điều chỉnh tốc độ động cơ một chiêu công suất nhỏ

Hôm nay tìm lại trong kho đồ mua ở chợ giời từ lâu ra được một số động cơ một chiều, một số chạy với 9V, một số khác chạy 24V với 48V. Và trong số loại 12V mình lựa ra được một bộ 2 cái khá ưng ý, không lớn lắm, có thể dùng làm thử nghiệm, lấy dữ kiện cho loạt bài viết về điều khiển động cơ một chiều.

Trong hình trên là 2 động cơ điện một chiều 12V giống hệt nhau với bộ truyền động và cái bên phải có gắn thêm một bộ cảm ứng quang, nối liền với trục xoay chính của động cơ. Bộ cảm ứng này dùng để nhận biết vị trí, tốc độ, hướng xoay của động cơ, dùng cho hệ thống điều khiển động cơ. Ta sẽ bàn về chi tiết về bộ cảm ứng này và ứng dụng của nó ở phần sau, hy vọng không để bạn đợi lâu.
Hãng chế tạo ra loại động cơ này không biết còn tồn tại hay không mà sao tìm thông số về nó trên google mãi không ra, nên ngoài các con số trên nhãn, mình đã tự đo thêm, lấy các số liệu đơn giản để sau này dễ bề tính toán.
Hãng sản xuất: Brevel Motor Inc.
Kiểu: 715-980154
Điện thế hoạt động: 12 V
Điện trở đo được ở 2 đầu điện cực: 3.0 ohm
Dòng đo được khi cấp điện 12V và không tải: 370 mA
Dòng tối đa đo được khi nối cấp điện 12V và giữ đứng trục: 3.8 A
Bộ truyền động có tỉ số: 120:1
Tốc độ động cơ (khoảng): 4500 vòng/phút
Tốc độ trục ra bộ truyền động (khoảng): 37.5 vòng/phút

Với các số đo trên từ động cơ này ta nhận thấy, dòng điện khi giữ trục cao hơn khoảng 10 lần dòng hoạt động không tải. Với các loại động cơ khác con số này có thể là từ 7 đến 15 lần. Khi động cơ giữ đứng yên thì nó gần như là một điện trở thuần vì với nguồn cấp điện 12V, dòng đo được là 3.8A, và do đó tìm được điện trở là 12V/3.8A = 3.1 ohm. Con số này gần bằng số đo điện trở thuần ở 2 đầu điện cực là 3.0 ohm.
......
Được txnghia sửa chữa / chuyển vào 15:40 ngày 16/11/2005

Bài này post lại bài trước vì chèn ảnh không đúng về sơ đồ quạt.
Để chấm dứt phần nói dài dòng về cái quạt này tiến thẳng đến chủ đề điều khiển tốc độ đ/c một chiều công suất nhỏ, mình không quên chụp và vẽ sơ lại sơ đồ cái quạt bị ?olàm thịt? này.

Cái quạt này thuộc loại đời mới đấy, được điều khiển bằng một mạch điện tử và có thể điều khiển từ xa bằng hồng ngoại. Trên mạch chính có các nút điều khiển cho phép chỉnh thời gian, chỉnh tốc độ, và chế độ làm việc (thay đổi tốc độ quạt tạo gió giống như gió tự nhiên vậy) và chỉnh quét qua lại. Trên mạch còn có một bộ nhận hồng ngoại và các đèn led hiển thị báo cho biết các thông tin điều khiển quạt. Trong hình trên, phần nằm trong khung màu xanh lá là phần sơ đồ khối của mạch điện quạt trong hình dưới.


