ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KHÔNG CHỔI THAN

ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KHÔNG
ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KHÔNG
CHỔI THAN
CHỔI THAN
- BLDC
- BLDC

1.Đặt vấn đề
1.Đặt vấn đề
2.Nguyên lý làm viêc
2.Nguyên lý làm viêc
3.Những vấn đề động cơ một
3.Những vấn đề động cơ một
chiều cần giải quyết
chiều cần giải quyết
4.Mô phỏng,thực nghiệm
4.Mô phỏng,thực nghiệm
5.Kết luận
5.Kết luận




1.Đặt vấn đề - Giới thiệu về động
1.Đặt vấn đề - Giới thiệu về động
cơ một chiều không chổi than
cơ một chiều không chổi than

Ngày nay BLDC được ứng dụng rất rộng
Ngày nay BLDC được ứng dụng rất rộng
rãi trong các ngày kỹ thuật nhờ khả năng
rãi trong các ngày kỹ thuật nhờ khả năng
dễ dàng điều chỉnh tốc độ,công suất
dễ dàng điều chỉnh tốc độ,công suất
lớn,dễ lập trình cho quá trình tự động
lớn,dễ lập trình cho quá trình tự động
hóa….BLDC có khả năng đó nhờ nó tích
hóa….BLDC có khả năng đó nhờ nó tích
hợp bộ cảm biến xác định vị trí của roto
hợp bộ cảm biến xác định vị trí của roto
nhằm tạo ra các tín hiệu cho bộ chuyển
nhằm tạo ra các tín hiệu cho bộ chuyển
mạch
mạch

•
Sơ đồ nguyên lý làm việc của BLDC
Sơ đồ nguyên lý làm việc của BLDC
+
+
-
-
Bộ chuyển mạch
Bộ chuyển mạch
Động cơ
Động cơ
Cảm biến
Cảm biến

vị trí
vị trí
Mạch logic
Mạch logic

•
BLDC là một loại của động cơ đồng
BLDC là một loại của động cơ đồng
bộ nam châm vĩnh cửu, nó sử dụng
bộ nam châm vĩnh cửu, nó sử dụng
các bộ cảm biến vị trí và một bộ
các bộ cảm biến vị trí và một bộ
chuyển đổi (inverter) để điều khiển
chuyển đổi (inverter) để điều khiển
dòng điện phần ứng
dòng điện phần ứng
•
Có 2 loại BLDC chủ yếu:
Có 2 loại BLDC chủ yếu:


- dạng hình thang
- dạng hình thang


- dạng hình sin.
- dạng hình sin.

•
Đối với động cơ dạng hình thang thì sức điện
Đối với động cơ dạng hình thang thì sức điện
động gây ra trên cuộn dây stato có dạng hình
động gây ra trên cuộn dây stato có dạng hình
thang và pha của nó cần cung cấp dòng điện để
thang và pha của nó cần cung cấp dòng điện để
tạo ra momen hoạt động hầu như không có gợn
tạo ra momen hoạt động hầu như không có gợn
sóng .
sóng .
•
Với động cơ hình sin thì sức điện động có dạng
Với động cơ hình sin thì sức điện động có dạng
hình sin và dòng điện pha yêu cầu momen
hình sin và dòng điện pha yêu cầu momen
trơn.Hình dạng của sức điện động được xác định
trơn.Hình dạng của sức điện động được xác định
bởi hình dạng của nam châm Roto và cách phân
bởi hình dạng của nam châm Roto và cách phân
bố cuộn dây Stato.
bố cuộn dây Stato.

•
Động cơ hình sin cần cảm biến vị trí có độ
Động cơ hình sin cần cảm biến vị trí có độ
chính xác cao bởi vị trí Roto phải được biết
chính xác cao bởi vị trí Roto phải được biết
ngay tức thời tại mọi thời điểm để tối ưu cho
ngay tức thời tại mọi thời điểm để tối ưu cho

hoạt động của động cơ.Nó cũng yêu cầu
hoạt động của động cơ.Nó cũng yêu cầu
phải tổ hợp nhiều hơn cả về phần cứng và
phải tổ hợp nhiều hơn cả về phần cứng và
phần mềm kèm theo.
phần mềm kèm theo.
•
Động cơ hình thang lại khá hấp dẫn cho các
Động cơ hình thang lại khá hấp dẫn cho các
ứng dụng để đơn giản hóa,rẻ hơn và hiệu
ứng dụng để đơn giản hóa,rẻ hơn và hiệu
suất cao hơn.Phần dưới đây chỉ tập trung
suất cao hơn.Phần dưới đây chỉ tập trung
miêu tả động cơ BLDC hình thang.
miêu tả động cơ BLDC hình thang.

