Mạch đảo chiều motor dc - mạch đảo chiều động cơ dùng transistor

-

Một trong những thiết bị điện đã và đang được sử dụng cực kỳ phổ biến trong cuộc sống hiện nay, đó chính làmô tơ điện 1 pha. Mặc dù vậy, cũng có khá nhiều vấn đề phức tạp được người dùng quan tâm trong quá trình đấu nối để vận hành thiết bị. Chẳng hạn nhưcách đảo chiều động cơ 1 pha trong quá trình sử dụng. Cùng làm rõ vấn đề trên thông qua bài viết ở dưới đây nhé!


1. Khái niệm động cơ 1 pha

Để biết cách đảo chiều động cơ 1 pha, đầu tiên bạn cần nắm rõ khái niệm cũng như mạch đảo chiều động cơ 1 pha. Động cơ điện 1 pha là loại động cơ mà dây quấn stato chỉ có 1 cuộn dây pha, trong khi đó nguồn cấp cũng là 1 dây pha và 1 dây nguội (được cung cấp thêm tụ điện để làm lệch pha).

Bạn đang xem: Mạch đảo chiều motor dc

*

Đối với động cơ điện 1 pha, dây quấn stato chỉ có 1 cuộn dây pha

Tuy nhiên, trong trường hợp chỉ có 1 cuộn dây pha thì động cơ sẽ không thể tự mở máy được vì khi đó từ trường 1 pha chính là từ trường đập mạch. Để động cơ 1 pha có thể tự mở máy được, các bạn có thể dùng nhiều phương pháp xử lý khác nhau.

Động cơ điện không đồng bộ (ký hiệu KDB) 1 pha, tức là motor điện 1 pha thường được ứng dụng rất nhiều trong sản xuất và đời sống. Chúng xuất hiện trong nhiều lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như: máy nén khí, tời kéo, máy bơm nước, các dụng cụ cầm tay,…

2. Nguyên lý đảo chiều động cơ 1 pha

Muốn cho motor 2 chiều 1 pha có thể làm việc, stato của động cơ cần được cung cấp dòng điện xoay chiều. Dòng điện chạy qua dây quấn stato sẽ tạo ra từ trường quay, đạt được tốc độ: n=60f/ p (vòng/ phút). Trong đó: f chính là tần số của nguồn điện, còn p chính là số đôi cực của dây quấn stato.

Trong quá trình quay, từ trường này sẽ tiến hành quét qua các thanh dẫn củarôto, từ đó làm xuất hiện ở đó 1 sức điện động cảm ứng. Vì dây quấnrôto có đặc điểm là kín mạch nên sức điện động này sẽ tạo ra 1 dòng điện trong các thanh dẫn củarôto. Các thanh dẫn này có dòng điện lại nằm bên trong từ trường, nên chúng sẽ tương tác với nhau, do đó tạo ra lực điện từ đặt vào trong các thanh dẫn.

Tổng hợp các lực trên đây sẽ tạo ra mô men quay đối với trục rôto, do đó sẽ làm cho rôto chuyển động quay theo chiều của từ trường. Khi motor quay 2 chiều hoạt động, tốc độ của rôto (n) luôn luôn nhỏ hơn tốc độ đo được của từ trường (n1). Kết quả là rôto sẽ quay chậm lại, cho nên nó luôn nhỏ hơn n1. Cũng chính vì thế động cơ còn được gọi tên là động cơ không đồng bộ.

Độ sai lệch giữa tốc độcủa rôto và tốc độ từ trường còn được gọi là hệ số trượt, người ta ký hiệu là S. Thông thường, hệ số trượt sẽ nằm trong khoảng từ 2% 10%.

*

Nguyên lý đảo chiều động cơ 1 pha

3. Vì sao cần đảo chiều motor 1 pha

Động cơ motor điện đang hoạt động ổn định, bỗng một ngày nó lại “giở chứng” xảy ra lỗi chạy ngược chiều nên bạn không thể tiếp tục sử dụng được nữa. Chắc hẳn bạn sẽ phân vân không biết tại sao lại như vậy?