Mạch chỉ dùng một vi điều khiển 18 chân HT48R05. Điện từ nguồn 110VAC từ ngoài vào một đằng đi đến phần công suất điều khiển động cơ một đằng được điện trở giảm thế xuống, sau đó nắn, lọc thành điện 5VDC cấp điện cho vi điều khiển và mạch liên hệ. Trong mạch và sơ đồ trên phần đáng chú ý nhất có thể là các tri-ac đóng mở theo lệnh của vi điều khiển, đưa nguồn đến từng đầu cuộn dây cho từng cấp tốc độ. Con triac này có hình dáng nhỏ, gói kiện TO-92, số linh kiện là Z00607MA do hãng ST (liên hiệp của hãng Thomson, Pháp) chế tạo. Tuy bé nhưng nó có thể tải dòng tối đa đến 0.8A và đủ dòng để cấp điện cho cuộn dây quạt. Trong các loại quạt chỉnh tốc bằng nút vặn thì bộ nút vặn này chuyển đổi nguồn đến từng cuộn dây tùy cấp tốc độ. Tương tự thì mạch điều khiển điện tử gợi ra tín hiệu làm nhiệm vụ như khi dùng tay để vặn số vậy.
Ở sta-tơ có một cầu chì nhiệt được đặt áp sát vào cuộn dây như trong hình vẽ. Cầu chì này dùng làm bảo vệ quá nhiệt. Khi cuộn dây nóng đến mức nguy hiểm thì cầu chì này ngắt, cắt nguồn qua cuộn dây sta-tơ, làm đ/c hoàn toàn ngưng hoạt động cho đến khi thợ thay con cầu chì nhiệt mới vào hoặc với mình thì chẳng cần con mới làm gì, cứ dùng một cọng dây điện khác làm cầu dẫn điện là nó chạy ngon lành trở lại. Tuy thế làm vậy tiện nhưng có khi cũng nguy hiểm vì khi quạt bị kẹt không quay hoặc cuộn dây bị chạm thì quạt cứ thế mà nóng lên, đến chừng nào thấy khói nghe mùi, có khi gây hỏa, và đến lúc đó nếu muốn sửa lại quạt thì tốn nhiều tiền và công sức hơn.
Trong các chiến lợi phẩm thu được, một đ/c khác nhỏ xíu không được chụp trong hình là đ/c làm quét gió qua lại. Đ/c này như trong sơ đồ quạt cũng được nối đến một tri-ac và được điều khiển bởi vi điều khiển.
Các cuộn dây sta-tơ được đo ohm và ghi chú trong hình. Cuộn phụ có giá trị điện trở lớn nhất, rồi đến cuộn chính, và sau đó đến các cuộn làm giảm tốc. Cuộn phụ dây có tiết diện nhỏ hơn với số vòng quấn ít hơn cuộn chính làm cho điện đi qua đây lệch pha so sới cuộn chính tạo từ trường xoay. Tụ 4uF mắc nối tiếp với cuộn phụ nhằm làm tăng độ lệch pha, tăng lực khởi động đ/c.
Được txnghia sửa chữa / chuyển vào 15:36 ngày 16/11/2005

2 cái động cơ + hộp số bạn mua ở đâu thế? giá cả thế nào?

không bao giờ có chuyện đó được
trừ khi có sự tham gia của ngành...cơ khí
đó là gì
hộp số
thay đổi tỉ số truyền >>>>momen ...thay đổi....giống như xe honda vậy đó bạn
bạn nghe mấy tèo kia nói tào lao không đúng đâu...hihi..nhiều khi nó nói mà nó không biết nó nói cái gì nữa

assimet01 viết lúc 09:29 ngày 27/11/2005-]
2 cái động cơ + hộp số bạn mua ở đâu thế? giá cả thế nào?
assimet01 có thật sự cần không? và cần gấp không? Mình dùng nó là đồ lấy số liệu cho các bài viết viết loại động cơ này. Khi xong mình có thể tặng lại cho ai đó cần nó.
Đồ này trong kho mình không nhớ mua ở đâu, có lẽ trên ebay (www.ebay.com) một website chuyên đấu giá. Khi và bạn tìm sản phẩm dc motor sẽ có hàng trăm loại, thường là đồ cũ, giá rẽ, nhưng chí phí vận chuyển cao, thường là ở Mỹ. Nếu ai đó lên đó thấy cần cái nào cho mình biết, mình xem có thể mua giùm giúp được không.
Chào

