Khảo sát động cơ bước

Đề tài: Khảo sát động cơ bước MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU.......................................................................2 1. Lí do chọn đề tài....................................................................2 2. Mục tiêu nghiên cứu..............................................................3 3. Nhiệm vụ nghiên cứu............................................................3 4. Đối tượng nghiên cứu............................................................3 5. Phương pháp nghiên cứu.......................................................3 6. Phạm vi nghiên cứu...............................................................3 PHẦN NỘI DUNG....................................................................4 I. Giới thiệu động cơ bước.........................................................4 II. Cấu tạo của động cơ bước.....................................................7 III. Nguyên tắc hoat động của động cơ bước............................9 VI. Một số loại động cơ bước..................................................17 KẾT LUẬN.............................................................................28 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................29 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Trong xu hướng phát triển chung hiện nay, khoa học kỹ thuật đóng vai trò then chốt quyết định cho sự phát triển của một đất nước. Ngày càng có nhiều loại máy móc, thiết bị kỹ thuật được phát minh, sáng chế và đưa GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 1 Đề tài: Khảo sát động cơ bước vào sử dụng trong thực tế. Và máy điện là một bộ phận không thể thiếu trong công nghiệp, giao thông, đời sống,… Máy điện bao gồm động cơ điện và máy phát điện. Máy phát điện biến đổi cơ năng thành điện năng. Động cơ điện biến đổi điện năng thành cơ năng. Trong thực tế động cơ điện được sử dụng rộng rãi hơn. Trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số động cơ bước là cơ cấu chấp hành đặc biệt hữu hiệu bởi nó có thể thực hiện trung thành các lệnh đưa ra dưới dạng số. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống tự động, điều khiển xa và nhiều thiết bị điện tử khác, nổi bật là trong các lĩnh vực sau: điều khiển đọc ổ cứng, ổ mềm, và máy in trong hệ máy tính, điều khiển robot, điều khiển tiêu cự trong các hệ quang học, điều khiển vị trí trong các hệ quang khắc phức tạp, điều khiển bắt, bám mục tiêu trong các khí tài quan sát, điều khiển lập trình trong các thiết bị gia công, cắt gọt, điều khiển các cơ cấu lái phương chiều trong máy bay,… Động cơ bước là loại động cơ điện có nguyên tắc và ứng dụng khác biệt với đa số các động cơ điện thông thường. Để hiểu rõ hơn sự khác biệt đó em đã tiến hành tìm hiểu cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của động cơ bước. Đây chính là lí do em chọn đề tài: “Khảo sát động cơ bước”. Trong quá trình thực hiện đề tài, do kiến thức còn hạn hẹp cũng như kỹ năng phân tích chưa cao nên còn nhiều thiếu sót, kính mong thầy cô và các bạn đóng góp thêm ý kiến để đề tài của em thành công hơn. Em xin chân thành cảm ơn. 2. Mục tiêu của đề tài Mục tiêu nghiên cứu chính của đề tài là tìm hiểu về cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của động cơ bước và phân loại động cơ bước, trên cơ sở phân loại để tìm hiểu cấu tạo cũng như nguyên tắc hoạt động của mỗi loại. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 2 Đề tài: Khảo sát động cơ bước Trước hết cần giới thiệu khái quát về động cơ bước, tìm hiểu về cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của động cơ. Sau đó phân loại động cơ bước và đi sâu nghiên cứu cấu tạo cũng như nguyên tắc hoạt động của từng loại động cơ bước. 4. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và phân loại động cơ bước. 5. Phạm vi nghiên cứu Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của đông cơ bước và tìm hiểu một số loại động cơ bước. 6. Phương pháp nghiên cứu Đề tài được nghiên cứu bằng phương pháp nghiên cứu lí thuyết: thu thập, xử lí thông tin trên mạng internet, các tài liệu trong sách báo,…có liên quan đến động cơ bước. PHẦN NỘI DUNG I. Giới thiệu động cơ bước Các hệ truyền động rời rạc thường được thực hiện nhờ động cơ chấp hành đặc biệt gọi là động cơ bước. Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên tắc và ứng dụng khác biệt với đa số các loại động cơ điện thông thường. Chúng thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của rotor và có khả năng cố định rotor vào những vị trí cần thiết. GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 3 Đề tài: Khảo sát động cơ bước Động cơ bước là động cơ điện một chiều không chổi than chia một vòng quay đầy đủ vào một số bước bằng nhau. Cụ thể, các mấu trong động cơ là stator, và rotor là nam châm vĩnh cửu hoặc trong trường hợp của động cơ biến từ trở, nó là những khối răng làm bằng vật liệu nhẹ có từ tính. Tất cả các mạch đảo phải được điều khiển bên ngoài bởi bộ điều khiển, và đặc biệt, các động cơ và bộ điều khiển được thiết kế để động cơ có thể giữ nguyên bất kỳ vị trí cố định nào cũng như là quay đến bất kỳ vị trí nào. Hầu hết các động cơ bước có thể chuyển động ở tần số âm thanh, cho phép chúng quay khá nhanh, và với một bộ điều khiển thích hợp, chúng có thể khởi