Động Cơ Servo
- Straight transfer section : mechanical part that recti-linear movement occurs.
- Servo motor : device that generates power.
- Servo drive : device that flows electricity to servo motor .
- Motion controller : device that generates various signals to control motion
- Electric field : other connecting devices to connect motion controller and servo drive
- PC : primary device that controls motion controller by PC programming
- Motion library : API that moves motion controller
112 trang |
Chia sẻ: Tiểu Khải Minh | Ngày: 19/02/2024 | Lượt xem: 87 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Hệ thống cơ điện tử - Chương 3: Cơ cấu chấp hành, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
CƠ CẤU CHẤP HÀNH
GV: TS. Ngô Hà Quang Thịnh
Khoa: Cơ-Điện
Giới Thiệu Về Cơ Cấu Chấp Hành
Giới Thiệu Về Cơ Cấu Chấp Hành
Sơ đồ nguyên lý hoạt động của cơ cấu dẫn động
Giới Thiệu Về Cơ Cấu Chấp Hành
Dạng Công
Suất
Đại Lượng Thế
Suy Rộng (p)
Đại Lượng Dòng Suy
Rộng (f)
Công Suất
P = p. f
Tịnh tiến cơ học Vận tốc dài: v Lực: F Ptrans = F. v
Quay cơ học Vận tốc góc: ω Moment: M Prot = ω. M
Điện Điện áp: U Dòng điện: I P = U. I
Dòng chất lỏng Áp suất: p Lưu lượng: V’ Pfl = p. V’
Nhiệt Chênh lệnh nhiệt
độ Δt
Lượng truyền nhiệt: kA Pth = Δt. kA
Các dạng công suất và các đại lượng dòng, đại lượng thế suy rộng có liên quan
Các Cơ Cấu Chấp Hành & Đặc Tính
Cơ cấu chấp hành điện Đặc tính
Điôt, thyristo, transistor lưỡng cực, triac,
điac, mosfet công suất, rơ le bán dẫn
Dạng điện tử, đáp ứng tần số rất cao
Tiêu thụ năng lượng thấp
Cơ cấu chấp hành điện cơ Đặc tính
ĐC một chiều, kích từ độc lập Tốc độ có thể điều khiển bằng điện áp chạy trong cuộn dây phần ứng hoặc thay đổi dòng điện
trường
ĐC một chiều mạch mắc rẽ nhánh Ứng dụng không đổi
ĐC một chiều mạch tổ hợp Mô men khởi động cao, mô men gia tốc cao, tốc độ cao với tải nhẹ, không ổn định khi tải nặng
ĐC một chiều nam châm vĩnh cửu kiểu
truyền thống
Hiệu suất cao, công suất cao, đáp ứng nhanh
ĐC một chiều nam châm vĩnh cửu cuộn
dây chuyển động
Hiệu suất cao hơn, độ cảm thấp hơn động cơ một chiều truyền thống
ĐC một chiều nam châm vĩnh cửu kiểu
động cơ mô men
Có thể chạy trong thời gian dài trong điều kiện chết máy hoặc vòng quay thấp
ĐC một chiều truyền thông điện tử
(không chổi quét)
Đáp ứng nhanh, hiệu suất cao > 75%, tuổi thọ dài, độ tin cậy cao, không cần bảo dưỡng, sinh nhiễu
tần số sóng thấp
ĐC cảm ứng xoay chiều Là động cơ được dùng nhiều nhất trong công nghiệp, đơn giản, rẻ và khỏe
ĐC đồng bộ xoay chiều Rotor quay với tốc độ đồng bộ, hiệu suất rất cao trên dải vận tốc và tải rộng, cần trợ giúp để khởi
động, tuổi thọ ngắn
ĐC bước lai ghép Thay đổi xung điện trong chuyển động cơ học đưa ra vị trí chính xác, không cần phản hồi
ĐC bước từ trở biến thiên Bảo dưỡng ít
Các Cơ Cấu Chấp Hành & Đặc Tính
Cơ cấu chấp hành điện từ Đặc tính
Thiết bị dạng solenoid Lực lớn, tác động nhanh
Nam châm điện từ, rơ le Điều khiển đóng, mở
Cơ cấu chấp hành thủy khí Đặc tính
