ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KHÔNG CHỔI THAN

1.Đặt vấn đề - Giới thiệu về động cơ một chiều không chổi than Ngày nay BLDC được ứng dụng rất rộng rãi trong các ngày kỹ thuật nhờ khả năng dễ dàng điều chỉnh tốc độ,công suất lớn,dễ l

ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KHÔNG CHỔI THAN

- BLDC

1.Đặt vấn đề

2.Nguyên lý làm viêc

3.Những vấn đề động cơ một chiều cần giải quyết

4.Mô phỏng,thực nghiệm

5.Kết luận

1.Đặt vấn đề - Giới thiệu về động

cơ một chiều không chổi than

Ngày nay BLDC được ứng dụng rất rộng rãi trong các ngày kỹ thuật nhờ khả năng

dễ dàng điều chỉnh tốc độ,công suất lớn,dễ lập trình cho quá trình tự động hóa….BLDC có khả năng đó nhờ nó tích hợp bộ cảm biến xác định vị trí của roto nhằm tạo ra các tín hiệu cho bộ chuyển mạch

• Sơ đồ nguyên lý làm việc của BLDC

• BLDC là một loại của động cơ đồng

bộ nam châm vĩnh cửu, nó sử dụng các bộ cảm biến vị trí và một bộ

chuyển đổi (inverter) để điều khiển dòng điện phần ứng

- dạng hình thang

- dạng hình sin

• Đối với động cơ dạng hình thang thì sức điện

động gây ra trên cuộn dây stato có dạng hình

thang và pha của nó cần cung cấp dòng điện để tạo ra momen hoạt động hầu như không có gợn sóng

• Với động cơ hình sin thì sức điện động có dạng hình sin và dòng điện pha yêu cầu momen

trơn.Hình dạng của sức điện động được xác định bởi hình dạng của nam châm Roto và cách phân

bố cuộn dây Stato.

• Động cơ hình sin cần cảm biến vị trí có độ

chính xác cao bởi vị trí Roto phải được biết ngay tức thời tại mọi thời điểm để tối ưu cho hoạt động của động cơ.Nó cũng yêu cầu

phải tổ hợp nhiều hơn cả về phần cứng và

phần mềm kèm theo

• Động cơ hình thang lại khá hấp dẫn cho các ứng dụng để đơn giản hóa,rẻ hơn và hiệu

suất cao hơn.Phần dưới đây chỉ tập trung

miêu tả động cơ BLDC hình thang

• Cấu tạo của BLDC gồm 4 bộ phận + Roto

+ Stato

+ Cảm biến vị trí

+ Bộ phận chuyển mạch điện từ

Bao gồm lõi sắt (các lá thép kĩ thuật

điện ghép cách điện với nhau) và dây quấn Cách quấn dây của BLDC khác so với cách quấn dây động 1 chiều thông thường,stato của BDCM chứa dây quấn phần ứng, sự khác biệt này tạo nên sức phản điện động dạng hình thang.

Stator động cơ BLDC

Dây quấn phần ứng có thể là 2

pha hoặc 3 pha.

Đối với dây quấn 3 pha có 2 cách mắc :

+ Cách mắc hình sao

+ Cách mắc hình tam giác

Roto

Được gắn vào trục động cơ và trên

bề mặt có dán các thanh nam châm vĩnh cửu.Ở các động cơ yêu cầu quán tính nhỏ,người ta thường chế tạo trục của động cơ có dạng hình trụ rỗng

Cảm biến vị trí Hall sensor

hình thang nên cấu hình điều khiển

thông thường của BLDC cần có cảm biến xác định vị trí của từ trường rotor so với các pha của cuộn dây stator

đều theo các nguyên lý :

+Điện từ :máy phát đồng bộ xoay chiều + Quang điện : encorder

+ Cảm biến hall

Người ta thường dùng cảm biến

hiệu ứng Hall, gọi tắt là Hall sensor

Nó tạo ra sức điện động đồng bộ

phục vụ cho việc đóng cắt các van bán dẫn ở bộ chuyển mạch điện từ

Bộ chuyển mạch điện tử

Vì dây quấn phần ứng được bố trí trên Stato nên bộ chuyển mạch dễ dàng được thay thế bởi bộ chuyển mạch điền tử sử dụng Transistor công suất chuyển mạch theo vị trí của roto.