động và dừng lại dễ dàng ở các vị trí bất kỳ mà không cần cảm biến thông tin phản hồi (một bộ điều khiển vòng hở ). Hình 1: Cấu tạo của một động cơ bước đơn giản (đơn cực) Như hình 1 minh họa: bên trong động cơ bước có 4 cuộn dây stator được sắp xếp theo cặp đối xứng qua tâm. Rotor là nam châm vĩnh cửu hoặc vật liệu dẫn từ có nhiều răng. Động cơ bước hoạt động trên cơ sở lý thuyết điện - từ trường : các cực cùng dấu đẩy nhau và các cực khác dấu hút nhau. Chiều quay được xác định bởi từ trường của stator, mà từ trường này là do dòng điện chạy qua lõi cuộn dây gây nên. Khi hướng của dòng thay đổi thì GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 4 Đề tài: Khảo sát động cơ bước cực từ trường cũng thay đổi theo, gây nên chuyển động ngược lại của động cơ (đảo chiều). • Khung 1: Nam châm điện đầu (1) được bật, hút răng gần nhất của bánh răng rotor. Với các răng thẳng hàng với nam châm điện 1, chúng sẽ được giảm tối thiểu từ trở từ nam châm điện bên phải • (2). Khung 2: Nam châm điện đầu (1) bị tắt, và nam châm điện bên phải (2) được kích hoạt, kéo răng vào liên kết với nó. Điều này • dẫn đến rotor quay 3,6 ° trong ví dụ này. Khung 3: Các nam châm điện dưới (3) đươc kích hoạt, rotor quay • 3,6 ° tiếp theo. Khung 4: Các nam châm điện bên trái (4) được kích hoạt, rotor lại quay 3,6°. Khi nam châm điện đầu (1) một lần nữa được kích hoạt, rotor sẽ quay bằng một vị trí răng, khi có 25 răng, nó sẽ mất 100 bước để quay đủ một vòng trong ví dụ này. Động cơ bước làm việc được là nhờ các bộ chuyển mạch điện tử đưa các tín hiệu điều khiển vào stator theo một thứ tự nhất định và một tần số nhất định. Tổng số góc quay của rotor tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của rotor phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi. Nếu xét trên phương diện dòng điện, khi một xung điện áp đặt vào cuộn dây stator (phần ứng) của động cơ bước, thì rotor (phần cảm) của động cơ sẽ quay đi một góc nhất định, góc ấy là một bước quay của động cơ. Ở đây ta có thể định nghĩa về góc bước (Step Angle) là độ quay nhỏ nhất của một bước do nhà sản xuất quy định. Khi các xung điện áp đặt vào các cuộn dây phần ứng thay đổi liên tục thì rotor sẽ quay liên tục (thực chất chuyển động đó vẫn theo các bước rời rạc). GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 5 Đề tài: Khảo sát động cơ bước Theo một phương diện khác, có thể coi động cơ bước là linh kiện (hay thiết bị) số (Digital Device) mà ở đó các thông tin được số hoá đã thiết lập sẽ được chuyển thành chuyển động quay theo từng bước. Động cơ bước sẽ thực hiện trung thành các lệnh đã số hoá mà máy tính yêu cầu. Động cơ bước có vai trò rất quan trọng trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số, tự động hóa,…vì nó là cơ cấu chấp hành trung thành với những lệnh đưa ra dưới dạng số, nó chấp hành chính xác. Ta có thể điều khiển nó quay một góc bất kỳ, chính xác, dừng lại ở một vị trí nào đó ta muốn. Vì vậy nó được ứng dụng nhiều trong tự động hóa và điều khiển số. Máy tính điều khiển động cơ bước là một loại hệ thống định vị điều khiển chuyển động. Nó thường được điều khiển bằng kỹ thuật số như là một phần của một hệ thống vòng lặp mở để sử dụng trong cơ cấu hoặc ứng dụng định vị. Trong lĩnh vực laser và quang học động cơ bước thường được sử dụng trong các thiết bị định vị chính xác như thiết bị truyền động tuyến tính, giai đoạn tuyến tính, giai đoạn quay, giác kế, điều khiển robot, điều khiển tiêu cự trong các hệ quang học, điều khiển định vị trong các hệ quan trắc, điểu khiển bắt, bám mục tiêu trong các khí tài quan sát. Sử dụng trong các lĩnh vực khác là máy móc đóng gói, vị trí của van điều khiển giai đoạn cho các hệ thống kiểm soát chất lỏng, điều khiển lập trình trong các thiết bị gia công cắt gọt, điều khiển các cơ cấu lái phương và chiều trong máy bay... Thương mại, động cơ bước được sử dụng trong ổ đĩa mềm, máy quét phẳng, máy in máy tính, máy vẽ, khe máy, máy quét hình ảnh, đĩa CD, ánh sáng thông minh, và ống kính máy ảnh. Rất nhiều ứng dụng đòi hỏi cơ cấu chuyển động có độ chính xác cao, chuyển động êm cho thấy vai trò của động cơ bước rất quan trọng. II. Cấu tạo của động cơ bước GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 6 Đề tài: Khảo sát động cơ bước Về cấu tạo, động cơ bước có thể được coi là tổng hợp của hai loại động cơ: Động cơ một chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ. Cấu tạo của động cơ bước gồm 2 bộ phận chính: phần tĩnh (stator) và phần quay (rotor). Hình 2: Cấu tạo động cơ bước 1. Phần tĩnh (stator) Gồm các bộ phận chính là lõi thép và dây quấn  Lõi thép stator do nhiều lá thép kỹ thuật điện đã rập sẵn rồi ghép cách điện với nhau tạo thành khối hình trụ rỗng. Bề dày mỗi lá thép thường từ 0,35 mm đến 0,5 mm. Phía trong lõi thép có các rãnh để đặt dây quấn.  