•
Cấu tạo của BLDC gồm 4 bộ phận
Cấu tạo của BLDC gồm 4 bộ phận
+ Roto
+ Roto
+ Stato
+ Stato
+ Cảm biến vị trí
+ Cảm biến vị trí
+ Bộ phận chuyển mạch điện từ
+ Bộ phận chuyển mạch điện từ

stato
stato

Bao gồm lõi sắt (các lá thép kĩ thuật
Bao gồm lõi sắt (các lá thép kĩ thuật
điện ghép cách điện với nhau) và dây
điện ghép cách điện với nhau) và dây
quấn. Cách quấn dây của BLDC khác so
quấn. Cách quấn dây của BLDC khác so
với cách quấn dây động 1 chiều thông
với cách quấn dây động 1 chiều thông
thường,stato của BDCM chứa dây quấn
thường,stato của BDCM chứa dây quấn
phần ứng, sự khác biệt này tạo nên sức
phần ứng, sự khác biệt này tạo nên sức
phản điện động dạng hình thang.
phản điện động dạng hình thang.

Stator động cơ BLDC
Stator động cơ BLDC




Dây quấn phần ứng có thể là 2
Dây quấn phần ứng có thể là 2
pha hoặc 3 pha.
pha hoặc 3 pha.
Đối với dây quấn 3 pha có 2 cách
Đối với dây quấn 3 pha có 2 cách
mắc :

mắc :
+ Cách mắc hình sao
+ Cách mắc hình sao
+ Cách mắc hình tam giác
+ Cách mắc hình tam giác

Roto
Roto
Được gắn vào trục động cơ và trên
Được gắn vào trục động cơ và trên
bề mặt có dán các thanh nam châm
bề mặt có dán các thanh nam châm
vĩnh cửu.Ở các động cơ yêu cầu quán
vĩnh cửu.Ở các động cơ yêu cầu quán
tính nhỏ,người ta thường chế tạo trục
tính nhỏ,người ta thường chế tạo trục
của động cơ có dạng hình trụ rỗng.
của động cơ có dạng hình trụ rỗng.

Cảm biến vị trí Hall sensor
Cảm biến vị trí Hall sensor
•
Do đặc thù sức phản điện động có dạng
Do đặc thù sức phản điện động có dạng
hình thang nên cấu hình điều khiển
hình thang nên cấu hình điều khiển
thông thường của BLDC cần có cảm biến
thông thường của BLDC cần có cảm biến
xác định vị trí của từ trường rotor so với
xác định vị trí của từ trường rotor so với

các pha của cuộn dây stator.
các pha của cuộn dây stator.
•


Có nhiều loại cảm biến vị trí nhưng nó
Có nhiều loại cảm biến vị trí nhưng nó
đều theo các nguyên lý :
đều theo các nguyên lý :
+Điện từ :máy phát đồng bộ xoay chiều.
+Điện từ :máy phát đồng bộ xoay chiều.
+ Quang điện : encorder
+ Quang điện : encorder
+ Cảm biến hall
+ Cảm biến hall

N
N
gười ta thường dùng cảm biến
gười ta thường dùng cảm biến
hiệu ứng Hall, gọi tắt là Hall sensor
hiệu ứng Hall, gọi tắt là Hall sensor


Nó tạo ra sức điện động đồng bộ
Nó tạo ra sức điện động đồng bộ
phục vụ cho việc đóng cắt các van
phục vụ cho việc đóng cắt các van
bán dẫn ở bộ chuyển mạch điện từ
bán dẫn ở bộ chuyển mạch điện từ

Bộ chuyển mạch điện tử
Bộ chuyển mạch điện tử
Vì dây quấn phần ứng được bố trí trên Stato
Vì dây quấn phần ứng được bố trí trên Stato
nên bộ chuyển mạch dễ dàng được thay
nên bộ chuyển mạch dễ dàng được thay
thế bởi bộ chuyển mạch điền tử sử dụng
thế bởi bộ chuyển mạch điền tử sử dụng
Transistor công suất chuyển mạch theo vị
Transistor công suất chuyển mạch theo vị
trí của roto.
trí của roto.
Về bản chất thì bộ chuyển mạch điện tử là
Về bản chất thì bộ chuyển mạch điện tử là
nghịch lưu bị động theo sức điện động
nghịch lưu bị động theo sức điện động
của roto.
của roto.

