Tài liệu Động cơ điện DC & đ.chỉnh tốc độ với phương pháp PWM docx

Động cơ điện DC & đ.chỉnh tốc độ với
phương pháp PWM
Động cơ điện một
chiều là động cơ điện
hoạt động với dòng
điện một chiều. Động
cơ điện một chiều ứng
dụng rộng rãi trong các
ứng dụng dân dụng
cũng như công nghiệp.
Thông thường động cơ
điện một chiều chỉ
chạy ở một tốc độ duy
nhất khi nối với nguồn
điện, tuy nhi
ên vẫn có
thể điều khiển tốc độ
và chiều quay c
ủa động
cơ với sự hỗ trợ của
các mạch điện tử cùng
phương pháp PWM.
Động cơ điện một chiều trong dân dụng thường là các dạng động cơ hoạt
động với điện áp thấp, dùng với những tải nhỏ. Trong công nghiệp, động c
ơ
điện một chiều được sử dụng ở những nơi yêu cầu moment mở máy lớn
hoặc yêu cầu thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng.
Một phần quan trọng của động cơ điện một chiều là bộ phận chỉnh lưu, nó
có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong cuộn rotor trong khi chuyển động
quay của rotor là liên tục. Thông thường bộ phận này là bộ phận gồm có
một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp. Đây cũng chính là

nhược điểm chính của động cơ điện một chiều: cổ góp làm cho cấu tạo
phức tạp, đắt tiền, kém tin cậy và nguy hiểm trong môi trường dễ nổ, khi sử
dụng phải có nguồn điện một chiều kèm theo hoặc bộ chỉnh lưu.
Cấu tạo
Phần chính gồm Stato(phần đứng yên) với các cực từ (bằng nam châm vĩnh
cửu hoặc nam châm điện), Roto với các cuộn dây quấn, cổ góp cùng chổi
điện.
Điều khiển động cơ DC loại nhỏ, điện áp thấp.
Động cơ DC sử dụng trong dân dụng thường chỉ hoạt động ở điện áp 24V
trở lại. Một trong những phương pháp để điều khiển mô tơ là sử dụng mạch
điều chế độ rộng xung (PWM circuit - Pulse Wide Modulation).
Mạch điều khiển mô tơ bằng phương pháp PWM hoạt động dựa theo
nguyên tắc cấp nguồn cho mô tơ bằng chuỗi xung đóng mở với tốc độ
nhanh. Nguồn DC được chuyển đổi thành tín hiệu xung vuông (chỉ gồm hai
mức 0 volt và xấp xỉ điện áp hoạt động). Tín hiệu xung vuông này đư
ợc cấp
cho mô tơ. Nếu tần số chuyển mạch đủ lớn mô tơ sẽ chạy với một tốc độ
đều đặn phụ thuộc vào mô men của trục quay.
Với phương pháp PWM, điều chỉnh tốc độ của mô tơ thông qua việc điều
chế độ rộng của xung, tức là thời gian "đầy xung" ("on") của chuỗi xung
vuông cấp cho mô tơ. Việc điều chỉnh này sẽ tác động đến công suất trung
bình cấp cho mô tơ và do đó sẽ thay đổi tốc độ của mô tơ cần điều khiển.
Như trên hình, với dãy xung điều khiển
trên cùng, xung ON có độ rộng nhỏ nên động cơ chạy chậm. Nếu độ rộng
xung ON càng lớn (như dãy xung thứ 2 và thứ 3) động cơ DC chạy càng
nhanh
Ưu điểm:
- Transistor ở lối ra chỉ có duy nhất hai trạng thái (ON hoặc OFF) do đó
loại bỏ được mất mát về năng lượng đốt nóng hay năng lượng rò rỉ tại lối
ra.

- Dải điều khiển rộng hơn so với mạch điều chỉnh tuyến tính.
- Tốc độ mô tơ quay nhanh hơn khi cấp chuỗi xung điều chế theo kiểu
PWM so với khi cấp một điện áp tương đương với điện áp trung bình của
chuỗi xung PWM.
Nhược điểm:
- Cần các mạch điện tử bổ trợ - giá thành cao
- Các xung kích lên điện áp cao (12 - 24V) có thể gây nên tiếng ồn nếu mô
tơ không được gắn chặt và tiếng ồn này sẽ tăng lên nếu gặp phải trư
ờng hợp
cộng hưởng của vỏ.
- Ngoài ra việc dùng chuỗi xung điều chế PWM có thể làm giảm tuổi thọ
của mô tơ.
Phương pháp tạo xung: Tạo xung bằng phần cứng và tạo xung bằng phần
mềm
Tạo xung bằng phần cứng dùng các thiết bị điện tử để tạo ra xung điều
khiển, thay đổi tốc độ bằng tay. Tốc độ chỉnh chính xác trong một phạm vi
nhỏ (tức là phải canh chỉnh và đánh dấu vị trí điều chỉnh tương ứng với tốc
độ mong muốn).
IC 555 Mạch PWM sử dụng IC 555 và đi
ều khiển tốc độ thông qua biến trở,
không đảo chiều động cơ được.
Mạch điện trên được lấy từ Diễn đàn sinh viên Đại học công nghệ.
ech.o 2&showtopic=3162&mode=linear
Dùng IC chuyên dụng: IC L298
Mạch điều khiển động cơ dùng L298 - là Chip tích hợp 2 mạch cầu H dùng
Transistor, có thể ghép song song 2 kênh để tăng dòng tải hoặc điều khiển
động cơ bước (kết hợp với L297). Mạch này dòng không cao, tỏa nhiệt +
sụt thế trên Tran lớn, tốt nhất là nên lắp sơ đồ cầu H dùng MOSFET.
Xem datasheet bản dịch tiếng việt để biết cách sử dụng
DSH00001

Xem giá cả và sơ đồ mạch điện thiết kế tại :
/>Tạo xung bằng phần mềm: dùng vi điều khiển hoặc vi xử lý để viết
chương trình tạo xung, mạch phần cứng thường được chế tạo theo dạng
mạch cầu H.
Để tìm hiểu mạch cầu H tải tài liệu phần 3 về động cơ bước
(trang
chính)
Hướng dẫn thiết kế mạch cầu H tại
/>Chú ý :
Khi thiết kế mạch cầu H thì chú ý một số điểm:
- Dùng Đi ốt bảo vệ nối giữa máng (D) và nguồn (S) cho Transistor. Mặc
dù các MOSFET đã có sẵn diode bảo vệ bên trong, vẫn cần một diode bảo
vệ bên ngoài.
- Chọn MOSFET có dòng Max lớn hơn hai lần dòng khởi động của động
cơ.
- Cách li quang đầu vào cho mạch cầu H, để trách trường hợp dòng tải quá
lớn làm hỏng Vi xử lý.
- Mạch in phần đầu ra nối giữa các MOSFET và động cơ phải thiết kế sao
cho chịu được dòng điện lớn, các đường này phải có độ rộng phù hợp.
Nguồn: />