Dây quấn stator là loại dây điện từ, có thể làm bằng đồng hoặc bằng nhôm được bọc cách điện. Dây quấn stator được chia thành nhiều pha dây quấn, trên mỗi pha lại được chia thành nhiều cuộn dây, mỗi cuộn dây có W số vòng dây. Dây quấn stator tùy theo loại động cơ mà có cấu tạo khác nhau. Ở loại động cơ bước lưỡng cực, mỗi pha chứa một cuộn dây duy nhất; GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 7 Đề tài: Khảo sát động cơ bước bằng cách đảo chiều dòng điện trong các cuộn dây thì cực từ cũng bị đảo. Ở loại động cơ bước đơn cực, nó gồm hai cuộn dây trên mỗi cực, khi mỗi cuộn dây được cung cấp năng lượng nó sẽ tạo thành cực bắc nam tương ứng và dòng điện trong cuộn dây không cần đổi chiều. Ngoài ra còn có vỏ máy dùng để bảo vệ và giữ chặt lõi thép stator, vỏ máy thường làm bằng nhôm hoặc hợp kim của nhôm; hai đầu có nắp máy để đỡ trục rotor và bảo vệ dây quấn. 2. Phần quay (rotor) Rotor của động cơ bước tùy theo tưng lại mà có cấu tạo khác nhau a) Rotor của động cơ bước nam châm vĩnh cữu có cấu tạo thường không có răng cực từ, được từ hoá vĩnh cửu vuông góc với trục (ngang trục) và được lồng vào phía trong của stator. Cực từ của rotor thường là 2 hoặc 6 cực từ (N - S) xen kẽ nhau. b) Rotor của động cơ bước từ trở biến thiên có răng cực từ. Rotor được làm bằng vật liệu dẫn từ (sắt non) có từ trở thay đổi theo góc quay. c) Rotor của động cơ bước lai là sự kết hợp các đặc điểm rotor của động cơ bước nam châm vĩnh cữu và động cơ bước từ trở biến thiên. Rotor được làm bằng nam châm vĩnh cữu nhỏ bọc xung quanh trục, các răng cực từ được làm bằng vật liệu dẫn từ gắn trên mỗi đầu nam châm vĩnh cữu. III. Nguyên tắc hoạt động của động cơ bước GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 8 Đề tài: Khảo sát động cơ bước Hình 3: Một động cơ bước 1) Nguyên tắc hoạt động Động cơ điện một chiều có chổi than quay liên tục khi đặt điện áp vào hai đầu của nó. Động cơ bước được biết đến bởi tính chất quan trọng của nó là để chuyển đổi một chuỗi các xung điện vào thành các xung vuông tức là các dịch chuyển trục. Mỗi xung di chuyển trục thông qua một góc cố định. Động cơ bước có hiệu quả khi các nam châm điện bố trí xung quanh một thiết bị hình bánh răng ở trung tâm. Các nam châm điện được cấp điện bởi một mạch điều khiển bên ngoài, chẳng hạn như một vi điều khiển . Để trục động cơ quay, đầu tiên, một nam châm điện được cung cấp điện năng, tạo từ tính hút răng của bánh răng. Khi răng của bánh răng được liên kết với các nam châm điện đầu tiên, nó được giảm tối thiểu từ trở từ các nam châm điện tiếp theo. Vì vậy, khi các nam châm điện tiếp theo được bật và nam châm đầu tiên bị tắt, bánh răng quay nhẹ đến vị trí kế tiếp, và từ đó quá trình này được lặp đi lặp lại. Mỗi góc quay được gọi là một "bước", với một số nguyên các bước tạo thành một vòng quay đầy đủ. Bằng cách đó, động cơ có thể được quay bằng một góc chính xác. Khác với động cơ đồng bộ thông thường, rotor của động cơ bước không có cuộn dây khởi động mà nó được khởi động bằng phương pháp GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 9 Đề tài: Khảo sát động cơ bước tần số, rotor của động cơ bước có thể được kích thích (rotor tích cực) hoặc không được kích thích (rotor thụ động). 2) Mạch điều khiển động cơ bước Hình 4: Sử dụng động cơ bước với truyền động theo kiểu Adafruit Hiệu suất động cơ bước phụ thuộc rất nhiều vào các mạch truyền động. Đường cong momen xoắn có thể được mở rộng với tốc độ lớn hơn nếu các cực stator có thể được đảo ngược nhanh chóng hơn, yếu tố hạn chế là độ tự cảm cuộn dây. Để khắc phục cảm kháng và chuyển đổi các cuộn dây một cách nhanh chóng, người ta phải tăng điện áp điều khiển. Điều này cho thấy sự cần thiết phải hạn chế dòng điện là các điện áp cao có thể tạo ra. a) Mạch truyền động Mạch truyền động cũng được coi là điện áp điều khiển không đổi vì một điện áp dương hay âm liên tục được đặt cho mỗi cuộn dây để thiết lập vị trí bước. Tuy nhiên, nó là dòng điện dây quấn, không phải điện áp áp dụng momen xoắn cho các trục động cơ bước. Dòng điện I trong mỗi cuộn dây có liên quan đến điện áp V bằng cuộn dây cảm kháng L và điện trở cuộn dây R. Các điện trở R xác định dòng điện tối đa theo định luật GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 10 Đề tài: Khảo sát động cơ bước Ohm . Cảm kháng L xác định tỷ lệ tối đa của sự thay đổi của dòng điện trong cuộn dây theo công thức cho một điện cảm . Vì vậy, khi điều chỉnh bởi một truyền động, tốc độ tối đa của một động cơ bước được giới hạn bởi điện cảm của nó kể từ lúc tăng tốc, điện áp U sẽ được thay đổi nhanh hơn so với dòng điện I có thể duy trì. Trong thuật ngữ đơn giản tốc độ thay đổi dòng điện là L / R (ví dụ như một cảm kháng 10 mH với điện trở 2 Ω sẽ mất 5 ms đạt xấp xỉ 2/3 momen xoắn tối đa hoặc khoảng 24 ms để đạt được 99% momen xoắn tối đa). Để có được momen xoắn cao ở tốc độ cao đòi hỏi một điện áp điều khiển rộng với điện trở thấp và cảm kháng thấp. Với một truyền động có thể kiểm soát một điện trở động cơ điện áp thấp với một điều khiển điện áp cao hơn chỉ đơn giản bằng cách thêm một điện trở nối tiếp bên ngoài với mỗi cuộn dây. Điều này sẽ lãng phí năng lượng trong các điện trở, và tạo ra nhiệt. Do đó, nó được coi là một lựa chọn hiệu suất thấp, mặc dù đơn giản và rẻ tiền. b) Bộ tạo xung để chuyển mạch Bộ tạo xung để chuyển mạch được gọi là điều khiển dòng điện liên tục bởi vì nó tạo ra một phần dòng điện không đổi trong mỗi cuộn dây chứ không phải là áp dụng một điện áp không đổi.Trên mỗi bước tiến mới, một điện áp rất cao được áp dụng cho cuộn dây ban đầu. Điều này làm cho dòng điện trong cuộn dây tăng nhanh chóng kể từ khi trong đó V là rất lớn. Dòng điện trong mỗi cuộn dây được giám sát bởi bộ điều khiển, thông thường bằng cách đo điện áp trên một điện trở nhỏ nối tiếp với mỗi