DO AN KY THUAT SO điều khiển động cơ bước

Các số liệu ban đầu  Điều khiển động cơ bớc 1.8*  Có phím Strat / Stop , F/R  Có biến trở để thay đổi tốc độ động cơ  Mạch chỉ sử dụng IC số 2 .Nội dung các phần thi công và tính toá

Bộ giáo dục và đào tạo Cộng hòa xã hội

ch nghĩa việt nam

Trờng đại học s phạm kỹ thuật nam định Độc lập *Tự do* hạnh phúc

thiết kế mạch Điều khiển động cơ bớc

1 Các số liệu ban đầu

 Điều khiển động cơ bớc 1.8*

 Có phím Strat / Stop , F/R

 Có biến trở để thay đổi tốc độ động cơ

 Mạch chỉ sử dụng IC số

2 Nội dung các phần thi công và tính toán

 Tính toán và chọn linh kiện cho bộ nguồn

 Tính toán và chọn linh kiện phần mạch chọn chiều và

điều khiển quay

3 Các bản vẽ : Các bản vẽ cần thiết để thuyết minh

GVHD : Ths Hoàng thị Phơng

Nam định Ngày tháng

….năm2009

- -

- -2

Lời Mở Đầu

Trong thế kỷ XX nhân loại đã có những bớc phát triển vợt bậc về khoa học kỹ thuật và đóng góp không nhỏ vào sự phát triển đó là sự ra đời của các thiết bị bán dẫn, các IC số

đã giảI quyết đợc nhiều khó khăn trong lĩnh vực công nghệ

và đã mở ra một kỷ nguyên mới của công nghệ , kỷ nguyên

số đã và đang đợc xã hội đón nhận và sử dụng đặc biệt trong các ngành công nghệ đòi hỏi kỹ thuật cao,trong lĩnh vực quân sự và công nghệ thông tin đang dần đa nhân loại vào cuộc sống mới ”Cuộc sống số”

Chính vì thế mà môn học ”Kỹ thuật số” đang đợc giảng dạy ở các trờng ĐH-CĐ , các trung tâm dạy nghề đợc coi là môn học có vai trò hết sức quan trọng giúp cho các sinh viên

có thể tự tin bớc vào cuộc sống mới-cuộc sống số

Môn học kỹ thuật số là một môn khoa học nó đã giúp cho các sinh viên có đợc những kiến thức cơ bản nhất về kỹ

thuật số , về những phần tử bán dẫn những con IC, giúp cho sinh viên hiểu và nắm giữ đợc những nguyên lý cơ bản của các thiết bị số qua đó có thể thiết kế ,sửa chữa đợc những

3

thiết bị số đơn giản.Giúp sinh viên có năng lực và tự tin bớc vào cuộc sống.

Là sinh viên khoa Điện-Điện Tử của trờng ĐH S Phạm Kỹ

Thuật Nam Định đang đợc theo học môn học kỹ thuật số với kiến thức đã đợc học chúng em đang thực hiện đề tài:

Thiết kế một mạch điều khiển động cơ bớc Động cơ có góc bớc 1,8 độ nguồn 5V.Các phím Start, Stop, F/R Mạch chỉ sử dụng IC số Có biến trở thay đổi tốc độ quay của motor Với sự hớng dẫn của giáo viên Hoàng Thị Phơng

Do khả năng và kiến thức về môn học còn hạn chế nên trong quá trình thực hiện chúng em đã gặp nhiều khó khăn nhng với lòng quyết tâm và sự giúp đỡ của thầy cô giáo và các bạn chúng em đã hoàn thành đợc đề tài của mình song chắc vẫn còn nhiều thiếu sót Rất mong đợc sự đóng góp ýkiến của thầy cô giáo và các bạn để bài viết chúng em đợc hoàn thiện hơn

4

2.3.1 Lý do lùa chän m¹ch t¹o xung dïng IC

Lời cảm ơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong trờng

ĐHSPKT Nam Định đã tận tình chỉ bảo chúng em trong suốt thời gian làm đồ án

8

Trong đó phải kể đến các thầy cô trong khoa Điện - Điện

Tử nhất là Ths Hoàng Thị Phơng đã tận tình giúp đỡ trong quá trình thực hiện

Nhóm sinh viên làm đồ án xin chân thành cảm ơn sâu sắc Cha , mẹ và bạn bè đã động viên và giúp đỡ trong thời gian thực hiện đồ án môn học kỹ thuật số về động cơ bớc Với thời gian thực hiện đồ án ngắn , dù đã rất cố gắng nh-

ng không tránh khỏi sai sót , Chúng em kính mong nhận đợc

sự chỉ dẫn của Thầy ,Cô

Nam Định , Ngày … Tháng … Năm 2009

Nhóm Sinh viên thực hiện:

