhiđócựccònlạicủastatorlàcựcNam.Nếuđiệnở mấu1bịngắtvàkíchmấu2,rotorsẽquay 30độ,hay1bước.Đểquayđộngcơ mộtcáchliêntục,chúngtachỉcầnápđiệnvàohaimấucủađôngcơtheodãy. 4 Mấu1a1000100010001000100010001 Mấu1a1100110011001100110011001 Mấu1b0010001000100010001000100 Mấu1b0011001100110011001100110 Mấu2a0100010001000100010001000 Mấu2a0110011001100110011001100 Mấu2b0001000100010001000100010 Mấu2b1001100110011001100110011 thờigian‐‐>thờigian‐‐>  Nhớrằnghainửacủa mộtmấukhôngbaogiờđượckíchcùngmộtlúc.Cảhai dãy nêu trên sẽ quay mộtđộngcơ nam châmvĩnh cửumột bướcởmỗithời điểm.Dãybêntráichỉcấpđiệnchom ộtmấutạimộtthờiđiểm,nhưmôtảtrong hìnhtrên;vìvậy,nódùngítnănglượnghơn.Dãybênphảiđòihỏicấpđiệncho cảhaimấumộtlúcvànói chungsẽtạoramộtmomentxoắylớnhơndãybên trái1.4lầntrongkhiphảicấpđiệngấp2lần. Phần Điều khiển mức trung bình trong tài liệu này sẽ cung cấp chi tiết về phươngpháptạoranhữngdãytínhiệuđiềukhiểnnhưvậy,cònphầnCácmạch điều khiểnnói vềmạchđóngngắtcácmạchđiệncầnthiế tđểđiềukhiểncác mấuđộngcơtừcácdãyđiềukhiểntrên. Vịtríbướcđượctạorabởihaichuỗitrênkhônggiốngnhau;kếtquả,kếthợp2 chuỗitrênchophépđi ềukhiểnnửabước,vớiviệcdừngđộngcơmộtcáchlần lượttạinhữngvịtríđãnêuởmộttronghaidãytrên.Chuỗikếthợpnhưsau: Mấu1a11000001110000011100000111 Mấu 1b00011100000111000001110000 Mấu2a01110000011100000111000001 Mấu2b00000111000001110000011100 Thờigian‐‐>   5 Độngcơhaicực Hình1.3   Độngcơnamchâmvĩnhcửuhoặchỗnhợphaicựccócấutrúccơkhígiốngy như động cơ đơn cực, nhưng hai mấu củađộng cơ được nốiđơn giản hơn, không cóđầu trung tâm. Vì vậy, bản thânđộng cơ thìđơn giản hơn, nhưng mạchđiềukhiểnđểđảocựcmỗicặp cựctrongđộngcơthìphứctạphơn.Minh hoạởhình1.3ch ỉracáchnốiđộngcơ,trongkhiđóphầnrotorởđâygiốngy nhưởhình1.2. MạchđiềukhiểnchođộngcơđòihỏimộtmạchđiềukhiểncầuHchomỗimấu; điề unàysẽđượcbànchitiếttrongphầnCácmạchđiềukhiển.Tómlại,mộtcầu Hchophépcựccủanguồnápđếnmỗiđầucủamấuđượcđiềukhiểnmột cách độclập.Cácdãyđiềukhiểnchomỗibướcđơncủaloạiđộngcơnàyđượcnêu bêndưới,dùng+và‐đểđạidiệnchocáccựccủanguồnápđượcápvàomỗi đầuc ủađộngcơ: Đầu1a+‐‐‐+‐‐‐+‐‐‐+‐‐‐++‐‐++‐‐++‐‐++‐‐ Đầu1b‐‐+‐‐‐+‐‐‐+‐‐‐+‐‐‐++‐‐++‐‐++‐‐++ Đầu2a‐+‐‐‐+‐‐‐+‐‐‐+‐‐‐++‐‐++‐‐++‐‐++‐ Đầu 2b‐‐‐+‐‐‐+‐‐‐+‐‐‐++‐‐++‐‐++‐‐++‐‐+ thờigian‐‐> Chúýrằngnhữngdãynàygiốngnhưtrongđộngcơnamchâmvĩnhcửuđơn cực,ởmứcđộlýthuyết,vàrằngởmứcđộ mạchđóngngắtcầuH,hệthốngđiều khiểnchohailoạiđộngcơnàylàgiốngnhau. ChúýkháclàcórấtnhiềuchipđiềukhiểncầuHcómộtđầuvàođiềukhi ểnđầu ravàmộtđầukhác đểđiềukhiểnhướng.CóloạichipcầuHkểtrên,dãyđiều khiểndướiđâysẽquayđộngcơgiốngnhưdãyđiềukhiểnnêuphíatrên: 6 Enable110101010101010101111111111111111 Hướng11x0x1x0x1x0x1x0x1100110011001100 Enable201010101010101011111111111111111 Hướng2x1x0x1x0x1x0x1x00110011001100110 thờigian‐‐> Đểphânbiệtmộtđộngcơnamchâmvĩnhcửuhaicựcvớinhữngđộngcơ4dây biếntừtr ở,đođiệntrởgiữacáccặpdây.Chúýlàmộtvàiđộngcơnam châm vĩnhcửucó4mấuđộclập,đượcxếpthành2bộ.Trongmỗibộ,nếuhaimấu được nốitiếpvớinhau,thìđólàđộngc ơhaicựcđiệnthếcao.Nếuchúngđược nốisongsong,thìđólàđộngcơhaicựcdùngđiệnthếthấp.Nếuchúngđượcnối tiếpvớ imộtđầutrungtâm,thìdùngnhưvớiđộngcơđơncựcđiênthếthấp.  