Xy lanh Thích hợp với chuyển động thẳng
Động cơ thủy lực nói chung Dải tốc độ rộng, khoảng tải rộng, tin cậy cao, không có rủi ro sốc điện
Các loại van thủy khí Ít phải bảo dưỡng
Cơ cấu chấp hành vật liệu thông minh Đặc tính
Áp điện và điện giảo Tần số cao với chuyển động nhỏ, điện áp thấp với kích thích dòng điện thấp, độ phân giải cao
Từ giảo Tần số cao với chuyển động nhỏ, điện áp thấp với kích từ dòng điện cao
Hợp kim nhớ hình thù Điện áp thấp với kích từ dòng điện cao, tần số thấp với chuyển động lớn
Dòng lưu biến điện Kích từ điện áp rất cao, chịu đựng tốt với sốc và dao động cơ học, tần số thấp với lực lớn
Cơ cấu chấp hành mirco và nano Đặc tính
Động cơ micro Thích hợp với các hệ micro
Van micro Co thể dùng công nghệ xử lý silic sẵn có, tính chất như động cơ tĩnh điện
Bơm micro Có thể dùng bất cứ vật liệu thông minh nào
Hệ Thống Thủy Lực & Khí Nén
Giới Thiệu Hệ Thống Thủy Khí
Nguyên lý làm việc
Giới Thiệu Hệ Thống Thủy Khí
Hệ thống thủy lực
Hệ thống khí nén
Giới Thiệu Hệ Thống Thủy Khí
Động cơ thủy lực
Động cơ khí nén
Bơm (hoặc máy nén): là thiết bị biến năng lượng cơ học (của động cơ dẫn động)
thành năng lượng dòng môi chất.
Động cơ (thủy lực hoặc khí nén): là thiết bị biến năng lượng dòng môi chất thành
năng lượng cơ học, giữa bơm và động cơ có tính thuận nghịch (kết cấu tương tự nhau)
song động cơ thường yêu cầu độ chính xác chế tạo cao hơn bơm.
Giới Thiệu Hệ Thống Thủy Khí
Sơ đồ nguyên lý mạch thủy khí cơ bản
Các Thiết Bị Trong HT & Vai Trò
Van an toàn: là thiết bị có chức năng giữ cho áp lực của hệ
thống không vượt quá giá trị định trước.
Van tiết lưu: là thiết bị có chức năng thay đổi lưu lượng của
dòng chảy, lưu lượng qua van tiết lưu phụ thuộc vào tải trọng
ngoài và thường không ổn định.
Van đảo chiều: thiết bị có chức năng ấn định hướng của dòng
môi chất, nó dùng xác định hướng di chuyển của cơ cấu chấp
hành.
Các rơle áp lực: ấn định trạng thái bắt đầu hay kết thức làm
việc của hệ thống.
Van một chiều: chỉ cho môi chất di chuyển theo một hướng
xác định và khóa hướng lưu thông ngược lại.
Các Thiết Bị Trong HT & Vai Trò
Các thiết bị khuếch đại lực hoặc momen: Dùng khuếch đại
lực hoặc mô men công tác truyền từ cơ cấu điều khiển đến khâu
công tác.
Các thiết bị tích áp: lưu trữ năng lượng dưới dạng áp lực để
bù rò cho hệ thống.
Thiết bị đảo chiều phụ: dùng tác động đổi chiều tự động cho
dòng lưu chất có chức năng điều khiển (phân biệt với dòng công
tác.
Các Phần Tử Xử Lý & Điều Chỉnh
Van Áp Suất
Van áp suất dùng để điều chỉnh áp suất,tức là cố định hoặc
tăng, giảm trị số áp trong hệ thống điều khiển bằng thủy lực.
Van áp suất gồm các loại sau:
• Van an toàn
• Van tràn
Van Áp Suất
• Van điều chỉnh áp suất (van giảm áp):
• Van cản:
Van Áp Suất
• Van tiết lưu cố định:
• Van tiết lưu thay đổi được lưu lượng:
Van Áp Suất
• Van đảo chiều: là cơ cấu chỉnh hướng có nhiệm vụ điều
khiển dòng năng lượng đi qua van chủ yếu bằng cách đóng,
mở hay chuyển đổi vị trí để thay đổi hướng của dòng năng
lượng.
