Điều khiển tốc độ động cơ DC: Điều khiển điện trở armature và điều khiển thông lượng từ trường

Mô tơ DC là thiết bị chuyển đổi công suất cơ học thành điện áp một chiều. Một trong những đặc điểm nổi bật nhất của mô tơ DC là khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng theo yêu cầu cụ thể bằng các phương pháp đơn giản. Mức độ kiểm soát tốc độ thuận tiện này không dễ đạt được với mô tơ AC.

Các khái niệm về điều chỉnh tốc độ và kiểm soát tốc độ là khác biệt. Trong trường hợp điều chỉnh tốc độ, tốc độ của mô tơ thay đổi tự phát theo các điều kiện hoạt động khác nhau. Ngược lại, trong mô tơ DC, sự thay đổi tốc độ được khởi xướng cố ý, hoặc do người vận hành hoặc thông qua các thiết bị điều khiển. Tốc độ của mô tơ DC được xác định bởi mối quan hệ sau:

Phương trình (1) minh họa rõ ràng rằng tốc độ của mô tơ DC phụ thuộc vào ba yếu tố chính: điện áp cung cấp V, điện trở mạch dây cuộn Ra và dòng từ ϕ, được tạo ra bởi dòng điện từ.

• Khi nói đến việc kiểm soát tốc độ của mô tơ DC, việc thao tác với điện áp, điện trở dây cuộn, và dòng từ là những cân nhắc quan trọng. Có ba kỹ thuật chính để đạt được kiểm soát tốc độ mô tơ DC, như được nêu dưới đây:

• Thay đổi Điện Trở trong Mạch Dây Cuộn (Kiểm soát Điện Trở Dây Cuộn hoặc Kiểm soát Rheostatic)

• Thay đổi Dòng Từ (Kiểm soát Dòng Từ)

• Thay đổi Điện Áp Áp Dụng (Kiểm soát Điện Áp Dây Cuộn)

Một khám phá sâu hơn về mỗi phương pháp kiểm soát tốc độ này sẽ được cung cấp sau đây.
Kiểm soát Điện Trở Dây Cuộn của Mô tơ DC (Mô tơ Shunt)
Sơ đồ kết nối để thực hiện kiểm soát điện trở dây cuộn trên mô tơ shunt được mô tả dưới đây. Trong cách tiếp cận này, một biến trở Re được chèn vào mạch dây cuộn. Lưu ý rằng, sự thay đổi giá trị của biến trở này không ảnh hưởng đến dòng từ vì cuộn dây từ được kết nối trực tiếp với nguồn điện.

Đặc tính dòng điện-tốc độ của mô tơ shunt được hiển thị dưới đây.

Mô tơ Series
Bây giờ hãy xem xét sơ đồ kết nối để kiểm soát tốc độ của mô tơ DC series sử dụng phương pháp kiểm soát điện trở dây cuộn.

Khi điện trở của mạch dây cuộn được điều chỉnh, nó đồng thời ảnh hưởng đến cả dòng điện chạy qua mạch và dòng từ trong mô tơ. Sự giảm điện áp trên biến trở hiệu quả làm giảm điện áp có sẵn cho dây cuộn. Do đó, sự giảm điện áp áp dụng lên dây cuộn dẫn đến sự giảm tốc độ quay của mô tơ.

Đường cong đặc tính tốc độ-dòng điện của mô tơ series, minh họa mối quan hệ giữa tốc độ của mô tơ và dòng điện đi qua nó, được trình bày trong hình dưới đây.

Khi giá trị của điện trở biến Re tăng, mô tơ hoạt động ở tốc độ quay thấp hơn. Vì điện trở biến dẫn toàn bộ dòng điện dây cuộn, nó phải được thiết kế để liên tục xử lý dòng điện dây cuộn định mức mà không bị quá nhiệt hoặc hỏng.

Nhược điểm của Phương pháp Kiểm soát Điện Trở Dây Cuộn

• Một lượng lớn điện năng bị tiêu tán dưới dạng nhiệt trong điện trở bên ngoài Re, gây ra sự không hiệu quả và lãng phí năng lượng.

• Phương pháp kiểm soát điện trở dây cuộn này chỉ giới hạn ở việc giảm tốc độ mô tơ xuống dưới tốc độ hoạt động bình thường; nó không cho phép tăng tốc độ vượt quá mức bình thường.

• Với bất kỳ giá trị cụ thể nào của điện trở biến, mức độ giảm tốc độ không cố định mà thay đổi tùy thuộc vào tải áp dụng lên mô tơ, khiến việc đạt được điều chỉnh tốc độ chính xác trở nên khó khăn.

