Dòng điện động lực xoay chiều cần đ- ợc biến đổi thành một chiều và cách li giữa động lực và điều khiển.
Cách li dòng điện xoay chiều với mạch điều khiển đ- ợc thực hiện bằng các biến dòng. Dòng điện thứ cấp của biến dòng chạy qua điện trở tải của biến dòng thành tín hiệu điện áp xoay chiều qua chỉnh l- u có lọc tụ đ- ợc biến thành một chiềụ Dòng điện xoay chiều đầu vào biến dòng tỉ lệ với điện áp đầu ra của chỉnh l- ụ
Hình cbd2 vẽ một số mạch lấy tín hiệu xoay chiềụ
Hình cbd2. Cảm biến dòng điện xoay chiều
a) b)
c)
R0
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Hình cbd2a vẽ mạch lấy tín hiệu dòng điện một phạ Dòng điện thứ cấp
biến dòng chạy qua điện trở R0 (điện trở này dùng để biến đổi tín hiệu dòng
điện thành điện áp Ubd = R0.I và bảo vệ biến dòng khỏi hở mạch) biến đổi
thành tín hiệu điện áp xoay chiềụ Điện áp xoay chiều đ- ợc chỉnh l- u thành một chiều để đ- a vào mạch điều khiển. Tín hiệu ra của chỉnh l- u đ- ợc tính:
I. . R . 2 U . 2 Ud bd 0
Các bộ nguồn ba pha, đặc biệt là các bộ chỉnh l- u ba pha, tín hiệu dòng điện tải một chiều th- ờng đ- ợc lấy từ các biến dòng nh- hình cbd2b, c.
Hình cbd2b cho ta một ph- ơng án lấy tín hiệu dòng điện bằng ba biến dòng. Điện áp tín hiệu ra của cảm biến:
f 0 d 2. 3.R .I U
Có thể dùng hai biến dòng để lấy tín hiệu dòng điẹn ba pha nh- trên hình cbd2c. Bởi vì dòng điện pha còn lại trong mạch ba pha đ- ợc tính:
IC = IA + IB (IA + IB + IC = 0)
Sai số trong mạch cảm biến là có thể, nếu nh- điện trở tải quá nhỏ.
Điện áp cảm biến bị sụt áp trên R0 và sụt áp trên diod chỉnh l- ụ
Chú ý: không dùng biến còng cho mạch có tần số thấp ví dụ cho dòng điện rotor đông cơ không đồng bộ.
Cảm biến không dòng điện
Cảm biến 0 dòng điện đẻ đ- a một tín hiệu tới mạch điều khiển thông bào dòng điện trong mạch động lực bằng 0. Mạch cảm biến không dòng điện bao gồmcuộn kháng bão hoà CK, dây dẫn đông lực chạy qua lõi cuộn kháng.
Sơ đồ mạch cảm biến có bộ chỉnh l- u với tải RT đ- ợc cấp nguồn xoay chiều
nh- giới thiệu trên hình cbd3. Cuộn kháng bão hòa đ- ợc thiết kế từ hai cuộn dây quấn trên lõ Ferit hình chữ O, chúng đ- ợc mắc ng- ợc chiều quấn dây nhằm triệt tiêu những thành phần sức điện động cảm ứng do thành phần đập mạch dòng điện động lực gây nên.
Nguồn cấp cho cảm biến không dòng điện đ- ợc lấy từ một điện áp xoay
chiều U~ có trị số khoảng (10 - 15)V. Khi dòng điện mạch động lực bằng 0,
cuộn kháng bão hòa có điện cảm lớn, điện áp của nguồn cấp U~ cho mạch
cảm biến đ- ợc đặt gần nh- toàn bộ trên điện cảm này, còn trên đầu ra (trên
RT) của bộ chỉnh l- u có điện áp gần nh- bằng 0. khi dòng điện động lực tăng
lên điện cảm của cuộn dây giảm nhanh khi đó điện áp nguồn lại đặt chủ yếu
lên điện trở RT.
4.4.4.Cảm biến tốc độ.
Cảm biến tốc độ cho ta tín hiệu đo là tần số. Trong hình 43.1 giới thiệu nguyên tắc các cách đo vận tốc quaỵ
Thông th- ờng trên trục quay đ- ợc đánh một hay nhiều dấu và một cảm biến ở phần không chuyển động sẽ ghi nhận sự chuyển động của các dấu nàỵ Tần số đo đ- ợc tỉ lệ với vòng quay n và số dấu k
f = n.k
Cảm biến tốc độ quay bằng tự cảm
Trên trục quay đ- ợc gắn một nam châm vĩnh cửu (hình 43.1a). Nam châm này làm thay đổi từ thông qua cuôn dây cố định
dt d
và do vậy cho ra một xung điện tự cảm.
C- ờng độ của xung tự cảm thay đổi theo vận tốc quaỵ Do đó loại cảm biến này không thích hợp với tốc độ quay quá nhỏ. Ngoài ra, do lực hút giữa nam châm và lõi sắt của cuộn dây khá mạnh, do đó loại cảm biến này không thích hợp cho các trụ quay có mômen quay bé.
Cảm biến tốc độ quay bằng cảm ứng
Trong cảm biến loại này có một cuộn dây với lõi sắt cố định (hình 43.1c). Các răng gắn trên trục quay làm thay đổi từ trở và do đó độ tự cảm cũng thay đổi trị số điện cảm L. Với một mạch cầu ta đ- ợc các xung điện mà c- ờng độ tùy theo vận tốc vòng quaỵ
Ngoài ra còn có các loại cảm biến đo tốc độ quay theo nguyên tắc từ tr- ờng khác. Cảm biến gồm hai cuộn dây hình thành một mạch dao động.