Van Áp Suất
• Van đảo chiều:
Tín hiệu tác động:
Van Áp Suất
• Van đảo chiều:
Tín hiệu tác động:
Van Áp Suất
• Van đảo chiều:
Có rất nhiều dạng khác nhau, nhưng dựa vào đặc điểm
chung là số cửa, số vị trí và số tín hiệu tác động để phân
biệt.
Số vị trí: là số chỗ định vị con trượt của van, thông
thường có 2 hay 3 vị trí.
Số cửa: là số lỗ dẫn khí hay dầu vào ra, thường dùng 2,
3, 4, 5 cửa.
Số tín hiệu: là tín hiệu kích thích con trượt chuyển từ vị
trí này sang vị trí khác, thường là 1 hoặc 2.
Van Áp Suất
• Van đảo chiều:
Van 2/2:
Van 3/2:
Van Áp Suất
• Van đảo chiều:
Van 4/2:
Van 5/2:
Van Áp Suất
• Van đảo chiều:
Van 4/3:
Van Áp Suất
• Van servo:
Cơ Cấu Chấp Hành Thủy -Khí
Xi-Lanh
Xi-lanh là cơ cấu chấp hành dùng để biến đổi thế năng của
dầu thành cơ năng, thực hiện chuyển động thẳng.
Xi-lanh thủy lực được chia làm hai loại: xi-lanh lực và xi-lanh
quay.
Xi-lanh lực:
• Xi-lanh tác dụng đơn:
Xi-Lanh
Xi-lanh lực:
• Xi-lanh màng:
Xi-Lanh
Xi-lanh lực:
• Xi-lanh tác dụng kép:
Xi-Lanh
Xi-lanh lực:
• Xi-lanh quay:
Bơm
Bơm bánh răng:
Bơm
Bơm cánh gạt:
Bơm
Bơm piston:
Phần Tử Chấp Hành Điện
Công Tắc (Switch)
Khái niệm: Công tắc là một loại khí cụ đóng ngắt dòng điện bằng
tay, có hai hoặc nhiều trạng thái ổn định, dùng để chuyển đổi, đóng
ngắt mạch điện công suất nhỏ
Công Tắc (Switch)
Phân Loại & Cấu Tạo:
Cấu tạo của công tắc: phần chính là tiếp điểm đóng mở được gắn trên
đế nhựa và có lò xo để thao tác chính xác
Phân Loại:
Theo hình dạng
Loại kín
Loại hở
Loại bảo vệ
Theo số pha
Công tắc một pha
Công tắc ba pha
Theo công dụng
Công tắc đóng trực tiếp
Công tắc chuyển mạch (hay công tắc vạn năng)
Công tắc hành trình
Công Tắc (Switch)
Các thông số kỹ thuật cơ bản:
Điện áp định mức Udm:
Điện áp định mức một chiều có thể là 110V, 220 V, 440V
Điện áp định mức xoay chiều là 127V, 220V, 380V, 500V
Dòng điện định mức Idm: là dòng điện dài hạn qua tiếp điểm
của công tắc mà không làm hỏng tiếp điểm
Công Tắc (Switch)
Các thông số kỹ thuật cơ bản:
Tuổi thọ cơ khí: được tính bằng số lần đóng ngắt
Thường vào khoảng 1 triệu lần đóng ngắt không điện
200 ngàn lần đóng ngắt có dòng điện định mức
Điện áp cách điện: điện áp thử cách điện
Công Tắc (Switch)
Một số hình dạng công tắc:
Công tắc xoay
Công Tắc (Switch)
Một số hình dạng công tắc:
Công tắc bật
Công Tắc (Switch)
Một số hình dạng công tắc:
Công tắc hành trình
Rơ Le (Relay)
Rơle là thiết bị tự động đóng, cắt các tiếp điểm dựa trên sự
thay đổi của các đại lượng như: dòng điện, điện áp, nhiệt độ,
điện trở
Rơ Le (Relay)
Phân loại:
Theo nhiệm vụ: Rơ le điều khiển, rơ le bảo vệ, rơ le tín
hiệu, rơ le trung gian
Theo tham số vật lý: Rơ le theo tham số điện (I, U, P, f),
rơ le theo tham số cơ (chuyển dịch, vận tốc)
Theo nguyên lý làm việc: rơ le điện từ, rơ le điện động,
rơ le nhiệt, rơ le điện trở, rơ le cảm ứng, rơ le tốc độ, rơ le
thời gian
Theo dòng điện: rơ le dòng điện một chiều, rơ le dòng
điện xoay chiều
Rơ Le Nhiệt
Khái niệm và cấu tạo:
Là loại khí cụ để bảo vệ động cơ và mạch điện khi có sự cố quá tải.