cuộn dây. Khi dòng điện vượt quá giới hạn dòng điện quy định, điện áp bị tắt hoặc "ngắt quãng", thường sử dụng bóng bán dẫn điện. Khi dòng điện giảm xuống dưới giới hạn quy định, điện áp được bật trở lại. Bằng cách này, dòng điện được giữ tương đối ổn định cho một vị trí bước cụ thể. Điều này đòi hỏi bổ sung thiết bị điện tử dòng điện trong cuộn dây, và kiểm soát GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 11 Đề tài: Khảo sát động cơ bước các chuyển mạch, nhưng nó cho phép động cơ bước được truyền động với momen xoắn cao hơn ở tốc độ cao hơn so với các mạch truyền động. Điện tử tích hợp cho mục đích này là phổ biến rộng rãi. 3) Dạng sóng dòng điện pha Một động cơ bước là động cơ đồng bộ AC nhiều pha, và truyền động lý tưởng của nó bởi dòng điện hình sin. Một bước sóng đầy đủ là gần giống với toàn phần của một hình sin, và là lý do tại sao động cơ thực hiện rất nhiều dao động. Kỹ thuật điều khiển khác nhau đã được phát triển để gần giống hơn dạng sóng hình sin: đây là nửa bước và động cơ bước cỡ nhỏ. Hình 5: Chế độ điều khiển khác nhau cho thấy dòng điện trên cuộn dây 4 pha động cơ bước đơn cực a) Truyền động sóng hoặc truyền động toàn bước (một pha trên) Trong phương pháp truyền động này chỉ là một pha duy nhất được kích hoạt tại một thời điểm. Nó có cùng một số bước như điều khiển cả GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 12 Đề tài: Khảo sát động cơ bước bước, nhưng động cơ sẽ có tốc độ momen xoắn nhỏ hơn đáng kể. Nó ít khi được sử dụng. Hình hiển thị ở trên là một động cơ truyền động sóng. Trong hình hiển thị ở trên (hình 1), rotor có 25 răng và phải mất 4 bước để xoay bởi một vị trí răng. Vì vậy, sẽ có 25 * 4 = 100 bước mỗi vòng quay đầy đủ và từng bước sẽ là 360/100 = 3,6 0. b) Truyền động toàn bước (hai pha trên) Đây là phương pháp thông thường để điều khiển đầy đủ bước động cơ. Hai pha động cơ sẽ luôn cung cấp tốc độ momen xoắn của nó tối đa. Ngay sau khi một pha bị tắt, một số khác được bật. Truyền động sóng và một pha đầy đủ bước là một và giống nhau, với cùng một số bước nhưng sự khác biệt trong momen xoắn. c) Nửa bước Khi một nửa bước, các truyền động giữa hai pha trên đan xen nhau trong một pha duy nhất. Điều này làm tăng độ phân giải góc. Động cơ cũng có ít momen xoắn (khoảng 70%) tại vị trí bước đầy đủ (trong đó chỉ có một pha duy nhất ở trên). Điều này có thể được giảm nhẹ bằng cách tăng dòng điện trong hoạt động cuộn dây để bù đắp. Ưu điểm của nửa bước là thiết bị điều khiển điện tử không cần phải thay đổi để hỗ trợ nó. Trong hình hiển thị ở trên (hình 1), nếu chúng ta thay đổi nó để nửa bước, sau đó nó sẽ mất 8 bước để xoay 1 vị trí răng. Vì vậy, sẽ có 25 * 8 = 200 bước mỗi vòng quay đầy đủ và từng bước sẽ là 360/200 = 1,80. Góc của mỗi bước là một nửa của bước đầy đủ. d) Động cơ bước cỡ nhỏ GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 13 Đề tài: Khảo sát động cơ bước Những gì thường được gọi là động cơ bước cỡ nhỏ thường là "sin cos động cơ bước cỡ nhỏ", trong đó dòng điện trong cuộn dây gần giống một dạng sóng AC hình sin. Sin cos động cơ bước cỡ nhỏ là hình thức phổ biến nhất, nhưng những dạng sóng khác có thể được sử dụng. Bất kể các dạng sóng nào được sử dụng, như các bước nhỏ trở nên nhỏ hơn, hoạt động động cơ trở nên nhẹ nhàng hơn, do đó làm giảm đáng kể cộng hưởng trong bất kỳ bộ phận động cơ có thể được kết nối, cũng như bản thân động cơ. Độ phân giải sẽ được giới hạn bởi các ma sát cơ học, khoảng trống, và các nguồn khác của sai số giữa động cơ và các thiết bị đầu cuối. Thiết bị biến đổi có thể được sử dụng để tăng độ phân giải của định vị. Kích thước bước lặp lại là một đặc tính quan trọng của động cơ bước và một lý do cơ bản để sử dụng trong định vị. Ví dụ: nhiều động cơ bước lai hiện đại đạt tốc độ như vậy mà việc dịch chuyển của tất cả các bước đầy đủ (ví dụ 1,8 0 mỗi bước đầy đủ hoặc 200 bước quay đầy đủ) sẽ nằm trong 3% hoặc 5% việc dịch chuyển của tất cả các bước đầy đủ khác, miễn là động cơ được hoạt động trong phạm vi hoạt động quy định của nó. Một số nhà sản xuất cho thấy động cơ của họ có thể dễ dàng duy trì 3% hoặc 5% kích thước bước dịch chuyển như kích thước bước giảm từ đầy đủ bước xuống đến 1/10 bước. Sau đó, số bước chia nhỏ nhất được tăng lên, làm giảm kích thước bước lặp lại. Giảm kích thước bước lớn có thể dẫn đến nhiều truyền động bước nhỏ trước khi bất kỳ chuyển động xảy ra ở tất cả và sau đó là chuyển động có thể là một "bước nhảy" đến một vị trí mới. 4) Momen xoắn của động cơ bước a) Momen xoắn kéo trong Đây là số đo của momen xoắn được tạo ra bởi một động cơ bước khi nó được hoạt động ở chế độ mà không có gia tốc. Ở tốc độ thấp động cơ GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 14 Đề tài: Khảo sát động cơ bước bước có thể đồng bộ hóa chính nó với một tần số bước áp dụng, và momen xoắn kéo trong này phải vượt qua ma sát và quán tính. Điều quan trọng là tải trên động cơ có ma sát lớn hơn momen quán tính để giảm dao động không mong muốn. Đường cong kéo trong xác định một khu vực được gọi là miền khởi động/dừng. Vào miền này, động cơ có thể được bắt đầu/dừng lại ngay lập tức với một tải áp dụng và không mất tính đồng bộ. b) Momen xoắn kéo ra Momen xoắn kéo ra động cơ bước được đo bằng tốc động cơ với tốc độ mong muốn và sau đó tăng momen xoắn cho đến khi