intTypePromotion=1

Chuyên đề cơ điện tử điều khiển tốc độ động cơ bước

Chia sẻ: Giáp Tiến | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:18

0
96
lượt xem
21
download

Chuyên đề cơ điện tử điều khiển tốc độ động cơ bước

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung báo cáo nghiên cứu những vấn đề và khái niệm cơ bản như cấu tạo, phân loại, nguyên tắc điều khiển động cơ, ứng dụng của hệ truyền động động cơ bước. Để hiểu rõ hơn, mời

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Chuyên đề cơ điện tử điều khiển tốc độ động cơ bước

  1. LỜI NÓI ĐẦU  Việt Nam ta ngày một giàu giàu mạnh và đã tạo ra nhiều bước ngoặc đáng kể  để thay đổi đất nước tạo cơ hội cho chúng ta nắm bắt nhiều thành tựu vĩ đại của   thế giới, đặc biệt là các lĩnh vực khoa học kĩ thuật. Vì vậy thế  hệ trẻ cần phấn   đấu không ngừng học hỏi để  ko lạc hạu so với các nước trên thế  giới.Việc   nghiên cứu các chuyên đề  về  kĩ thuật giúp chúng ta nắm bắt rõ hơn về  công  nghệ  và tạo nền tảng vững chắc cho sinh viên trong quá trình học tập và làm  việc.   Hiện nay hầu hết các nhà máy, xí nghiệp đều sử dụng rộng rãi các loại động cơ  trong quá trình sản xuất để nâng cao năng suất và chât lượng sản phẩm. Vì vậy,   nhóm em đã chọn đề  tài “nghiên cứu điều khiển tốc độ  động cơ  bước”. Đây là   một đề  tài có tính  ứng dụng rộng rãi trong thực tế  nhưng không quá xa lạ  với  mọi người được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và trong dân dụng. Ví dụ  như: máy tính, máy in, đầu DVD, CD, rót nước tự động, băng tải,...   Nội dung báo cáo nghiên cứu những vấn đề và khái niệm cơ bản như cấu tạo,   phân loại, nguyên tắc điều khiển động cơ,  ứng dụng của hệ  truyền động động  cơ bước.    Thông qua những quan sát, tìm hiểu thực tế, kiến thức được học trên lớp cùng  với sự  hướng dẫn của giảng viên chúng em có những cơ  sở   nghiên cứu đề  tài   một cách khách quan nhất. Bên cạnh đó cũng không thể tránh những hạn chế về  trình độ  nên còn sai sót mong nhận được sự  góp ý từ  thầy để  chúng em có thể  hiểu rõ nhất về đề  tài của mình.  Đề  tài của chúng em sẽ  được trình bày qua 3   mục *Đặt vấn đề  *Nội dung nghiên cứu và kết quả *Kết luận và kiến nghị
  2. CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ Trong điều khiên kĩ thuật số, động cơ  bước là cơ  cấu chấp hành đặc biệt hữu  hiệu bởi nó có thể thực hiện các lệnh đưa ra dưới dạng số. Các nước có nền kĩ   thuật phát triển trên thế  giới như  Đức, Mỹ, Nhật, Trung Quốc,.. là những nước  chế tạo nhiều động cơ bước, trong đó chủ  yếu là 2 loại 2 cuộn, 4 cuộn, 5 cuộn  dây pha. Chúng được sủ  dụng ngày càng rộng rãi trong hệ  thống tự  động, điều  khiển từ  xa và nhiều thiết bị  điện tử  khác, nổi bật là trong các lĩnh vực: điều  khiển đọc  ổ  cúng,  ổ  mềm, và máy in trong hệ  máy tính, điều khiển robot, điều   khiển tiêu cự trong các hệ quang học, điều khiển vị trí trong hệ quang phức tạp,   điều khiển bắt, bám mục tiêu trong các khí tài quan sát, điều khiển lập trình trong  quá trình gia công, cắt gọt, điều khiển các cơ cấu lái phương và chiều trong máy   bay,...    Hiện nay ở nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất  nước, do đó việc  ứng dụng các thành tựu khoa học và kĩ thuật trên thế  giới vào   trong quá trình sản xuất và đời sống là thực sự cần thiết. Vì vậy việc nghiên cứu  về động cơ bước đang là một trong những đề tài được chú trọng đầu tư  và phát   triển tại Việt Nam. Do còn những hạn chế  về  mặt kĩ thuật nên và trình độ  nên  việc nghiên cứu vẫn còn gặp một số  trở  ngại để   ứng dụng vào đời sống thực   tiễn.