Vũ đức hòa Bùi mạnh hiếu

Danh mục các hình vẽ

STT trang

9

H1.1.sơ đồ hình khối ……… 5

H1.2.Cấu tạo động cơ có từ trở thay đổi

CHƯƠNG i: KHáI QUáT CHUNG

KHốI

TạO XUNG

KHốIGIAO TIếP

Thay đổi chiêu quay

NGUồN CấP

động Cơ

thay đổi

độ rộng

xung

11

Nguồn có nhiệm vụ tạo ra nguồn cấp cho các IC số hoạt động

và động cơ với nguồn DC có độ ổn định:

1.2 Khối dao động tạo xung

- Đặt vấn đề: mạch dao động đa hài tạo xung vuông cónhiều mạch sử dụng nhiều loại linh kiện khác nhau để lắpráp, sử dụng nhiều chế độ làm việc khác nhau Xung vuông

đợc tạo ra đợc ứng dụng rộng rãi có thể làm xung nhịp xung

điều khiển…

- Ta có một số mạch dao động đa hài tạo xung vuông nh:mạch dao động đa hài dùng TZT, mạch dao động đa hàidùng IC 741, mạch dao động đa hài dùng IC 555

- Chọn mạch dao động dùng IC 555: chu trình làm việc cóthể thay đổi đợc, khả năng cho dòng ra lớn, có khả năngcung cấp dòng đến 200 mA

- Điện thế nguồn nuôi cho phép biến đổi rộng từ 4,5v ữ

16v, đầu ra tơng thích TTL, độ ổn định làm việc cao(biến đổi 0,005% trong mỗi 0C)

1.3 Mạch đếm

*Đếm là việc sắp xếp các hệ thống số đếm theo một trình tự nhất định đối với động cơ bớc cần sắp xếp sao cho đúng trật tự để động cơ quay đúng theo yêu cầu thiết

bộ đếm có thể tăng lên hoặc giảm đi 1 đơn vị hoặc thay

đổi theo một trình tự logic nhất định

12

- Để khắc phục nhợc điểm của mạch đếm không đồng

bộ là thời gian trễ lớn ngời ta đuă ra mạch đếm đồng bộ

=>Trong mạch sử dụng mạch đếm đồng bộ để có thể

tùy ý vị trí đếm của mạch Vì động cơ quay theo một trật

tự nhất định của nó

1.4 Khối giao tiếp động cơ

Khối này của mạch trình bày về mạch dẫn động khâu cuốicủa động cơ

bớc Mạch này tập trung vào một mạch phát đơn, đóng ngắtdòng điện trong cuộn dây của động cơ, đồng thời điềukhiển chiều dòng điện Mạch điện đợc nối trực tiếp với cuộndây và cấp nguồn của động cơ, mạch đợc điều khiển bởi

13

một hệ thống số quyết định khi nào công tắc đóng hayngắt.

Chơng II Cơ sơ lý thuyết

2.1 Động cơ bớc

2.1.1 Khái niệm : Độnng cơ bớc là một động cơ điện

không dùng bộ chuyển mạch Cụ thể, các mấu trong

động cơ là stator, và rotor là nam châm vĩnh cửu hoặctrong trờng hợp của động cơ biến từ trở, nó là những khốirăng làm bằng vật liệu nhẹ có từ tính Tất cả các mạch

đảo phải đợc điều khiển bên ngoài bởi bộ điều khiển, và

đặc biệt, các động cơ và bộ điều khiển đợc thiết kế để

động cơ có thể giữ nguyên bất kỳ vị trí cố định nàocũng nh là quay đến bất kỳ vị trí nào Hầu hết các độngcơ bớc có thể chuyển động ở tần số âm thanh, cho phépchúng quay khá nhanh, và với một bộ điều khiển thích hợp,chúng có thể khởi động và dừng lại dễ dàng ở các vị tríbất

*Động cơ bớc đợc phân thành ba loại chủ yếu sau :