Hiện tượng động cơ quay ngược chiều:

Các động cơ 3 pha thông thường thì các bạn chỉ cần đảo 2 trong 3 pha, khi đó động cơ sẽ quay ngược trở lại. ví dụ: Ban đầu thứ tự pha là A, B, C, động cơ quay thuận – ngược lại, khi đổi thứ tự pha thì: B, A,C hoặc A,C,B, tất nhiên động cơ sẽ quay ngược lại.Có thể là động cơ vẫn chỉ quay theo 1 chiều nhất định, nhưng do hiệu ứng hoạt nghiệm đem lại từ các đèn huỳnh quang hoặc đèn cao áp thủy ngân của động cơ mà các bạn có cảm tưởng như thế. Nguyên nhân có thể do cánh quạt của chúng nằm trong 1 góc, ở đây chỉ có 1 đèn hoặc vài chiếc đèn cùng pha chiếu sáng. Các động cơ khác sẽ nằm ở vị trí được nhiều đèn khác pha chiếu vào cùng 1 lúc nên sẽ không có hiệu ứng này.Bên trong quạt, ngay tại điểm trung tính cũng có thể có một cảm biến nhiệt tự cắt theo kiểu lưỡng kim. Có thể cái cảm biến này xảy ra tiếp xúc xấu, nên điện đặt vào chúng sẽ không ổn định. Tuy nhiên, khi khởi động cũng không thể nào trơn tru được. Ban đầu, gió thổi khiến động cơ quay theo chiều này, sau đó bỗng tiếp xúc được, nó sẽ quay theo chiều ngược lại.

Nguyên nhân chủ yếu nào khiến motor điện quay ngược chiều, hay nói cách khác, khiến nó trở thành motor 2 chiều? Bật quạt điện không quay, các bạn lấy tay quay chiều nào thì chúng chạy chiều đó, có thể là do:

Lâu ngày động cơ hư bạc, quạt bị kẹt nên quay rất chậm hoặc chúng không quay,… Cũng có thể là như vậy, nhưng bạn cần để ý xem khi cấp mô men cho nó chạy có còn có tiếng kêu không? Và không thể cấp mô men chiều nào thì lại quay theo chiều ấy được.Do đứt mạch dây chạy, lúc này quạt không thể quay được, vấn đề ở đây là bên trong các bối dây này đã bị chập với nhau. Khi đó bạn cần kiểm tra hết các điện trở ở các cuộn dây và tiến hành đo tiết diện dây. Sau đó, tính xem dây quấn bao nhiêu vòng và điện trở thực của các cuộn dây đó là bao nhiêu. Và cuối cùng, thực hiện theo cách đảo chiều động cơ 1 pha theo cách dưới đây!

4. Cách đấu mạch đảo chiều động cơ 1 pha

Một trong những phương pháp đảo chiều motor 1 pha cực kỳ đơn giản dành cho đa phần những loại mô tơ điện 1 pha hiện nay, đó là bạn chỉ cần đổi 2 dây cuộn đề lại là đã có thể tiến hành đổi chiều động cơ điện cực kỳ hiệu quả.

Ngoài ra, việc đảo chiều dây điện cũng có thể được thực hiện thông qua việc đấu nối các đầu dây điện lại với nhau. Vậy, thao tác đấu dây điện được tiến hành như thế nào?

Thông thường, một động cơ điện 1 pha sẽ bao gồm có 5 loại dây, trong đó bao gồm có: 1 dây chung (ký hiệu T), 1 dây đề (ký hiệu G), 2 dây thắng (ký hiệu B) và 1 dây chạy (ký hiệu G). Đồng thời, bạn có thể dễ dàng xác định ngay 2 dây nguồn AC sẽ được ký hiệu chung là V1 và V2.

*

Sơ đồ mạch điện khi đảo chiều motor 1 pha

Để tiến hành đảo chiều quay mô tơ 1 pha, các bạn có thể thực hiện bằng cách đấu nối V1 vào với T. Đồng thời, bạn hãy nối 2 đầu tụ với 2 dây R và G. Sau đó, bạn sử dụng đầu dây V2 để nối với R hoặc dây G. Như vậy là bạn đã hoàn thành thao tác đảo chiều quay động cơ 1 pha. Cụ thể, ta có các bước để làm motor quay 2 chiều như sau:

Bước 1: Đánh dấu, ký hiệu các đầu dây, chẳng hạn như: A, B, C, D.Bước 2: Dùng Ohm kế (loại đồng hồ đo ôm, có trong VOM) để đo lần lượt từng cặp dây. Sẽ có 2 cặp thông điện được với nhau, trong đó giá trị điện trở cặp nào lớn hơn thì đó chính là cuộn đề, cuộn còn lại chính là cuộn chạy!