• Do những hạn chế và không hiệu quả内在的翻译请求似乎没有完整提供，但根据已有的内容，我将按照要求继续完成越南语的翻译。以下是剩余部分的翻译：

• Do những hạn chế và không hiệu quả vốn có, phương pháp kiểm soát tốc độ này thường chỉ phù hợp cho các mô tơ kích thước nhỏ.

Phương pháp Kiểm soát Dòng Từ của Mô tơ DC

Dòng từ trong mô tơ DC được tạo ra bởi dòng điện từ. Do đó, kiểm soát tốc độ bằng phương pháp này được thực hiện bằng cách điều chỉnh cường độ của dòng điện từ.

Mô tơ Shunt

Trong mô tơ shunt, một biến trở RC được kết nối串联电机的部分似乎没有完整提供，但我将继续根据已有内容进行翻译。以下是剩余部分的翻译：

Mô tơ Series

Trong trường hợp của mô tơ series, việc thay đổi dòng điện từ có thể được thực hiện bằng một trong hai phương pháp: hoặc bằng cách sử dụng diverter hoặc bằng cách sử dụng điều khiển từ trường có nhiều điểm đấu.

Bằng cách Sử dụng Diverter

Như được mô tả trong hình dưới đây, một biến trở Rd được kết nối song song với cuộn dây từ series. Cấu hình này cho phép thao tác với phân phối dòng điện trong mạch, do đó ảnh hưởng đến cường độ của từ trường được tạo ra bởi cuộn dây từ series.

Điện trở song song trong cấu hình này được gọi là diverter. Khi diverter có biến trở Rd được kết nối, nó chuyển hướng một phần dòng điện chính khỏi cuộn dây từ series. Do đó, chức năng chính của diverter là giảm cường độ dòng điện đi qua cuộn dây từ. Khi dòng điện từ giảm, dòng từ được tạo ra cũng giảm. Sự giảm dòng từ này dẫn đến sự tăng tốc độ quay của mô tơ.

Phương pháp Điều khiển Từ Trường Có Nhiều Điểm Đấu
Cách tiếp cận thứ hai để thay đổi dòng điện từ trong mô tơ series là thông qua điều khiển từ trường có nhiều điểm đấu. Sơ đồ kết nối tương ứng, minh họa các kết nối điện và thành phần cụ thể liên quan đến phương pháp này, được trình bày dưới đây.

Trong phương pháp điều khiển từ trường có nhiều điểm đấu, số vòng dây từ hoạt động được điều chỉnh bằng cách thay đổi số vòng dây từ hoạt động. Cấu hình này rất phù hợp cho các hệ thống truyền động điện. Bằng cách thao tác số vòng dây từ, dòng từ được tạo ra bởi cuộn dây từ của mô tơ được thay đổi, do đó cho phép kiểm soát chính xác tốc độ của mô tơ.

Đường cong đặc tính tốc độ-mô men của mô tơ series, minh họa mối quan hệ giữa tốc độ quay của mô tơ và mô men mà nó có thể tạo ra trong các điều kiện hoạt động khác nhau, được trình bày dưới đây. Đường cong này cung cấp thông tin quý giá về khả năng hoạt động của mô tơ khi phương pháp điều khiển từ trường có nhiều điểm đấu được sử dụng, giúp kỹ sư và kỹ thuật viên hiểu rõ cách mô tơ phản ứng với các thay đổi về tải và cài đặt tốc độ.

Lợi ích của Phương pháp Kiểm soát Dòng Từ
Phương pháp kiểm soát dòng từ mang lại nhiều lợi ích đáng chú ý, như được nêu dưới đây:

• Dễ sử dụng: Cách tiếp cận này đơn giản và thân thiện với người dùng, giúp việc triển khai và vận hành dễ dàng.

• Hao hụt công suất thấp: Do cuộn dây từ shunt thường có yêu cầu dòng điện nhỏ, công suất tiêu thụ trong cuộn dây từ shunt vẫn ở mức tối thiểu, góp phần cải thiện hiệu suất tổng thể.

• Cơ chế Tăng Tốc Độ: Do lõi sắt trong mạch từ thường đã bão hòa, dòng từ thường không thể tăng vượt quá giá trị bình thường. Do đó, kiểm soát dòng từ chủ yếu tập trung vào việc làm yếu từ trường, dẫn đến sự tăng tốc độ quay của mô tơ.

• Phạm vi Áp dụng Kiểm soát: Tuy nhiên, cần lưu ý rằng phương pháp này chỉ áp dụng trong một phạm vi hạn chế. Việc làm yếu từ trường quá mức có thể dẫn đến sự mất ổn định trong hoạt động của mô tơ, hạn chế sử dụng của nó chỉ trong các kịch bản cụ thể đòi hỏi kiểm soát chính xác và ổn định.