động cơ phản kháng Kiểu động cơ này có góc nằm tronggiới hạn từ 1,80 ữ 300 trong chế độ điều khiển bớc đủ,mômen hãm từ 1ữ 50 Ncm, tần số khởi động lớn nhất là 1Khz, và tần số làm việc lớn nhất trong điều kiện không tải là

20 Khz Stato đợc chế tạo thành dạng răng với bớc cực βs Cuộndây pha (2) đợc quấn trên 2 hoặc 4 răng đối xứng nhau,

14

roto cũa Ẽờng cÈ cúng Ẽùc chế tỈo thẾnh dỈng rẨng cọ bợccỳc βr.

HỨnh 1-2 :Cấu tỈo Ẽờng cÈ bợc cọ tử trỡ thay Ẽỗi

1) Stato Ẽùc chế tỈo thẾnh dỈng rẨng;

2) Cuờn dẪy pha;

3) Roto cọ tử trứ thay Ẽỗi Ẽùc chế tỈo thẾnh dỈng rẨng

2.1.3ường cÈ ẼÈn cỳc : Hay còn gồi lẾ Ẽờng cÈ bợc kiểu

tÌc dừng vẾ thởng Ẽùc chế tỈo cọ cỳc mọng ường cÈ nẾy cọgọc bợc thay Ẽỗi tử 60ứ 450 trong chế Ẽờ Ẽiều khiển bợc

Ẽũ, mẬmen h·m tử 0,5 ứ 25 Ncm, tần sộ khỡi Ẽờng lợn nhất

lẾ 0,5 vẾ tần sộ lẾm việc lợn nhất ỡ chế Ẽờ khẬng tải lẾ 5

15

bên trong hai nửa stator; 4)Rotor nam châm vĩnh cửu có cáccực từ xen kẻ.

Hay còn gọi là động cơ bớc cảm ứng, có góc bớc thay đổi

trong khoảng 0,36 - 15 0 trong chế độ bớc đủ, mômen hãm

từ 3 - 1000 Ncm, tần số khởi động lớn là 40 khz Trong các

loại động ớc kjhkể trên thì động cơ bớc hổn hợp đợc sử dụngnhiều hơn cả Vì loại động cơ này kết hợp các u điểm củahai loại động cơ trên đó là: Động cơ nam châm vĩnh cửu vớidạng cục móng và động cơ có từ trở thay đổi

Cấu tạo của động cơ bớc thay đổi hổn hợp là sự kết hợpgiữa động cơ bớc nam châm vĩnh cữu và động cơ bớc có

từ trở thay đổi Phần Stato đợc cấu tạo hồn tồn giống Statorcủa động cơ bớc có từ trở thay đổi Trên các cực của Stato

đợc đặt các cuộn dây pha, mỗi cuộn dây pha đợc quấnthành 4 cuộn dây (h.2-3) hoặc đợc quấn thành 2 cuộn dây(h.2-4) đặt xen kẻ nhau để hình thành lên các cực N và S

đồng thời đối diện với mỗi cực của bối dây là răng của Roto

và cũng đợc đặt xen kẽ giữa hai vành răng số 3 của Roto

16H1.4 Động cơ bớc hỗn hợp

Hinh 1-4 Động cơ bớc hai cực

**Động cơ hổn hợp cũng đợc chế tạo với 2, 4 và 5 pha, độngcơ 2 và 4 pha thờng cho góc bớc từ αs = 0,90 - 150 còn độngcơ 5 pha thờng có có góc bớc từ αs = 0,180 - 0,270

Thui **Bớc răng của Roto đợc xác định bằng biểu thức sau:

Zr Zr r

0

360 2

=

= π

β

Trong đó: Zr là số răng của Roto

**Góc bớc của động cơ là tỷ số giữa bớc răng βr và số pha mcủa động cơ khi cuộn dây đợc điều khiển lỡng cực :

17

c

H1.5 Điều khiển động cơ

bớc đủ

**Trong chế tạo động cơ bớc ngòai ba loại chính kể trên, để

có góc bớc thay rất nhỏ ngời ta còn chế tạo động cơ bớc từ trở thay đổi có nhiều tầng, kết cấu của loại này đợc trình bày ở hình

