Đồ án: Điều chỉnh tốc độ động cơ DC kích từ độc lập dùng AT89C52

Đồ án điều chỉnh tốc độ động cơ DC kích từ độc lập dùng AT89C52. Tìm hiểu nguyên lý, thiết kế mạch, lập trình điều khiển tốc độ động cơ DC hiệu quả.

• Tác giả: Hoàng Trọng Linh
• Chuyên ngành: Điện - Điện tử
• Đề tài: Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập
• Loại tài liệu: Khóa luận/Báo cáo

Mục lục chi tiết

• 1. Chöông I: CAÙC PHÖÔNG PHAÙP ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ ÑOÄNG CÔ MOÄT CHIEÀU KÍCH TÖØ ÑOÄC LAÄP
• 1.1. KHAÙI NIEÄM CHUNG
• 1.1.1. Ñònh nghóa
• 1.1.2. Caùc chæ tieâu kyõ thuaät ñeå ñaùnh giaù heä thoáng ñieàu chænh toác ñoä
• 1.1.2.1. Höôùng ñieàu chænh toác ñoä
• 1.1.2.2. Phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä (Daõy ñieàu chænh)
• 1.1.2.3. Ñoä cöùng cuûa ñaëc tính cô khi ñieàu chænh toác ñoä
• 1.1.2.4. Ñoä baèng phaúng hay ñoä lieân tuïc trong ñieàu chænh toác ñoä
• 1.1.2.5. Toån thaát naêng löôïng khi ñieàu chænh toác ñoä
• 1.1.2.6. Tính kinh teá cuûa heä thoáng khi ñieàu chænh toác ñoä
• 1.2. ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ BAÈNG CAÙCH THAY ÑOÅI ÑIEÄN AÙP ÑAËT VAØO PHAÀN ÖÙNG ÑOÄNG CÔ
• 1.3. ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ BAÈNG CAÙCH THAY ÑOÅI TÖØ THOÂNG
• 1.4. ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ BAÈNG CAÙCH THAY ÑOÅI ÑIEÄN TRÔÛ PHUÏ TREÂN MAÏCH PHAÀN ÖÙNG
• 1.5. ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ BAÈNG CAÙCH REÕ MAÏCH PHAÀN ÖÙNG
• 1.6. ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ BAÈNG HEÄ THOÁNG MAÙY PHAÙT - ÑOÄNG CÔ ( F - Ñ )
• 1.6.1. Sô ñoà nguyeân lyù
• 1.6.2. Nguyeân lyù hoaït ñoäng

Tóm tắt

I. Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ DC AT89C52 Tổng Quan Ưu Điểm

Điều chỉnh tốc độ động cơ DC là quá trình thay đổi tốc độ quay của động cơ điện một chiều. Việc này đạt được bằng cách tác động vào các thông số nguồn điện, các thông số mạch điện hoặc từ thông. Mục tiêu là tạo ra các đặc tính cơ mới, phù hợp với yêu cầu vận hành khác nhau. Có hai phương pháp chính để điều chỉnh tốc độ động cơ. Thứ nhất, biến đổi các thông số của bộ phận cơ khí, tức là thay đổi tỷ số truyền từ trục động cơ đến cơ cấu máy sản xuất. Thứ hai, biến đổi tốc độ góc của động cơ điện. Phương pháp thứ hai giúp giảm tính phức tạp của cơ cấu và cải thiện đặc tính điều chỉnh. Vì vậy, việc khảo sát điều chỉnh tốc độ theo phương pháp thứ hai được ưu tiên. Điều quan trọng là cần phân biệt giữa điều chỉnh tốc độ và sự tự động thay đổi tốc độ khi phụ tải thay đổi của động cơ điện. Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều có nhiều ưu việt hơn so với các loại động cơ khác. Không chỉ có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng, cấu trúc mạch động lực và mạch điều khiển cũng đơn giản hơn, đồng thời đạt chất lượng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh tốc độ rộng. Theo Hoàng Trọng Linh trong tài liệu gốc, động cơ một chiều cho phép điều chỉnh tốc độ dễ dàng hơn và có cấu trúc đơn giản hơn so với các loại động cơ khác.

