Tài liệu BAO CAO MON HOC MAY DIEN pdf

1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ
BÀI BÁO CÁO MÔN HỌC
MÁY ĐIỆN
CẤU TẠO – NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ NHỮNG
ỨNG DỤNG CỦA ĐỘNG CƠ SERVO

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
LƯƠNG HOÀNG PHONG
SINH VIÊN THỰC HIỆN
MAI VĂN LỢI
TÀU QUỐC VƯƠNG
BÙI VĂN HIỆN
2
LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời đại ngày nay việc sử dụng máy móc nhằm hạn chế
sức lao động của con người đang ngày càng được phát triển một
cách nhanh chóng, bên cạnh đó việc chế tạo các các động cơ như
máy xoay gió, robot,hoặc những đông cơ hoạt động với độ chính
xác cao thì chúng ta không thể không nhắc đến động cơ servo và tấc
cả những thiết bị này điều cần sử dụng động cơ bước(servo) để chế
tạo các bộ phận bên trong chúng.Trong đề tài lần này chúng em
được nhận đề tài Động Cơ Servo,đề tài chúng em nghiên cứu về
cấu tạo, nguyên lý làm việc và những ứng dụng của Động Cơ
Servo.
3
NỘI DUNG
CHƯƠNG I :CẤU TẠO & NGUYÊN LÝ HOẠT ĐÔNG CỦA ĐỘNG CƠ SERVO
I. GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ SERVO
II. PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ SERVO VÀ CẤU TẠO – HOẠT ĐỘNG

III. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN
IV. MỘT SỐ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
V. ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BƯỚC
VI. LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ
VII. MỘT SỐ SẢN PHẨM THAM KHẢO
CHƯƠNG II.ỨNG DỤNG CỦA ĐỘNG CƠ SERVO
I. ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ TURBINE GIÓ BẰNG CÁCH SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ BƯỚC
ĐỂ XOAY CÁNH
II. ỨNG DỤNG TRONG ROBOT
III. ỨNG DỤNG KHÁC
IV. KẾT LUẬN- ĐỀ NGHỊ
4
CHƯƠNG I
CẤU TẠO & NGUYÊN LÝ HOẠT ĐÔNG CỦA
ĐỘNG CƠ SERVO
I.GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ SERVO
Động cơ bước là một loại động cơ
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 rôto vào các vị trí cần thiết.
5
CẤU TẠO & NGUYÊN LÝ HOẠT ĐÔNG
CỦA ĐỘNG CƠ SERVO
1.CẤU TẠO CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ SERVO
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
Link
.
6
CẤU TẠO & NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
CỦA ĐỘNG CƠ SERVO
2.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
Động cơ bước không quay theo cơ chế thông
thường, chúng quay theo từng bước nên có độ
chính xác rất cao về mặt điều khiển học. Chúng
làm việc nhờ các bộ chuyển mạch điện tử đưa các
tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ tự và một tần
số nhất định. Tổng số góc quay của rôto tương ứng
với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và
tốc độ quay của rôto phụ thuộc vào thứ tự chuyển
đổi và tần số chuyển đổi.
7
II.PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ SERVO VÀ
CẤU TẠO – HOẠT ĐỘNG
ĐỘNG CƠ SERVO CÓ 3 LOẠI CƠ BẢN:

Loại từ trở biến đổi (Variable Reluctance)

Loại nam châm vĩnh cửu (permanent magnet)

Loại lai (hybrid).
8
II.PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ SERVO VÀ
CẤU TẠO – HOẠT ĐỘNG

1.ĐỘNG CƠ BIẾN TỪ TRỞ ( Variable Reluctance)
CẤU TẠO:

Thông thường có ba hoặc bốn cuộn dây đấu
chung một đầu. Đầu chung được nối với nguồn
dương, các đầu còn lại lần lượt cho thông với đất
để quay rotor.
9
II.PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ SERVO VÀ
CẤU TẠO – HOẠT ĐỘNG
1.ĐỘNG CƠ BIẾN TỪ TRỞ ( Variable Reluctance)
HOẠT ĐỘNG:
Trên hình vẽ, rotor có 4 răng và stator có 6 cực. Mỗi cuộn
dây sẽ được quấn trên hai cực đối nhau. Vì vậy, giả sử, khi cấp
điện cho cực 1 (stator), rotor sẽ quay cực gần nhất (X) để răng
thẳng với cực 1. Cắt điện cuộn số 1, tiếp tục cấp điện cho cuộn 2,
rotor sẽ quay răng tiếp sau (Y) cho thẳng với cực 2. Cứ như vậy
điều khiển quay rotor.
10
II.PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ SERVO VÀ
CẤU TẠO – HOẠT ĐỘNG
1.ĐỘNG CƠ LOẠI NAM CHÂM VĨNH CỬU
Động cơ servo loại Nam châm vĩnh cửu gồm những loại sau:
Động cơ bước đơn cực
Động cơ bước lưỡng cực
Động cơ bước nhiều pha
11
A. ĐỘNG CƠ BƯỚC ĐƠN CỰC

