TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐO VÀ ĐIỀU CHỈNH
TỐC ĐỘ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN
Trong thực tế sản xuất, gia công chế tạo cũng như để tạo ra sản phẩm cho
mọi ngành, mọi nghề. Như ta đã biết để tạo ra mỗi sản phẩm, mỗi chi tiết đều
phải qua rất nhiều nguyên công mà trong mỗi một nguyên công lại có những tốc
độ phù hợp để tạo ra năng suất, chất lượng của sản phẩm. Chính vì vậy mà việc
đo và đi
ều chỉnh tốc độ của động cơ điện là một việc rất cần thiết nhất trong
phương thức sản xuất theo dây chuyền.
Việc đo và xử lý tốc độ cùng với việc điều khiển động cơ điện nó là hệ
điều chỉnh truyền động điện. Cấu trúc chung của một hệ
thống đo lường và điều chỉnh tốc độ của động cơ
điện.
M là động cơ truyền động quay máy sản xuất.
M
sx
là máy sản xuất.
BĐ là thiết bị biến đổi năng lượng cấp cho động cơ.
ĐK là hệ thống điều khiển.
ĐTĐ là tín hiệu đặt.
ĐL là hệ thống đo lường về tốc độ của động cơ và máy sản xuất.
Hệ thống đo tốc độ và điều khiển động cơ điện tách làm hai phần.

- Tốc độ đáp ứng nhanh.
- Dễ tương thích truyền đi xa.
- Độ tin cậy cao.
- Độ linh hoạt cao dễ thích nghi với các vấn đề đo lường.
Trước khi xét về hệ thống đo lường điện tử ta đề cập đến một tốc độ kế
đơn giản.
1. Mô tả dụng cụ đo tốc độ
Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của một thiết bị đo tốc độ vòng quay loại đơn giản.
1 là nam châm vĩnh cửu có thể quay trơn tự do và được nối với trục của
động cơ cần kiểm tra qua một trục dẫn mềm hoặc một đầu tỳ kiểu con tu.
2 là
đĩa nhôm.
3 là kim chỉ thị.
4 là lò xo cản.
5 là trục được gá trên bệ ổ đỡ có thể quay trơn trượt các phần tử 2, 3, 4, 5
được gắn chặt với nhau.
2. Nguyên lý làm việc của thiết bị
Khi nam châm vĩnh cửu (1) quay làm cho từ trường mà nó tạo ra cũng quay
theo và quét lên đĩa nhôm (2) như vậy đĩa nhôm 2 khi đó có một từ trường biển
đổi. Tốc độ quay của từ trường chính là tốc độ mà nam châm (1) quay hay chính là
tốc độ quay c

+ Không lấy ra được tín hiệu để khống chế và điều khiển.
Phạm vị ứng dụng:
- Vì thiết bị không tiêu hao năng lượng lên nó rất tiện l
ợi dùng để kiểm tra
những tốc độ của những thiết bị như: ôtô, xe máy để báo tốc độ xe chạy hoặc
báo tốc độ quay của máy.
- Mặt khác người ta có thể chế tạo một cách hợp lý về kết cấu để làm tốc
độ kế để kiểm tra tốc độ quay của những thiết bị đơn lẻ.
3. Hệ thống đo lường
3.1. Hệ thống đo lường dạng tương tự Sử dụng
kết quả
Đại
lượng đo
và điều
khiển

3.2. Hệ thống đo lường dạng số
Hệ thống đo lường điện tử dãy số kết hợp với thiết bị vi xử lý tham gia
vào hệ thống đo lường nhằm mục đích xử lý nhanh tín hiệu đo. khả năng chống
nhiễu tốt hơn so với tín hiệu đo ở dạng tương tự khi truyền đi xa. Cách ly tốt hơn
và dễ thực hiện (phối ghép bằng tín hiệu quang
Opso – Coupler). Đây cũng là
hình thức thường sử dụng hiện nay.
Với sự phát triển của máy tính cá nhân (PC), hệ thống đo lường dùng kỹ
thuật số, dùng PC thực hiện tự động hoá hệ thống đo lường ở mức cao hơn và
thuận lợi hơn khi sử dụng. Điều đó cho chúng ta thấy được xu thế máy tính hoá
thiết bị đo lường.
Cảm
biến
Chế biến
tín hiệu
S/H ADC
Hiển
thị số
DAC
Máy
ghi (in)

ra còn có các bộ cảm biến đo t
ốc độ xung và số.
3.3.1. Cảm biến đo tốc độ quay loại điện từ
a. Tốc độ kế điện từ loại DC