1.1. Khái Niệm Cơ Bản Về Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ DC

Điều chỉnh tốc độ động cơ là quá trình thay đổi tốc độ của động cơ để đáp ứng các yêu cầu khác nhau. Nó bao gồm việc sử dụng các biện pháp nhân tạo để điều chỉnh các thông số của nguồn, chẳng hạn như điện áp, hoặc thay đổi các thông số mạch, như điện trở phụ, hoặc thay đổi từ thông. Mục tiêu là tạo ra các đặc tính cơ mới để có được tốc độ làm việc phù hợp hơn với yêu cầu. Có hai phương pháp chính để điều chỉnh tốc độ động cơ: biến đổi các thông số cơ khí và biến đổi tốc độ góc của động cơ điện. Điều chỉnh tốc độ khác với sự tự động thay đổi tốc độ khi phụ tải thay đổi. Động cơ DC vượt trội hơn so với các động cơ khác về khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng, mạch động lực và điều khiển đơn giản và chất lượng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh tốc độ rộng.

1.2. Các Chỉ Tiêu Kỹ Thuật Đánh Giá Hệ Thống Điều Chỉnh Tốc Độ

Khi đánh giá chất lượng của hệ thống điều chỉnh tốc độ, cần chú ý đến các chỉ tiêu sau. Hướng điều chỉnh tốc độ: Khả năng điều chỉnh tốc độ lớn hơn hoặc nhỏ hơn so với tốc độ cơ bản. Phạm vi điều chỉnh tốc độ: Tỷ số giữa tốc độ lớn nhất và tốc độ nhỏ nhất có thể điều chỉnh được tại giá trị phụ tải định mức. Độ cứng của đặc tính cơ: Khả năng duy trì tốc độ ổn định khi phụ tải thay đổi. Độ cứng cao hơn là tốt hơn. Độ bằng phẳng (liên tục) trong điều chỉnh tốc độ: Đánh giá bằng tỷ số giữa hai cấp tốc độ liền kề. Tỷ số này càng gần 1 thì điều chỉnh càng liên tục. Tổn thất năng lượng: Hệ thống có hiệu suất cao là hệ thống có tổn hao năng lượng thấp nhất. Tính kinh tế: Hệ thống phải đáp ứng tối đa các yêu cầu kỹ thuật với chi phí thấp nhất.

1.3. Ưu Điểm Của Việc Sử Dụng AT89C52 Trong Điều Khiển Tốc Độ DC

Việc sử dụng vi điều khiển AT89C52 mang lại nhiều ưu điểm trong điều khiển tốc độ động cơ DC. Thứ nhất, nó cho phép điều khiển chính xác và linh hoạt thông qua lập trình. Thứ hai, AT89C52 có kích thước nhỏ gọn và giá thành hợp lý, phù hợp với nhiều ứng dụng. Thứ ba, nó tích hợp các chức năng cần thiết như PWM (Pulse Width Modulation) để điều chỉnh tốc độ động cơ một cách hiệu quả. PWM là kỹ thuật điều chế độ rộng xung, được sử dụng để thay đổi điện áp trung bình cung cấp cho động cơ, từ đó điều chỉnh tốc độ quay. Cuối cùng, AT89C52 có thể dễ dàng giao tiếp với các cảm biến và thiết bị ngoại vi khác để xây dựng hệ thống điều khiển tốc độ tự động và thông minh.

II. Thách Thức Vấn Đề Khi Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ DC AT89C52

Mặc dù có nhiều ưu điểm, việc điều chỉnh tốc độ động cơ DC bằng AT89C52 cũng đối mặt với một số thách thức. Một trong những thách thức lớn nhất là duy trì sự ổn định của tốc độ động cơ khi phụ tải thay đổi. Sự thay đổi phụ tải có thể gây ra biến động tốc độ, ảnh hưởng đến hiệu suất và độ chính xác của hệ thống. Ngoài ra, việc lựa chọn và cấu hình các thành phần phần cứng phù hợp cũng là một vấn đề quan trọng. Cần phải chọn các linh kiện như transistor, điện trở, tụ điện,... có thông số kỹ thuật tương thích với AT89C52 và động cơ DC. Một vấn đề khác là xử lý nhiễu điện từ. Động cơ DC và các mạch điện tử có thể tạo ra nhiễu, gây ảnh hưởng đến hoạt động của vi điều khiển. Do đó, cần có các biện pháp chống nhiễu hiệu quả. Theo kinh nghiệm thực tế, việc đảm bảo nguồn cung cấp ổn định và sử dụng các kỹ thuật lọc nhiễu là rất quan trọng.