Về bản chất thì bộ chuyển mạch điện tử là nghịch lưu bị động theo sức điện động

của roto.

2.Nguyên lý làm việc của BDCM

• Động cơ BLDC hiện diện trong khá nhiều

hệ khác nhau nhưng động cơ 3 pha là loại thông dụng nhất tối ưu hiệu suất và giảm gợn sóng momen quay ( trơn).Loại động

cơ này cũng đưa ra sự đồng thuận giữa

việc điều khiển chính xác với số thiết bị

cần để điều khiển dòng stato

• BLDC ba pha được điều

khiển(operated) trong 2 pha , nghĩa

là hai pha mà tạo ra mômen lớn nhất

sẽ được kích hoạt trong khi pha thứ 3

bị ngắt.Hai pha đó được kích hoạt

phụ thuộc vào vị trí của roto

• Sơ đồ nguyên lý làm việc

• Phương pháp điều khiển truyền

thống động cơ BLDC là đóng cắt các khóa mạch lực (IGBT hoặc

MOSFET) để cấp dòng điện vào

cuộn dây stator động cơ dựa theo tín hiệu Hall sensor đưa về.

Mặt cắt ngang động cơ BLDC

• Các tín hiệu từ các cảm biến vị trí

H1,H2,H3 tạo ra một bộ ba hằng số mà

thay đổi cứ sau mỗi 60 độ (tức là trong

60 độ tiếp theo chỉ có một trạng thái của

1 trong 3 cảm biến H1,H2,H3 bị thay đổi)

• Từ đó ta có được sơ đồ dòng và áp như sau :

• BLDC ba pha được điều khiển(operated) trong 2 pha , nghĩa là hai pha mà tạo ra mômen lớn nhất sẽ được kích hoạt trong khi pha thứ 3 bị ngắt.Hai pha đó được

kích hoạt phụ thuộc vào vị trí của roto Chế độ điều khiển này gọi là chế độ điều khiển 120 Đây là chế độ điều khiển cơ bản của BLDC

Dòng và áp phụ thuộc vào van dẫn

3.Những vấn đề của BLDC

chổi than?

Ý nghĩa tên động cơ 1 chiều không

chổi than

chiều không chổi than” nhưng nó

thuộc nhóm động cơ đồng bộ nam

châm vĩnh cửu chứ không phải là

động cơ một chiều

• Dưới mỗi pha dẫn ta thấy đều có

dòng điện 1 chiều và sức điện động 1 chiều, do đó động cơ BLDC có đặc

tính cơ và đặc tính điều khiển giống với động cơ 1 chiều

gọi là “động cơ một chiều không chổi than” chứ thực ra nó là động cơ xoay

Stato tạo nên

ta có 3 sức phản điện động hình thang.Mỗi sức phản điện động lệch pha nhau 120 độ.

•Sức phản điện động dạng hình thang

• Do trong cấu trúc của động cơ 1 chiều

không chổi than có cảm biến vị trí roto nên bộ biến đổi điện tử có thể đảm bảo

sự thay đổi của dòng điện trong dây

quấn phần ứng khi roto quay giống như vành góp và chổi than của động cơ một chiều thông thường.

• Do chuyển mạch nghịch lưu theo vị trí

của roto nên dòng điện cùng pha với sức điện động

• Dòng điện và sức điện động

4.Mô Phỏng

5 Kết luận

chiều không chổi than:có thể tạo ra công suất lớn,dễ dàng điều chỉnh tốc độ…nên ngầy nay BLDC được ứng

dụng rất rộng rãi trong các ngành

nghề công nghiệp và dân dụng

• Qua bài này ta đã rút ra cấu tạo của

động cơ một chiều không chổi than.Đồng thời đã tìm hiểu thêm được về cách điều khiển động cơ.Đây là mục đích quan

trọng nhất đối với tất cả các động cơ.

• Tuy nhiên ta vẫn gặp phải một số khó

khăn như : ta chỉ có thê điều khiển động

cơ qua 2 trong 3 pha,nghĩa là điều khiển

2 pha còn 1 pha phải không đổi.Còn chế

độ điều khiển cả 3 pha thi ta vẫn chưa xét đến được…