tải động cơ sụt tốc hoặc bỏ qua bước này. Sự đo lường này được thực hiện qua một phạm vi tốc độ và kết quả được sử dụng để tạo thành đặc tính đường cong động cơ bước động lực. Như đã đề cập bên dưới đường cong này bị ảnh hưởng bởi điện áp điều khiển, dòng điện điều khiển và kỹ thuật chuyển mạch. Một bộ thiết kế phải bao gồm một hệ số an toàn giữa tốc độ momen xoắn và ước tính đầy đủ momen xoắn cần thiết cho các ứng dụng. c) Momen hãm Động cơ điện đồng bộ sử dụng nam châm vĩnh cửu có một vị trí giữ momen xoắn cố định (gọi là momen hãm hoặc vấu, và đôi khi bao gồm trong thông số kỹ thuật) khi không điều khiển bằng điện. Từ trở lõi sắt non không thể hiện tính chất này. d) Dao động ringing và cộng hưởng Khi động cơ di chuyển một bước duy nhất nó vượt qua điểm dừng cuối cùng và dao động quanh điểm này khi nó đến khoảng dừng. Dao động ringing không mong muốn này được xem như là dao động cơ và được gọi là động cơ không tải. Một động cơ không tải hoặc dưới tải có lẽ, và thường sẽ, dừng nếu dao động được xem như là đủ để làm mất đồng bộ hóa. GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 15 Đề tài: Khảo sát động cơ bước Động cơ bước có một tần số hoạt động riêng. Khi tần số kích thích phù hợp cộng hưởng này có dao động ringing rõ rệt hơn, bước này có thể được bỏ qua, và có nhiều khả năng dừng lại. Tần số cộng hưởng động cơ có thể được tính theo công thức: Trong đó: Mh : Giữ momen xoắn cN·m p : Số cặp cực Jr :Rotor quán tính kg·cm ² 5) Xếp hạng động cơ bước và thông số kỹ thuật Nhãn hiệu trên động cơ bước thường chỉ cung cấp dòng điện cuộn dây và đôi khi điện áp và từ trở cuộn dây. Điện áp định mức sẽ tạo ra dòng điện định mức trong cuộn dây ở DC: nhưng điều này chủ yếu là một đánh giá vô nghĩa, trong tất cả các quá trình điều khiển hiện đại khi dòng điện bị hạn chế thì điện áp điều khiển rất lớn và vượt quá điện áp định mức của động cơ. Tốc độ momen xoắn thấp của một bước sẽ thay đổi trực tiếp với dòng điện. Làm thế nào một cách nhanh chóng các momen xoắn rơi xuống với tốc độ nhanh hơn phụ thuộc vào độ tự cảm của cuộn dây và các mạch điều khiển được gắn vào nó, đặc biệt là điện áp điều khiển. Động cơ bước nên được có kích thước phù hợp với đường cong momen xoắn được tạo ra, được quy định bởi nhà sản xuất ở điện áp điều khiển cụ thể hoặc sử dụng mạch truyền động của nó. IV. Một số loại động cơ bước GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 16 Đề tài: Khảo sát động cơ bước 1. Cơ sở phân loại động cơ bước Động cơ bước có thể được phân loại dựa theo cấu trúc rotor hoặc cách quấn các cuộn dây trên stator. a) Dựa theo cấu trúc rotor, động cơ bước chia thành ba loại:  Động cơ bước nam châm vĩnh cữu  Động cơ bước từ trở biến thiên  Động cơ bước lai Ngoài ra còn có động cơ bước Lavet b) Dựa theo cách quấn dây trên staror, động cơ bước chia thành hai loại:  Động cơ bước đơn cực  Động cơ bước lưỡng cực 2. Theo cấu trúc rotor 2.1. Động cơ bước nam châm vĩnh cửu 2.1.1. Cấu tạo Gồm có hai phần chính: phần quay (rotor) và được bao xung quanh là phần tĩnh (stator). a) Stator: Các bộ phận chính của stator là lõi thép (mạch từ), dây quấn và vỏ máy :  Lõi thép stator làm bằng các lá thép kỹ thuật điện đã rập sẵn rồi ghép cách điện với nhau tạo thành một khối hình trụ rỗng, mặt trong có phân rãnh. Trong rãnh là dây quấn máy điện có thể là dây quấn 2 pha, 3 pha, 4 pha hoặc 5 pha. GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 17 Đề tài: Khảo sát động cơ bước  Dây quấn stator của động cơ bước nam châm vĩnh cửu là loại dây điện từ, có tiết diện hình tròn hoặc hình chữ nhật. Dây quấn stator được chia thành nhiều pha dây quấn, mỗi pha có một tổ bối dây, mỗi tổ bối dây có W số vòng dây và được lồng vào cực từ của stator.  Vỏ máy: phía ngoài stator có vỏ bằng nhôm hoặc hợp kim của nhôm, hai đầu stator có hai nắp làm bằng cùng vật liệu với vỏ và bắt chặt vào vỏ. Trên nắp máy có lắp ổ trục (ổ trượt hoặc vòng bi) để đỡ trục quay của rotor. b) Rotor: Rotor của động cơ bước nam châm vĩnh cửu có cấu tạo thường không có răng cực từ, được từ hoá vĩnh cửu vuông góc với trục (ngang trục) và được lồng vào phía trong của stator. Cực từ của Rotor thường là 2 hoặc 6 cực từ (N - S) xen kẽ nhau. 2.1.2. Nguyên tắc làm việc của động cơ bước nam châm vĩnh cửu Nguyên tắc làm việc của loại động cơ này là dựa vào tác động của một trường điện từ trên một momen điện từ, cụ thể là tác động của một trường điện từ lên một hoặc nhiều nam châm vĩnh cửu. Rotor của động cơ tạo thành một hoặc nhiều cặp từ và momen điện từ của nam châm được đặt thẳng hàng trên từ trường quay do các cuộn dây tạo nên. Các cuộn dây của stator gọi là các pha. Động cơ bước có thể có nhiều pha 2, 3, 4, 5 pha; nó được cấp điện cuộn này sang cuộn khác với việc đảo chiều dòng điện sau mỗi bước quay. Chiều quay của động cơ phụ thuộc vào thứ tự cấp điện cho các cuộn dây và hướng của từ trường. GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 18 Đề tài: Khảo sát động cơ bước Động cơ loại này có đặc tính chống rung tốt, tốc độ chậm nhưng có momen khá lớn. Các góc bước có thể được tìm thấy trên toàn phạm vi các góc chuẩn, bao gồm 1,80; 7,50; 300; 450 và 900. Trên phương diện dòng điện điều khiển, động cơ bước nam châm vĩnh cửu có thể phân làm hai loại: động cơ đơn cực (điều khiển bằng dòng điện đơn cực) và