2.1. Duy Trì Ổn Định Tốc Độ Khi Phụ Tải Thay Đổi Load Variation

Khi phụ tải thay đổi, tốc độ động cơ DC có xu hướng thay đổi theo. Để duy trì tốc độ ổn định, cần sử dụng các phương pháp điều khiển phản hồi. Cảm biến tốc độ (encoder) được sử dụng để đo tốc độ thực tế của động cơ. Tín hiệu từ cảm biến được đưa về vi điều khiển AT89C52, so sánh với tốc độ mong muốn. Vi điều khiển sẽ điều chỉnh độ rộng xung PWM để bù đắp cho sự thay đổi phụ tải và duy trì tốc độ ổn định. Các thuật toán điều khiển như PID (Proportional-Integral-Derivative) thường được sử dụng để tối ưu hóa quá trình điều khiển và đảm bảo tốc độ ổn định và chính xác.

2.2. Lựa Chọn Cấu Hình Linh Kiện Phần Cứng Phù Hợp Hardware Compatibility

Việc lựa chọn linh kiện phù hợp là yếu tố quan trọng để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định. Transistor hoặc MOSFET được sử dụng để điều khiển dòng điện cung cấp cho động cơ. Cần chọn transistor có dòng điện và điện áp định mức phù hợp với yêu cầu của động cơ. Điện trở và tụ điện được sử dụng trong mạch lọc nhiễu và mạch bảo vệ. Cần tính toán giá trị của các linh kiện này để đảm bảo hiệu quả lọc nhiễu và bảo vệ mạch. Ngoài ra, cần chú ý đến cách kết nối các linh kiện để tránh các vấn đề như sụt áp hoặc quá nhiệt.

2.3. Xử Lý Nhiễu Điện Từ Trong Mạch Điều Khiển Electromagnetic Interference

Nhiễu điện từ (EMI) có thể gây ảnh hưởng đến hoạt động của vi điều khiển và các linh kiện khác trong mạch. Để giảm thiểu nhiễu, cần sử dụng các kỹ thuật sau. Sử dụng dây dẫn có vỏ bọc: Giúp giảm thiểu bức xạ điện từ từ dây dẫn. Sử dụng tụ điện lọc nhiễu: Đặt tụ điện gần vi điều khiển và các linh kiện nhạy cảm để lọc nhiễu từ nguồn điện. Sử dụng mạch lọc RC: Mạch lọc RC có thể được sử dụng để lọc nhiễu tần số cao. Cách ly các mạch: Cách ly mạch động lực và mạch điều khiển để tránh nhiễu từ động cơ truyền sang mạch điều khiển.

III. Phương Pháp PWM Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ DC AT89C52 Hiệu Quả

Phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) là một kỹ thuật hiệu quả để điều chỉnh tốc độ động cơ DC bằng vi điều khiển AT89C52. PWM hoạt động bằng cách thay đổi tỷ lệ thời gian xung ở mức cao (on) so với thời gian xung ở mức thấp (off) trong một chu kỳ. Tỷ lệ này được gọi là chu kỳ làm việc (duty cycle). Khi chu kỳ làm việc tăng, điện áp trung bình cung cấp cho động cơ tăng, dẫn đến tốc độ động cơ tăng. Ngược lại, khi chu kỳ làm việc giảm, tốc độ động cơ giảm. AT89C52 có các bộ định thời (timers) và bộ đếm (counters) có thể được cấu hình để tạo ra tín hiệu PWM. Bằng cách thay đổi giá trị ghi vào các thanh ghi liên quan, có thể điều chỉnh chu kỳ làm việc của tín hiệu PWM. Ưu điểm của phương pháp PWM là đơn giản, hiệu quả và dễ dàng thực hiện bằng vi điều khiển.

3.1. Nguyên Lý Hoạt Động Của Điều Chế Độ Rộng Xung PWM

PWM là một kỹ thuật điều chế tín hiệu trong đó độ rộng của xung vuông thay đổi trong khi tần số xung được giữ cố định. Độ rộng xung (thời gian on) quyết định lượng năng lượng được cung cấp cho tải (trong trường hợp này là động cơ DC). Chu kỳ làm việc (Duty Cycle) là tỷ lệ phần trăm giữa thời gian xung ở mức cao và chu kỳ xung. Điện áp trung bình cung cấp cho động cơ tỷ lệ thuận với chu kỳ làm việc. PWM là một phương pháp hiệu quả để điều khiển tốc độ động cơ vì nó cho phép điều chỉnh điện áp trung bình mà không làm thay đổi điện áp nguồn.