Rơ-le nhiệt không tác động tức thời theo trị số dòng điện vì có quán tính
nhiệt lớn, cần thời gian phát nóng (vài giây đến vài phút).
-Phần tử phát nóng (1), vít (2) và phiến
lưỡng kim (3).
-Vít (6), giá nhựa cách điện (5).
-Giá (5), trục (4), ngàm đòn bẩy (9).
-Lò xo (8), trục (7), tiếp điểm động (11),
tiếp điểm tĩnh (12).
-Nút nhấn (10).
Rơ Le Nhiệt
Nguyên lý hoạt động:
Ký hiệu:
Rơ Le Nhiệt
Phân loại:
Theo kết cấu: chia thành 2 loại (kiểu hở và kiểu kín)
Theo yêu cầu sử dụng: loại một cực và hai cực
Theo phương thức đốt nóng:
Đốt nóng trực tiếp
Đốt nóng gián tiếp
Đốt nóng hỗn hợp
Rơ Le Thời Gian
TS. Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn
Rơ le thời gian (time-delay relay)
Rơ le thời gian được thiết kế để trì hoãn thời gian
đóng/mở tiếp điểm khi được kích hoạt.
Time relay
Time delay when the coil is energized Time delay when the coil is deenergized
NO NC NO NC
Diode
Bán dẫn loại P: gia tăng lượng điện tử trong dãy dẫn của silicon thuần
khiết.
Bán dẫn loại N: gia tăng lượng lỗ trống trong bán dẫn silicon thuần
khiết.
Khi tạo thành mối nối P-N giữa khối bán dẫn loại N và khối bán dẫn
loại P, ta có diode cơ bản.
Diode là linh kiện bán dẫn chỉ cho phép dòng điện qua nó theo một
hướng định trước.
Diode
Hai lớp điện tích dương và âm tạo thành vùng nghèo, là vùng gần tiếp
giáp P-N do sự thiếu hụt các hạt tải tùy thuộc vào quá trình khuếch tán
tại mối nối.
Điện thế chênh lệch tạo bởi điện trường ngang qua vùng nghèo là
lượng điện áp cần thiết để di chuyển điện tử tự do. Điện thế chênh lệch
đó gọi là điện thế rào cản.
Diode
Phân cực thuận là sự phân cực
tạo điều kiện thuận lợi cho dòng
đi ngang qua mối nối P-N.
Đầu (-) của VBIAS nối lớp bán
dẫn N
Đầu (+) của VBIAS nối lớp bán
dẫn P
Giá trị điện áp VBIAS phải lớn
hơn điện thế rào cản
Phân cực nghịch là điều kiện
cần thiết ngăn cản dòng điện đi
qua diode.
Đầu (+) của VBIAS nối lớp bán
dẫn N
Đầu (-) của VBIAS nối lớp bán
dẫn P
Vùng nghèo sẽ tăng rộng hơn
so với trạng thái phân cực thuận
Diode
Khi VF=0, không có dòng diode IF=0
Khi VF gia tăng do gia tăng điện áp
ngoài VBIAS, dòng IF gia tăng
Khi VBIAS tăng đến mức để VF~0.7V,
dòng IF gia tăng nhanh
Khi tiếp tục gia tăng VBIAS thì dòng IF
càng gia tăng nhưng VF hơi gia tăng
Khi cấp áp ngoài phân cực nghịch
VBIAS, dòng IR có giá trị rất nhỏ
Khi tăng áp nghịch VR phá vỡ áp
phân cực nghịch VBR, dòng IR gia tăng
rất nhanh
Tiếp tục gia tăng áp VBIAS thì dòng IR
gia tăng nhanh trong khi áp VR hơi tăng
VF: điện áp đặt ngang qua hai đầu
diode lúc phân cực thuận
VBIAS : điện áp phân cực cấp vào mạch
diode
IF: dòng điện qua diode lúc phân cực
thuận
IR: dòng điện nghịch
VR: điện áp nghịch
VBR: điện áp phá vỡ phân cực nghịch
Thyristor
Thyristor hay Chỉnh lưu silic có điều khiển (SCR) là phần tử bán
dẫn cấu tạo từ bốn lớp bán dẫn,ví dụ như P-N-P-N
Thyristor có 3 cực: anode (A), cathode (K) và cực điều khiển (G). Nó
được dùng để chỉnh lưu dòng điện có điều khiển
Thyristor
SCR – silicon-controlled rectifier
- Dòng điện nhỏ IG kích vào cực G làm
mối nối P-N giữa cực cổng G và catod
K dẫn → phát khởi dòng điện IA qua
SCR lớn hơn nhiều.