18Hình 1.6 Động cơ

bớc nhiều tầng

Loại động cơ này thờng đợc chế tạo 2, 3, 4 tầng trình bầy kếtcấu của động cơ bớc từ trở thay đổi có ba tầng Trong mỗi tầng

số răng của Stato và Roto giống nhau Vị trí răng của 3

định trên trụ Roto, nhng vị trí răng của 3 Stato đợc đặt lệchnhau 1/3 bớc răng

**Góc lệch giữa hai tầng kề nhau đợc xác định bằng biểu thứcsau:

Zrm m

2 lệch nhau 1 góc là 100, còn răng của Roto và Stato ở tầng 3 lệchnhau là 200 Cắt xung dòng điện điều khiển vào tầng 1 và cácxung dòng điện điều khiển vào tầng thì Roto của tầng 2 quaymột góc 100để đỉnh răng của Roto trùng với đỉnh răng của stato

ở tầng 2, lúc này răng của Roto và Stato của tầng 3 lệch nhau mộtgóc là 100 so với tầng 2 Quá trình điều khiển tiếp tục cho tới khitrở lại tầng 1 Cuối cùng ta có quá trình điều khiển theo trình tự1-2-3-1

2.1.5 ĐặC ĐIểM CHUNG CủA ĐộNG CƠ BƯớC

Động cơ bớc thực chất là động cơ đồng bộ hoạt động dới tácdụng của các xung rời rạc và kế tiếp nhau Khi một xung dòng

điện hoặc điện áp đặt vào cuộn dây phần ứng của động cơ

b-ớc, thì roto (phần cảm) của động cơ sẽ quay đi một góc nhất

định, và đợc gọi là bớc của động cơ, khi các xung dòng điện

đặt vào cuộn dây phần ứng liên tục thì roto sẽ quay liên tục

* Vị trí của trục động cơ bớc đợc xác bằng số lợng xung, và vậntốc của động cơ tỷ lệ với tần số xung, và đợc xác định bằng số b-ớc/giây (second) Tính năng làm việc của động cơ bớc đợc đặt tr-

ng bởi bớc đợc thực hiện, đặt tính góc (quan hệ của mômen

điện từ theo gốc giữa trục của Roto và trục của từ trờng tổng),tần số xung giới hạn sao cho các quá trình quá độ, khi hồn thànhmột bớc có thể tắt đi trớc khi bắt đầu bớc tiếp theo Tính năng

mở máy của động cơ, đợc đặt trng bởi tần số xung cực đại cóthể mở máy mà không làm cho Roto mất đồng bộ (bỏ bớc) Tuỳtheo kết cấu của từng loại động cơ, mà tần số động cơ có thểtiếp nhận đợc từ 10 đến 10.000 Khz

* Bớc của động cơ (giá trị của góc giữa hai vị trí ổn định kềnhau của Roto) càng nhỏ thì độ chính xác trong điều khiển càngcao Bớc của động cơ phụ thuộc vào số cuộn dây phần ứng, sốcực của Stato, số răng của Roto và phơng pháp điều khiển bớc đủhoặc điều khiển nữa bớc Tùy theo yêu cầu về độ chính xác vàkết cấu của động cơ, mà bớc của động cơ thay đổi trong giới hạn

từ 1800 - 0,180 Trong đó: động cơ bớc nam châm vĩnh cửu dạngcực móng và có từ trở thay đổi từ 60 - 450, động cơ bớc có từ trởthay đổi có góc bớc nằm trong giới hạn từ: 1,80- 300, và động cơ b-

ớc hỗn hợp có góc bớc thay đổi trong khoảng 0,360 - 150 Các giá trịgóc của các loại động cơ kể trên đợc tính trong chế độ điềukhiển bớc đủ

*Chiều quay của động cơ bớc không phụ thuộc vào chiều dòng

điện chạy trong các cuộn dây phần ứng, mà phụ thuộc vào thứ tựcuộn dây phần ứng đợc cấp xung điều khiển Nhiệm vụ này do

phải có hai cuộn dây thì chỉ dùng cho điều khiển lỡng cực (cuộndây có cực tính thay đổi), với 4 cuộn dây có thể dùng cho cả haichế độ điều khiển lỡng cực và điều khiển đơn cực.

