Điện điện tử - Hệ phương trình động cơ đồng bộ

4.1 Hệ phương trình động cơ đồng bộCấu tạo chung + Stato: là phần ứng. Kiểu cấu tạo cuộn dây 3 pha; cuộn dây m pha+ Rotor : có các kiểuRotor có kích từ: kích từ nam châm điện; kích từ nam châm vĩnh cửuRotor phản kháng ( động cơ phản kháng)Rotor từ trễ ( động cơ từ trễ)2. Tốc độ động cơ đồng bộ n=60f/pĐặc điểm: Không phụ thuộc momen tảiChuyển động tròn đều: động cơ thườngChuyển động theo bước: động cơ bước3. Phương trình điện áp và đồ thị vec tơ Với động cơ cực lồi ( bỏ qua rư)b. Khi xét tới rư4.3 Động cơ phản kháng1. Đặc điểm nguyên lý cấu tạo + Là động cơ roto cực lồi không kích thích. Rotor phân cực ( được từ hóa) nhờ cảm ứng + Do không kích thích, nên thành phần s.đ.đ do dòng kích sinh ra E0=0.Momen phụ thuộc góc lệch θ giữaTruc dọc roto và trục từ trường quay + momen quay2. Cấu tạo3 Ưu nhược điểm4.4 Động cơ từ trễĐặc điểm cấu tạo: Từ trường kích thích được tạo bởi từ dư của mạch dẫn từ. Roto được chế tạo bằng vật liệu từ cứng. Nó được từ hóa do từ trường quay2. Sự hình thành mo men quayDo vòng từ trễ rộng, luôn có sự lệchPha của từ trường stato và từ trường rotor3. Ưu nhược điểmƯu điểmNhược điểm4.5 Động cơ bướcYêu cầuĐặc điểm cấu tạo và làm việc của động cơ bước+ Không có chổi than nếu dùng NCVC hoặc ro to thụ động+ Tốc độ không phụ thuộc vào tải ( đặc tính cơ cứng như động cơ đồng bộ thường)+ Điều khiển vị trí nhưng không cần vòng phản hồi vị trí+ Có thể đứng yên tại vị trí nhất định nhờ momen giữ+ Đáp ứng tốt các yêu cầu khởi động, hãm, dừng và đảo chiều.+ Rất phù hợp với các hệ truyền động vị trí với sai số cho phép định trước.2. Động cơ bước ro tor kích từ+ Rotor kích thích hoặc rotor nam châm vĩnh cửu. Rotor có kết cấu kiểu cực lồi.+ Stator: m cuộn dây pha; mỗi pha có một răng hoặc một cặp răng đối nhau; mỗi răng là một cuộn dây. Cuộn dây stator đóng vai trò là cuộn dây điều khiển+ số cực rotor và số pha stator là không đồng nhất. Ví dụ động cơ bước 4 pha m=4Sự phụ thuộc các tham số điều khiển với cấu tạo và luật điều khiển -Góc bước ( khoảng dịch bước) θ: phụ thuộc luật điều khiển.Ứng với một luật điều khiển, góc bước là cố định - Phương pháp điều khiển ( luật điều khiển) + Điều khiển đối xứng: cùng lúc điều khiển số lẻ hoặc số chẵn cuộn dây 1,3,5 hoặc 2,4(cả bước) + Điều khiển bất đối xứng: xen kẽ số lẻ và số chẵn cuộn dây: 1-2-1-2 hoặc 2-3-2-3 (nửa bước) + Điều khiển vi bước - Điều khiển tốc độ: Tốc độ dịch bước: phụ thuộc tần số xung - Momen (công suất): tương ứng với luật điều khiển đối xứng hoặc bất đối xứng. Không đổi trong suốt quá trình điều khiển. - Dạng xung điều khiển: xung một cực hoặc xung hai cực + Góc dịch bước: θ = 3600/K; K= m.n.p là số bước trên một vòng, trong đó: m: số cuộn dây trên stator; p số đôi cực rotor; n hệ số tương ứng với cách điều khiển n=1 ( điều khiển đối xứng); n=2 ( điêu khiển bất đối xứng) Trong động cơ ở ví dụ trên: m=8; p=1 Nếu n=1 : θ = 3600/8= 450; n=2: θ = 3600/16= 22,50 Để giảm góc bước (tăng số bước), giải pháp tăng số cuộn dây trên stator; tăng số đôi cực rotor. + Tốc độ dịch bước: phụ thuộc M-Mc = Jdω/dt. + vận tốc góc trung bình khi tần số dịch bước fcb: ωtb = fcb .θ/360 v/s = fcb .θ/60 v/p Các trạng thái làm việc của động cơ bước+ Trạng thái tự do+ Trạng thái giữ+ Trạng thái dịch chuyển bước+ Trạng thái quay quá giới hạn: trạng thái vượt bướcĐiều này xảy ra khi tần số dịch bước vượt quá tần số giới hạn. 3. Động cơ bước phản kháng ( động cơ từ trở)Các công thức tính toán Góc bước tính theo công thức: θ = 3600/m.ZR. m- số pha trên stator; ZR số răng rotor.+ Số bước trên một vòng: m.ZR+ Vận tốc góc trung bình: ωtb = 60f/mZR (v/ph)4. Điều khiển động cơ bước4.a Bài toán điều khiển động cơ bướcĐiều khiển tốc độ quay trong khoảng 0- ωmaxĐiều khiển dừng định vị;Điều khiển chiều quayĐiều khiển góc dịch bước4.b Điều khiển vận tốc động cơ bước ωtb ωt Tcb: Thời gian giữa hai lần chuyển bước 4.c Điều khiển giữ bước4.d Điều khiển đổi chiều quay4.e Điều khiển góc dịch bước + Điều khiển cả bước + Điều khiển nửa bước + Điều khiển vi bước Ví dụ bộ tạo xung nhịp điều khiển động cơ bước