  3. Việc ứng dụng rộng rãi động cơ bước đã góp phần mang lại những lợi ích to lớn  như nâng cao năng suất lao động, nâng cao chất lượng cuộc sống, thúc đẩy nhanh   quá trình phát triển của mỗi quốc gia, là nền tản của việc phát triển khoa học kĩ  thuật. Nhận thấy những lợi ích và  ứng dụng to lớn của động cơ  bước như  vậy nên  nhóm chúng em đã lựa chọn đề  tài này để nghiên cứu nhằm tạo ra cơ hội được  tìm hiểu kĩ về  động cơ bước để  có được nền tảng kiến thức đáp ứng cho việc   nghiên cứu và làm việc sau này. Do thời gian có hạn và những hạn chế về mặt kiến thức nên nhóm chúng em chỉ  tìm hiểu về  khái niệm cơ  bản như  cấu tạo, phân loại, nguyên tắc điều khiển   động cơ, ứng dụng của hệ truyền động động cơ bước.  Qua những quan sát và tìm hiểu thực tế  trong sản xuất và trong đời sống cùng  với đó là kiến thức được thầy hướng dẫn trên lớp nhóm chúng em sẽ  cố  gắng  đưa ra những mặt kiến thức sâu và chính xác nhất của đề tài
  4. CHƯƠNG 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 2.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ BƯỚC ­ Khái niệm: Động cơ  bước có thể  được mô tả  như  là một động cơ  điện không dùng bộ  chuyên mạch. Cụ thể, các mẫu trong động cơ là Stator và Rotor là nam châm vĩnh   cửu hoặc trong trường hợp của động cơ  biến từ  trở, nó là những khối răng làm   bằng vật liệu nhẹ  có từ  tính. Tất cả  các mạch đảo phải được điều khiển bên  ngoài bộ điều khiển, và đặc biệt các động cơ và bộ điều khiển được thiết kế để  động cơ có thể giữ nguyên bắt kỳ vị trí cô định nào cũng như là quay đến bắt kỳ  vị trí nào. Hầu hết các động cơ  bước có thể  chuyển động  ở  tần số  âm thanh, cho phép  chúng quay khá nhanh, và với một bộ  điều khiển thích hợp, chúng có thê khởi  động và dừng lại dễ dàng ở vị trí bất kỳ nào đó.
  5. Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với   đa số  các động cơ  điện thông thường. Thực chất nó là một động cơ  đồng bộ  dùng để  biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng xung điện rời rạc kế  tiếp   nhau thành các chuyền động góc quay hoặc chuyền động của rotor có khả  năng  cô định rô to ở những vị trí cần thiết. ­ Nguyên lý hoạt động của động cơ bước:  Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo từng bước  nên có độ chính xác rất cao về mặt điều khiển học. Chúng làm việc nhờ các bộ  chuyển mạch điện tử  đưa các tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ  tự  và một   tần số nhất định. Tổng số góc quay của rôto tương ứng với số lần chuyển mạch,   cũng như chiều quay và tốc độ quay của rôto phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và  tần số chuyển đổi. ­ Cấu tạo của động cơ bước: Động cơ bước có thể  được coi là tổng hợp của hai loại động cơ: Động cơ  một   chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ. ­ Ứng dụng của động cơ bước: Động   cơ   bước   có   thể   được   dùng   trong   hệ   thống   điều   khiển   vòng   hở   đơn  giản,những hệ thống này đảm bảo cho hệ thống điều khiến gia tốc với tải trọng   tĩnh, nhưng khi tải trọng thay đổi hoặc điều khiến  ở  gia tốc lớn, người ta vẫn   dùng hệ điều khiển vòng kín với động cơ bước. Nếu một động cơ bước trong hệ  điều khiển vòng mở quá tải, tất cả các giá trỊ về vị trí của động cơ đều bị mắt và  hệ thống phải nhận diện lại; servo motor thì không xảy ra vấn đề này. Trong điều khiển chuyển động kỹ  thuật số, động cơ  bước là một cơ  cấu chấp  hành đặc biệt hữu hiệu bởi nó có thể thực hiện trung thành các lệnh đưa ra dưới   dạng số.