2.1.6 điều khiển động cơ bớc

Động cơ biến từ trở

Hình 1.7 Động cơ biến từ trở

Nếu motor của bạn có 3 cuộn dây, đợc nối nh trong biểu đồ

hình 1.1, với một đầu nối chung cho tất cả các cuộn, thì nó

chắc hẳn là một động cơ biến từ trở.Khi sử dụng, dây nối

chung (C) thờng đợc nối vào cực dơng của nguồn và các cuộn

đợc kích theo thứ tự liên tục

Dấu thập trong hình 1.1 là rotor của động cơ biến từ trở quay

30 độ mỗi bớc Rotor trong động cơ này có 4 răng và stator có 6cực, mỗi cuộn quấn quanh hai cực đối diện Khi cuộn 1 đợc kích

điện, răng X của rotor bị hút vào cực 1 Nếu dòng qua cuộn 1

bị ngắt và đóng dòng qua cuộn 2, rotor sẽ quay 30 độ theochiều kim đồng hồ và răng Y sẽ hút vào cực 2

Để quay động cơ này một cách liên tục, chúng ta chỉ cần cấp

điện liên tục luân phiên cho 3 cuộn Theo logic đặt ra, trongbảng dới đây 1 có nghĩa là có dòng điện đi qua các cuộn, vàchuỗi điều khiển sau sẽ quay động cơ theo chiều kim đồng hồ

24 bớc hoặc 2 vòng:

Cuộn 1 1001001001001001001001001

mạch điều khiển bàn về việc đóng ngắt dòng điện qua các

cuộn để điều khiển động cơ từ các chuỗi nh thế

Hình dạng động cơ đợc mô tả trong hình 1.1, quay 30 độ

mỗi bớc, dùng số răng rotor và số cực stator tối thiểu Sử dụngnhiều cực và nhiều răng hơn cho phép động cơ quay với gócnhỏ hơn Tạo mặt răng trên bề mặt các cực và các răng trênrotor một cách phù hợp cho phép các bớc nhỏ đến 1.8* hay 0.72*

Động cơ đơn cực

Hình 1.8 Động cơ đơn cực

Động cơ bớc đơn cực gồm cả nam châm vĩnh cửu và động cơ

hỗn hợp, với 5, 6 hoặc 8 dây ra thờng đợc quấn nh sơ đồ hình

1.2, với một đầu nối trung tâm trên các cuộn Khi dùng, các

đầu nối trung tâm thờng đợc nối vào cực dơng nguồn cấp,

và hai đầu còn lại của mỗi mấu lần lợt nối đất để đảo chiều

từ trờng tạo bởi cuộn đó

Khi khảo sát động cơ đơn cực, chúng ta chỉ khảo sát động cơ nam châm vĩnh cửu, việc điều khiển động cơ hỗn hợp đơn cực hoàn toàn tơng tự.

Mấu 1 nằm ở cực trên và dới của stator, còn mấu 2 nằm ở hai cực

bên phải và bên trái động cơ Rotor là một nam châm vĩnh cửuvới 6 cực, 3 Nam và 3 Bắc, xếp xen kẽ trên vòng tròn.

Để xử lý góc bớc ở mức độ cao hơn, rotor phải có nhiều cực

đối xứng hơn Động cơ 30 độ mỗi bớc trong hình là một trongnhững thiết kế động cơ nam châm vĩnh cửu thông dụng nhất,mặc dù động cơ có bớc 15 độ và 7.5 độ là khá lớn Ngời ta cũng

đã tạo ra đợc động cơ nam châm vĩnh cửu với mỗi bớc là 1.8 độ

và với động cơ hỗn hợp mỗi bớc nhỏ nhất có thể đạt đợc là 3.6

độ đến 1.8 độ, còn tốt hơn nữa, có thể đạt đến 0.72 độ

Nh trong hình, dòng điện đi qua từ đầu trung tâm của mấu 1

đến đầu a tạo ra cực Bắc trong stator trong khi đó cực còn lạicủa stator là cực Nam Nếu điện ở mấu 1 bị ngắt và kích mấu

2, rotor sẽ quay 30 độ, hay 1 bớc

Để quay động cơ một cách liên tục, chúng ta chỉ cần áp điệnvào hai mấu của đông cơ theo dãy

Mấu 1a 100010001000100010 Mấu 1a 110011001100110011 Mấu 1b 001000100010001000 Mấu 1b 00110011001100110 Mấu 2a 010001000100010001 Mấu 2a 011001100110011001 Mấu 2b 00010001000100010 Mấu 2b 100110011001100110

