I. Tổng quan về truyền động điện một chiều
Chương này cung cấp cái nhìn tổng quan về truyền động điện một chiều, bao gồm cấu trúc và phân loại hệ thống. Hệ truyền động điện bao gồm các thiết bị như bộ biến đổi, động cơ điện, khâu truyền lực, và cơ cấu sản xuất. Bộ biến đổi (BBĐ) đóng vai trò quan trọng trong việc biến đổi dòng điện và điện áp, trong khi động cơ điện chuyển đổi điện năng thành cơ năng. Hệ thống này có thể được phân loại theo đặc điểm động cơ, tính năng điều chỉnh, và thiết bị biến đổi. Động cơ một chiều được sử dụng rộng rãi do khả năng điều chỉnh tốc độ và mômen linh hoạt.
1.1. Cấu trúc hệ thống truyền động điện
Hệ thống truyền động điện bao gồm các khâu chính: bộ biến đổi (BBĐ), động cơ điện (Đ), khâu truyền lực (TL), và cơ cấu sản xuất (CCSX). BBĐ thực hiện việc biến đổi dòng điện và điện áp, trong khi động cơ điện chuyển đổi điện năng thành cơ năng. Khâu truyền lực đảm bảo truyền lực từ động cơ đến cơ cấu sản xuất. Hệ thống này có thể là hệ hở hoặc hệ kín, tùy thuộc vào việc có sử dụng phản hồi hay không.
1.2. Phân loại hệ thống truyền động điện
Hệ thống truyền động điện được phân loại theo đặc điểm động cơ, tính năng điều chỉnh, và thiết bị biến đổi. Theo đặc điểm động cơ, có thể chia thành truyền động điện một chiều, truyền động điện không đồng bộ, và truyền động điện đồng bộ. Theo tính năng điều chỉnh, hệ thống có thể là truyền động không điều chỉnh hoặc truyền động có điều chỉnh. Theo thiết bị biến đổi, có thể kể đến hệ máy phát – động cơ (F-Đ) và hệ chỉnh lưu – động cơ (CL-Đ).
II. Bộ biến đổi xung áp một chiều và phương pháp PWM
Chương này tập trung vào bộ biến đổi xung áp một chiều và phương pháp PWM (Pulse Width Modulation). Bộ biến đổi xung áp một chiều được sử dụng để điều chỉnh điện áp và dòng điện trong hệ thống truyền động. Phương pháp PWM là kỹ thuật điều chế độ rộng xung, giúp điều khiển hiệu quả tốc độ động cơ. PWM hoạt động bằng cách thay đổi độ rộng xung để điều chỉnh giá trị trung bình của điện áp đầu ra. Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển động cơ do độ chính xác và hiệu suất cao.
2.1. Nguyên lý hoạt động của bộ biến đổi xung áp
Bộ biến đổi xung áp một chiều hoạt động dựa trên nguyên lý điều chỉnh điện áp đầu ra bằng cách thay đổi độ rộng xung. Các dạng băm xung cơ bản bao gồm băm xung đơn và băm xung kép. Phương pháp PWM sử dụng tín hiệu xung vuông với độ rộng thay đổi để điều khiển điện áp và dòng điện. Điều này giúp đạt được hiệu quả cao trong việc điều chỉnh tốc độ động cơ.
2.2. Ứng dụng của phương pháp PWM
Phương pháp PWM được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển động cơ, đặc biệt là trong điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều. PWM giúp giảm tổn thất năng lượng và tăng hiệu suất của hệ thống. Ngoài ra, PWM còn được sử dụng trong các ứng dụng như điều khiển đèn LED, điều khiển nhiệt độ, và các hệ thống điện tử công suất khác.
III. Thiết kế hệ thống điều khiển tốc độ động cơ một chiều
Chương này trình bày chi tiết về thiết kế hệ thống điều khiển tốc độ động cơ một chiều. Hệ thống bao gồm mạch điều khiển, mạch đảo chiều, và mạch điều chỉnh tốc độ. Mạch điều khiển sử dụng các linh kiện điện tử như transistor và MOSFET để điều khiển dòng điện và điện áp. Mạch đảo chiều cho phép động cơ hoạt động theo hai chiều quay khác nhau. Mạch điều chỉnh tốc độ sử dụng phương pháp PWM để điều chỉnh tốc độ động cơ một cách chính xác.
3.1. Mạch điều khiển và đảo chiều động cơ
Mạch điều khiển bao gồm các linh kiện điện tử như transistor và MOSFET, giúp điều khiển dòng điện và điện áp cung cấp cho động cơ. Mạch đảo chiều sử dụng các rơle hoặc MOSFET để thay đổi chiều quay của động cơ. Điều này đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng cần thay đổi hướng quay của động cơ như thang máy hoặc băng tải.
3.2. Mạch điều chỉnh tốc độ sử dụng PWM
Mạch điều chỉnh tốc độ sử dụng phương pháp PWM để điều khiển tốc độ động cơ một chiều. PWM giúp điều chỉnh điện áp đầu ra một cách chính xác, từ đó kiểm soát tốc độ động cơ. Hệ thống này đảm bảo độ chính xác cao và giảm thiểu tổn thất năng lượng, phù hợp với các ứng dụng công nghiệp yêu cầu điều khiển tốc độ chính xác.