  6. Động cơ bước được ứng dụng nhiều trong ngành Tự động hoá, chúng được ứng  dụng trong các thiết bị cần điều khiển chính xác. Ví dụ: Điều khiển robot, điều   khiển tiêu cự trong các hệ quang học, điều khiển định vị trong các hệ quan trắc,  điểu khiển bắt, bám mục tiêu trong các khí tài quan sát, điều khiển lập trình trong  các thiết bị  gia công cắt gọt, điều khiển các cơ  cấu lái phương và chiều trong  máy bay... Trong công nghệ máy tính, động cơ bước được sử dụng cho các loại ổ đĩa cứng,  ổ đĩa mềm, máy in... 2.2 Phân loại và đặc điểm của động cơ bước 2.2.1 Phân loại Xét về câu tạo động cơ bước có 3 loại chính: Động cơ bước nam châm vĩnh cửu Động cơ bước biến trở từ  Động cơ bước lai (động cơ bước hỗn hợp) Về cơ bản động cơ bước lai không khác biệt gì với động cơ nam châm vĩnh cửu Nếu mất đi nhãn trên động cơ  nam châm vĩnh cửu hoặc động cơ  biến trở  từ,  chúng ta vẫn có thế phân biệt hai loại động cơ này bằng cảm giác mà không cần  cấp điện cho chúng. Động cơ nam châm vĩnh cửu dường như có các nắc khi bạn   dùng tay xoay nhẹ rotor của chúng, trong khi động cơ biến từ trở thì dường như  xoay tự do (mặc dù cảm thấy chúng cũng có những nắc nhẹ bởi sự giảm từ tính  trong rotor). Ta cũng có thê phân biệt hai loại động cơ  này bằng ohm kế. Động   cơ  biến từ  trở  thường có 3 mấu, với một dây về  chung, trong khi đó, động cơ  nam châm vĩnh cửu thường có hai mắấu phân biệt, có hoặc không có nút trung   tâm. Nút trung tâm được dùng trong động cơ nam châm vĩnh cửu đơn cực.
  7. Động cơ  bước phong phú về  góc quay. Các động cơ  kém nhất quay 90 độ  mỗi   bước, trong khi đó các động cơ  nam châm vĩnh cửu xử  lý cao thường quay 1.8   đến 0.72 độ  mỗi bước. Với một bộ  điều khiến, hầu hết các loại động cơ  nam  châm vĩnh cửu và hỗn hợp đều có thế  chạy  ở  chế  độ  nửa bước, và một vài bộ  điều khiến có thê điều khiến các phân bước nhỏ hơn hay còn gọi là vi bước. Đối với cả  động cơ nam châm vĩnh cửu hoặc động cơ  biến từ  trở, nếu chỉ một   mẫu của động cơ được kích, rotor (ở không tải) sẽ nhảy đến một góc cố định và  sau đó giữ  nguyên  ở  góc đó cho đến khi moment xoắn vượt qua giá trị  moment   xoắn giữ (hold torque) của động cơ. 2.2.2 Đặc điểm của từng loại động cơ bước 2.2.2.1 Động cơ nam châm vĩnh cửu Động cơ nam châm vĩnh cửu lại được chia làm 3 loại: Kiểu đơn cực, kiểu lưỡng   cực, kiêu nhiều pha. A, Kiểu đơn cực Hình   Động cơ nam châm vĩnh cửu kiểu đơn cực Động cơ  bước đơn cực, cả  nam châm vĩnh cửu và động cơ  hỗn hợp, với 5, 6   hoặc 8 dây ra thường được quân như sơ đô hình 1, với một đâu nôi trung tâm trên  các cuộn. Khi dùng, các đâu nôi trung tâm thường được nôi vào cực dương nguôn 