3.2. Cấu Hình Timer Counter AT89C52 Tạo Tín Hiệu PWM Timer Configuration

AT89C52 có hai bộ định thời/bộ đếm (Timer0 và Timer1) có thể được sử dụng để tạo tín hiệu PWM. Để tạo PWM, cần cấu hình bộ định thời ở chế độ thích hợp (ví dụ: chế độ 1 hoặc chế độ 2). Sau đó, cần đặt giá trị ban đầu cho bộ định thời và giá trị so sánh. Khi giá trị bộ định thời đạt đến giá trị so sánh, một ngắt (interrupt) sẽ được tạo ra. Trong chương trình ngắt, có thể thay đổi trạng thái của chân xuất PWM. Bằng cách thay đổi giá trị so sánh, có thể điều chỉnh chu kỳ làm việc của tín hiệu PWM.

3.3. Lập Trình Điều Chỉnh Duty Cycle Để Kiểm Soát Tốc Độ Duty Cycle Control

Việc lập trình điều chỉnh chu kỳ làm việc (duty cycle) là rất quan trọng để kiểm soát tốc độ động cơ DC. Phần mềm vi điều khiển phải tính toán giá trị so sánh phù hợp dựa trên tốc độ mong muốn. Có thể sử dụng một hàm để ánh xạ tốc độ mong muốn thành chu kỳ làm việc tương ứng. Hàm này có thể là một hàm tuyến tính hoặc một hàm phi tuyến, tùy thuộc vào đặc tính của động cơ. Cần đảm bảo rằng chu kỳ làm việc nằm trong khoảng từ 0% đến 100% để tránh các vấn đề như động cơ không quay hoặc quay quá nhanh.

IV. Ứng Dụng Thực Tế Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ DC AT89C52

Điều chỉnh tốc độ động cơ DC bằng AT89C52 có nhiều ứng dụng thực tế trong các lĩnh vực khác nhau. Trong robot học, nó được sử dụng để điều khiển chuyển động của robot, cho phép robot di chuyển với tốc độ và độ chính xác cao. Trong điều khiển công nghiệp, nó được sử dụng để điều khiển tốc độ của băng tải, máy bơm, quạt,... Trong các thiết bị gia dụng, nó được sử dụng để điều khiển tốc độ của quạt điện, máy giặt, máy xay sinh tố,... Ưu điểm của việc sử dụng AT89C52 trong các ứng dụng này là chi phí thấp, độ tin cậy cao và dễ dàng tùy chỉnh để đáp ứng các yêu cầu cụ thể. Theo các nghiên cứu gần đây, việc sử dụng thuật toán điều khiển PID kết hợp với PWM giúp cải thiện đáng kể hiệu suất và độ chính xác của hệ thống.

4.1. Ứng Dụng Trong Robot Học Điều Khiển Chuyển Động Robotics

Trong robot học, điều khiển tốc độ động cơ DC chính xác là rất quan trọng để điều khiển chuyển động của robot. Ví dụ, trong robot di động, việc điều khiển tốc độ của các bánh xe cho phép robot di chuyển thẳng, rẽ trái, rẽ phải,... Trong robot công nghiệp, việc điều khiển tốc độ của các khớp (joints) cho phép robot thực hiện các thao tác phức tạp như gắp, đặt, hàn,... AT89C52 cung cấp các công cụ cần thiết để điều khiển tốc độ động cơ một cách chính xác và linh hoạt, đáp ứng các yêu cầu khắt khe của ứng dụng robot học.

4.2. Ứng Dụng Trong Điều Khiển Công Nghiệp Băng Tải Máy Bơm Quạt Industrial Control

Trong điều khiển công nghiệp, điều chỉnh tốc độ động cơ DC được sử dụng rộng rãi để điều khiển các thiết bị như băng tải, máy bơm, quạt,... Việc điều chỉnh tốc độ băng tải cho phép điều chỉnh lưu lượng sản phẩm. Việc điều chỉnh tốc độ máy bơm cho phép điều chỉnh áp suất và lưu lượng chất lỏng. Việc điều chỉnh tốc độ quạt cho phép điều chỉnh lưu lượng không khí và nhiệt độ. AT89C52 giúp các hệ thống điều khiển công nghiệp hoạt động hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.

4.3. Ứng Dụng Trong Thiết Bị Gia Dụng Quạt Điện Máy Giặt Máy Xay Sinh Tố Home Appliances

Trong các thiết bị gia dụng, điều chỉnh tốc độ động cơ DC mang lại sự tiện lợi và linh hoạt cho người dùng. Ví dụ, quạt điện có thể được điều chỉnh tốc độ để tạo ra luồng gió phù hợp với nhu cầu. Máy giặt có thể được điều chỉnh tốc độ để giặt các loại vải khác nhau. Máy xay sinh tố có thể được điều chỉnh tốc độ để xay các loại thực phẩm khác nhau. AT89C52 giúp các thiết bị gia dụng hoạt động hiệu quả và đáp ứng nhu cầu đa dạng của người dùng.