- Đổi chiều nguồn VAA sẽ không có
dòng điện qua SCR cho dù có dòng
điện kích IG.
SCR có thể coi như tương đương với hai transistor
PNP và NPN liên kết nhau qua ngõ nền và thu
- Dòng điện nhỏ IG kích vào cực nền của T1 tạo ra
dòng IC1 lớn hơn, mà IC1 chính là IB2 nên tạo ra
dòng IC2 lớn hơn trước. Do đó, dòng này chính là
dòng anod của SCR.
- Ngắt SCR bằng ngắt nguồn VAA hay giảm VAA
sao dòng qua SCR nhỏ hơn trị số nào đó gọi là
dòng duy trì IH
Thyristor
- Khi SCR phân cực nghịch, chỉ có dòng điện rỉ rất nhỏ chạy qua SCR.
- Khi SCR phân cực thuận, nếu nối tắt hay để hở VGG (IG=0), khi VAK còn nhỏ thì chỉ có dòng rất
nhỏ chạy qua SCR. Nhưng khi VAK đạt đến trị số nào đó (điện thế quay về VBO) thì VAK sụt xuống
07V. Dòng tương ứng bây giờ là dòng duy trì IH.
- Khi tăng VGG để tạo dòng kích IG càng lớn, thì VBO càng nhỏ hơn
Thyristor
Mạch SCR đối với tải DC
Thyristor
Mạch SCR đối với tải AC
Thyristor
Mạch SCR đối với tải AC
Ứng dụng: đóng/mở mạch động lực, chỉnh lưu, và biến tần
Triac
TRIAC (viết tắt của TRIode for Alternating Current) là phần tử bán
dẫn gồm năm lớp bán dẫn, tạo nên cấu trúc P-N-P-N như ở
thyristor theo cả hai chiều giữa các cực MT1 và MT2. Do đó có thể dẫn
dòng theo cả hai chiều giữa MT1 và MT2.
TRIAC có thể coi tương đương với hai thyristor đấu song song song
ngược.
Để điều khiển Triac ta chỉ cần cấp xung cho chân G của Triac.
TRIAC đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng điều chỉnh điện áp xoay
chiều và các công-tắc-tơ tĩnh.
Transitor
BJT (Bipolar Junction Transistor) tạo nên từ 3 lớp bán dẫn phân cách
nhau bởi 2 mối nối P-N
Ba vùng bán dẫn trong transistor gọi là vùng Phát (Emitter), Nền
(Base) và Thu (Collector)
Transitor
Muốn transistor hoạt động như bộ khuếch đại, hai mối nối P-N phải
được phân cực đúng bằng các nguồn DC ngoài.
Mối nối Nền-Phát được phân cực thuận
Mối nối Nền-Thu được phân cực nghịch
Transitor
E C B
I I I
C
DC
B
I
I
BB BE
B
B
V V
I
R
CE CC C C CC C DC BV V R I V R I
Độ lợi dòng điện DC:
Áp dụng định luật Kirchhoff 2 cho
mắt lưới phía cực nền:
Áp dụng định luật Kirchhoff 2 cho mắt lưới phía cực thu:
Transitor
Cho mạch transistor như hình, biết
βDC=150. Xác định IB, IC, IE và VCE,
VCB
Solenoid
Đặc điểm: là một dụng cụ được tạo ra bởi một vòng dây dẫn điện
quấn theo dạng hình trụ.
Khi cho dòng điện chạy qua dây thì sẽ xuất hiện từ trường khá đều
trong lòng ống.