nguyentrongnhan1972
txnghia
không bao giờ có chuyện đó được
Được chứ sao không được
trừ khi có sự tham gia của ngành...cơ khí
trừ khi có sự tham gia của ngành điều khiển chuyển động
đó là gì
đó là gì
hộp số
kỹ thuật điện tử
thay đổi tỉ số truyền >>>>momen ...thay đổi....giống như xe honda vậy đó bạn
Bạn sẽ dùng các hộp số chuyển đổi cơ, thay đổi tỉ lệ bánh răng để đạt vận tốc mình muốn? Điều này hơi khó thực hiện và nhiều tốn kém. Sao không vừa dùng hộp số vừa kỹ thuật điện để điều khiển vận tốc.
Một hệ thống chuyển động trong thực tế là kết hợp giữa điều khiển giữa điện và cơ. Ít có ai điều khiển vận tốc động cơ mà toàn dùng cơ cả vì khó thay đổi vận tốc và Ít có ai nối thẳng từ trục động cơ ra tải vì vận tốc nó quá lớn và lực xoay thì nhỏ, do đó ngoài kỹ thuật điều khiển điện tử thì động cơ cần kếp hợp chung hộp số truyền động. Điều này giúp thoả nhiều yêu cầu mà ta cần.

Hiệu Suất Động Cơ Một Chiều
Động cơ điện lý tưởng là có khả năng chuyển đổi công suất điện thành công suất cơ với hiệu suất 100 phần trăm, tức toàn bộ công suất điện (P=UI) cho vào động cơ được chuyển thành lực cơ ở trục xoay với một công suất bằng với công suất vào. Đến hôm nay vẫn chưa có động cơ nào thực hiện được thế cả. Có nhiều yếu tố làm liên hệ đến hiệu suất động cơ điện và được liệt kê dưới đây:
1. Điện trở cuộn dây (copper winding): Cuộn dây dùng để tạo điện trường tương tác với từ trường nam châm là chuyển động rô-tơ. Một phần điện qua cuộn dây, do cuộn dây có một giá trị điện trở thuần nên một phần dòng điện đi qua điện trở này không được chuyển thành điện trường mà thành nhiệt tiêu tán.
2. Ma sát (friction): các nguồn gây ma sát là ổ trục và nơi tiếp điện giữa vành góp và chổi quét.
3. Độ từ trễ (hysteresis): Tùy thuộc vào chất liệu làm lõi sắt của cuộn dây. Độ từ trễ của chất liệu càng cao sẽ thì năng lượng thất thoát càng lớn. Chất liệu nào mà khi tiếp xúc với một nam châm vĩnh cửu, và sau khi cách ly ra khỏi nam châm vĩnh cửu, nó bị nhiễm từ và trở thành một nam châm thì chất liệu đó có độ từ trễ cao.
4. Dòng Eddy: Là dòng điện cảm ứng sinh ra trong lõi sắt do đặt trong từ trường thay đổi (xem bài trước về phần quạt). Để giới hạn dòng này, động cơ dùng lõi sắt là các miếng sắt có độ từ trễ thấp ghép lại, và ở giữa có tráng chất cách điện.
5. Độ cản gió: Động cơ khi xoay bị cản bởi không khí. Tốc độ càng nhanh, lực cản càng nhiều.
Theo một số tài liệu thì hiệu suất các loại động cơ điện một chiều tiêu chuẩn thường có thể lên đến 85% và các loại động cơ loại tiêu chuẩn cao hơn có thể lên đến 95%.
Giả sử động cơ đề cập trong bài này có hiệu suất có thể lên đến là 85% thì ta có thể tính được công suất ra tối đa ở trục ra.
Công suất điện vào tối đa Pin = U.I = 12V x 3.8A = 45.6W
Công suất cơ ra tối đa ở trục đ/c Pout(trục chính) = 85% của Pin = 85% của 45.6W = 38.8W
Công suất cơ có thể được tính bằng cách nhân vận tốc với mo-men (torque).

