Truyền Động Điện
Trang 1
CHƢƠNG I
NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
I. Khái niệm chung
1. Cấu trúc chung của hệ truyền động điện
Hệ truyền động điện là một tập hợp các thiết bị như: thiết bị điện, thiết bị điện từ,
thiết bị điện tử, phục vụ choviệc biến đổiđiện năngthành cơ năng cung cấp cho cơ cấu
chấp hành trên các máy sản xuất và đồng thời điều khiển quá trình biến đổi năng lượng
đó.
Cấu trúc chung của hệ thống truyền động điện được trình bày trên Hình1.1, bao
gồm 2 phần chính:
- Phần động lực là bộ biến đổi và động cơ truyền động. Các bộ biến đổi thường
dùng là bộ biến đổi máy điện (máy phát một chiều, xoay chiều), bộ biến đổi điện từ
(khuếch đại từ,cuộn kháng bão hòa), bộ biến đổi điện tử (chỉnh lưu Thyristor, biến tần,
Chopper…). Động cơ điện có các loại: động cơ điện một chiều, xoay chiều đồng bộ,
không đồng bộ và các loại động cơ điện đặc biệt khác v.v…
- Phần điều khiển gồm các cơ cấu đo lường, các bộ điều chỉnh thông số và công
nghệ, ngoài ra còn có các thiết bị điều khiển đóng cắt phục vụ công nghệvà cho người
vận hành. Ngoài ra còn có một số hệ truyền động có cả mạch ghép nối với các thiết bị
tự động khác trong một dây chuyền sản xuất.
Hình 1.1: Cấu trúc hệ thống truyền động điện
2. Phân loại hệ thồng truyền động điện
2.1. Phân loại theo tính năng điều chỉnh
Truyền Động Điện
Trang 2
Truyền động không điều chỉnh: thường chỉ có động cơ nối trực tiếp với lưới điện,
quay máy sản suất với một tốc độ nhất định (Hình 1.2).
Hình 1.2: Hệ truyền động không điều chỉnh
Truyền động có điều chỉnh: trong loại này, tùy thuộc vào yêu cầu công nghệ mà ta
có truyền động điều chỉnh tốc độ, truyền động điều chỉnh mômen, lực kéo và truyền
động điều chỉnh vị trí. Trong cấu trúc hệ truyền động có điều chỉnh có thể là truyền
động nhiều động cơ.Ngoài ra, tùy thuộc vào cấu trúc và tín hiệu điều khiển ta có hệ
truyền động điều khiển số, điều khiển tương tự hoặc truyền động điều khiển theo
chương trình v.v…(Hình 1.3)
Hình 1.3: Hệ truyền động có điều chỉnh tốc độ
2.2. Phân loại theo đặc điểm của động cơ điện.
Truyền động điện một chiều (dùng động cơ điện một chiều): Truyền động điện một
chiều sử dụng cho các máy có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ và mômen, có chất
lượng điều chỉnh tốt. Tuy nhiên, động cơ điện một chiều có cấu tạo phức tạp và giá
thành cao, hơn nữa đòi hỏi phải có bộ nguồn một chiều (Hình 1.4).
Động cơ ba pha
Quạt một pha
Đèn
Ổ cắm
L1
L2
L3
N
Điều chế xung ra
Nguồn vào
Biến tần điều
chỉnh tốc độ
Động cơ AC
Tải
Truyền Động Điện
Trang 3
Hình 1.4: Hệ truyền động động cơ một chiều
Truyền động điện không đồng bộ (dùng động cơ không đồng bộ):Động cơ KĐB ba
pha có ưu điểm là có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, vận hành an toàn, sử dụng nguồn
cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều ba pha. Trong những năm gần đây, do sự phát
triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật và công nghệ bán dẫn, đặc biệt là linh kiện công
suất, chế tạo được các thiết bị điều khiển có chất lượng điều chỉnh cao như khởi động
mềm, biến tần… nên động cơ KĐB được ứng dụng rất rộng rãi và dần thay thế động
cơ một chiều.
Hình 1.5: Hệ truyền động động cơ xoay chiều không đồng bộ mở máy Y-∆ không điều
chỉnh tốc độ
Tốc
độ
động
cơ
Tốc độ hồi tiếp
Tốc độ đặt
Encoder
Board công suất
PWM
DIR
L1
N
L2
L3
Động cơ không đồng bộ
ba pha
K1 K3
K2
MCB
3P CB 1P
Stop
Start
Truyền Động Điện
Trang 4
Hình 1.6: Hệ truyền động động cơ xoay chiều không đồng bộ có điều chỉnh tốc độ
Truyền động điện đồng bộ (dùng động cơ điện xoay chiều đồng bộ ba pha): Động
cơ điện đồng bộ ba pha trước đây thường dùng cho loại truyền động không điều chỉnh
tốc độ, công suất lớn hàng trăm KW đến hàng MW (các máy nén khí, quạt gió, bơm
nước, máy nghiền.v.v..).
Hình 1.7: Động cơ đồng bộ và hệ truyền động điều khiển.
Truyền động điện servo và động cơ bước (dùng động cơ servo AC hoặc DC): Đây
là truyền động trong hệ thống điều khiển vị trí chính xác như các máy công cụ CNC
(máy tiện, máy phay, máy bào, máy cắt …).
Nguồn Biến tần
Điện trở
hãm
Động cơ
Đai
truyền
động
Tải (cơ
cấu chấp
hành)
Rotor
Dây
quấn
Stator
Nam châm
vĩnh cửu
Bộ chỉnh lưu
Bộ chooper
hãm
Inverter
ba pha
Cảm biến vị
trí
Hiệu ứng
Hall
Điều khiển
dòng
Điều khiển
tốc độ
Tốc độ đặt
Động cơ
đồng bộ
nam châm
vĩnh cửu
Truyền Động Điện
Trang 5
Hình 1.8: Bộ điều khiển và truyền động điều khiển bằng động cơ servo.
Hình 1.9: Truyền động điều khiển động cơ bước
2.3. Một số phân loại khác:
Ngoài các cách phân loại trên, còn có một số cách phân loại khác như truyền động
đảo chiều và không đảo chiều, truyền động một động cơ và truyền động nhiều động
cơ, truyền động quay và truyền động thẳng, truyền động trực tiếp, truyền động gián
tiếp, truyền động bằng nhông truyền, truyền động bằng đai....
Trục khuỷu
Động cơ servo Động cơ servo
Bàn trượt
Vít truyền động