Động cơ điện một chiều

Thảo luận trong 'Nhập môn điện tử'

Đang xem chủ đề này ( Thành viên: 0, Khách: 0)

  1. mta_cdt

    mta_cdt Super Moderator Staff Member

    Tham gia ngày:
    10/8/12
    Bài viết:
    2,887
    Đã được thích:
    3,582
    Điểm thành tích:
    113
    Giới tính:
    Nam
    Động cơ điện 1 chiều là thiết bị ngoại vi được sử dụng rất rộng rãi do điều khiển đơn giản, giá cả phải chăng. Mình mở luồng này để trao đổi về đặc tính, các phương pháp điều khiển, mạch điều khiển phổ biến của động cơ điện 1 chiều.

    1. Định nghĩa.
    - Động cơ điện một chiều là máy điện chuyển đổi năng lượng điện một chiều sang năng lượng cơ. Máy điện chuyển đổi từ năng lượng cơ sang năng lượng điện là máy phát điện.
    Đối với động cơ điện 1 chiều có loại không chổi than (BLDC) và động cơ có chổi tha (DC). Do động cơ BLDC thực chất là động cơ điện 3 pha không đồng bộ vì vậy mình chỉ xét động cơ điện 1 chiều có chổi than.

    2. Phân loại động cơ điện một chiều (đây là cách phân loại theo cách kích từ)
    Động cơ điện 1 chiều phân loại theo kích từ thành những loại sau:
    -Kích từ độc lập.
    -Kích từ song song.
    -Kích từ nối tiếp.
    -Kích từ hỗn hợp.
    Với mỗi 1 loại động cơ điện 1 chiều như trên thì có các ứng dụng khác nhau.

    3. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động.
    Gồm có 3 phần chính stator( phần cảm), rotor ( phần ứng), và phần chỉnh lưu ( chổi than và cổ góp).
    - Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện.
    - Rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều.
    - Bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục. Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.

    * Nguyên tắc hoạt động.
    cau-tao-hoat-dong-cua-dong-co-dien-mot-chieu-1.
    Pha 1: Từ trường của rotor cùng cực với stator, sẽ đẩy nhau tạo ra chuyển động quay của rotor.
    cau-tao-hoat-dong-cua-dong-co-dien-mot-chieu-1.
    Pha 2: Rotor tiếp tục quay
    cau-tao-hoat-dong-cua-dong-co-dien-mot-chieu-1.
    Pha 3: Bộ phận chỉnh điện sẽ đổi cực sao cho từ trường giữa stator và rotor cùng dấu, trở lại pha 1

    Nếu trục của một động cơ điện một chiều được kéo bằng 1 lực ngoài, động cơ sẽ hoạt động như một máy phát điện một chiều, và tạo ra một sức điện động cảm ứng Electromotive force (EMF). Khi vận hành bình thường, rotor khi quay sẽ phát ra một điện áp gọi là sức phản điện động counter-EMF (CEMF) hoặc sức điện độngđối kháng, vì nó đối kháng lại điện áp bên ngoài đặt vào động cơ. Sức điện động này tương tự như sức điện động phát ra khi động cơ được sử dụng như một máy phát điện (như lúc ta nối một điện trở tải vào đầu ra của động cơ, và kéo trục động cơ bằng một ngẫu lực bên ngoài). Như vậy điện áp đặt trên động cơ bao gồm 2 thành phần: sức phản điện động, và điện áp giáng tạo ra do điện trở nội của các cuộn dây phần ứng. Dòng điện chạy qua động cơ được tính theo biều thức sau:

    I = (V_{Nguon}-V_{Phan Dien Dong})/R_{Phan Ung}

    Công suất cơ mà động cơ đưa ra được, được tính bằng:

    [​IMG]
    4. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều
    Đặc tính cơ của động cơ điện là hàm có dạng M=f(w) hoặc w=f(M) trong đó w là vận tốc góc và M là mô mem.
    4.1 Đặc tính cơ của động cơ kích từ độc lập và song song
    Đây là động cơ loại động cơ điện 1 chiều khá thông dụng trong một số máy loại nhỏ, cuộc thi robocon và đồ án của sinh viên.
    - Sơ đồ nối dây của động cơ điện kích từ độc lập
    kt doc lap.
    - Sơ đồ nối dây của động cơ điện kích từ song song.
    kt song song.
     
