Đặc điểm chính của động cơ một chiều là nguồn điện cấp cho động cơ là nguồn điện một chiều. Động cơ một chiều gồm có hai loại là động cơ từ trường vĩnh cửu và động cơ từ trường khuyết một chiều kích từ.
a) Động cơ một chiều DC từ trường vĩnh cửu
Động cơ một chiều loại này có nguồn điện một chiều DC tác động lên cuộn ứng qua cổ góp. Cường độ từ trường không thay đổi. Tốc độ động cơ chỉ có thể điều khiển thông qua điều khiển dòng rôto. Chiều chuyển động có thể đảo bằng cách đảo chiều dòng điện qua rôto.
Có hai loại động cơ nam châm vĩnh cửu đặc biệt là động cơ mạch in và động cơ có cuộn dây quay. Đây là hai loại động cơ mà rôto không có lõi thép, nhằm giảm tối đa quán tính của nó. Động cơ mạch in có các cuộn dây giống như các đường dẫn của mạch in.
Động cơ cuộn dây quay là loại có rôto cấu tạo bởi các dây đồng dệt thành cuộn và nhúng vào epoxy để giữ nguyên biên dạng. Động cơ này quay với tốc độ cao. Bộ giảm tốc bánh răng đi kèm làm tăng mômen kéo của động cơ .
b) Động cơ một chiều kích từ
Động cơ loại này có stato là một nam châm điện (phần cảm) và rôto mang cuộn ứng. Có ba loại động cơ từ trường khuyết : động cơ nối tiếp, động cơ song song và động cơ tổ hợp.
Động cơ DC nối tiếp. Ơû động cơ này cuộn ứng và cuộn cảm được nối tiếp với nhau. Dòng qua cuộn cảm cũng phải đi qua cổ góp và cuộn ứng. Điều khiển loại động cơ rày rất khó vì giảm dòng qua cuộn ứng để giảm tốc độ thì lại làm giảm dòng qua cuộn cảm, tức là giảm cường độ từ trường và kết quả tốc độ lại tăng. Chiều chuyển động của động cơ loại này không thay đổi khi đổi chiều dòng điện.
Động cơ DC song song. Ơû đây cuộn ứng và cuộn cảm mắc song song. Khi hai cuộn này đấu với nguồn riêng rẽ thì việc điều khiển cường độ từ trường và dòng qua cuộn cảm có thể độc lập với nhau. Tốc độ có thể giảm hay tăng so với tốc độ danh nghĩa tùy thuộc vào dạng điều khiển được chọn. Chiều của động cơ có thể thay đổi nếu thay đổi chiều nguồn cấp của một trong hai cuộn dây.
c) Điều khiển tốc độ của động cơ một chiều DC
Để điều khiển động cơ một chiều phải dựa vào phương trình cơ bản của động cơ điện. Phương trình vận tốc:
) ( a a a I R U n
trong đó: n- tốc độ động cơ (vòng/phút)
a
U - điện áp qua rôto, (v)
a
I - dòng qua cuộn cảm, (A) Ra- điện trở của cuộn cảm, () - cường độ từ trường (Wb)
Như vậy giảm điện áp lên cuộn cảm sẽ làm giảm tốc độ động cơ. Tăng điện trở của cuộn cảm sẽ làm tốc độ giảm. Ngược lại giảm cường độ từ trường sẽ làm tăng tốc độ động cơ.
d) Dừng động cơ điện một chiều DC
Dừng động cơ là một dạng điều khiển tốc độ. Để dừng động cơ phải tăng tốc nó theo chiều ngược lại với chiều chuyển động. Có hai phương pháp dừng động cơ một chiều DC. Phương pháp thường dùng đó là phanh động lực. Từ trường của động cơ được giữ nguyên. Nguồn cung cấp cho rôto được thay thế bởi nhiệt điện trở. Toàn bộ động năng và điện năng được tiêu thụ trên nhiệt điện trở.
