Đồ án mạch và thiết bị điện tử Điều chỉnh tốc độ động cơ điên một chiều
Đồ án mạch và thiết bị điện tử " Điều
chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều "
Đồ án mạch và thiết bị điện tử Điều chỉnh tốc độ động cơ điên một chiều
MỤC LỤC
Đồ án mạch và thiết bị điện tử Điều chỉnh tốc độ động cơ điên một chiều
Nhóm sinh viên thực hiên : 1 Vũ Thành Long
2 Tạ Quốc Mạnh
Khóa : 2010-2014
Ngành đào tạo : kỹ thuật điện
Tên đề tài :Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều
• Động cơ điện một chiều :
Trong nền sản xuất hiện nay, động cơ điện Không Đồng Bộ đang chiếm ưu thế so
với động cơ điện một chiều. Đó là do sự ra đời của các máy biến tần, tuy vậy việc điều
chỉnh tốc độ động cơ điện Không Đồng Bộ vẫn còn là việc khó khăn. Do vậy, động cơ
điện một chiều với đặc tính điều chỉnh tốc độ rất tốt vẫn còn được dùng nhiều trong
trong các ngành công nghiệp có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ.
Sau đây chúng ta sẽ tìm hiểu về động cơ điện một chiều dưới các góc độ :
• Nguyên lí hoạt động
• Cấu tạo chung
• Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ
1. CẤU TẠO CHUNG.
Động cơ điện một chiều bao gồm hai phần chính là:
• Phần tĩnh: Stato.
• Phần quay: Roto.
1.1. STATO.
Đây là phần đứng yên của máy. Phần tĩnh bao gồm các bộ phận sau: cực
từ chính, cực từ phụ, gông từ và các bộ phận khác.
Đồ án mạch và thiết bị điện tử Điều chỉnh tốc độ động cơ điên một chiều
a. Cực từ chính.
Là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ

b. Dây quấn phần ứng.
Là phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy qua. Dây quấn phần
ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện. Trong máy điện nhỏ (công
suất dưới vài kilowatt) thường dùng dây có tiết diện tròn. Trong máy điện vừa và
lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật. Dây quấn được cách điện cẩn thận với
rãnh của lõi thép.
Để tránh khi bị văng ra do sức li tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để đè
chặt hoặc phải đai chặt dây quấn. Nêm có thể làm bằng tre, gỗ hay ba-ke-lit.
2.Nguyên lí chung:
Động cơ điện một chiều hoạt động dựa trên nguyên lý của hiện tượng cảm ứng
điện từ.
Như ta đã biết thanh dẫn có dòng điện đặt trong từ trường sẽ chịu tác
dụng lực từ. Vì vậy khi cho dòng điện một chiều đi vào chổi than A và đi ra ở chổi
than B thì các thanh dẫn sẽ chịu tác dụng của lực từ. Bên cạnh đó do dòng điện
chỉ đi vào thanh dẫn nằm dưới cực N và đi ra ở các thanh dẫn chỉ nằm trên cực
S nên dưới tác dụng của từ trường lên các thanh dẫn sẽ sinh ra mô men có
chiều không đổi và làm cho roto của máy quay.
I
Đồ án mạch và thiết bị điện tử Điều chỉnh tốc độ động cơ điên một chiều
Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần
ứng và mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập với nhau, lúc này
động cơ được gọi là động cơ kích từ độc lập. Để tiến hành mở máy, đặt mạch
kích từ vào nguồn U
kt
, dây cuốn kích từ sinh ra từ thông Φ. Trong tất cả các
trường hợp, khi mở máy bao giờ cũng phải đảm bảo có Φ
max
tức là phải giảm
điện trở của mạch kích từ R
kt

C
E
n
e
fuu
e
∆−=
+−
==
0
.
)(
.
θθ
với







+
=∆
=
θ
θ
.
).(
.

• Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi bằng cách thay đổi điện trở phụ R
f
trên mạch phần ứng.
• Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp.
• Điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp PWM
Đồ án mạch và thiết bị điện tử Điều chỉnh tốc độ động cơ điên một chiều
3.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông θ
M(I
ư
)

θ
δ
’’’
θ
δ
’’
θ
δ
’
θ
δđm
n (vòng/phút)

n
0
’’’

n
0

trên mạch phần
ứng.
Ta có:
Đồ án mạch và thiết bị điện tử Điều chỉnh tốc độ động cơ điên một chiều

2
).(
.
θ
θ
eM
fu
e
CC
MRR
C
U
n
+
−=
Từ thông không đổi nên n
0
không đổi, chỉ có ∆n là thay đổi. Một điều dễ
thấy nữa là, do ta chỉ có thể đưa thêm R
f
chứ không thể giảm R
ư
nên ở đây chỉ
điều chỉnh được tốc độ dưới tốc độ định mức.
Do R

ư
)

4
2
3
1 (U
đm
)
M
đm
(I
đm
)
Đồ án mạch và thiết bị điện tử Điều chỉnh tốc độ động cơ điên một chiều
Phương pháp này cho phép điều chỉnh tốc độ cả trên và dưới định mức. Tuy
nhiên do cách điện của thiết bị thường chỉ tính toán cho điện áp định mức nên
thường giảm điện áp U. Khi U giảm thì n
0
giảm nhưng ∆n là const nên tốc độ n
giảm. Vì vậy thường chỉ điều chỉnh tốc độ nhỏ hơn tốc độ định mức. Còn nếu lớn
hơn thì chỉ điều chỉnh trong phạm vi rất nhỏ.Đặc điểm quan trọng của phương
pháp là khi điều chỉnh tốc độ thì mô men không đổi vì từ thông và dòng điện
phần ứng đều không thay đổi (M = C
M
. θ. I
ư
).Phương pháp cho phép điều chỉnh
tốc độ trong giới hạn 1:10, thậm chí cao hơn nữa có thể đến 1:25.Phương pháp
chỉ dùng cho động cơ điện một chiều kích thích độc lập hoặc song song làm việc

• 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.
Từ các phương pháp trên,dủa vào những thong số và cấu tạo của mạch đồ
án,chúng em chon “Phương pháp điều chỉnh tốc độc động cơ một chiều bằng
phương pháp PMW”
Đồ án mạch và thiết bị điện tử Điều chỉnh tốc độ động cơ điên một chiều
5.Phương pháp PMW
1. Nguyên lý của PWM.
Đây là phương pháp được thực hiện theo nguyên tắc đóng ngắt nguồn tới tải và
một cách có chu kì theo luật điều chỉnh thời gian đóng cắt. Phần tử thực hiện
nhiện vụ đó trong mạch các van bán dẫn.
Xét hoạt động đóng cắt của một van bán dẫn. Dùng van đóng cắt bằng Mosfet

Đồ án mạch và thiết bị điện tử Điều chỉnh tốc độ động cơ điên một chiều
Trên là mạch nguyên lý điều khiển tải bằng PWM và giản đồ xung của chân điều
khiển và dạng điện áp đầu ra khi dùng PWM.
* Nguyên lý : Trong khoảng thời gian 0 - to ta cho van G mở toàn bộ điện áp
nguồn Ud được đưa ra tải. Còn trong khoảng thời gian to - T cho van G khóa, cắt
nguồn cung cấp cho tải. Vì vậy với to thay đổi từ 0 cho đến T ta sẽ cung cấp toàn
bộ , một phần hay khóa hoàn toàn điện áp cung cấp cho tải.
+ Công thức tính giá trị trung bình của điện áp ra tải :
Gọi to là thời gian xung ở sườn dương (khóa mở )còn T là thời gian của cả sườn
âm và dương, Umax là điện áp nguồn cung cấp cho tải.
==> Ud = Umax.( t1/T) (V) hay Ud = Umax.D
với D = t1/T là hệ số điều chỉnh và được tính bằng %

Đồ án mạch và thiết bị điện tử Điều chỉnh tốc độ động cơ điên một chiều
- Cần các mạch điện tử bổ trợ - giá thành cao
- Các xung kích lên 12 Volt có thể gây nên tiếng ồn nếu mô tơ không được gắn
chặt và tiếng ồn này sẽ tăng lên nếu gặp phải trường hợp cộng hưởng của vỏ.
- Ngoài ra việc dùng chuỗi xung điều chế PWM có thể làm giảm tuổi thọ của mô
tơ.
SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH ĐIỀU KHIỂN
mạch
lặp
Tạo
xung
vuông
Tạo xung
răng cưa
Mạch
so
sánh
Van
động
lực
Đồ án mạch và thiết bị điện tử Điều chỉnh tốc độ động cơ điên một chiều