  2. mta_cdt

    mta_cdt Super Moderator Staff Member

    Tham gia ngày:
    10/8/12
    Bài viết:
    2,887
    Đã được thích:
    3,582
    Điểm thành tích:
    113
    Giới tính:
    Nam
    Cả 2 loại động cơ kích từ độc lập và kích từ song song đều có chung phương trình đặc tính cơ dạng.
    kt doc lap.
    Hoặc
    kt song song.
    Từ 2 phương trình trên ta nhận thấy vận tốc và mô men tuân theo đồ thị dạng y=ax+b. Do vậy đường đặc tính cơ dạng.
    kt doc lap.
    4.2 Đặc tính cơ của động cơ kích từ nối tiếp
    - Đường đặc tính cơ và sơ đồ đấu dây của động cơ điện 1 chiều kích từ nối tiếp có dạng
    kt song song.
    - Sở dĩ đường đường đặc tính cơ của động cơ điện 1 chiều kích từ nối tiếp là đường hypepol là do phương trình đường đặc tính cơ có dạng.
    kt doc lap.
    - Động cơ điện 1 chiều kích từ nối tiếp chính là các động cơ đề của xe máy vẫn sử dụng. Ưu điểm của động cơ này là mô mem khởi động rất lớn, vận tốc cũng rất lớn nhưng không nên sử dụng trong thời gian dài.
     
    yeuthichdientucongminhfs thích bài này.
  3. mta_cdt

    mta_cdt Super Moderator Staff Member

    Tham gia ngày:
    10/8/12
    Bài viết:
    2,887
    Đã được thích:
    3,582
    Điểm thành tích:
    113
    Giới tính:
    Nam
    4.3 Đặc tính của động cơ kích từ hỗn hợp
    kt doc lap.
    Đặc tính cơ của động cơ kích từ hỗn hợp (đường 1) là trung bình của đường đặc tính cơ động cơ kích từ song song (đường 2) và động cơ kích từ nối tiếp( đường 3).

    5. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều
    Các phương trình điều chỉnh tốc độ.
    -Thay đổi điện áp phần ứng.
    -Thay đổi điện trở mạch rotor.
    -Thay đổi từ thông.
    Trên thực tế phương pháp được sử dụng nhiều nhất là thay đổi điện áp phần ứng. Đường đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi điện áp phần ứng như sau.

    kt song song.
    Hầu hết các loại mạch điều khiển động cơ DC như cầu H hay fet+relay, L298... đều dùng để thay đổi điện áp phần ứng đặt vào động cơ. Và đảo chiều động cơ bằng cách thay đổi chiều điện áp đặt lên phần ứng.
     
    coofhairyeuthichdientu thích bài này.
  4. mta_cdt

    mta_cdt Super Moderator Staff Member

    Tham gia ngày:
    10/8/12
    Bài viết:
    2,887
    Đã được thích:
    3,582
    Điểm thành tích:
    113
    Giới tính:
    Nam
    Sau đây cùng set 1 vài mạch điều khiển động cơ DC. Để điều khiển điện áp phần ứng thường hay sử dụng nhất là phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM).
    Mạch cầu H.
    - Trên forum mình rất nhiều mạch cầu H rồi. Nguyên lý cơ bản của mạch cầu H
    kt song song.
    - Khi L1 và R2 cùng dẫn trong khi R1 và L2 khóa thì dòng điện đi theo chiều từ dương nguồn qua L1 qua đối tượng ở đây là động cơ qua R2 xuống GND như vậy động cơ chạy theo chiều từ A sang B.
    - Khi R1 và L2 dẫn và L1 và R2 khóa thì dòng điện chạy theo chiều mũi tên xanh trong hình b động cơ quay theo chiều từ B sang A.
    - Đối với mạch cầu H thì điều nghiêm cấm L1 và L2 cùng dẫn hoặc R1 và R2 cùng dẫn. Giả xử L1 và L2 cùng dẫn 1 lúc thì dòng điện từ dương nguồn qua L1 qua L2 về GND mà điện trở L1 và L2 rất nhỏ chính vì vậy dòng điện vô cùng lớn sẽ gây hỏng mạch hoặc phá hỏng L1 hoặc L2 hiện tượng này được gọi là hiện tượng trùng dẫn.
    Để đề phòng hiện tượng này có 1 số loại ic chuyên dụng như IR2184, IR2103... hoặc nếu sử dụng L298 thì bản thân ic đã phòng chống được hiện tượng trùng dẫn rồi.