2.Nguyên lý làm việc của BDCM
2.Nguyên lý làm việc của BDCM
•
Động cơ BLDC hiện diện trong khá nhiều
Động cơ BLDC hiện diện trong khá nhiều
hệ khác nhau nhưng động cơ 3 pha là loại
hệ khác nhau nhưng động cơ 3 pha là loại
thông dụng nhất tối ưu hiệu suất và giảm
thông dụng nhất tối ưu hiệu suất và giảm
gợn sóng momen quay ( trơn).Loại động

gợn sóng momen quay ( trơn).Loại động
cơ này cũng đưa ra sự đồng thuận giữa
cơ này cũng đưa ra sự đồng thuận giữa
việc điều khiển chính xác với số thiết bị
việc điều khiển chính xác với số thiết bị
cần để điều khiển dòng stato.
cần để điều khiển dòng stato.

•
BLDC ba pha được điều
BLDC ba pha được điều
khiển(operated) trong 2 pha , nghĩa
khiển(operated) trong 2 pha , nghĩa
là hai pha mà tạo ra mômen lớn nhất
là hai pha mà tạo ra mômen lớn nhất
sẽ được kích hoạt trong khi pha thứ 3
sẽ được kích hoạt trong khi pha thứ 3
bị ngắt.Hai pha đó được kích hoạt
bị ngắt.Hai pha đó được kích hoạt
phụ thuộc vào vị trí của roto.
phụ thuộc vào vị trí của roto.

•


Sơ đồ nguyên lý làm việc
Sơ đồ nguyên lý làm việc

•

Phương pháp điều khiển truyền
Phương pháp điều khiển truyền
thống động cơ BLDC là đóng cắt
thống động cơ BLDC là đóng cắt
các khóa mạch lực (IGBT hoặc
các khóa mạch lực (IGBT hoặc
MOSFET) để cấp dòng điện vào
MOSFET) để cấp dòng điện vào
cuộn dây stator động cơ dựa theo
cuộn dây stator động cơ dựa theo
tín hiệu Hall sensor đưa về.
tín hiệu Hall sensor đưa về.

Mặt cắt ngang động cơ BLDC
Mặt cắt ngang động cơ BLDC

•
Các tín hiệu từ các cảm biến vị trí
Các tín hiệu từ các cảm biến vị trí
H1,H2,H3 tạo ra một bộ ba hằng số mà
H1,H2,H3 tạo ra một bộ ba hằng số mà
thay đổi cứ sau mỗi 60 độ .(tức là trong
thay đổi cứ sau mỗi 60 độ .(tức là trong
60 độ tiếp theo chỉ có một trạng thái của
60 độ tiếp theo chỉ có một trạng thái của
1 trong 3 cảm biến H1,H2,H3 bị thay đổi).
1 trong 3 cảm biến H1,H2,H3 bị thay đổi).
•
Từ đó ta có được sơ đồ dòng và áp như

Từ đó ta có được sơ đồ dòng và áp như
sau :
sau :

Bảng trạng thái van điều khiển
Bảng trạng thái van điều khiển


•
BLDC ba pha được điều khiển(operated)
BLDC ba pha được điều khiển(operated)
trong 2 pha , nghĩa là hai pha mà tạo ra
trong 2 pha , nghĩa là hai pha mà tạo ra
mômen lớn nhất sẽ được kích hoạt trong
mômen lớn nhất sẽ được kích hoạt trong
khi pha thứ 3 bị ngắt.Hai pha đó được
khi pha thứ 3 bị ngắt.Hai pha đó được
kích hoạt phụ thuộc vào vị trí của roto.
kích hoạt phụ thuộc vào vị trí của roto.


Chế độ điều khiển này gọi là chế độ điều
Chế độ điều khiển này gọi là chế độ điều
khiển 120. Đây là chế độ điều khiển cơ
khiển 120. Đây là chế độ điều khiển cơ
bản của BLDC
bản của BLDC

Dòng và áp phụ thuộc vào van dẫn
Dòng và áp phụ thuộc vào van dẫn