động cơ lưỡng cực (điều khiển bằng dòng điện lưỡng cực). Hình 6: Động cơ bước nam châm vĩnh cửu 2 pha kiểu đơn cực GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 19 Đề tài: Khảo sát động cơ bước Động cơ bước nam châm vĩnh cửu kiểu đơn cực có 5, 6 hoặc 8 dây ra thường được quấn như sơ đồ hình 6, với một đầu nối trung tâm trên các cuộn. Khi sử dụng, 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 tạo bởi cuộn đó. Động cơ nam châm vĩnh cửu lưỡng cực có cấu trúc cơ khí giống như động cơ đơn cực nhưng hai mấu của động cơ được nối đơn giản hơn, không có đầu nối trung tâm như hình vẽ 7. Hình 7: Động cơ nam châm vĩnh cửu 2 pha kiểu lưỡng cực 2.2. Động cơ bước từ trở biến thiên 2.2.1. Cấu tạo GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 20 Đề tài: Khảo sát động cơ bước Động cơ bước từ trở có hai phần cấu tạo chính là stator (phần tĩnh) và rotor (phần quay) Stator: Gồm có hai phần chính là lõi thép và dây quấn stator.  Lõi thép stator do nhiều lá thép kỹ thuật điện ghép lại với nhau a) tạo thành một khối hình trụ rỗng, mặt trong có phân các rãnh cực từ, trên mặt cực từ có răng. Bề dày của mỗi lá thép vào khoảng 0,35 mm đến 0,5 mm, ở hai mặt của mỗi lá thép được  sơn cách điện. Dây quấn stator là dây điện từ có thể là dây nhôm hoặc đồng được bọc cách điện, tiết diện dây quấn có dạng hình tròn. Mỗi pha trên stator được quấn thành hai cuộn dây nối tiếp nhau ở vị trí xuyên tâm đối, thậm chí thành 4 cuộn đôi một trực giao, mỗi cuộn dây cuốn có W số vòng dây. b) Rotor: Cũng giống như stator, rotor cũng có răng. Rotor được làm bằng vật liệu dẫn từ (sắt non) có từ trở thay đổi theo góc quay. Mỗi răng của rotor là một cực. (hình 8) Hình 8: Động cơ bước ba pha có từ trở biến thiên GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 21 Đề tài: Khảo sát động cơ bước 2.2.2. Nguyên tắc làm việc của động cơ bước từ trở biến thiên Nguyên tắc làm việc của động cơ bước có từ trở biến thiên dựa trên cơ sở hiện tượng từ trở cực tiểu. Trong động cơ bước loại này stator và rotor đều được làm cùng một vật liệu từ và rotor luôn quay về trạng thái sao cho từ trở là nhỏ nhất. Nghĩa là hệ thống mạch luôn có xu hướng giảm thiểu từ trở. Dựa trên sự tác động giữa một trường điện từ và một rotor có từ trở biến thiên theo góc quay. Cấu trúc tiêu biểu cho động cơ bước có từ trở thay đổi như hình vẽ Hình 9: Cấu trúc động cơ bước từ trở Rotor được chế tạo bằng vật liệu dẫn từ, trên bề mặt rotor thường có nhiều răng. Mỗi răng của rotor hoặc stator gọi là một cực. Trên hai cực đối diện nhau mắc nối tiếp hai cuộn dây tạo thành một phần của động cơ. Động cơ như hình 9 có 3 pha (các pha 1, 2, 3) từ trở thay đổi theo góc quay của răng. Khi các răng của rotor đứng thẳng hàng với các cực của stator, từ trở ở đó sẽ nhỏ nhất. Hướng quay của rotor không phụ thuộc vào chiều dòng điện mà phụ thuộc vào thứ tự cấp điện cho cuộn dây. Nhiệm vụ này do các mạch logic trong bộ truyền động thực hiện. Với cách thay đổi cách kích thích các cuộn dây, ta cũng làm thay đổi các vị trí góc quay. Động cơ bước từ trở thay đổi chuyển động êm, số bước lớn, nhưng momen đồng bộ nhỏ. Thông thường, các góc bước của các động cơ bước từ trở biến thiên là 7,50 hoặc 150. 2.3. Động cơ bước lai (Hybird) GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 22 Đề tài: Khảo sát động cơ bước Hình 10: Một động cơ bước lai lưỡng cực Loại động cơ này có những ưu điểm sau: Về cấu tạo nó kết hợp cả hai loại động cơ trên: Động cơ nam châm vĩnh cửu và động cơ từ trở biến thiên. Về tính chất, nó phát huy được các ưu điểm của cả động cơ bước nam châm vĩnh cửu và động cơ bước từ trở biến thiên: có momen hãm khi ngắt điện lớn, có momen giữ và momen quay lớn, họat động với tốc độ cao và có số bước lớn. Hình 11: Động cơ bước kiểu hỗn hợp với m = 2, p = 3 2.3.1. Cấu tạo của động cơ bước lai GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 23 Đề tài: Khảo sát động cơ bước Cấu tạo của động cơ bước lai là sự kết hợp giữa động cơ bước nam châm vĩnh cửu và động cơ bước từ trở biến thiên. a) Stator có cấu tạo hoàn toàn giống cấu tạo của động cơ có từ trở thay đổi. Trên các cực của stator được đặt các cuộn dây pha, mỗi cuộn dây pha được cuốn thành bốn cuộn dây, hoặc được cuốn thành hai cuộn dây đặt xen kẽ nhau để hình thành nên các cực N và S đồng thời đối diện với mỗi cực của các bối dây là b) răng của rotor. Rotor là sự kết hợp các đặc điểm của rotor động cơ bước từ trở biến thiên và động cơ bước nam châm vĩnh cửu. Trục động cơ được bọc một bởi một nam châm vĩnh cữu nhỏ hơn. Nó khác với động cơ bước nam châm vĩnh cửu ở chổ có một đầu rotor là cực bắc còn đầu rotor đối diện là cực nam. Răng rotor làm bằng lõi thép được chia thành hai phần gắn chặt trên mỗi đầu. Hình 12: Cấu tạo động cơ bước lai 2.3.2. Nguyên tắc làm việc của động cơ bước lai Động cơ bước lai là sự kết hợp giữa nguyên tắc làm việc của động cơ bước nam châm vĩnh cửu và động cơ bước từ trở do đó có được đặc tính GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 24 Đề tài: Khảo sát động cơ bước tốt nhất của hai loại động cơ kể trên là momen lớn và số bước lớn. Động cơ bước gồm hai nửa rotor như hình 12. Động cơ loại này có số bước đạt đến 400 bước, nhưng giá thành đắt. Các góc bước tiêu biểu là 0,90 và 1,80. Trong tất cả các loại động cơ bước kể trên thì