Bài giảng Cơ sở truyền động điện - Chương 5: Các loại động cơ khác

Chia sẻ: Cố Dạ Bạch | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:45

Thêm vào BST

Báo xấu

5
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Cơ sở truyền động điện - Chương 5: Các loại động cơ khác. Chương này cung cấp cho sinh viên những nội dung gồm: giới thiệu động cơ một chiều không chổi than; động cơ bước; động cơ từ trở kiểu đóng ngắt;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ sở truyền động điện - Chương 5: Các loại động cơ khác

Môn học Chương 5: Các loại động cơ khác 2019.2
Nội dung chương 5 5.1 Giới thiệu động cơ một chiều không chổi than 5.1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 5.1.2 Sơ đồ điều khiển dòng điện pha 5.2 Động cơ bước 5.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 5.2.2 Sơ đồ điều khiển 5.3 Động cơ từ trở kiểu đóng ngắt 5.3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 5.3.2 Sơ đồ điều khiển theo hàm phân bố mô-ment Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 2
5.1 Giới thiệu động cơ một chiều không chổi than § Vấn đề với động cơ điện một chiều có chổi than § So sánh DC motor BLDC motor Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 3
5.1 Giới thiệu động cơ một chiều không chổi than Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 4
5.1 Động cơ một chiều không chổi than Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 5
5.1 Giới thiệu động cơ một chiều không chổi than Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 6
5.1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động § Động cơ một chiều không chổi than có cấu tạo tương tự với động cơ đồng bộ kích thích bằng nam châm vĩnh cửu. ₋ Trong rotor là các nam châm vĩnh cửu gắn lên/trong lõi thép. ₋ Stator cũng cấu tạo bởi lõi thép và các cuộn dây quấn lấp đầy các rãnh stator. Classification of BLDC motors. (A) Radial-flux (inner rotor), (B) radial-flux (outer rotor), and (C) axial-flux. Stator winding Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 7
5.1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động § Điểm khác biệt so với động cơ xoay chiều động bộ là động cơ BLDC có tích hợp thêm thiết bị đo để xác định vị trí rotor, § Các loại cảm biến vị trí phổ biến là máy phát đồng bộ xoay chiều, encorder hoặc cảm biến Hall hoạt động dựa trên hiệu ứng Hall (Hall effect). Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 8
Cảm biến Hall § Điện áp: "! § 𝑉! = # 𝐼! 𝐵 𝑉 § 𝑅! : Hall constant § 𝑑: width of element Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 9
5.1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động § Trong nhiều trường hợp động cơ BLDC cũng được tích hợp luôn bộ biến đổi công suất, về bản chất là một bộ nghịch lưu bị động theo sức điện động của stator Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 10
So sánh với PMSM § So sánh với đồng cơ xoay chiều đồng bộ kích từ bằng nam châm vĩnh cửu (PMSM) BLDC PMSM Cùng là động cơ đồng bộ - Dòng điện nguồn cấp là 1 - Dòng điện xoay chiều chiều hình sin - Sức phản điện động hình - Sức phản điện động hình thang sin - Từ thông stator chuyển - Từ thông stator thay đổi mạch góc 60° liên tục - Chỉ có 2 pha dẫn dòng tại - Cả 3 pha có thể cùng dẫn một thời điểm tại một thời điểm - Nhấp nhô momen khi - Không có nhấp nhô chuyển mạch momen Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 11
5.1.2 Đặc tính cơ § Bỏ qua tổn thất của động cơ, ta có công suất cấp và momen biểu diễn như sau § 𝑃 = 𝑒' 𝑖' + 𝑒( 𝑖( + 𝑒) 𝑖) = 𝑇𝜔 *+" ,# .+" ,# § Hay 𝑇 = = - -$ § Với !! ₋ 𝜔= " , 𝑝 là số đôi cực, ₋ 𝑉# là sức phản điện động pha và 𝑉# = 𝐾$ 𝜔% ₋ 𝐼& là dòng điện dây § Phương trình cân bằng điện áp 𝑉# = 2𝑅/ 𝐼# + 2𝑉0 Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 12
5.1.2 Đặc tính cơ § Ta suy ra phương trình đặc tính cơ truyền động động cơ BLDC: 𝑉# 2𝑅/ 𝐼# 𝑉# 𝑇 𝜔1 = − = − 2𝑅/ 𝐾2 2𝐾2 𝐾2 𝐾2 𝐾3 4 § Với 𝐾3 = là hệ số momen +" ," 4 § Đặt 𝜔5 = 6 , Δ𝜔 = 2𝑅/ 6 6 , ta có đặc tính cơ tương tự % & động cơ điện một chiều Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 13
5.1.3 Mô hình toán học của động cơ BLDC § Mô hình động cơ BLDC gần tương tự động cơ xoay chiều đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) 𝑣'7 𝑅/ 0 0 𝑖' 𝐿 𝑀 𝑀 𝑖' 𝑒' § 𝑣(7 = 0 𝑅/ 0 𝑖( + 𝑆 𝑀 𝐿 𝑀 𝑖( + 𝑒( 𝑣)7 0 0 𝑅/ 𝑖) 𝑀 𝑀 𝐿 𝑖) 𝑒) § Với L là tự cảm cuộn dây, M là hỗ cảm giữa các pha, 𝑒' là sức điện động pha, 𝑣'7 là điện áp pha, S là toán tử Laplace. § Giả sử 3 pha cân bằng thì 𝑖' + 𝑖( + 𝑖) = 0, nên § 𝑀𝑖( + 𝑀𝑖) = 𝑀𝑖' Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 14
5.1.3 Mô hình toán học của động cơ BLDC § Đặt 𝐿/ = 𝐿 − 𝑀 là tự cảm tương đương mỗi pha, ta có hệ phương trình trạng thái: #8' #9 1 0 0 𝑣'7 𝑅/ 0 0 𝑖' 𝑒' #8( § 𝐿/ = 0 1 0 𝑣(7 − 0 𝑅/ 0 𝑖( − 𝑒( #9 #8) 0 0 1 𝑣)7 0 0 𝑅/ 𝑖) 𝑒) #9 § Phương trình momen và phương trình động lực học: 2' 8' :2( 8( :2) 8) § 𝑇= 𝑝 -$ ; #-$ § ⋅ = 𝑇 − 𝑇= < #9 Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 15
5.2 Sơ đồ điều khiển dòng điện pha Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 16
5.2.1 Sơ đồ điều khiển dòng điện pha Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 17
5.2.1 Sơ đồ điều khiển dòng điện pha § Nguyên lý điều khiển ₋ Cấp dòng cho 2 trong 3 pha tại mỗi thời điểm để sinh ra momen liên tục ₋ Mỗi van dẫn trong khoảng 120° ₋ Cảm biến vị trí được sử dụng để xác định 2 pha nào cần được cấp dòng ₋ Cứ mỗi 60° lại đổi 1 trong cuộn dây pha dẫn dòng ₋ Để đảo chiều, ta đảo thứ tự cấp dòng cho mỗi cuộn dây Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 18
5.2.1 Sơ đồ điều khiển dòng điện pha Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 19
5.2.2 Phương pháp điều khiển § Sơ đồ điều khiển cơ bản § Sử dụng bộ PI, tín hiệu điều khiển: ∗ 6* ∗ § 𝑉 = 𝐾. + / ⋅ 𝜔3 − 𝜔3 Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 20