  8. câp, và hai đâu còn lại của môi mâu lân lượt nôi đât đê đảo chiêu từ  trường tạo   bởi cuộn đó. Mẫu 1 năm ở cực trên và dưới của stator, còn mẫu 2 nằm ở hai cực bên phải và  bên trái động cơ. Rotor là một nam châm vĩnh cửu với 6 cực, 3 Nam và 3 Bắc,  xếp xen kẽ trên vòng tròn. Để xử  lý góc bước  ở mức độ  cao hơn, rotor phải có   nhiều cực đối xứng hơn. Động cơ 30 độ mỗi bước trong hình là một trong những   thiết kế động cơ nam châm vĩnh cửu thông dụng nhất, mặc dù động cơ có bước  I5 độ và 7.5 độ là khá lớn. Người ta cũng đã tạo ra được động cơ nam châm vĩnh  cửu với mỗi bước là 1.8 độ  và với động cơ  hỗn hợp mỗi bước nhỏ nhất có thể  đạt được là 3.6 độ đến 1.8 độ, còn tốt hơn nữa, có thê đạt đến 0.72 độ. Như  trong hình, dòng điện đi qua từ  đầu trung tâm của mẫu 1 đến đầu a tạo ra   cực Bắc trong stator trong khi đó cực còn lại của stator là cực Nam. Nếu điện ở  mẫu bị  ngắt và kích mẫu 2, rotor sẽ  quay 30 độ, hay I bước. Để  quay động cơ  một cách liên tục, chúng ta chỉ cần áp điện vào hai mẫu của đông cơ theo dãy: Mấu la 1000100010001000100010001 Mắu 1a 1100110011001100110011001  Mấu Ib 0010001000100010001000100 Mắu 1b 0011001100110011001100110 Mấu 2a  0100010001000100010001000   Mắu   2a   0110011001100110011001100   Mấu   2b  0001000100010001000100010 Mắu 2b 1001100110011001100110011 Thời gian ­­>  Thời gian ­­> Nhớ  rằng hai nửa của một mẫu không bao giờ  được kích cùng một lúc. Cả  hai  dãy nêu trên sẽ  quay một động cơ  nam châm vĩnh cửu một bước  ở  mỗi thời   điểm. Dãy bên trái chỉ cấp điện cho một mẫu tại một thời điểm, như mô tả trong   hình trên. Vì vậy, nó dùng ít năng lượng hơn. Dãy bên phải đòi hỏi cấp điện cho   cả hai mẫu một lúc và nói chung sẽ tạo ra một moment xoắn lớn hơn dãy bên trái   1.4 lần trong khi phải cấp điện gấp 2 lần. Vị trí bước được tạo ra bởi hai chuỗi trên không giống nhau; kết quả, kết hợp 2  chuỗi trên cho phép điều khiển nửa bước, với việc dừng động cơ  một cách lần  lượt tại những vị trí đã nêu ở một trong hai dãy trên. Chuỗi kết hợp như sau:
  9. Mẫu la 11000001110000011100000111 Mẫu Ib 00011100000111000001110000 Mẫu  2a 01110000011100000111000001 Mẫu 2b 00000111000001110000011100 Thời gian ­­> Hình   Hình minh họa cấp xung điều khiển B, Kiểu đơn cực Động cơ nam châm vĩnh cửu hoặc hỗn hợp lưỡng cực có cầu trúc cơ khí giống y   như  động cơ  đơn cực, nhưng hai mẫu của động cơ  được nối đơn giản hơn,   không có đầu trung tâm. Vì vậy, bản thân động cơ thì đơn giản hơn, nhưng mạch   điều khiến để đảo cực mỗi cặp cực trong động cơ thì phức tạp hơn. Minh hoạ ở hình 3 chỉ ra cách nối động cơ, trong khi đó phần rotor ở đây giống y   như ở hình 1 Mạch điều khiển cho động cơ đòi hỏi một mạch điều khiển cầu H   cho mỗi mẫu. Tóm lại, một cầu H cho phép cực của nguôn áp đến mỗi đầu của  mẫu được điều khiển một cách độc lập. Các dãy điều khiển cho mỗi bước đơn của loại động cơ  này được nêu bên dưới, dùng + và ­ đê đại diện cho các cực   của nguôn áp được áp vào môi đâu của động cơ:
  10. Đầu la + ­­­ + ­­­ + ­­­ + ­­­ ++ ­­ ++ ­­ ++ ­­ ++ ­­ + ­­ Đầu 1b ­­ + ­­­ + ­­­ + ­­­ + ­ ­­ ++ ­­ ++ ­­ ++ ­­ ++ ­­ +  Đầu 2a ­ + ­­­ + ­­­ + ­­­ + ­­ ­ ++ ­­ ++ ­­ ++ ­­ ++ ­­ + ­ Đầu 2b ­­­ + ­­­ + ­­­ + ­­­ + +­­ ++ ­­ ++ ­­ ++ ­­ ++ ­­ + thời gian ­­> Hình   Cách nối động cơ Chú ý rằng những dãy này giống như trong động cơ nam châm vĩnh cửu đơn cực,   ở  mức độ  lý thuyết, và răng  ở  mức độ  mạch đóng ngắt cầu H, hệ  thống điều   khiến cho hai loại động cơ này là giông nhau. Để phân biệt một động cơ nam châm vĩnh cửu hai cực với những động cơ 4 dây   biến từ  trở, đo điện trở  giữa các cặp dây. Chú ý là một vài động cơ  nam châm   vĩnh cửu có 4 mắu độc lập, được xếp thành 2 bộ. Trong mỗi bộ, nếu hai mẫu  được nối tiếp với nhau, thì đó là động cơ hai cực điện thế cao. Nếu chúng được   nỗi song song, thì đó là động cơ hai cực dùng điện thế thấp. Nếu chúng được nồi  tiếp với một đầu trung tâm, thì dùng như với động cơ đơn cực điên thế thấp. C, Kiểu nhiều pha
  11. Hình   Các pha và cách nối dây của động cơ bước 5 pha thành 5 đầu ra Một bộ phận các động cơ không được phố  biến như những loại trên đó là động   cơ nam châm vĩnh cửu mà các cuộn được quấn nối tiếp thành một vòng kín như  hình 1 Thiết kế phô biến nhất đối với loại này sử  dụng dây nối 3 pha và 5 pha.  Bộ  điều khiển cần 1∕2 cầu H cho mỗi một đầu ra của động cơ, nhưng những  động cơ này có thê cung cấp moment xoắn lớn hơn so với các loại động cơ bước   khác cùng kích thước. Một vài động cơ  5 pha có thể  xử  lý cấp cao để  có được  bước 0.72” (500 bước mỗi vòng). Với một động cơ 5 pha như trên sẽ quay mười   bước mỗi vòng bước, như trình bày dưới đây: Đầu I +++ ­­­­­ +++++­­­­­ ++ Đầu 2 ­­ +++++­­­­ +++++­­­ Đầu 3 + ­ ­ ­ ­ ­ +++++­­­­­ ++++ Đầu 4+ ++++­­­­ +++++­­­­­ Đầu 5 ­­­­+ + +++­­­­ +++++­ thời gian ­­>
  12. Ở đây, giống như trong trường hợp động cơ hai cực, mỗi đầu hoặc được nối vào  cực dương hoặc cực âm của hệ  thống cấp điện động cơ. Chú ý rằng, tại mỗi   bước, chỉ  có một đầu thay đối cực. Sự  thay đối này làm ngắt điện  ở  một mấu  nối vào đầu đó (bởi vì cả hai đầu của mấu có cùng điện cực) và áp điện vào một   mấu đang trong trạng thái nghỉ  trước đó. Hình dạng của động cơ  được đề  nghị  như  hình 4, dãy điều khiển sẽ  điều khiến động cơ  quay 2 vòng. Đề  phân biệt  động cơ 5 pha với các loại động cơ có 5 dây dẫn chính, cần nhớ rằng, nếu điện  trở  giữa 2 đầu liên tiếp của một động cơ  5 pha là R, thì điện trở  giữa hai đầu   không liên tiếp sẽ là 1.5R. Và cũng cần ghi nhận răng một vài động cơ 5 pha có 5 mẫu chia, với 10 đầu dây   dẫn chính. Những dây này có thể  nối thành hình sao sử  dụng mạch điều khiến   gồm 5 nửa cầu H, nói cách khác mỗi mắu có thê được điều khiển bởi một vòng  cầu H đầy đủ của nó. Đề tránh việc tính toán lý thuyết với các linh kiện điện tử,   có thể dùng chip mạch cầu tích hợp đầy đủ đề tính toán gần đúng. 2.2.2.2 Động cơ bước biến trở từ Hình   Nếu motor có 3 cuộn dây, được nói như  trong biểu đồ  hình 5, với một đầu nối  chung cho tất cả  các cuộn, thì nó chắc hăn là một động cơ  biến từ  trở. Khi sử  dụng, dây nôi chung (C) thường được nối vào cực dương của nguồn và các cuộn   được kích theo thứ  tự  liên tục. Dấu thập trong hình 5 là rotor của động cơ  biến  từ trở quay 30 độ mỗi bước. Rotor trong động cơ này có 4 răng và stator có 6 cực, 