V. Kết Luận Hướng Phát Triển Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ DC AT89C52

Điều chỉnh tốc độ động cơ DC bằng AT89C52 là một giải pháp hiệu quả và kinh tế cho nhiều ứng dụng. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều tiềm năng để cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống. Một trong những hướng phát triển quan trọng là tích hợp các thuật toán điều khiển thông minh như fuzzy logic và neural networks để xử lý các tình huống phức tạp và không chắc chắn. Một hướng khác là sử dụng các cảm biến thông minh để cung cấp thông tin chi tiết về trạng thái của động cơ và phụ tải, cho phép hệ thống điều khiển phản ứng nhanh chóng và chính xác hơn. Ngoài ra, việc sử dụng các giao thức truyền thông không dây như Bluetooth và WiFi cho phép điều khiển và giám sát động cơ từ xa, mở ra các ứng dụng mới trong lĩnh vực IoT (Internet of Things).

5.1. Tích Hợp Thuật Toán Điều Khiển Thông Minh Fuzzy Logic Neural Networks

Fuzzy logic và neural networks là các thuật toán điều khiển thông minh có thể được sử dụng để cải thiện hiệu suất của hệ thống điều khiển tốc độ động cơ DC. Fuzzy logic cho phép xử lý các thông tin không chắc chắn và mập mờ, giúp hệ thống hoạt động tốt trong các điều kiện thực tế. Neural networks có khả năng học hỏi và thích nghi, cho phép hệ thống tự động điều chỉnh các tham số điều khiển để tối ưu hóa hiệu suất. Việc tích hợp các thuật toán này đòi hỏi kiến thức chuyên sâu về điều khiển học và lập trình.

5.2. Sử Dụng Cảm Biến Thông Minh Để Giám Sát Điều Khiển Smart Sensors

Cảm biến thông minh có thể cung cấp thông tin chi tiết về trạng thái của động cơ và phụ tải, cho phép hệ thống điều khiển phản ứng nhanh chóng và chính xác hơn. Ví dụ, cảm biến dòng điện có thể được sử dụng để đo dòng điện cung cấp cho động cơ, cho phép hệ thống phát hiện quá tải và bảo vệ động cơ. Cảm biến nhiệt độ có thể được sử dụng để đo nhiệt độ của động cơ, cho phép hệ thống ngăn ngừa quá nhiệt và kéo dài tuổi thọ của động cơ. Cảm biến vị trí có thể được dùng để điều khiển vị trí chính xác, tạo phản hồi vị trí và vòng kín.

5.3. Kết Nối Không Dây Ứng Dụng IoT Wireless Connectivity IoT Applications

Việc sử dụng các giao thức truyền thông không dây như Bluetooth và WiFi cho phép điều khiển và giám sát động cơ từ xa, mở ra các ứng dụng mới trong lĩnh vực IoT (Internet of Things). Ví dụ, có thể điều khiển tốc độ của quạt điện từ điện thoại thông minh hoặc giám sát trạng thái của máy bơm từ xa. Điều này mang lại sự tiện lợi và linh hoạt cho người dùng, đồng thời cho phép thu thập dữ liệu và phân tích để cải thiện hiệu suất của hệ thống. Bảo mật và độ tin cậy là những yếu tố quan trọng cần được xem xét khi sử dụng kết nối không dây.

Trích đoạn nội dung tài liệu

SVTH : HOAØNG TROÏNG LINH TRANG 1 Chöông I: CAÙC PHÖÔNG PHAÙP ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ ÑOÄNG CÔ MOÄT CHIEÀU KÍCH TÖØ ÑOÄC LAÄP I. KHAÙI NIEÄM CHUNG: I. 1 Ñònh nghóa: Ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô laø duøng caùc bieän phaùp nhaân taïo ñeå thay ñoåi caùc thoâng soá nguoàn nhö ñieän aùp hay caùc thoâng soá maïch nhö ñieän trôû phuï, thay ñoåi töø thoâng… Töø ñoù taïo ra caùc ñaëc tính cô môùi ñeå coù nhöõng toác ñoä laøm vieäc môùi phuø hôïp vôùi yeâu caàu. Coù hai phöông phaùp ñeå ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô:  Bieán ñoåi caùc thoâng soá cuûa boä phaän cô khí töùc laø bieán ñoåi tyû soá truyeàn chuyeån tieáp töø truïc ñoäng cô ñeán cô caáu maùy saûn suaát.

