CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.2 Các loại động cơ
2.2.1 Động cơ bước (step)
Động cơ bước hay còn gọi là Step Motor là một loại động cơ chạy bằng điện có
nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số các 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 rôto có khả năng cố định roto vào các vị trí cần thiết.
Step Motor có cấu tạo như sau:
– 1 Rotor là một dãy các lá nam châm vĩnh cữu được xếp chồng lên nhau một cách cẩn thận. Trên các lá nam châm này lại chia thành các cặp cực xếp đối xứng nhau.
– Stato được tạo bằng sắt từ được chia thành các rãnh để đặt cuộn dây.
Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, Step motor quay theo từng bước
một nên nó có độ chính xác cao về mặt điều khiển học.
Chúng làm việc nhờ các bộ chuyển mạch điện tử. Các mạch điện tử sẽ đưa các tín hiệu của lệnh điều khiển vào stato theo thứ tự 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.
2.2.2 Động cơ Servo
Động cơ servo là một bộ phận truyền động của hệ thống điều khiển chuyển động của các thiết bị máy móc. Nó còn được biết đến với công nghệ Driver Servo tương tự với driver máy tính. Đây cũng là một thiết bị không thể thiếu và quyết định đến chất lượng của một chiếc máy cắt cnc
Động cơ servo có 2 loại chính là: Động cơ DC Servo và động cơ AC Servo.
AC servo là loại động cơ cho phép xử lý các dòng điện cao nên thường được sử dụng trong máy móc công nghiệp đặc biệt là các loại máy CNC. DC servo không được thiết
kế cho các dòng điện cao và thường phù hợp hơn cho các ứng dụng nhỏ hơn.
Động cơ DC còn được chia làm 2 loại động cơ 1 chiều có chổi than và động cơ 1 chiều không chổi than.
Nhờ sự phát triển vượt bậc công nghệ điều khiển điện nên hiện nay hầu hết người ta đều sử dụng động cơ AC Servo.
Nguyên lý hoạt động
Rotor của động cơ là một nam châm vĩnh cửu có từ trường mạnh và stator của động cơ được cuốn các cuộn dây riêng biệt, được cấp nguồn theo một trình tự thích hợp để quay rotor.
Nếu thời điểm và dòng điện cấp tới các cuộn dây là chuẩn xác thì chuyển động quay của rotor phụ thuộc vào tần số và pha, phân cực và dòng điện chạy trong cuộn dây stator.
Động cơ servo được hình thành bởi những hệ thống hồi tiếp vòng kín. Tín hiệu ra của động cơ được nối với một mạch điều khiển. Khi động cơ vận hành thì vận tốc và vị trí
sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển này. Khi đó bầt kỳ lý do nào ngăn cản chuyển động quay của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa đạt được vị trí mong muốn. Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt được điểm chính xác nhất. Bộ điều khiển servo.
Ứng dụng trong ngành điện - điện tử: Máy lắp là thiết bị lắp các linh kiện điện tử ví dụ như các chip LSI lên trên bảng mạch, cần tới tốc độ cao và độ chính xác cao. Các servo AC thỏa mãn yêu cầu này.
Ứng dụng trong ngành sản xuất thực phẩm, đồ uống: Nhu cầu về quy trình thực phẩm chất lượng cao và an toàn hơn ngày càng tăng, vì vậy, động cơ servo thường được sử
Động cơ điện xoay chiều 1 pha: Dựa theo nguyên tắc của động cơ không đồng bộ ba pha, người ta chế tạo được những động cơ không đồng bộ một pha. Stato của loại động
cơ này gồm hai cuộn dây đặt lệch nhau một góc, một dây nối thẳng với mạng điện, dây kia nối với mạng điện qua một tụ điện. Cách mắc như vậy làm cho hai dòng điện trong hai cuộn dây lệch pha nhau và tạo ra từ trường quay. Động cơ không đồng bộ một pha chỉ đạt được công suất nhỏ, nó chủ yếu được dùng trong các dụng cụ gia đình như quạt điện, máy hút bụi, máy bơm nước…
Nguyên lý hoạt động
Hai loại động cơ AC chính là động cơ cảm ứng điện từ và động cơ đồng bộ. Động
cơ cảm ứng điện từ (hoặc động cơ không đồng bộ) luôn phụ thuộc vào sự khác biệt nhỏ về tốc độ giữa từ trường quay stator và tốc độ trục rotor được gọi là sự trượt tạo ra dòng điện cảm ứng trong cuộn dây rotor. Kết quả là, động cơ cảm ứng điện từ không thể tạo ra mô-men xoắn bằng với tốc độ đồng bộ khi hiện tượng cảm ứng (hoặc trượt) không liên quan hoặc ngừng tồn tại.
Ngược lại, động cơ đồng bộ không phụ thuộc vào cảm ứng điện từ - trượt trong hoạt động và sử dụng nam châm vĩnh cửu, các cực từ lồi hoặc cuộn dây rôto độc lập. Động cơ đồng bộ tạo ra mô-men xoắn danh định bằng chính xác với tốc độ đồng
bộ. Hệ thống động cơ đồng bộ nguồn đôi rô-to dây quấn không chổi than có một cuộn dây rôto độc lập được kích thích không phụ thuộc vào nguyên tắc cảm ứng - trượt của dòng điện. Động cơ đồng bộ nguồn đôi rô-to dây quấn không chổi than là động cơ đồng bộ có thể hoạt động bằng chính xác tần số nguồn cấp hay bằng bội số của tần số cung cấp.