CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU

CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ

ĐIỆN 1 CHIỀU

I. Nguyên lý điều khiển động cơ điện 1 chiều.

1. Đặc điểm của Động Cơ một chiều:

Động cơ điện một chiều có quán tính cơ tương đối nhỏ. Dễ thay đổi tốc độ

trong một khoảng khá rộng.

Cấu tạo phức tạp do có chổi quét trên vành bán nguyệt dẫn tới tuổi thọ động cơ

không cao, phải bảo dưỡng định kỳ, dễ phát sinh tia lửa điện nên không làm việc ở

những nơi có khí gas hầm lò, chống cháy nổ.

Công suất của động cơ điện một chiều thường thấp vì có cấu tạo phức tạp. Nếu

cống suất cao thì sẽ cồng kềnh, đắt tiền.

Hiệu suất không cao so với các loại động cơ điện khác.

Tuy vậy, do ưu điểm của động cơ điện một chiều là có nhiều phương pháp thay

đổi tốc độ và dễ dàng thay đổi tốc độ, chiều quay nên các động cơ một chiều công suất

nhỏ vẫn thường được sử dụng hiện nay.

Theo cấu trúc mạch điều khiển các hệ truyền động, điều khiển tốc độ động cơ

điện một chiều có loại điều khiển theo mạch kín (hệ truyền động điều khiển tự động) và

loại điều khiển mạch hở. Hệ truyền động điều khiển tự động có cấu trúc phức tạp,

nhưng có chất lượng điều khiển cao và dải điều khiển rộng hơn so với hệ truyền động

hở.

Ngoài ra các hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều còn phân

loại theo truyền động có đảo chiều quay và không đảo chiều quay. Đồng thời tùy thuộc

vào các phương pháp hãm, đảo chiều mà ta có truyền động làm việc ở một góc phần

tư, hai góc phần tư và bốn góc phần tư.

2.Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều.

Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều có nhiều ưu việt hơn

so với loại động cơ khác, không những nó có khả năng thay đổi tốc độ một cách dễ

dàng mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lượng

điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh tốc độ rộng.

Từ phương trình tính tốc độ:

1

Φ

−

Φ

=

.

.

. k

I R

k

Uu u u ω (1)

Suy ra : để điều chỉnh ω có thể:

- Điều chỉnh Uư .

- Điều chỉnh Rư bằng cách thêm Rp vào mạch phần ứng.

- Điều chỉnh từ thông Φ

2.1.Điều chỉnh tốc độ bằng dùng thêm Rp:

Mắc nối tiếp Rp vào phần ứng, từ (1) suy ra Rư tăng lên, suy ra ω giảm, độ dốc

của đường đặc tính giảm. Các đường 1,2 là đường đặc tính sau khi tăng Rư, đường TN

là đường đặc tính tự nhiên của động cơ ban đầu.

ω

ωo

TN

1

2

M

Mc

Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản, tốc độ điều chỉnh liên tục, nhưng do

thêm Rp nên tổn hao tăng, không kinh tế.

2.2.Điều khiển từ thông:

Điều chỉnh từ thông kích thích của động cơ điện một chiều là điều chỉnh

moment điện từ của động cơ M K I = Φ u

và sức điện động quay của động cơ

E K u = Φω . Khi từ thông giảm thì tốc độ quay của động cơ tăng lên trong phạm vi giới

hạn của việc thay đổi từ thông. Nhưng theo công thức trên khi Φ thay đổi thì mômen,

dòng điện I cũng thay đổi nên khó tính được chính xác dòng điêù khiển và mômen tải

=> phương pháp này cũng ít dùng.

2.3.Điều khiển điện áp phần ứng:

Thực tế có hai phương pháp cơ bản để điều khiển tốc độ động cơ điện một

chiều bằng điện áp:

- Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch phần ứng của động cơ

- Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ của động cơ.

2

Trong đó thông thường người ta sử dụng cách điều chỉnh điện áp phần ứng.

Khi thay đổi điện áp phần ứng thì tốc độ động cơ điện thay đổi theo phương

trình sau:

Φ

−

Φ

=

.

.

. k

I R

k

Uu u u ω

Vì từ thông của động cơ không đổi nên độ dốc đặc tính cơ cũng không đổi, còn

tốc độ không tải lý tưởng thì tùy thuộc vào giá trị điện áp điều khiển Uu của hệ thống,

do đó có thể nói phương pháp điều khiển này là triệt để.

Đặc tính thu được khi điều khiển là 1 họ đường song song :

ω

ωo

ω1 TN

ω2 1

2

M

Mc

Nguyên lý điều khiển:

Người ta thường dùng phương pháp điều chế độ rộng xung để thay đổi điện áp

động cơ:

Mạch nguyên lý:

3