 Bieán ñoåi toác ñoä goùc cuûa ñoäng cô ñieän. Phöông phaùp naøy laøm giaûm tính phöùc taïp cuûa cô caáu vaø caûi thieän ñöôïc ñaëc tính ñieàu chænh. Vì vaäy, ta khaûo saùt söï ñieàu chænh toác ñoä theo phöông phaùp thöù hai. Ngoaøi ra caàn phaân bieät ñieàu chænh toác ñoä vôùi söï töï ñoäng thay ñoåi toác ñoä khi phuï taûi thay ñoåi cuûa ñoäng cô ñieän.

Veà phöông dieän ñieàu chænh toác ñoä, ñoäng cô ñieän moät chieàu coù nhieàu öu vieät hôn so vôùi caùc loaïi ñoäng cô khaùc. Khoâng nhöõng noù coù khaû naêng ñieàu chænh toác ñoä deã daøng maø caáu truùc maïch ñoäng löïc, maïch ñieàu khieån ñôn giaûn hôn, ñoàng thôøi laïi ñaït chaát löôïng ñieàu chænh cao trong daõy ñieàu chænh toác ñoä roäng. 2 Caùc chæ tieâu kyõ thuaät ñeå ñaùnh giaù heä thoáng ñieàu chænh toác ñoä: Khi ñieàu chænh toác ñoä cuûa heä thoáng truyeàn ñoäng ñieän ta caàn chuù yù vaø caên cöù vaøo caùc chæ tieâu sau ñaây ñeå ñaùnh giaù chaát löôïng cuûa heä thoáng truyeàn ñoäng ñieän: I. a Höôùng ñieàu chænh toác ñoä: SVTH : HOAØNG TROÏNG LINH TRANG 2 Höôùng ñieàu chænh toác ñoä laø ta coù theå ñieàu chænh ñeå coù ñöôïc toác ñoä lôùn hôn hay beù hôn so vôùi toác ñoä cô baûn laø toác ñoä laøm vieäc cuûa ñoäng cô ñieän treân ñöôøng ñaëc tính cô töï nhieân.

b Phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä (Daõy ñieàu chænh): Phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä D laø tæ soá giöõa toác ñoä lôùn nhaát nmax vaø toác ñoä beù nhaát n min maø ngöôøi ta coù theå ñieàu chænh ñöôïc taïi giaù trò phuï taûi laø ñònh möùc: D = nmax/nmin. Trong ñoù: - nmax: Ñöôïc giôùi haïn bôûi ñoä beàn cô hoïc. - nmin: Ñöôïc giôùi haïn bôûi phaïm vi cho pheùp cuûa ñoäng cô, thoâng thöôøng ngöôøi ta choïn nmin laøm ñôn vò. Phaïm vi ñieàu chænh caøng lôùn thì caøng toát vaø phuï thuoäc vaøo yeâu caàu cuûa töøng heä thoáng, khaû naêng töøng phöông phaùp ñieàu chænh.

c Ñoä cöùng cuûa ñaëc tính cô khi ñieàu chænh toác ñoä: Ñoä cöùng:  = M/n. Khi  caøng lôùn töùc M caøng lôùn vaø n nhoû nghóa laø ñoä oån ñònh toác ñoä caøng lôùn khi phuï taûi thay ñoåi nhieàu. Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä toát nhaát laø phöông phaùp maø giöõ nguyeân hoaëc naâng cao ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô. Hay noùi caùch khaùc  caøng lôùn thì caøng toát.

d Ñoä baèng phaúng hay ñoä lieân tuïc trong ñieàu chænh toác ñoä: Trong phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä, coù nhieàu caáp toác ñoä. Ñoä lieân tuïc khi ñieàu chænh toác ñoä  ñöôïc ñaùnh giaù baèng tæ soá giöõa hai caáp toác ñoä keà nhau:  = ni/ni+1 Trong ñoù: - ni: Toác ñoä ñieàu chænh ôû caáp thöù i. - ni + 1: Toác ñoä ñieàu chænh ôû caáp thöù ( i + 1 ). Vôùi ni vaø ni + 1 ñeàu laáy taïi moät giaù trò moment naøo ñoù.