Độngcơnhiềupha Hình1.4  Mộtbộphậncácđộngkhôngđượcphổbiếnnhưnhữngloạitrênđólàđộngcơ namchâmvĩnhcửumàcáccuộnđượcquấnnốitiếpthànhmộtvòngkínnhư hình1.4.Thiếtkế phổbiếnnhấtđốivớiloạinàysửdụngdâynối3phavà5pha. Bộđiềukhiểncần½c ầuHchomỗimộtđầuracủađộngcơ,nhưngnhữngđộng c ơnàycóthểcungcấpmomentxoắnlớnhơnsovớicácloạiđộngcơbướckhác cùngkíchthước.Mộtvàiđộngcơ5phacóthểxửlýcấpcaođểcóđượcbước 0.72độ(500bước mỗivòng).Vớimộtđộngcơ5phanhưtrênsẽquaymườibước mỗivòngbước,nhưtrìnhbàydướiđây: 7 Đầu1+++‐‐‐‐‐+++++‐‐‐‐‐++ Đầu2‐‐+++++‐‐‐‐‐+++++‐‐‐ Đầu3+‐‐‐‐‐+++++‐‐‐‐‐++++ Đầu4+++++‐‐‐‐‐+++++ ‐‐‐‐‐ Đầu5‐‐‐‐+++++‐‐‐‐‐+++++‐ thờigian‐‐> Ởđây,giốngnhưtrongtrườnghợpđộngcơhaic ực,mỗiđầuhoặcđượcnốivào cựcdươnghoặccựcâm củahệthốngcấpđiệnđộngcơ.Chúýrằng,tạimỗibước, chỉcómộtđầuthayđổicực.Sựthayđổinàylàmngắtđiệnởmộtmấunốivào đầuđó(b ởivìcảhaiđầucủamấucócùngđiệncực)vàápđiệnvàomộtmấu đangtrongtrạngtháinghỉtrướcđó.Hìnhdạngcủađộngcơđượcđềnghịnhư hình1.4,dãyđiềukhiể nsẽđiềukhiểnđộngcơquay2vòng. Đểphânbiệtđộngcơ5phavớicácloạiđộngcơcó5dâydẫnchính,cầnnhớ rằng,nếuđiệntrởgiữa2đầuliêntiếpcủa mộtđộngc ơ5phalàR,thìđiệntrở giữahaiđầukhôngliêntiếpsẽlà1.5R. Vàcũngcầnghinhậnrằngmộtvàiđộngcơ5phacó5mấuchia,với10đầudây d ẫnchính.Nhữngdâynàycóthểnốithànhhìnhsaonhưhìnhminhhoạtrên,sử dụngmạchđiềukhiểngồm5nửacầuH,nóicáchkhácmỗimấucóthểđược điềukhiểnb ởimộtvòngcầuHđầyđủcủanó.Đểtránhviệctínhtoánlýthuyết vớicáclinhkiệnđiệntử,cóthểdùngchipmạchcầutíchhợpđầyđủđểtính toángầnđúng. 8 Tómtắtchương Quachươngnày,cácbạnđãcóthểphânbiệtcácloạiđộngcơnhưđộngcơbiến từtrở,độngcơđơncực,độngcơhaicực,vàđộngcơnhiềuphadựavàocảm nhậnbằng taykhiquayrotorvàdùngOhmkế. Việcphânbiệtcáccặpđầuracủacáccuộndâycũngcó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khókhănhơnmộtchút. 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cònlại.DùngVoltkếxoaychiềuđođiệnápgiữadâynối trungtâmvà3dâycònlại.Chúngtas ẽthấyrằngđiệnápgiữadâytrungtâm với2trong3dâycònlạiđógầnnhưbằngkhông,vàvớidâythứbathìgầnnh ư bằngđiệnápxoaychiềuápvàođộngcơ .Nhưvậy,haidâychođiệnápgầnbằng 0làmộtcặp,haidâycònlạisẽlàcặpthứhai. Lờikhuyên:  ‐ 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luôn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khônglàmhưđộngcơ.Điệnápđỉnh củadòngxoaychiều phảinhỏhơnđiệnápngưỡngcủađộngcơ.Thôngthường,vớiđộngcơ 24VDC,và12VDCtôithườngdùng9VACvà6VACđểthínghiệm. ‐ Luônghinhớrằngđộngcơbướ clàđộngcơđiệnmộtchiều  Bàitập:  Tựviếtra(hoặclàmthínghiệmthựctế)tấtcảcáctrườnghợpđểphânbiệttấtcả cácloạiđộngcơkểtrênvàphânbiệtcácdâynốiđộngcơcủatừngloạ ikhichỉcó OhmkếvàVoltkế. Làmthếnàođểbiếtđiệnápngưỡngcủađộngcơmìnhđangcó? 9 Trangnàybỏtrốngđểghichú