Chú ý rằng hai nửa của một mấu không bao giờ đợc kích cùngmột lúc Cả hai dãy nêu trên sẽ quay một động cơ nam châmvĩnh cửu một bớc ở mỗi thời điểm Dãy bên trái chỉ cấp điệncho một mấu tại một thời điểm, nh mô tả trong hình trên; vìvậy, nó dùng ít năng lợng hơn Dãy bên phải đòi hỏi cấp điện chocả hai mấu một lúc và nói chung sẽ tạo ra một moment xoắy lớnhơn dãy bên trái 1.4 lần trong khi phải cấp điện gấp 2 lần

Vị trí bớc đợc tạo ra bởi hai chuỗi trên không giống nhau;

Kết quả, kết hợp 2 chuỗi trên cho phép điều khiển nửa bớc, vớiviệc dừng động cơ một cách lần lợt tại những vị trí đã nêu ởmột trong hai dãy trên

Chuỗi kết hợp nh sau:

để đảo cực mỗi cặp cực trong động cơ thì phức tạp hơn.

Minh hoạ ở hình 1.3 chỉ ra cách nối động cơ, trong khi đó phần rotor ở đây giống nh ở hình 1.2.

Mạch điều khiển cho động cơ đòi hỏi một mạch điều khiển

cầu H cho mỗi mấu; điều này sẽ đợc bàn chi tiết trong phần Các

mạch điều khiển Tóm lại, một cầu H cho phép cực của nguồn

áp đến mỗi đầu của mấu đợc điều khiển một cách độc lập.Các dãy điều khiển cho mỗi bớc đơn của loại động cơ này đợcnêu bên dới, dùng + và # để đại diện cho các cực của nguồn áp

đợc áp vào mỗi đầu của động cơ:

Đầu 1a + # # # + # # # + # # # + # # #

Đầu 1b # # + # # # + # # # + # # # + #

Đầu 2a # + # # # + # # # + # # # + # #

Đầu 2b # # # + # # # + # # # + # # # +

Có loại chip cầu H kể trên, dãy điều khiển dới đây sẽ quay

động cơ giống nh dãy điều khiển nêu phía trên:

đợc xếp thành 2 bộ

Trong mỗi bộ, nếu hai mấu đợc nối tiếp với nhau, thì đó là

động cơ hai cực điện thế cao Nếu chúng đợc nối song song,thì đó là động cơ hai cực dùng điện thế thấp Nếu chúng đợcnối tiếp với một đầu trung tâm, thì dùng nh với động cơ đơncực điên thế thấp

2.2.7 ĐặC TíNH CủA ĐộNG CƠ BƯớC

Đặc tính tĩnh:

động cơ dới tác dụng của một xung điện chạy qua cuộn dây điện

kế tiếp Nó phù hợp với số bớc/ vòng Điều khiển động cơ hổn hợpbằng bộ chuyển phát cho phép nhân số bớc thực tế để điều

khiển nửa bớc (khi hai pha đợc cấp điện cùng một lúc) và điềukhiển vi bớc (khi cho dòng điện có trị số khác nhau vào các pha).

Số bớc có thể là 2000 đến 25000 bớc/vòng

đặc tính của động cơ bớc Nó đợc biểu hiện nh hình sau :

Hình 1-7 Momem của động cơ bớc

h-ớng nằm trên trục của từ thông, hình thành một momen rất lớn để

động cơ có thể quay Giá trị này gọi là momen tĩnh

vĩnh cửu tạo nên khi các cuộn dây stato không đợc kích thích Để

động cơ có thể hoạt động chính xác thì momen luôn luôn nhỏhơn momen tĩnh

nên trên trục động cơ từ trở thay đổi không có momen này

Vận tốc của động cơ bớc phụ thuộc vào tần số xung điềukhiển Tần số này do bộ điện tử cung cấp

Đặc điểm vận tốc của roto trên một bớc thể hiện tính dao

động của trục động cơ Đặc tính này có thể đợc cải thiện bằngviệc thiết kế một hộp biến tốc đặc biệt nhằm hạn chế và loại trừ

ổn định Hằng số thời gian phụ thuộc vào moment quán tính của

từ thông φ

Tần số xung càng cao thì hằng số thời gian điện từ sẽ càng ngắn.Nếu xung điều khiển đông cơ có tần số quá cao thì roto sẽ quayliên tục và làm việc quá tần số giới hạn ở chế độ này động cơkhông thể dừng đột ngột và cũng không thể đảo chiều Muốnthựchiện dừng động cơ, cần phải giảm tần số đến vùng làm việctheo bớc