  13. mỗi cuộn quân quanh hai cực đối diện. Khi cuộn Ï được 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 theo chiều 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, trong bảng dưới đây l có nghĩa là có dòng điện đi qua   các cuộn, và chuỗi điều khiến sau sẽ quay động cơ  theo chiều kim đồng hồ  24  bước hoặc 2 vòng: Cuộn I 1001001001001001001001001  Cuộn 2 0100100100100100100100100  Cuộn 3 0010010010010010010010010  thời gian ­­> Hình dạng động cơ  được mô tả  trong hình 2.1, quay 30 độ  mỗi bước, dùng số  răng rotor và số  cực stator tôi thiểu. Sử  dụng nhiều cực và nhiều răng hơn cho  phép động cơ  quay với góc nhỏ  hơn. Tạo mặt răng trên bề  mặt các cực và các   răng trên rotor một cách phù hợp cho phép các bước nhỏ đến vài độ. 2.2.2.3 Động cơ bước lai Hình  
  14. Về cấu tạo kết hợp cả 2 loại trên, phát huy được ưu điểm của 2 loại. Rotor cho   động cơ  bước lai có nhiều răng , giống như  loại từ  thông thay đổi, chứa lõi từ  hóa tròn đồng tâm xoay quanh trục của nó. Có moomen hãm khi ngắt điện,có mômen giữ và mômen quay lớn, hoạt động với   tốc độ cao và có số bước lớn. 2.3 Đặc điểm của hệ truyền động điện động cơ bước  Hệ truyền động động cơ bước có 5 đặc điểm cơ bản: 1. Không chỗi than: Không xảy ra hiện tượng đánh lửa chỗi than làm tôn hao   năng lượng, tại một số môi trường đặc biệt (hầm lò...) có thể gây nguy hiểm. 2.Tạo được mômen giữ: Một vẫn đề khó trong điều khiến là điều khiển động cơ  ở  tốc độ  thấp mà vẫn giữ  được mômen tải lớn. Động cơ  bước là thiết bị  làm   việc tốt trong vùng tốc độ  nhỏ. Nó có thể  giữ  được mômen thậm chí cả  vị  trí  nhừ vào tác dụng hãm lại của từ trường rotor. 3. Điều khiển vị trí theo vòng hở: Một lợi thế rất lớn của động cơ bước là ta có   thể điều chỉnh vị trí quay của roto theo ý muốn mà không cần đến phản hồi vị trí  như các động cơ khác, không phải dùng đến encoder hay máy phát tốc (khác với  servo). 4. Độc lập với tải: Với các loại động cơ khác, đặc tính của tải rất ảnh hưởng tới   chất lượng điều khiến. Với động cơ  bước, tốc độ  quay của rotor không phụ  thuộc vào tải (khi vẫn nằm trong vùng momen có thể kéo được). Khi momen tải  quá lớn gây ra hiện tượng trượt, do đó không thê kiểm soát được góc quay. 5. Đáp  ứng tốt: Dộng cơ  bước có thể  đáp  ứng tốt khi khởi động, dừng và đảo   chiều quay một cách dễ dàng. 2.4 Nguyên lý hoạt động và mạch điều khiển
  15. 2.4.1 Nguyên lý hoạt động Khác với động cơ  đồng bộ  bình thường, rôto của động cơ  bước không có cuộn  dây khởi động mà nó được khởi động bàng phương pháp tân sô.Rôto cửa động cơ  bước có thê được kích thích (rôto tích cục) hoặc không được kích thích (rôto thụ  động).  Hình    Sơ đồ nguyên lý đông cơ bước m pha với rôto có 2 cực (2p=2) và không   được kích thích. Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo từng bước  nên có độ chính xác rất cao về mặt điều khiến học. Chúng làm việc nhờ các bộ  chuyền mạch điện tử  đưa các tín hiệu điều khiến vào sfato theo thứ  tự  và một   tần số nhất định. Tổng số góc quay của rôto tương ứng với số lần chuyên mạch,  cũng như chiều quay và tốc độ  quay của rôto phụ  thuộc vào thử  tự  chuyển đôi và tần số  chuyển đối.