 tieán caøng gaàn 1 caøng toát, phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä caøng lieân tuïc. Luùc naøy hai caáp toác ñoä baèng nhau, khoâng coù nhaûy caáp hay coøn goïi laø ñieàu chænh toác ñoä voâ caáp.   1 : Heä thoáng ñieàu chænh coù caáp. e Toån thaát naêng löôïng khi ñieàu chænh toác ñoä: SVTH : HOAØNG TROÏNG LINH TRANG 3 Heä thoáng truyeàn ñoäng ñieän coù chaát löôïng cao laø moät heä thoáng coù hieäu suaát laøm vieäc cuûa ñoäng cô  laø cao nhaát khi toån hao naêng löôïng Pphuï ôû möùc thaáp nhaát.

f Tính kinh teá cuûa heä thoáng khi ñieàu chænh toác ñoä: Heä thoáng ñieàu chænh toác ñoä truyeàn ñoäng ñieän coù tính kinh teá cao nhaát laø moät heä thoáng ñieàu chænh phaûi thoûa maõn toái ña caùc yeâu caàu kyõ thuaät cuûa heä thoáng. Ñoàng thôøi heä thoáng phaûi coù giaù thaønh thaáp nhaát, chi phí baûo quaûn vaän haønh thaáp nhaát, söû duïng thieát bò phoå thoâng nhaát vaø caùc thieát bò maùy moùc coù theå laép raùp laãn cho nhau. ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ BAÈNG CAÙCH THAY ÑOÅI ÑIEÄN AÙP ÑAËT VAØO PHAÀN ÖÙNG ÑOÄNG CÔ: Ñoái vôùi caùc maùy ñieän moät chieàu, khi giöõ töø thoâng khoâng ñoåi vaø ñieàu chænh ñieän aùp treân maïch phaàn öùng thì doøng ñieän, moment seõ khoâng thay ñoåi. Ñeå traùnh nhöõng bieán ñoäng lôùn veà gia toác vaø löïc ñoäng trong heä ñieàu chænh neân phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp treân maïch phaàn öùng thöôøng ñöôïc aùp duïng cho ñoäng cô moät chieàu kích töø ñoäc laäp.

Ñeå ñieàu chænh ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng cô, ta duøng caùc boä nguoàn ñieàu aùp nhö: maùy phaùt ñieän moät chieàu, caùc boä bieán ñoåi van hoaëc khueách ñaïi töø… Caùc boä bieán ñoåi treân duøng ñeå bieán doøng xoay chieàu cuûa löôùi ñieän thaønh doøng moät chieàu vaø ñieàu chænh giaù trò söùc ñieän ñoäng cuûa noù cho phuø hôïp theo yeâu caàu. Phöông trình ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp: Ta coù toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng: n 0 = Uñm/KEñm. Ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô: Khi thay ñoåi ñieän aùp ñaët leân phaàn öùng cuûa ñoäng cô thì toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng seõ thay ñoåi nhöng ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô thì khoâng thay ñoåi. SVTH : HOAØNG TROÏNG LINH TRANG 4 Nhö vaäy, khi ta thay ñoåi ñieän aùp thì ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô khoâng thay ñoåi.

Hoï ñaëc tính cô laø nhöõng ñöôøng thaúng song song vôùi ñöôøng ñaëc tính cô töï nhieân: n n0 ncb TN ( Uñm ) n1 Uñm > U1 > U2 > U3 n2 U1 ncb > n1 > n2 > n3 n3 U2 U3 M MC Hình I. 1 Hoï ñaëc tính cô khi thay ñoåi ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng cô. Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp phaàn öùng thöïc chaát laø giaûm aùp vaø cho ra nhöõng toác ñoä nhoû hôn toác ñoä cô baûn ncb. Ñoàng thôøi ñieàu chænh nhaûy caáp hay lieân tuïc tuøy thuoäc vaøo boä nguoàn coù ñieän aùp thay ñoåi moät caùch lieân tuïc vaø ngöôïc laïi.

Theo lyù thuyeát thì phaïm vi ñieàu chænh D = . Nhöng trong thöïc teá ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp neáu khoâng coù bieän phaùp ñaëc bieät chæ laøm vieäc ôû phaïm vi cho pheùp: U mincp = Uñm/10, nghóa laø phaïm vi ñieàu chænh: D = ncb/nmin = 10/1. Neáu ñieän aùp phaàn öùng U < U mincp thì do phaûn öùng phaàn öùng seõ laøm cho toác ñoä ñoäng cô khoâng oån ñònh.  Nhaän xeùt: Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng cô seõ giöõ nguyeân ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô neân ñöôïc duøng nhieàu trong maùy caét kim loaïi vaø cho nhöõng toác ñoä nhoû hôn ncb.