CẤU TẠO

STEP loại đơn cực bao gồm 2 cuộn dây, mỗi cuộn được nối ra
ngoài ở giữa cuộn, vì vậy thông thường trên thực tế đây là loại
động cơ 5 hoặc 6 dây
12
ĐỘNG CƠ BƯỚC ĐƠN CỰC

HOẠT ĐỘNG
STEP loại này được điều khiển bẳng cách cho đầu dây chung nối lên
nguồn và từng đầu dây còn lại lần lượt được nối mass
13
B. ĐỘNG CƠ BƯỚC LƯỠNG CỰC
Động cơ nam châm vĩnh cửu hoặc hỗn hợp hai cực có cấu trúc cơ khí
giống y như động cơ đơn cực, nhưng hai mấu của động cơ được nối đơn giản
hơn, không có đầu trung tâm. Vì vậy, bản thân động cơ thì đơn giản hơn, nhưng
mạch điều khiển để đảo cực mỗi cặp cực trong động cơ thì phức tạp hơn.Hình
minh hoạ chỉ ra cách nối động cơ, trong khi đó phần rotor ở đây giống roto
động cơ đơn cực
14
C. ĐỘNG CƠ BƯỚC NHIỀU PHA
Một loại động cơ bước nam châm vónh cửu ít
thông dụng hơn đó là động cơ bước có tất cả các cuộn
dây được nối tiếp với nhau thành vòng kín và giữa mỗi
cặp dây có một điểm giữa gọi là động cơ bước nhiều
pha hay đa cực. Kiểu thông dụng nhất là kiểu 3 pha và 5
pha
15
3.ĐỘNG CƠ BƯỚC LAI
STEP lai là loại kết hộp giữa STEP từ thông thay đổi và
loại nam châm vĩnh cửu. rotor cho động cơ STEP lai có nhiều
răng , giống như loại từ thông thay đổi, chứa lõi từ hóa tròn đồng

tâm xoay quanh trục của nó. Răng của rotor tạo đường dẫn giúp
định hướng cho từ thông ưu tiên vào trong lỗ không khí. STEP
lai được lái giống như STEP đơn cực và lưỡng cực.
II.PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ SERVO VÀ
CẤU TẠO – HOẠT ĐỘNG
16
III.PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN
1.Điều khiển chế độ cả bước (Full-step)
2.Điều khiển chế độ nửa bước (Half-step)
17
1.Điều khiển chế độ cả bước (Full-step
III.PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN
Bảng sự thật
18
1.Điều khiển chế độ cả bước (Full-step)
III.PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN
Giản đồ xung
19
2.Điều khiển chế độ nửa bước
III.PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN
Bảng sự thật
20
2.Điều khiển chế độ nửa bước
III.PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN
Giản đồ xung
21
IV.MỘT SỐ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
1.Mạch điều khiển động cơ đơn cực
22
2.Sơ đồ điều khiển cơ bản - động cơ từ trở

Điện áp được cấp qua các khoá chuyển để nuôi các cuộn dây, tạo ra từ
trường làm quay rotor. Các khoá ở đây không cụ thể, có thể là bất cứ thiết
bị đóng cắt nào điều khiển được như rơle, transitor công suất Tín hiệu
điều khiển có thể được đưa ra từ bộ điều khiển như vi mạch chuyên dụng,
máy tính.
IV.MỘT SỐ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
23
V.ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BƯỚC
Trong đó :
V : vận tốc trung bình của động cơ bước. (vòng/giây)
n : số lần dịch bước.
t : thời gian động cơ thực hiện n lần dịch bước. (giây)
θ: góc bước của động cơ (độ)
f : tần số dịch bước.
24
VI.LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ
So sánh động cơ đơn cực và lưỡng cực:
Động cơ loại lưỡng cực sẽ có moment sinh ra nhiều hơn 30% so với loại đơn cực
có cùng kích thước. Tuy nhiên động cơ loại lưỡng cực lại có mạch điều khiển phức
tạp hơn so với loại đơn cực.
So sánh động cơ lai và động cơ nam châm vĩnh cửu:
Step size :

Nam châm vĩnh cửu : (3,6 - > 7,5 ) độ

Lai : (0.9 - > 3.6 ) độ
Và để có độ phân giải nhở hơn, chúng ta có thể sử dụng thêm hộp giảm tốc.

Moment :
Moment là một trong những vấn đề quan trọng khi lựu chọn động cơ bước.

Moment giữ: là moment cần thiết để xoay trục động cơ khi cuộn dây được cấp điện.
Moment kéo: là moment sinh ra khi động cơ xoay ở vận tốc ổn định, moment này chống
lại khả năng tăng tốc của động cơ mà không bị trượt bước.
Moment kéo ra: moment này có thể làm cho động cơ di chuyển khi đang động cơ đang
hoạt động.
Moment chốt: là moment đòi hỏi để xoay động cơ khi cuộn dây động cơ không cấp điện.
25
VII.MỘT SỐ SẢN PHẨM THAM KHẢO
INDUSTRIAL MOTOR