    - Set 1 mạch sử dụng IR2184.
    kt doc lap.
    IR2184 U4 điều khiển mosfet Q1 và Q2, U5 điều khiển Q3 và Q4. Nguyên tắc hoạt động giống như nguyên tắc hoạt động chung của mạch cầu H. Chỉ xét trường hợp hãm, giả sử khi hãm động cơ Q1 dẫn còn Q2 Q3 và Q4 khóa. Khi hãm thì động cơ trở thành máy phát, dòng điện do động cơ sinh ra chạy từ động cơ qua diode của Q2( vì Q2 là mosfet nên có 1 con diode) về dương nguồn qua Q1 trở lại động cơ. Chính hiện tượng này sẽ làm cho động cơ hãm nhanh hơn nhiều, đó cũng là 1 ưu điểm của mạch cầu H.
     
    Trầy Thạchcoofhair thích bài này.
  5. dangxuyenbn

    dangxuyenbn Học sinh phổ thông

    Tham gia ngày:
    18/5/15
    Bài viết:
    2
    Đã được thích:
    0
    Điểm thành tích:
    1
    Giới tính:
    Nam
    cho e hoi nếu muốn điều khiển động cơ 1 chiều bằng PID mổ phỏng trên matlab thì làm như thế nào ạ? và có những phương pháp điều khiển nào ạ?
     
  6. Trầy Thạch

    Trầy Thạch Học sinh phổ thông

    Tham gia ngày:
    1/11/15
    Bài viết:
    1
    Đã được thích:
    0
    Điểm thành tích:
    1
    Giới tính:
    Nam
    a có thể cho em xin bài word của bài này được không em cần tham khảo..e chuận bị báo cáo môn học....nếu được a có thể gửi file vào email viettray95@gmail.com cho em...e xin cảm ơn nhiều..
     
  7. acmilanmtc

    acmilanmtc Học sinh phổ thông

    Tham gia ngày:
    3/4/16
    Bài viết:
    8
    Đã được thích:
    1
    Điểm thành tích:
    3
    Giới tính:
    Nam
    ihoihoi
    slđ,a;,d;a,;;;
     
  8. acmilanmtc

    acmilanmtc Học sinh phổ thông

    Tham gia ngày:
    3/4/16
    Bài viết:
    8
    Đã được thích:
    1
    Điểm thành tích:
    3
    Giới tính:
    Nam
    mình dùng modul L298N + arduino để điều khiển động cơ DC.xảy ra hiện tượng này mong các bạn giúp đỡ :
    +) khi chưa mắc động cơ vào ,lấy đồng hồ đo trên chân out1 và out2 được điện áp 12V
    +) khi mắc động cơ vào đo điện áp 2 đầu động cơ chỉ còn 9-10V
    tuy nhiên khi cấp nguồn trực tiếp bằng adapter 12V thì đo điện áp 2 đầu động cơ vẫn được 12V bình thường.
    vậy sụt áp trên là do đâu và cách khắc phục như thế nào
    cảm ơn!
     
  9. acmilanmtc

    acmilanmtc Học sinh phổ thông

    Tham gia ngày:
    3/4/16
    Bài viết:
    8
    Đã được thích:
    1
    Điểm thành tích:
    3
    Giới tính:
    Nam
    vậy hướng giải quyết là gì bạn.mình đổi qua mấy loại nguồn vẫn vậy.hơn nữa khi mình đổi qua loại động cơ với điện áp định mức 5V thì nó sụt hẳn từ 12V xuống còn 3.4V(U 2 đầu động cơ) ,với mỗi loại động cơ nó lại sụt áp khác nhau.mình đang làm máy bơm nên sụt áp như vậy động cơ chạy yếu nước không lên.ai biết giúp mình với.
    cảm ơn!!
     
    The Kid thích bài này.
  10. The Kid

    The Kid Kỹ sư

    Tham gia ngày:
    2/8/12
    Bài viết:
    408
    Đã được thích:
    341
    Điểm thành tích:
    63
    Giới tính:
    Nam
    sao bạn không dùng nguồn 15V.nếu theo sơ đồ điều khiển cầu thì có thể sụt trên CE của các transistor và điện trở sense
    [​IMG]
     

Chia sẻ trang này