Phương Pháp Điều Khiển Động Cơ Điện Một Chiều.
Nhược điểm lớn nhất của loại động cơ điện một chiều là khó bảo trì và tuổi thọ thấp vì thanh chổi quét và vành góp điện sớm bị mòn do ma sát và tia lửa điện. Bù lại, động cơ điện một chiều lại dễ điều khiển hơn so với các loại động cơ khác.
Cách đơn giản nhất làm động cơ chạy được là áp một nguồn điện DC trực tiếp lên 2 cực của động cơ. Với một tải không đổi, tốc độ động cơ liên hệ trực tiếp và tỉ lệ thuận với điện áp. Để xác định rõ thêm về sự liên hệ này, các mức điện áp khác nhau và vận tốc xoay được đo và ghi lại trong bảng dữ kiện phía dưới bên trái. Bên phải là biểu đồ vẽ từ bảng dữ kiện.

Theo biểu đồ ta nhận thấy vận tốc động cơ chạy với mức điện áp 12V nhanh khoảng gấp đôi vận tốc chạy với mức điện áp 6V và ta có thể biết được vận tốc động cơ ở mỗi mức điện áp.
Trong các lần đo, dù điện thế hoạt động của động cơ là 12V tuy thế mức điện áp lên đến 16V được dùng để thử nghiệm đo vận tốc động cơ. Theo bảng dữ kiện, khi tăng mức điện áp lên trên 12V, dòng điện vẫn giữ mức cố định 370mA và tốc độ động cơ vẫn tăng theo đường tuyến tính. Lúc này động cơ bắt đầu nóng lên. Thử nghiệm này chỉ được làm trong thời gian ngắn chừng vài phút, kẻo không thì động cơ sẽ cháy mất vì quá điện thế hoạt động.
Bây giờ ta giữ nguyên mức điện thế vào là 12V và bắt đầu tăng tải lên trục ta nhận thấy dòng điện tăng lên, vận tốc xoay chậm lại và khi đến khi tải đủ lớn làm trục đứng hẳn thì dòng điện lúc này đo được chừng 3.8A. Từ nhận xét này ta cũng xác nhận thêm là dòng điện tăng thì lực xoay (hay mô-men xoay, Torque, hay tải) tăng và vận tốc giảm. Điều này có thể được mô tả như biểu đồ sau

Lực xoay (mô-men) tỉ lệ thuận với dòng điện đi qua động cơ. Nếu một dòng không đổi đi qua, động cơ sẽ cho một lực xoay không đổi. Nếu tải bên ngoài lớn hơn lực động cơ có thể cung cấp thì động cơ sẽ đứng. Nếu động cơ cung cấp một lực lớn hơn tải thì động cơ tăng tốc.
Vậy dòng điện qua động cơ là vấn đề quan trọng. Nếu dòng nhỏ, động cơ đứng yên, không quay. Nếu dòng quá cao, động cơ quay nhanh vượt quá tốc độ ta cần. Để giải quyết vấn đề này có một số kỹ thuật và mạch điện được dùng đến và sẽ được viết ỏ những phần sau.
Với các loại động cơ một chiều như động cơ mô tả trên thì lực xoay đạt cao nhất ở vận tốc bằng không và giảm dần khi vận tốc tăng lên. Lực giảm dần về không khi vận tốc đạt tối đa. Để thiết kế tải cho động cơ, các đường biểu đồ liên hệ giữa tốc độ và lực ở mỗi mức điện thế được vẽ và tính toán.
Trong một số các trường hợp ứng dụng đơn giản nhất, có tải và vận tốc không đổi, không cần hoạt động với vận tốc hay vị trí xác chính xác thì cách này có thể được dùng, tức nối thẳng điện nguồn vào động cơ, và nếu cần vận tốc chậm đi thì giảm điện áp hoặc kết hợp với hộp số truyền động. Muốn nhanh thì tăng điện áp hoặc thay đổi tỉ số các bánh răng trong hộ số. Điện thế có thể tăng nhưng không được quá điện thế hoạt động tối đa là 12V, và muốn đổi chiều thì đảo 2 đầu điện nguồn

