[Thảo luận] Động cơ và những thông tin cần biết

[Dương Trần]

Động cơ Servo - Part 2
_____
Chào mọi người, hôm nay mình sẽ thảo luận về một số điểm cần lưu ý khi lựa chọn động cơ Servo. Mong các bạn, các anh có kinh nghiệm về lựa chọn, sử dụng động cơ sẽ cùng thảo luận để chủ đề này có ý nghĩa.

I. Điều kiện làm việc hiệu quả của động cơ
1. Mức quán tính cho phép (Permissible Inertia)
   - Là mức quán tính cho phép được chỉ định dành cho động cơ Servo để điều khiển ổn định. Quán tính của động cơ Servo phải lớn giá trị tính toán của tải trọng.
   - Quán tính tải trọng (Jl) bằng tổng các quán tính thành phần.
   - Quán tính là đại lượng biểu thị cho khả năng chống lại sự thay đổi chuyển động của vật (còn gọi là tính ì). Tính chất này của vật đặc trưng cho xu hương giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động đều (được miêu tả trong định luật I Newton). Quán tính gắn liền với khối lượng của vật, một vật có khôi lượng lớn thì mức quán tính lớn và cần có lực lớn để làm thay đổi chuyển động của nó.
   - Trong bất kỳ hệ thống mà động cơ điều khiển tải trọng đạt đến vị trí, tốc độ và moment chính xác, thì tỷ số giữa quán tính của tải trọng và động cơ đóng vai trò quan trọng để xác định khả năng đáp ứng của động cơ có đủ để điều khiển tải trọng hay không, đặc biệt trong quá trình khởi động (tăng tốc) và giảm tốc.

Hình 1: Một số công thức tính quán tính các hệ dẫn động. Nguồn: Internet.

2. Moment xoắn định mức của động cơ (Rated Torque)
   - Đây là thông số chỉ thỉ mức moment xoắn tham chiếu mà động cơ có thể hoạt động trong phạm vi dài. Theo tài liệu từ Oriental Motor, để động cơ hoạt động hiệu quả, thì moment định mức phải lớn gấp từ 1.5 - 2 lần moment xoắn do tải trọng gây ra. Còn theo Panasonic, trong tài liệu hướng dẫn thì họ khuyên nên chọn động cơ sao cho moment tải bằng hoặc ít hơn 80% so với moment định mức của động cơ.

3. Moment xoắn tức thời tối đa 
   - Momen xoắn tức thời tối đa (Max Instantaneous hoặc Peak Torque) là đại lượng chỉ thị moment xoắn lớn nhất mà động cơ có thể tải được, thường là thời điểm tăng tốc và giảm tốc. Giá trị Tmax của tải trọng (khi tăng hoặc giảm tốc) không nên vượt quá 80% giá trị Moment xoắn lớn nhất của động cơ.
   - 

4. Moment xoắn tải trọng hiệu quả (Effective Load Torque hoặc Trms)
   - Motor có thể được điều khiển khi hệ số an toàn tải trọng hiệu quả, là tỷ số giữa moment xoắn định mức và moment tải trọng hiệu quả bằng 1.5 ~2 hoặc hơn.

5. Điện áp
   - Tùy thuộc vào điện lưới nhà máy mà sử dụng động cơ DC, AC sao cho phù hợp

II. Tóm tắt quy trình lựa chọn động cơ Servo (theo hướng dẫn của hãng Oriental)
► Bước 1:  Một số thông số quan trọng cần thiết để lựa chọn động cơ: 

   - Các thông số từ 1-5 có được bằng cách "dịch" từ yêu cầu thiết kế về sản lượng, sai số cho phép, khối lượng tải,v...v

   - Các thông số 6, 7 có được từ việc lựa chọn hệ dẫn động, các bộ phận trong bộ truyền.

► Bước 2: Tính độ phân giải yêu cầu của động cơ

   - Bước này tính độ chính xác của động cơ (cũng có nghĩa độ chia nhỏ nhất mà Ecoder có thể đọc được). Giả sử độ chính xác yêu cầu tính toán là 0.72  , như vậy độ chính của động cơ cần phải đạt là 0,36 độ. 

   - Tùy theo mỗi bộ truyền, công thức tính sẽ khác nhau, ví dụ với bộ truyền Vitme-đai ốc:

                         Độ phân giải = (360*Độ chính xác nhỏ nhất)/Bước vít

► Bước 3: Xác định mô hình vận hành

  - Bước này xác định thời gian hoạt động, thời gian dừng, thời gian tăng, giảm tốc mà động cơ sẽ tuân theo

  - Tính sơ bộ vận tốc của động cơ

  - Vẽ đồ thị hoạt động của động cơ 

 

► Bước 4: Tính moment xoắn tác dụng lên trục động cơ

  - Một số công thức tính với các bộ truyền thường dùng:

► Bước 5: Tính quán tính bộ truyền

► Bước 6: Lựa chọn sơ bộ động cơ

► Bước 7: Tính moment xoắn tăng-giảm tốc

► Bước 8: Tính moment xoắn yêu cầu

   - Moment xoắn yêu cầu là moment tính toán lớn nhất có thể gây ra trên trục động cơ khi tăng hoặc giảm tốc:

   - Theo Oriental, Tm = Ta + Tl, trong đó:
                                        Tm: moment xoắn yêu cầu

                                        Ta: moment tăng tốc

                                        Tl: moment tải trọng

    

► Bước 9: Tính moment xoắn tải trọng hiệu quả

   - Cách tính momnet tải trọng hiệu quả:

   

   Trong đó: 

t1 - thời gian tăng tốc

t2 - thời gian hoạt động

t3 - thời gian giảm tốc

t4 - thời gian dừng

tf - chu kỳ hoạt động