Bài giảng môn Động cơ DC

1. Lịch sử phát triển 2. Định nghĩa & Cấu tạo BÀI GIẢNG 3. Nguyên lí hoạt động 4. Các đại lương vật lý 5. Phân loại động cơ DC 6. Phương pháp điều khiển tốc độ. 7. Öu nhöôc ñieåm. 8. Caùc chæ tieâu choïn löïa ñoäng cô. 9. Ứng dụng động cơ DC Lịch sử phát triển:  Năm 1820: nhà Hóa học Đan mạch Hans Christian Orsted phát hiện ra hiện tượng điện từ.  Nguyên lý chuyển đổi từ naêng löôïng ñieän sang naêng löông cô bằng cảm ứng điện từ được nhà khoa học người Anh là Michael Faraday phát minh năm 1821. Ông công bố kết quả thí nghiệm của ông về chuyển động quay điện từ, gồm chuyển động quay của dây dẫn trong từ trường và chuyển động của nam châmquanh 1 dây dẫn  Năm 1828: động cơ điện đầu tiên sử dụng nam châm cho cả rotor và stator được phát minh bởi Anvos Jedlinhk (nhà khoa học người Hungary, sau đó ông đã phát triển động cơ điện có coâng suaát đủ để đẩy được một chiếc xe.  Năm 1838: động cơ điện công suất 220 W được dùng cho thuyền chế tạo bởi Hermann Jacobii  Và ngày nay động cơ điện được phát triển và ứng dụng rất phổ biến trong dân dụng cũng như trong công nghiệp Định nghĩa Động cơ điện là máy điện dùng để chuyển đổi năng lượng điện sang năng lượng cơ Cấu tạo Sơ đồ nguyên lý Sơ đồ mặt cắt HÌNH VEÕ CAÙC THAØNH PHAÀN CÔ BAÛN ÑOÄNG CÔ DC THOÂNG THÖÔØNG  Stator gồm vỏ động cơ, cực từ chính, cực từ phụ, dây quấn phần cảm gồm các dây quấn trong rãnh các lõi thép  Rotor (phần ứng) gồm các lá thép kỹ thuật ghép cách điện có rãnh để đặt các phần tử của dây quấn phần ứng ÑOÄNG CÔ DC KHOÂNG CHOÅI THAN  Rotor có thể bao gồm nhiều cặp cực nam châm vĩnh cửu.  Dây quấn stator giống như trong động cơ xoay chiều nhiều pha. Mặt cắt ngang động cơ DC không chổi than SO SAÙNH GIÖÕA HAI LOAÏI ÑOÄÂNG CÔ - Động cơ DC thông thường Động cơ DC không chổi than Cấu trúc cơ Nam châm tạo từ trường nằm trên Stator Nam châm tạo từ trường nằm trên Rotor (như động cơ đồng bộ) Tính năng Đáp ứng nhanh và dễ điều khiển Tuổi thọ cao và dễ bảo trì (thông thường không cần bảo trì) Phương pháp chuyển mạch Chuyển mạch cơ khí thông qua hệ thống chổi than và cổ góp Chuyển mạch điện tử dùng transistor Phương pháp xác định vị trí rotor Tự động nhờ chổi than Dùng cảm biến: cảm biến Hall hay quang học Phương pháp đảo chiều động cơ Bằng cách đổi đầu nối dây Thay đổi trật tự chuỗi logic trong bộ điều khiển Nguyên lý hoạt động  Stato của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện.  Rôto có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều. Bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là  đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục. Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp . Pha 1: Từ trường của rotor cùng cực với stator, sẽ đẩy nhau tạo ra chuyển động quay của rotor Pha 2: Rotor tiếp tục quay Pha 3: Bộ phận chỉnh điện sẽ đổi cực sao cho từ trường giữa stator và rotor cùng dấu, trở lại pha 1 Dòng điện trong động cơ một chiều Từ thông trong động cơ điện một chiều Lực trong động cơ điện một chiều Momen trong động cơ điện một chiều Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều ω ωo Điểm làm việc  - Idm: doøng ñieän ñònh möùc(A)  - Udm: Ñieän aùp ñònh möùc(V) o Δωđm I Uđm ωđ m Iđm  - ώ : tốc độ động cơ(rad/s) THEO CAÁU TAÏO  ÑOÄNG CÔ THOÂNG THÖØÔNG (DC MOTOR)  ÑOÄNG CÔ DC KHOÂNG CHOÅI THAN (BRUSHLESS DC MOTOR) CAÊN CÖÙ VAØO PHÖÔNG PHAÙP KÍCH TÖØ Động cơ DC kích từ độc lập: phần ứng và phần kích từ được cung cấp bằng hai nguồn riêng rẽ  Động cơ DC kích từ nối tiếp: cuộn dây kích thích được mắc nối tiếp với phần ứng.  Động cơ DC kích từ song song: cuộn dây kích thích được mắc song song với phần ứng.  