Cường độ từ trường sinh ra phụ thuộc vào:
Cường độ dòng điện đi qua dây,
Số vòng dây trên một đơn vị đo chiều dài của ống dây
Kích thước của ống dây
Solenoid
Loại sản phẩm: điện từ
Vật liệu: kim loại, linh kiện điện tử
Điện áp: DC 24V
Hướng hoạt động: kéo
Lực và lượng dịch chuyển: 10 mm, 1kg
0 mm, 3 kg
Lỗ có đường kính: 3 mm
Kích thước piston: 11 x 35 mm
Trọng lượng: 225g
Động Cơ Điện Một Chiều
Nguyên lý làm việc
Động Cơ Điện Một Chiều
Lực tác dụng lên cuộn dây: với: F: lực tác dụng lên cuộn dây (N)
I: dòng chạy qua cuộn dây (A)
B: cường độ từ trường (G)
L: chiều dài cuộn dây (m)
: góc tạo bởi vectơ B và I
Động Cơ Điện Một Chiều
Phần ứng động cơ DC
Moment tạo ra
với: T: moment động cơ
KT: hằng số dựa vào cấu tạo động cơ
IA: dòng điện phần ứng
: từ thông
Động Cơ Điện Một Chiều
Khi phần ứng quay trong môi trường từ trường, một sức điện động sẽ xuất hiện trên các
cuộn dây của phần ứng (ngược chiều với điện áp nguồn cấp vào phần ứng).
Điện áp thực trên phần ứng
với: VA: điện áp thực trên phần ứng
VTn: điện áp nguồn cấp vào phần ứng
CEMF: điện áp tạo ra bởi động cơ
IA: dòng điện phần ứng
RA: trở kháng phần ứng
với: EMF: điện áp tạo ra
KE: hằng số dựa vào cấu tạo động cơ
: từ thông
S: tốc độ động cơ (rpm)
Động Cơ Điện Một Chiều
Thí dụ: Một động cơ 12 Vdc có điện trở phần ứng là 10 và sức điện động tạo ra là 0.3
V/100 rpm. Xác định dòng phần ứng thực tế khi động cơ làm việc ở vận tốc 0 rpm và ở
vận tốc 1000 rpm.
Giải: ta có
• S = 0 rpm
• S = 1000 rpm
Lưu ý: khi động cơ làm việc, dòng điện trên phần ứng giảm đi
Động Cơ Điện Một Chiều
Đường đặc tính (moment - tốc độ) của động cơ nam châm vĩnh cữu (permanent magnet)
Động Cơ Điện Một Chiều
Thí dụ: Một động cơ DC PM sử dụng trong máy quay băng. Khi trả băng, động cơ làm
việc ở 10 V với vận tốc 500 rpm. Để rút ngắn thời gian trả băng, nguời ta muốn động cơ
làm việc với vận tốc 650 rpm. Khi đó moment tải ước tính sẽ tăng thêm 50%. Hãy xác
định điện áp phần ứng để động cơ đáp ứng được yêu cầu này.
Động Cơ Điện Một Chiều
→ Chiều quay: chiều dòng điện chạy qua động cơ quyết định chiều quay trục của động cơ .
→ Tốc độ: tốc độ động cơ phụ thuộc vào áp và tải đặt trên động cơ.
→ Điện áp: động cơ công suất nhỏ có điện áp từ 1.5V đến 48V. Điện áp hoạt động chỉ thị điện áp
thông thường hay điện áp áp dụng vào động cơ giúp động cơ hoạt động trong điều kiện bình
thường (sản sinh ra công suất cực đại và tiêu thụ dòng điện hoạt động.
→ Dòng điện: Khi động cơ được cấp điện áp hoạt động, dòng chạy qua động cơ phụ thuộc vào tải
(dòng và tải tỷ lệ thuận).
→ Công suất: moment sản sinh ra ở trục động cơ phụ thuộc không chỉ vào đặc tính điện và đặc
tính cơ, mà còn phụ thuộc đường kính trục.
1 2
2 1
10 10; 10
V FD
d V F
Động Cơ Điện Một Chiều
Đo moment bằng phương pháp cơ:
→ (a) Sử dụng Prony brake dynamometer:
dựa vào đặc tính moment thay đổi theo tốc độ
động cơ.