động cơ bước lai được dùng nhiều hơn cả. 3. Theo cách quấn dây trên staror 3.1. Động cơ bước đơn cực Hình 13: Động cơ bước đơn cực Một động cơ bước đơn cực có một cách quấn dây với một đầu nối trung tâm cho mỗi pha. Mỗi tiết diện của cuộn dây được chuyển mạch cho mỗi hướng của từ trường. Vì trong sự sắp xếp này là một cực từ có thể được đảo ngược mà không cần chuyển đổi theo hướng dòng điện, các mạch chỉnh lưu có thể được thực hiện rất đơn giản (ví dụ, một bóng bán dẫn duy nhất) cho mỗi cuộn dây. Thông thường, với một pha, đầu nối trung tâm của mỗi cuộn dây được chế tạo phổ biến: cho ba dây dẫn mỗi pha và sáu dây dẫn cho hai pha động cơ điển hình. Thông thường, hai cuộn dây bên trong sẽ được nối với nhau, do đó động cơ có chỉ có năm dây dẫn. Mộ bộ vi điều khiển hoặc điều khiển động cơ bước có thể được sử dụng để kích hoạt các bóng bán dẫn theo thứ tự đúng, và hoạt động dễ GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 25 Đề tài: Khảo sát động cơ bước dàng này làm cho động cơ đơn cực phổ biến; nó có thể là cách rẻ nhất để có được sự chuyển động góc chính xác. Hình 14: Cuộn dây động cơ bước đơn cực (Đối với các thí nghiệm, các cuộn dây có thể được xác định bằng cách chạm vào dây thiết bị đầu cuối trong động cơ PM. Nếu thiết bị đầu cuối của một cuộn dây được nối, trục trở nên quay khó khăn hơn. Một cách để phân biệt các điểm nối dây trung tâm (dây chung) từ một cuộn dây dẫn cuối cùng là bằng cách đo điện trở. Điện trở giữa dây chung và cuộn dây dẫn cuối luôn luôn bằng một nửa của điện trở giữa cuộn dây cuối và cuộn dây dẫn cuối. Điều này là do có hai lần chiều dài giữa cuộn dây cuối và chỉ một nửa từ trung tâm (dây chung) để kết thúc). Một cách nhanh chóng để xác định động cơ bước đang làm việc là ngắn mạch hai cặp và thử tắt các trục, bất cứ khi nào điện trở được cảm nhận cao hơn bình thường, nó cho thấy rằng các mạch quấn dây riêng là kín và rằng pha đang làm việc. 3.2. Động cơ lưỡng cực Động cơ lưỡng cực có một cuộn dây cho mỗi pha. Dòng điện trong một cuộn dây cần được đảo ngược để đảo ngược một cực từ, do đó mạch điều khiển phải phức tạp hơn, đặc biệt với một cầu H sắp xếp (tuy nhiên có một số điều khiển tích hợp trên vi mạch có sẵn để thực hiện một công việc đơn giản). Có hai dây dẫn cho mỗi pha, không được phổ biến. GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 26 Đề tài: Khảo sát động cơ bước Hiệu ứng ma sát sử dụng một cầu H đã được quan sát với một vài cấu trúc truyền động. Phối hợp bước tín hiệu vào một tần số cao hơn so với động cơ có thể đáp ứng sẽ giảm "ma sát" có hiệu quả. Bởi vì cuộn dây được dùng tốt hơn, nó còn mạnh hơn một động cơ đơn cực có cùng trọng lượng. Điều này là do không gian vật lý chiếm đóng bởi các cuộn dây. Một động cơ đơn cực đã hai lần đi dây trong cùng một không gian, nhưng chỉ có một nửa được sử dụng tại bất kỳ thời điểm nào, do đó là 50% hiệu quả (khoảng 70% sản lượng momen xoắn có sẵn). Mặc dù một động cơ bước lưỡng cực là điều khiển phức tạp hơn, sự phong phú của vi mạch điều khiển phương tiện này là ít nhiều khó khăn để đạt được. Một động cơ bước 8 đầu ra giống như một động cơ bước đơn cực, nhưng các dây dẫn không nối chung trong động cơ. Loại động cơ có thể được nối trong một số cấu hình:  Đơn cực.  Lưỡng cực với cuộn dây nối tiếp. Điều này cho phép điện cảm cao hơn nhưng thấp hơn dòng điện mỗi cuộn dây.  Lưỡng cực với cuộn dây song song. Điều này đòi hỏi dòng điện cao hơn nhưng có thể sử dụng tốt hơn khi điện cảm cuộn dây giảm.  Lưỡng cực với một cuộn dây cho mỗi pha. Phương pháp này động cơ sẽ chạy chỉ một nửa cuộn dây có sẵn, và sẽ làm giảm momen xoắn ở tốc độ thấp nhưng đòi hỏi dòng điện nhỏ Ngoài ra còn có động cơ bước nhiều pha GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 27 Đề tài: Khảo sát động cơ bước Hình 15: Cuộn dây của động cơ bước nhiều pha. Động cơ bước nhiều pha với nhiều pha dẫn đến có nhiều mức dao động thấp hơn, mặc dù chi phí sản xuất cao hơn. Những động cơ như thế được gọi là “lai” và có bộ phận gia công đắt hơn, nhưng vòng bi chất lượng cao hơn. Mặc dù chúng đắt tiền hơn, nó không có một mật độ năng lượng cao hơn và với các thiết bị điện tử điều khiển thích hợp là thực sự phù hợp hơn với các ứng dụng. Máy in máy tính có thể sử dụng thiết kế lai. KẾT LUẬN Đối chiếu mục đích, nhiệm vụ và kết quả nghiên cứu thu được trong quá trình thực hiện đề tài “Khảo sát động cơ bước” là:  Động cơ bước được ứng dụng rộng rãi đặc biệt là trong tự động hóa và điều khiển số với độ chính xác cao.  Động cơ bước là sự kết hợp giữa động cơ điện một chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ. GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 28 Đề tài: Khảo sát động cơ bước  Động cơ bước biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay, chúng quay theo từng bước nên có độ chính xác cao.  Động cơ bước có 2 mạch điều khiển phổ biến là mạch truyền động và bộ tạo xung để chuyển mạch, có dạng sóng dòng điện pha chủ yếu là nửa bước, vi bước, toàn bước.  Có nhiều loại động cơ bước như động cơ bước nam châm vĩnh cữu, động cơ bước từ trở biến thiên, động cơ bước đơn cực, động cơ bước lưỡng cực, động cơ bước lai. Mỗi loai động cơ có những đặc điểm không giống nhau để từ đó có ứng dụng phù hợp trong kỹ thuật. Bên cạnh đó thông qua việc nghiên cứu, tìm hiểu về đề tài này, em đã thu được cho mình nhiều kiến thức bổ ích:  Hiểu thêm về cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của động cơ bước.  Rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo để áp dụng trong học vật lý cũng như việc dạy học sau này. Một lần nữa em xin chân thành cám ơn thầy giáo Ngô Văn Quang Bình và các bạn đã giúp đỡ em trong quá trình làm bài tiểu luận để em có thể hoàn thành tốt bài tiểu luận này. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Liptak, Bela G. (2005), Instrument Engineers' Handbook: Process Control and Optimization, CRC p. 2464. ISBN 978-0-8493-1081-2. 2. 3. 4. GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 29 Press. [...]... chuyển động góc quay, chúng quay theo từng bước nên có độ chính xác cao  Động cơ bước có 2 mạch điều khiển phổ biến là mạch truyền động và bộ tạo xung để chuyển mạch, có dạng sóng dòng điện pha chủ yếu là nửa bước, vi bước, toàn bước  Có nhiều loại động cơ bước như động cơ bước nam châm vĩnh cữu, động cơ bước từ trở biến thiên, động cơ bước đơn cực, động cơ bước lưỡng cực, động cơ bước lai Mỗi loai động. .. động của nó IV Một số loại động cơ bước GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 16 Đề tài: Khảo sát động cơ bước 1 Cơ sở phân loại động cơ bước Động cơ bước có thể được phân loại dựa theo cấu trúc rotor hoặc cách quấn các cuộn dây trên stator a) Dựa theo cấu trúc rotor, động cơ bước chia thành ba loại:  Động cơ bước nam châm vĩnh cữu  Động cơ bước từ trở biến thiên  Động cơ. .. trình thực hiện đề tài Khảo sát động cơ bước là:  Động cơ bước được ứng dụng rộng rãi đặc biệt là trong tự động hóa và điều khiển số với độ chính xác cao  Động cơ bước là sự kết hợp giữa động cơ điện một chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 28 Đề tài: Khảo sát động cơ bước  Động cơ bước biến đổi các tín hiệu... cao và có số bước lớn Hình 11: Động cơ bước kiểu hỗn hợp với m = 2, p = 3 2.3.1 Cấu tạo của động cơ bước lai GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 23 Đề tài: Khảo sát động cơ bước Cấu tạo của động cơ bước lai là sự kết hợp giữa động cơ bước nam châm vĩnh cửu và động cơ bước từ trở biến thiên a) Stator có cấu tạo hoàn toàn giống cấu tạo của động cơ có từ trở thay đổi Trên các... bước lai Động cơ bước lai là sự kết hợp giữa nguyên tắc làm việc của động cơ bước nam châm vĩnh cửu và động cơ bước từ trở do đó có được đặc tính GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 24 Đề tài: Khảo sát động cơ bước tốt nhất của hai loại động cơ kể trên là momen lớn và số bước lớn Động cơ bước gồm hai nửa rotor như hình 12 Động cơ loại này có số bước đạt đến 400 bước, nhưng giá... bởi cuộn đó Động cơ nam châm vĩnh cửu lưỡng cực có cấu trúc cơ khí giống như động cơ đơn cực nhưng hai mấu của động cơ được nối đơn giản hơn, không có đầu nối trung tâm như hình vẽ 7 Hình 7: Động cơ nam châm vĩnh cửu 2 pha kiểu lưỡng cực 2.2 Động cơ bước từ trở biến thiên 2.2.1 Cấu tạo GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 20 Đề tài: Khảo sát động cơ bước Động cơ bước từ trở... rotor động cơ bước từ trở biến thiên và động cơ bước nam châm vĩnh cửu Trục động cơ được bọc một bởi một nam châm vĩnh cữu nhỏ hơn Nó khác với động cơ bước nam châm vĩnh cửu ở chổ có một đầu rotor là cực bắc còn đầu rotor đối diện là cực nam Răng rotor làm bằng lõi thép được chia thành hai phần gắn chặt trên mỗi đầu Hình 12: Cấu tạo động cơ bước lai 2.3.2 Nguyên tắc làm việc của động cơ bước lai Động cơ. .. Hình 10: Một động cơ bước lai lưỡng cực Loại động cơ này có những ưu điểm sau: Về cấu tạo nó kết hợp cả hai loại động cơ trên: Động cơ nam châm vĩnh cửu và động cơ từ trở biến thiên Về tính chất, nó phát huy được các ưu điểm của cả động cơ bước nam châm vĩnh cửu và động cơ bước từ trở biến thiên: có momen hãm khi ngắt điện lớn, có momen giữ và momen quay lớn, họat động với tốc độ cao và có số bước lớn... Mỗi răng của rotor là một cực (hình 8) Hình 8: Động cơ bước ba pha có từ trở biến thiên GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 21 Đề tài: Khảo sát động cơ bước 2.2.2 Nguyên tắc làm việc của động cơ bước từ trở biến thiên Nguyên tắc làm việc của động cơ bước có từ trở biến thiên dựa trên cơ sở hiện tượng từ trở cực tiểu Trong động cơ bước loại này stator và rotor đều được làm cùng... truyền động thực hiện Với cách thay đổi cách kích thích các cuộn dây, ta cũng làm thay đổi các vị trí góc quay Động cơ bước từ trở thay đổi chuyển động êm, số bước lớn, nhưng momen đồng bộ nhỏ Thông thường, các góc bước của các động cơ bước từ trở biến thiên là 7,50 hoặc 150 2.3 Động cơ bước lai (Hybird) GVHD: Th.s Ngô Văn Quang Bình SV thực hiện: Nguyễn Thị Kiều My 22 Đề tài: Khảo sát động cơ bước Hình ... tài: Khảo sát động bước Trước hết cần giới thiệu khái quát động bước, tìm hiểu cấu tạo, nguyên tắc hoạt động động Sau phân loại động bước sâu nghiên cứu cấu tạo nguyên tắc hoạt động loại động bước. .. tài: Khảo sát động bước Cơ sở phân loại động bước Động bước phân loại dựa theo cấu trúc rotor cách quấn cuộn dây stator a) Dựa theo cấu trúc rotor, động bước chia thành ba loại:  Động bước nam... My Đề tài: Khảo sát động bước tần số, rotor động bước kích thích (rotor tích cực) không kích thích (rotor thụ động) 2) Mạch điều khiển động bước Hình 4: Sử dụng động bước với truyền động theo