UCB IĐL U0 U~ IĐL RT UCB
Hình cbd3 Cảm biến không dòng điện; ạ Sơ đồ; b. điện áp ra của cảm biến theo dòng điện động lực
Một đĩa răng kim loại gắn trên trục quay (hình 43.1c), khi một phiến răng kim loại đi qua khe không khí, các dòng điện xoáy đ- ợc hình thành làm giảm sự kết nối giữa hai cuộn dây, dao động trong mạch bị ngừng. Sự ngừng dao động này cho ra một xung điện. Tốc độ quay có thể đo bằng ph- ơng pháp quang (hình 43.1d).
Đo tốc độ quay bằng máy phát tốc
Máy phát điện một chiều (hình fta) (th- ờng kích từ là loại nam châm vĩnh cửu) đ- ợc gắn trên trục cơ cấu quaỵ Khi phần ứng máy phát quay trên hai đầu ra của phần ứng xuất hiện một điện áp t- ơng ứng sức điện động tỉ lệ
tốc độ quay EFT = k. .
Nh- ợc điểm của máy điện một chiều là có cổ góp (cổ góp th- ờng hay phải bảo d- ỡng). Để tránh nh- ợc điểm này máy phát tốc là máy phát đồng bộ một pha đ- ợc sử dụng. Khi sử dụng máy phát tốc là loại máy xoay chiều tín hiệu lấy ra th- ờng qua bộ chỉnh l- u (hình ftb).
Đo tốc độ bằng quang điện tử
Hình qđt1a là sơ đồ sử dụng bộ cảm biến quang tốc độ. Đĩa mã hóa đ- ợc gắn trên trục động cơ quay gồm các lỗ. Đĩa đặt giữa nguồn tia hồng ngoại dô diod phát quang LED cung cấp và đầu thu là tranzitor quang (hình qđt1b). Khi đĩa quay tranzitor quang chỉ chuyển mạch nếu vị trí LED, lỗ, tranzitor quang thẳng hàng. Khi đó tranzitor dẫn, điện áp raửơ mức thấp. Khi đĩa ngăn ánh sáng thì tranzitor bị khóa, điện áp ra ở mức caọ
a)
b)
c) d)
Hình 43.1 Một số loại cảm biến tốc độ quay
Kết quả là khi đĩa mã hóa quay, ứng với hình qđta ở đầu ra có các xung vuông. Tần số xung phụ thuộc tốc độ của đĩạ
Để xác định chiều quay (thuận, ng- ợc) cần sử dụng bộ cảm biến kép gồm có hai LED và hai tranzitor, hai đĩa mã hóa (hình qđt2). Khi đĩa quay ta
nhậnu đ- ợc hai xung chữ nhật lệch nhau 900. Chiều quay đ- ợc xác định bằng
vị trí t- ơng đối của hai tín hiệu rạ
Khi trục bộ mã hóa quay một vòng, tia sáng bị ngắt n lần và gửi tín hiệu
chữ nhật (A và B) vuông góc nhaụ Sự lệch pha 900 điện của tín hiệu A và B
cho phép xác định chiều quay:
Theo chiều s- ờn tăng của tín hiệu A tín hiệu B bằng 0
Theo chiều kia ở s- ờn tăng của tín hiệu A tín hiệu B bằng 1.
4.4.5. Các loại cảm biến khác. 1. Cảm biến nhiệt độ 1. Cảm biến nhiệt độ ạ Nhiệt điện trở Đĩa mã hóa Trục cơ Tranzitor quang LED +5V Hình qđt1. Cảm biến quang tốc độ a) b) 900 A B B B A A
Điện tở kim loại tăng khi nhiệt độ tăng. Để hiệu ứng này có thể sử dụng tốt đ- ợc trong việc đo nhiẹt độ thì vật liệu làm cảm biến nhiệt điện trở phải có hệ số nhiệt độ lớn. Điều đó có nghĩa là điện trở thay đổi khá lớn theo nhiệt độ. Ngoại ra các tính chất của kim loại không đ- ợc thay đổi nhiều sau một thời gian dài làm việc. Hệ số nhiệt độ không thay đổi theo nhiệt độ, áp suất và không bị ảnh h- ởng bởi các hóa chất. Điện trở R thay đổi theo nhiệt độ T theo biểu thức:
R(T) = R0(1 + Ạ T + B. T2 + C.T3 +....)
Các vật liệu làm nhiệt điện trở.
Platin là vật liệu làm cảm biến nhiệt điện trở đ- ợc sử dụng rộng rãi nhất. Các tính chất của loại nhiệt điện trở này đ- ợc quy định theo tiêu chuẩn quốc tế DIN IEC 751. Theo tiêu chuẩn này dải đo nhiệt độ của nhiệt điện
trởplatin từ -2000C đến 8500C.
Một số loại nhiệt điện trở Platin: Pt - 100 có điện trở ở 00C là 100 , Pt
- 300 có điện trở ở 00C là 300 , Pt - 500 có điện trở ở 00C là 500 , Pt - 1000
có điện trở ở 00C là 1000 , những loại có điện trở lớn có độ nhạy cao hơn.
Điện trở của nhiệt điện trở Pt 100 đ- ợc vẽ trên hình pt.
Nhiệt điện trở Niken so với platin rẻ tiền hơn và có hệ số nhiệt điện trở
cao hơn. Tuy nhiên dải đo chỉ từ -600 đến 2500C. Trên 3500C niken có dự
thay đổi về phạ Đặc tr- ng kĩ thuật của nhiệt điện trở niken đ- ợc xác định theo tiêu chẩn DIN 43760. Đặc tính của cảm biến niken đ- ợc vẽ trên hình nđ2.