→ (b) Sử dụng dynamo đóng vai trò như tải:
dòng cấp cho đèn thay đổi chính là tải .
→ (c) Sử dụng tải đã biết trọng lượng: phương
pháp này phù hợp cho động cơ tốc độ thấp,
bởi vì việc đo lường phụ thuộc vào độ trễ
trong xác định chuyển vị của tải.
Động Cơ Điện Một Chiều
Đo moment bằng phương pháp điện:
→ Dựa vào đặc tính động cơ đạt 60~80% khi hoạt động ở vận tốc bình thường.
T: moment P: công suất động cơ ω: vận tốc góc
V: áp cấp cho động cơ I: dòng qua động cơ
f: tần số π = 3.14
0.8
P
T
P V I
2 f
Động Cơ Điện Một Chiều
Đo vận tốc:
→ (a) Sử dụng động cơ như dynamo.
→ (b) Sử dụng đèn LED
→ (c) Sử dụng oscillope
Động Cơ Điện Một Chiều
Đo vận tốc:
→ (d) Sử dụng tần số kế: thay oscillope trong phương
pháp (c) bằng tần số kế.
→ (e) Sử dụng đồng hồ vạn năng
→ (f) Sử dụng hộp số:
rpm: rev/min của động cơ
R: tỷ số truyền của hộp số
n: rev/min của trục hộp số
rpm R n
Động Cơ Điện Một Chiều
Mạch cầu H:
→ Nguyên lý hoạt động: thay đổi chiều động cơ đơn giản bằng relay kép (double pole, doule throw:
DPDT). Tuy nhiên, giá thành relay cao, kích thước vật lý lớn, trọng lượng nặng, cấu tạo có các
thành phần cơ khí có khả năng gây sự cố.
→ Sử dụng transistor như switch để điều khiển động cơ. Ngược lại, đổi chiều động cơ đòi hỏi phải
sử dụng thiết bị đóng vai trò như switch DPDT. Trong khi đó, transistor hoạt động như switch
SPST ( single pole, single throw).
→ Do đó, sử dụng 2 hay 4 transistor kết hợp để điều khiển động cơ như switch DPDT
Động Cơ Điện Một Chiều
Mạch cầu H (Half Bridge):
→ Sử dụng 2 switch SPST và 2 nguồn tạo thành mạch kín:
- Nếu SW1 đóng, dòng điện qua động cơ do B1, động cơ quay theo CW
- Nếu SW2 đóng, dòng điện qua động cơ do B2, động cơ quay theo CCW
→ Sử dụng 2 transistor như switch bằng cách phân cực transistor bằng nguồn ngoài. Nhược điểm
của phương pháp này là nguồn cấp phải đối xứng. Khắc phục bằng phương pháp sử dụng 4
transistor.
Động Cơ Điện Một Chiều
Mạch cầu H (Full Bridge):
→ Sử dụng 4 switch SPST và 1 nguồn tạo thành mạch kín:
- Nếu SW1 & SW4 đóng, động cơ quay theo CW
- Nếu SW2 & SW3 đóng, động cơ quay theo CCW
→ Sử dụng 4 transistor như switch bằng cách phân cực transistor bằng nguồn ngoài. Tùy thuộc
vào quá trình phân cực mà transistor có thể dẫn hay không dẫn dòng điện.
→ Lưu ý (Q1 & Q3) hay (Q2 & Q4) dẫn đồng thời để xảy ra tình trạng ngắn mạch
Động Cơ Điện Một Chiều
Điều khiển động cơ
• Bộ khuếch đại công suất: dùng các mạch khuếch đại tín hiệu tương tự
• Bộ điều chế độ rộng xung: tạo ra các xung DC ở mức điện áp cố định
Động Cơ Điện Một Chiều
• Mạch khuếch đại tín hiệu tương tự
→ Ưu điểm: dòng qua cực nền thấp so với dòng qua transistor, do đó động cơ không phân tán
nhiều năng lượng
→ Khuyết điểm: năng lượng thất thoát bởi transistor chuyển một lượng đáng kể năng lượng
thành nhiệt khi điều khiển dòng điện tải
Động Cơ Điện Một Chiều
• Mạch điều chế độ rộng xung
Ưu điểm:
• có dạng tín hiệu số - đóng/mở mạch, do đó có thể điều khiển trực tiếp từ máy tính
(dùng 1 bit) mà không cần qua bộ DAC.