Động cơ DC kích từ hỗn hợp: gồm có hai cuộn dây kích thích, một cuộn mắc nối tiếp với phần ứng, cuộn còn lại mắc song song với phần ứng. Vaøchieàu ñoäng cô §iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ sö dông c¸c bé chØnh lưu b¸n dÉn  §Ó thùc hiÖn phư¬ng ph¸p ®iÒu chØnh này cÇn ph¶i cã mét nguån cung cÊp moât ®iÖn ¸p cña nã cã thÓ thay ®æi ®ưîc ®Ó cung cÊp cho phÇn øng cña ®éng c¬. C¸c nguån ®iÖn ¸p này thưêng ®ưîc t¹o ra bëi mét bé chØnh lưu b¸n dÉn cã ®iÒu khiÓn (Thysistor) hoÆc kh«ng cã ®iÒu khiÓn (diode).  §iÓu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng b»ng bé ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p và bé chØnh lưu Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng phương pháp điều chỉnh xung áp PWM (Pulse Wide Modulation) Sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ dùng transistor Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ dùng diode và thysistor Sơ đồ nguyên lý mạch caàu H điều khiển đảo chiều ñoäng cô Maïch ñaûo chieàu duøng relay 1 2 6 4 U1 OPTO PC817 RL1 RTD34012F Q1 IRF540N R1 560 D1 1N4007 5VDC LED1 LED-RED C1 104 12-24VDC R4 330 5VDC 12VDC 1 2 6 4 U4 OPTO D21N4007 5VDC LED4 LED-RED 5VDC Q2 NPN R2 330 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển có đảo chiều duøng transistor Và khuyếch đại thuật toán Öu nhöôïc ñieåm cuûa ñoäng cô DC Ưu Điểm Của Động Cơ DC  Động cơ DC coù moâ-men quay cao,troïng löôïng giaûm thôøi gian ñaùp öùng nhanh.  Giaù thaønh khoâng cao  Cho phép điều khiển điện áp chính xác, mà cần thiết với tốc độ và các ứng dụng điều khiển mô-men xoắn.  Động cơ DC hoạt động tốt hơn so với động cơ AC trên thiết bị kéo.  . Động cơ DC được thuận tiện cầm tay và rất thích hợp cho các ứng dụng đặc biệt, chẳng hạn như các công cụ công nghiệp caàm tay và máy móc thiết bị Nhöôïc ñieåm  Khaû naêng taûi hay mang taûi thaáp hôn so vôùi heä thoáng thuûy löïc.  Ñoäng cô coù choåi than coù hieän töôïng moøn choåi than do tieâp xuùc , phaùt sinh tia löûa ñieän.  Doøng vaø aùp caáp bò giôùi haïn.  Ñoäng cô thoaùt nhieät khoù. Các chỉ tiêu chất lượng chọn lựa động cơ 1.Chỉ tiêu kỹ thuật • Động cơ được chọn phải thích ứng với môi trường làm việc: • Tuỳ theo môi trường: khô - ướt, sạch - bẩn, nóng - lạnh, hoá chất ăn mòn, dễ nổ, ..., mà chọn các động cơ kiểu: hở - kín, chống nước, chống hoá chất, chống nổ, nhiệt đới hoá, ... • Động cơ được chọn phải thoả mãn điều kiện phát nóng khi làm việc bình thường cũng như khi quá tải (đây là điều kiện cơ bản) • Động cơ được chọn phải đảm bảo tốc độ yêu cầu: tốc độ định mức, có điều chỉnh tốc độ hay không, phạm vi điều chỉnh tốc độ, điều chỉnh trơn hay điều chỉnh có cấp. • Chọn loại động cơ thông dụng hay động cơ có điều chỉnh tốc độ. ... • Động cơ được chọn phải đảm bảo khởi động, hãm, đảo chiều ... tốt. 2.Chỉ tiêu kinh tế • Động cơ được chọn phải làm việc với hiệu suất kinh tế cao. • Vốn đầu tư bé, chi phí vận hành ít. • Bảo quản và sửa chữa thấp, sử dụng hết công suất... Ứng dụng động cơ DC  Trong máy điện dân dụng Động cơ DC không chổi than được ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế, ví dụ: trong máy in, trong đĩa cứng máy tính, đầu máy, caset Trong máy in laser: Trong máy in laser, động cơ DC không chổi than được dùng làm quay kính đa giác với tốc độ chính xác, từ 5000 đến 40000 vòng/phút để phản xạ tia sáng laser lên trống từ: Trong đĩa cứng máy tính Trong robocon Động cơ xe đạp điện Xe đạp điện Trong các tay máy ,thiết bị công nghiệp Trên đây là phần thuyết trình của nhóm 5 Trong khi tìm hiểu nhóm còn nhiều thiếu xót mong thầy cùng các bạn giúp đỡ để bài thuyết trình của nhóm được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn Thầy và các bạn!