 Öu ñieåm: Ñaây laø phöông phaùp ñieàu chænh trieät ñeå, voâ caáp coù nghóa laø coù theå ñieàu chænh toác ñoä trong baát kyø vuøng taûi naøo keå caû khi ôû khoâng taûi lyù töôûng.  Nhöôïc ñieåm: Phaûi caàn coù boä nguoàn coù ñieän aùp thay ñoåi ñöôïc neân voán ñaàu tö cô baûn vaø chi phí vaän haønh cao. ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ BAÈNG CAÙCH THAY ÑOÅI TÖØ THOÂNG: Iö Ñ SVTH : HOAØNG TROÏNG LINH  TRANG 5 CKÑ RKÑ +  -  UKT Hình I. 2 Sô ñoà nguyeân lyù ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi töø thoâng.

Ñieàu chænh töø thoâng kích thích cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu laø ñieàu chænh moment ñieän töø cuûa ñoäng cô M = K MIö vaø söùc ñieän ñoäng quay cuûa ñoäng cô Eö = KEn. Thoâng thöôøng, khi thay ñoåi töø thoâng thì ñieän aùp phaàn öùng ñöôïc giöõ nguyeân giaù trò ñònh möùc. Ñoái vôùi caùc maùy ñieän nhoû vaø ñoâi khi caû caùc maùy ñieän coâng suaát trung bình, ngöôøi ta thöôøng söû duïng caùc bieán trôû ñaët trong maïch kích töø ñeå thay ñoåi töø thoâng do toån hao coâng suaát nhoû. Ñoái vôùi caùc maùy ñieän coâng suaát lôùn thì duøng caùc boä bieán ñoåi ñaëc bieät nhö: maùy phaùt, khueách ñaïi maùy ñieän, khueách ñaïi töø, boä bieán ñoåi van… Thöïc chaát cuûa phöông phaùp naøy laø giaûm töø thoâng.

Neáu taêng töø thoâng thì doøng ñieän kích töø IKT seõ taêng daàn ñeán khi hö cuoän daây kích töø. Do ñoù, ñeå ñieàu chænh toác ñoä chæ coù theå giaûm doøng kích töø töùc laø giaûm nhoû töø thoâng so vôùi ñònh möùc. Ta thaáy luùc naøy toác ñoä taêng leân khi töø thoâng giaûm: n = U/KE. Maët khaùc ta coù: Moment ngaén maïch M n = KMIn neân khi  giaûm seõ laøm cho Mn giaûm theo.

Ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô: Khi  giaûm thì ñoä cöùng  cuõng giaûm, ñaëc tính cô seõ doác hôn. Neân ta coù hoï ñöôøng ñaëc tính cô khi thay ñoåi töø thoâng nhö sau: n ñm > 1 > 2 1 n ncb < n1 < n2 2 1 ñm nnc M b2 0 M C M2 M1 Mn HìnhLINH SVTH : HOAØNG TROÏNG I. 3 Hoï ñaëc tính cô khi thay ñoåi töø TRANG 6 thoâng. Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi töø thoâng coù theå ñieàu chænh ñöôïc toác ñoä voâ caáp vaø cho ra nhöõng toác ñoä lôùn hôn toác ñoä cô baûn.

Theo lyù thuyeát thì töø thoâng coù theå giaûm gaàn baèng 0, nghóa laø toác ñoä taêng ñeán voâ cuøng. Nhöng treân thöïc teá ñoäng cô chæ laøm vieäc vôùi toác ñoä lôùn nhaát: nmax = 3ncb töùc phaïm vi ñieàu chænh: D = nmax/ncb = 3/1. Bôûi vì öùng vôùi moãi ñoäng cô ta coù moät toác ñoä lôùn nhaát cho pheùp. Khi ñieàu chænh toác ñoä tuøy thuoäc vaøo ñieàu kieän cô khí, ñieàu kieän coå goùp ñoäng cô khoâng theå ñoåi chieàu doøng ñieän vaø chòu ñöôïc hoà quang ñieän.

Do ñoù, ñoäng cô khoâng ñöôïc laøm vieäc quaù toác ñoä cho pheùp. Nhaän xeùt: Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi töø thoâng coù theå ñieàu chænh toác ñoä voâ caáp vaø cho nhöõng toác ñoä lôùn hôn ncb. Phöông phaùp naøy ñöôïc duøng ñeå ñieàu chænh toác ñoä cho caùc maùy maøi vaïn naêng hoaëc laø maùy baøo giöôøng. Do quaù trình ñieàu chænh toác ñoä ñöôïc thöïc hieän treân maïch kích töø neân toån thaát naêng löôïng ít, mang tính kinh teá.

Thieát bò ñôn giaûn.