Nếu bạn có bộ nguồn với điện thế làm chạy động cơ với tốc độ mình muốn thì không khó, chỉ nối thẳng điện với động cơ là xong, nhưng nếu bạn một bộ cấp nguồn chỉ cho ra 12V thì làm cách nào để động cơ chạy chậm ở vận tốc mình muốn.
Nếu ta có một bộ nguồn có thể điều chỉnh được mức điện áp để động cơ chạy với tốc độ mình muốn thì không khó, ta có thể nối thẳng điện từ nguồn vào động cơ và chỉnh điện áp sao để đạt vận tốc mình cần.

Nhưng vấn đề ở đây là nếu mình chỉ có một nguồn điện với điện thế ra không đổi (ví dụ là 12V) và động cơ làm việc thường xuyên thay đổi tốc độ. Vậy ta là sao? Cứ như suy nghĩ đời thường của người mới học điện ta có thể nghĩ ra cách dùng một điện trở hoặc biến trở nhằm làm sụt thế nguồn, cho ra điện thế thích hợp lên động cơ. Cách này cũng có thể làm động cơ nhỏ chạy được nhưng về vấn đề về hiệu suất rất tệ. Khi muốn động cơ chạy chậm đi ta tăng giá trị điện trở lên và giả sử muốn động cơ chạy ở mức điện thế 8V, ở một tốc độ định sẵn, thì tính toán giá trị điện trở sao cho nó làm sụt thế nguồn đi 4V. Với giá trị điện trở này ta có thể tính được công suất tiêu tán thành nhiệt trên điện trở P = U2/R. Vấn đề thứ hai tốc độ động cơ vẫn chưa được điểu chỉnh một cách dễ dàng là phải dùng tay để chỉnh giá trị điện trở. Cách này không tế cho các ứng dụng điều khiển.

Kinh nghiệm hơn tí nữa ta có thể dùng một ổn áp loại tuyến đơn giản ta có thể làm cho động cơ chạy ở một vận tốc tương đối ổn định nhưng vẫn bị vấn đề lớn là hiệu suất. Con ổn áp này làm việc như một điện trở có thể tự động thay đổi giá trị để cho ra một mức điện áp ổn định. Cách này cũng không thực tế trong ứng dụng và cũng khó dùng.

Nếu dùng loại ổn áp điều chỉnh nguồn tuyến tính hiệu suất thấp vậy thì chọn loại đóng/mở (switching) xem sao. Loại cấp nguồn này làm việc hoàn toàn khác với loại tuyến tính. Điện một chiều từ nguồn điện được điển tử bên trong biến nó thành dạng xoay chiều (hay dạng xung) và từ nguồn xoay chiều này được biến thế làm tăng giảm điện thế ra theo thiết kế. Điện thế này sau đó được lọc nắn lại thành một chiều vào đưa ra ngoài xử dụng. Vì dùng phương cách truyền tải năng lượng như một biến thế nên hiệu suất truyền rất cao, có loại lên đến trên 90 phần trăm. Với cách này thì công suất tiêu tán trên loại cấp nguồn đóng/mở này rất thấp tuy nhiên vẫn còn vấn đề là khó linh hoạt điều khiển vận tốc động cơ.

Tiến đến đây là đã gần đến một giải pháp kỹ thuật hiện tại dùng trong điều khiển động cơ.

hihiih

cuối cùng cũng có "bộ truyền động" vậy mà nói không "cơ khí" hả pa
Được nguyentrongnhan1972 sửa chữa / chuyển vào 17:21 ngày 01/12/2005