Phương pháp thứ hai là đảo ngược chiều nguồn cấp vào cuộn cảm. Phanh theo phương pháp này nhanh nhưng dòng qua cuộn cảm cao sẽ gây tổn hại cho cuộn cảm. Kiểu
phanh này chỉ dùng khi phanh khẩn cấp. Động cơ phải có công tắc tốc độ không lắp trên trục động cơ hay trục mang tải. Công tắc này là một công tắc quán tính để ngắt điện áp cấp cho cuộn cảm, khi động cơ giảm tốc độ về gần tốc độ không.
Phanh điện không thể dừng chính xác tại vị trí cần, do đó lúc này có thể dùng phanh cơ khí hay sử dụng hệ servo vị trí.
e) Đảo chiều quay của động cơ một chiều kích từ độc lập
Để đảo chiều quay của động cơ một chiều kích từ độc lập ta có hai cách như hình 2.37 : Khi đóng các tiếp điểm T thì động cơ quay thuận, khi đóng các tiếp điểm N thì động cơ quay theo chiều ngược lại. (CKT : là cuộn kích từ).
2-Động cơ bước (Step Motor)
Có ba loại động cơ bước khác nhau: loại động cơ có Rôto bằng nam châm vĩnh cửu (hình 2.38), động cơ có rôto từ trường cưỡng bức và động cơ tổ hợp.
Các cực của động cơ bước được đấu riêng biệt và lần lượt được đóng với nguồn một chiều DC. Rôto được dịch từng bước từ cực này sang cực khác khi các cực của động
Hình 2.37 Đảo chiều quay động cơ một chiều kích từ độc lập
Hình 2.38 Động cơ bước
a) Hình dáng b) Cấu tạo (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
cơ được đóng ngắt theo một chuỗi liên tục. Tốc độ của động cơ được điều khiển bằng tốc độ đóng ngắt các chuỗi xung.
Kỹ thuật điều khiển đãõ phát triển cho phép đóng ngắt điện cho tổ hợp các cực với các mức năng lượng khác nhau, cho phép động cơ bước có thể đạt tới bước dịch chuyển là một góc dưới một độ hay còn gọi là micro bước. Động cơ bước thường dùng trong điều khiển vị trí mạch hở, không cần đến cảm biến vị trí. Động cơ bước cũng có thể dùng trong điều khiển mạch kín cùng với cảm biến vị trí.
Sau đây giới thiệu một loại mạch điện tử điều khiển động cơ bước, mạch này dùng cho các sinh viên có kiến thức sâu về điện tử tham khảo khi cần thiết kế mạch.
Hình 2.39 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động cơ bước Động cơ bước
Bộ xử lý
Bộ đảo chiều
Bộ tạo xung
Động cơ bước có ứng dụng trong các lĩnh vực cần chuyển động và dừng chính xác về vị trí như: máy công cụ, Robot, và các máy công tác khác…
3- ServoMotor (DC)
Động cơ servo DC là một loại động cơ dùng điện một chiều có cấu tạo như hình 2.40, phía sau trục động cơ có gắn Encoder (bộ mã hóa quang để đo góc quay và số vòng quay của trục động cơ. Động cơ này có thể có tỉ số mômen kéo và quán tính cao, điều này cho phép nó tăng tốc độ nhanh.
Để điều khiển servomoto người ta dùng mạch điều khiển kín có sơ đồ như hình 2.41
Động cơ servo cho phép dừng chính xác, hãm nhanh, điều khiển tốc độ dễ dàng nhưng cấu tạo đơn giản hơn động cơ bước, vì thế đang dần thay thế cho động cơ bước trong máy công cụ và Rôbot.
Hình 2.40 Cấu tạo servomoto
Mạch điều khiển
Encoder
+
Hình 2.41 Sơ đồ điều khiển servomoto
2.2.2 Các loại li hợp
Trong tự động có lúc ta có thể đóng ngắt chuyển động bằng li hợp, còn động cơ chính thì vẫn quay. Có nhiều loại li hợp, ở đây ta tìm hiểu một số li hợp được điều khiển bằng điện hoặc bằng thủy lực hay khí nén.