• Hiệu quả về mặt năng lượng (ít tiêu hao công suất ở những mạch đóng/mở).
Động Cơ Điện Một Chiều
Động Cơ Điện Một Chiều
Động Cơ Cảm Ứng Lồng Sóc 1 Pha
Cấu tạo:
Động Cơ Đồng Bộ 3 Pha
Cấu tạo:
Động cơ AC có tốc độ thay đổi
Động Cơ Đồng Bộ 3 Pha
→ To start-run-stop
asynchronous motor 3-phase
→ There is a contact to
maintain the operation of motor
→ Then, stop the asynchronous
motor 3-phase
Động Cơ Đồng Bộ 3 Pha
→ To start 2 asynchronous
motor 3-phase in order
→ Motor 1 (controlled by
contactor K1) run firstly
→ Motor 2 (controlled by
contactor K2) run secondly
→ If there is error, all system
stop
→ Finally, both of motors are
stopped
Động Cơ Đồng Bộ 3 Pha
→ Convert the rotation of
motor 3-phase by switching 2 of
3 power cables
→ This schematic is to change
CW/CCW dimension of motor
→ Then, stop motor
Động Cơ Đồng Bộ 3 Pha
→ To start-run-stop
asynchronous motor 3-phase
→ There is a contact to
maintain the operation of motor
→ After a time, often-closed
contact of timer open
→ Then, stop the asynchronous
motor 3-phase
Động Cơ Đồng Bộ 3 Pha
→ To start in order 2
asynchronous motor 3-phase
→ Motor 1 (controlled by
contactor K1) operate firstly
→ After a time, often-opened
contact of timer close
→ Then, motor 2 (controlled by
contactor K2) operate secondly
→ Press S1 to stop 2 motor
Động Cơ Bước
Nguyên lý làm việc
Động Cơ Bước
Ảnh hưởng của tải lên động cơ
Động Cơ Bước
Chế độ kích
• Động cơ 2 pha
Động Cơ Bước
Động Cơ Tịnh Tiến
Cấu tạo:
Động Cơ Tịnh Tiến
Động Cơ Tịnh Tiến
Ứng dụng:
• Trong thực tế động cơ tịnh tiến được sử dụng trong các thiết bị
đòi hỏi tốc độ cao, có tần suất lặp lại lớn đồng thời yêu cầu độ
chính xác cao → máy công cụ CNC tốc độ cao, máy cắt laser
CNC, tàu siêu tốc-đệm khí.
• Giá thành thấp.
Động Cơ Servo
Động Cơ Servo
Động Cơ Servo
Straight transfer section : mechanical part that recti-linear movement occurs.
Servo motor : device that generates power.
Servo drive : device that flows electricity to servo motor .
Motion controller : device that generates various signals to control motion
Electric field : other connecting devices to connect motion controller and servo
drive
PC : primary device that controls motion controller by PC programming
Motion library : API that moves motion controller
Động Cơ Servo
Động Cơ Servo
CAMC-QI Address Decoding
Động Cơ Servo
Pulse output signal/
direction output signal
Động Cơ Servo
Interface of Servo ON, Alarm Clear, Common Output Signals
Động Cơ Servo
Interface of Limit (+)/(-) Signals and Home Sensor
Động Cơ Servo
Interface of A, B and Z-phase Encoder Signals
Động Cơ Servo
Connection with Terminal Block
Động Cơ Servo
Connection Diagram
between Terminal &
Servo Driver
Động Cơ Servo
Động Cơ Servo
CÂU HỎI ÔN TẬP BÀI 3
1. Trình bày cấu trúc của hệ thống chấp hành thủy lực, khí
nén
2. Cơ cấu chấp hành cuối của hệ thống thủy lực khí nén là gì
3. Trình bày các loại van được sử dụng trong hệ thống thủy
lực khí nén
4. Liệt kê các cơ cấu chấp hành điện thường gặp trong hệ
thống cơ điện tử
5. Động cơ bước là gì ? Nguyên lý hoạt động của động cơ
bước
6. Động cơ servo là gì ? Nêu các chế độ của động cơ servo
Các file đính kèm theo tài liệu này:
bai_giang_he_thong_co_dien_tu_chuong_3_co_cau_chap_hanh.pdf