  16. Hình   Hình minh họa thứ tự cấp điện các cuộn dây và các bước 2.4.2 Điều khiến tốc độ và chiều quay của động cơ bước Động cơ bước thường quay theo các bước xác định vì vậy mà nó thường sử dụng   chủ yếu để điều khiến thích nghi nghĩa là tốc độ quay biến đổi liên tục,thậm chí  động cơ bước phải dừng và đứng yên ở vị trí bám sát.với lẽ đó,vận tốc quay của  động cơbước thường luôn được hiểu là vận tốc trung bình Vtb f : tần số dịch bước (f=n/t ,trong t giây ta thực hiện n lần dịch bước mỗi lần dịch   1 bước) : là góc của 1 bước của động cơ Từ  công thức ta thấy Việc điều khiến động cơ  bước được thực hiện băng cách   thay đổi tần số dịch bước f.lưu ý rằng tần số dịch bước f trong trường hợp tổng   quát không đồng nhất với tần số  các xung điều khiển,mà nó là tổ  hợp của sự  biến đổi các trạng thải của cá xung điều khiển đó và việc điều khiển này được 
  17. thực hiện bởi bộ vi xử lý. Vận tốc tức thời và vận tốc trung bình trên đô thị  mô   men ­vận tốc phải nhỏ hơn vận tốc cực đại v„ụạ„ thì mô men động cơ mới giữ  mức cực đại Chiều quay của động cơ. bước phụ  thuộc vào thứ  tự  chuyên dịch các bước(thứ  tự chuyển dịch các trạng thái cấp điện của các cuộn dây).Chăng hạn ,rô to đang ở  vị trí bước thứ n;nếu ta cấp điện sao cho nó chuyền sang vị trí bước thứ (n+1) thì  động cơ quay phải; nếu ta cấp điện sao cho rô to chuyên sang vị trí bước thứ(n­1)   thì động cơ quay trái. việc phát xung để cấp điện do bộ xử lý điều khiển Với động cơ  2pha,điều khiển cả  bước có 4 trạng thái cấp điện,nếu điều khiển   nửa bước sẽ có 8 trạng thái cấp điện.với động cơ 4 pha được cấp xung] cực thì  cũng có 4 và 8 trạng thái như trên cho 2 trường hợp điều khiển cả  bước và nửa   bước.bảng sau cả  bước có 4 trạng thái 1,3,5,7 hoặc 2,4,6,8.cả  bước có cả  8§   trạng thái của động cơ 4 pha 2.5 Các chế độ hoạt động Động cơ bước hoạt động ở 3 chế độ: Full step, haÏlf step và micro step  Chế độ full step Động cơ bước tiêu chuẩn có rotor 200 răng , hoặc 200 full step cho mỗi trục xoay   của động cơ. Chia 200 bước cho 360 ° 's sẽ được một góc full step 1,8 °. Thông   thường, chế độ full step được thực hiện băng cách tiếp điện cho theo thứ tự liên  tiếp theo số chăn cuộn dây hoặc số lẻ cuộn dây, trong khi duy trì dòng thay đôi.   Về cơ bản mỗi đầu vào từ trình điều khiển tương đương một bước. Chế độ half step Half step đơn giản chỉ có nghĩa là động cơ quay ở 400 bước mỗi vòng. Trong chế  độ  này, một trong những cuộn dây được tiếp điện và sau đó hai cuộn dây được  tiếp điện thay phiên ( đây cách cấp điện theo thứ  tự  số  lẻ  cuộn dây rồi tới số 
  18. chãn cuộn dây hoặc ngược lại), làm các cánh quạt xoay ở nửa khoảng cách, hoặc   0,9 ° 1s, (Các tác dụng tương tự có thể đạt được bằng cách điều khiển ở chế độ  full step với 400 bước cho môi vòng xoay động cơ). Tuy nhiên, nửa bước là một   giải pháp thực tế hơn trong các ứng dụng công nghiệp. Mặc dù nó cung cấp mô­ men xoắn hơi ít hơn. Chế  độ  nửa bước giảm số  lượng "sự  tăng vọt" vốn có  trong vận hành chế độ full step. Chế độ micro step Công nghệ vi bước điều khiến dòng điện tại các cuộn dây đến một mức độ  mà   số  vị  trí giữa các cực được chia nhỏ  hơn nữa. Bộ  điều khiến vi bước AMS có   khả  năng luân phiên tại 1 /256 của một bước (mỗi bước) tương  ứng với 51.200   bước mỗi vòng xoay (đối với dòng động cơ  1,8 độ). Vi bước thường được sử  dụng trong các ứng dụng đòi hỏi phải định vị chính xác và sự chuyển hóa tốt hơn   nhiều tốc độ.
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2