Symbol

Operatingtemperature

Topr 0 ữ 1250 0C

Storagetemperature

Tstg - 65 ữ

+1500

2.2 Mạch nguồn

2.2.1 Khái niệm về mạch cung cấp nguồn

Nhiệm vụ của mạch cung cấp nguồn là tạo ra năng lợng cần thiết

để cung cấp cho các thiết bị điện và điện tử làm việc

Thông thờng nguồn năng lợng do bộ nguồn tạo ra là nguồn mộtchiều lấy từ nguồn điện xoay chiều hoặc từ pin acquy

Sơ đồ khối của một bộ nguồn hoàn chỉnh:

nh l u

Bộ lọc ổn áp

(dòng )

- Biến áp :để biến đổi điện áp xoay chiều U1 thành điện ápxoay chiều U2có giá trị phù hợp với tải.

- Mạch chỉnh lu: có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiềuthành điện áp một chiều nhấp nhô Ut (điện áp một chiều có độlớn thay đổi theo thời gian)

- Bộ lọc: san bằng điện áp một chiều nhấp nhô thành điện ápmột chiều bằng phẳng U01

- Bộ ổn áp (ổn dòng ): có nhiệm vụ tạo ra điện áp một chiều(dòng điện một chiều) ổn định Ut (It) cung cấp cho tải khi điện

áp vào U01 hoặc trị số tải thay đổi Tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà

bộ nguồn có thể có đầy đủ hoặc không đầy đủ các khối trên

- Mạch chỉnh lu dùng 4 điôt D1, D2, D3, D4

- Biến áp nguồn không có điểm giữa

* Nguyên lý làm việc

- ở 1/2 chu kỳ đầu của điện áp vào ,U2 có chiều dơng trên

âm dới D1và D3 dẫn D2 và D4 khoá có dòng qua tải: +U2→ D1→Rt→

D3→-U2

- ở 1/2 chu kỳ sau điện áp U2 có chiều âm trên dơng dới D1và

D3 khoá D2 và D4 dẫn có dòng qua tải :+U2→ D2→Rt→ D4 →-U2 nhvậy trong mỗi nửa chu kỳ có 2 diode dẫn dòng qua tải xuất hiện cảtrong 2 nửa chu kỳ và đi theo một chiều nhất định

Tacó U0 là điện áp trung bình trên tải đợc xác định

U0 = 1 2 sin 2 2 2 2 2 0 , 9 2

0

U U

m U tdt m

Sơ đồ chỉnh lu cầu diode đợc dùng rộng rãi trong thực tế nó có

u sđiểm là tận dụng đợc công suất của biến áp tần số U cao hơn

do đó yêu cầu lọc U thấp hơn điện áp ngợcđặt lên diode thấphơn

2.2.3 Lọc thành phần xoay chiều của dòng điện ra tải

Trong các mạch điện chỉnh lu dòng điện ra tải tuy có cực tínhkhông đổi (dòng một chiều ) nhng giá trị (độ lớn ) của chúng thay

đổi theo thời gian một cách có chu kỳ đợc gọi là sự đập mạchcủadòng điện hay điện áp sau chỉnh lu

Dùng chuỗi Fourier để phân tích dòng điện đập mạch ta có:

tdt T n t T

Bn

tdt T n t T

An

tdt T

I

t n B t

n A I

i

t t

t

t t

t

t t

t

n

n n

n t

2 cos sin 2

sin 1

sin cos

0

1 1

0

π ω

π ω

ω

ω ω

I0 là thành phần một chiều

t n B t

n A

- Thành phần xoay chiều có tần số ω - hài bậc 1

- Thành phần xoay chiều có tần số 2ω - hài bậc 2

- Để cung cấp năng lợng cho các thiết bị điện tử làm việc phảilọc bỏ các thành phần hài

- Để đặc trng cho chất lợng điện áp (hay dòng điện) sauchỉnh lu ngời ta đa ra hệ số đập mạch Kp

Nếu KP càng nhỏ thì chất lợng của bộ nguồn càng cao

-Với mạch chỉnh lu 2 nửa chu kỳ Kp=0,667

t3

t2

00