Chổi than
Cổ góp
Stato
Roto
N S
Hình 1.1: Cấu tạo tốc độ kế điện từ loại DC
Yêu cầu đối với máy phát tốc độ một chiều là điện áp một chiều có chứa ít
thành phần điện áp xoay chiều tần số cao và phải đảm bảo tỷ lệ với tốc độ quay
của động cơ, không được trễ về nhiều giá trị cũng như về dấu so với biến đổi
của đại lượng đo. Ngoài ra phải đáp ứng yêu cầ
u là điện áp phát ra không phụ
thuộc vào tải và biến đổi nhiệt độ. Để đáp ứng yêu cầu trên thì về mặt cấu tạo
phải làm sao để máy phát một chiều phải có từ thông không đổi trong toàn vùng
điều chỉnh tốc độ (từ giới hạn min – max). Vì vậy, phải hạn chế tổn thất mạch từ
bắng việc sử dụng vật liệu từ có từ trễ
hẹp và sử dụng các lá thép kỹ thuật điện
mỏng để hạn chế dòng điện xoay chiều.
Về cấu tạo được chia làm hai phần chính
Phần cảm (phần đứng yên) gọi là stato được cấu tạo bởi vật liệu sắt từ như

b. Cảm biến điện từ loại AC
Loại này không có cổ góp, không có chổi than. Điều này tạo ra có độ bền
cao hơn, không bị giảm điện áp do chổi than gây ra, không phát sinh tia lửa ở cổ
góp nên ít ảnh hưởng nhiều. Nhưng ngược lại loại này phức tạp hơn, sự xác định
độ lớn tín hiệu thường phải chỉnh lưu tín hiệu thu được đồng thời nó không có
khả năng xác định được chiều quay nên khi sử dụng vào hệ thống điều khiển
phải cấp thêm mạch xác định chiều quay.
Đối với máy phát một pha dùng hai cuộn dây đặt lệch nhau một góc 90
0

còn đối với máy ba pha dùng mạch xác định thứ tự pha để xác định chiều quay.
Cảm biến điện từ loại AC thực chất là máy phát điện loại nhỏ phần quay
được nối với trục của động cơ mà ta cần kiểm tra tốc độ. Phần quaylà một nam
châm vĩnh cửu có một hoặc nhiều cặp cực. Phần cảm được quấn dây có thể là
một pha, ba pha ho
ặc nhiều hơn. Sức điện động thu được ở phần cảm có dạng
e = Esin
Ω
t
Với E = K
1
ω
;
Ω
= K
2
ω

K
1

dây. Cuộn dây được đặt đối diện
với đĩa cũng cấu tạo bởi vật liệu sắt từ (hình vẽ) sự dịch chuyển của đĩa sẽ tạo ra
sự gián đoạn của mạch t
ừ (do cấu tạo của đĩa) khi đó từ trở của lõi cuộn dây thay
đổi khi đó cuộn dây sẽ có sức điện động cảm ứng mà tần số tỷ lệ với vận tốc
quay của đĩa.
Độ lớn của sức điện động cũng phụ thuộc vào tốc độ và khoảng cách khe
hở mà mạch từ tạo nên. Nó giảm với nhau khi khoả
ng cách tăng lên ngoài ra nó
còn phụ thuộc với tốc độ quay đối với tốc độ bé sức điện động rất nhỏ và trong
phạm vi này người ta gọi là vùng chết không thể đo được.
b. Cảm biến tốc độ
loại quang học
Cấu tạo (hình vẽ)
Gồm một nguồn sáng
và một bộ phân phân sinh
quang có thể là diot quang
hoặc Tranzitor quang.
Đĩa quay được đặt
giữa hai phần tử trên. Cấu
tạo của đĩa có thể làm bằng vật liệu trong suốt và có những mảng chắn ánh sáng
gắn đều nhau hoặc ngược lại đĩa có thể làm bằng vật liệu không cho ánh sáng
Nam châm
Cuộn dây
Khe hở không khí
Hình 2.1: Nguyên tắc của tốc
độ kế loại từ trở thay đổi
Nguồn
sáng
Thấu