Bạn đấu tụ vào giữa vị trí dây chạy và dây đề, để cho 1 dây nguồn cấp vào dây chung, còn dây nguồn còn lại thì cấp vào 1 trong 2 đầu tụ. Khi đó, động cơ sẽ quay theo 2 chiều ngược nhau. Lưu ý là nếu như cuộn đề và cuộn chạy không giống nhau thì chỉ có 1 chiều, lúc này động cơ sẽ nóng hơn.

Chẳng hạn như sau khi đo, chúng ta sẽ có được các giá trị sau:

AB = ∞ lớn => chứng tỏ không thông điện.CD = ∞ lớn => chứng tỏ không thông điện.AC = 360 ΩBD = 280 Ω

Như vậy, cuộn chạy chính là BD, còn cuộn đề sẽ là AC.

Còn đối với loại 3 dây mà bạn đã nối sẵn điểm chung ở bên trong thì cũng tương tự như vậy, cuộn chạy sẽ có trị số Ω nhỏ hơn ở cuộn đề.

5. Công tắc đảo chiều motor 1 pha

Hiện nay, để giúp cho việc đấu nối đảo chiều dòng điện 1 pha được dễ dàng và nhanh gọn, hiệu quả hơn, trên thị trường có bán sẵn 1 sản phẩm có tên là công tắc đảo chiều motor 1 pha. Sản phẩm này được xem là giải phải khắc phục động cơ motor điện quay ngược chiều vô cùng hiệu quả, các bạn có thể mua tại các cửa hàng điện gia dụng hoặc đặt mua trên các trang thương mại điện tử.

Thông số kỹ thuật:

Tên sản phẩm: công tắc đảo chiều motor 1 pha
Góc xoay: 360 độ
Dòng tải định mức của sản phẩm: 6A-10AĐiện áp định mức sản phẩm: 415VTiêu chuẩn cho thiết bị có thể chuyển mạch IEC 60947 3Tiêu chuẩn an toàn điện IEC 60204-1Tuổi thọ cơ: 2.000.000 lần chuyển mạch
Tuổi thọ điện: 100.000 lần chuyển mạch (đo được ở dòngđịnh mức)Kích thước: 48 x 48 mm

*

Sản phẩm công tắc đảo chiều motor 1 pha

Cách khắc phục động cơ motor điện quay ngược chiều với công tắc đảo chiều như sau:

Đổi 2 đầu dây đấu ở 2 cái chổi than cho nhau, nó sẽ quay ngược lại ngay
Đảo chiều quay của động cơ điện 1 pha, tức là motor điện ngược chiều:

Đầu tiên, chúng ta cần xác định được: Động cơ 1 chiều gồm có 5 dây, trong đó: 1 dây chung (T), 1 dây đề (G), 1 dây chạy (R), và 2 dây thẳng (B).

Nếu không nắm rõ dây nào tên gì và có chức năng gì thì các bạn có sử dụng cách sau: Thông thường, chỉ có 2 dây điện lưới xoay chiều có màu đỏ, còn với 3 dây còn lại thì các bạn cứ nối thử 2 dây 1 với nhau mà không sợ cháy. Nếu động cơ chạy nhanh hơn thì đó chính là 2 dây pha và dây chung. Còn nếu chúng chạy chậm thì đó chính là dây đề và dây chung.

Động cơ dc đảo chiều đơn giản bằng cách đổi chiều cấp điện cho cuộn dây kích từ. Bài viết hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu về sơ đồ nguyên lý 4 mạch đảo chiều động cơ dc.


1. Mạch đảo chiều quay động cơ dc dùng 2 rơ le

Mạch đảo chiều quay động cơ sử dụng 2 rơ le được thiết kế như hình bên dưới. Sử dụng 2 nút nhấn để điều khiển đóng mở 2 rơ le, mỗi rơ le tương ứng với một chiều quay động cơ. Qua đó đảo chiều được động cơ dc.

*

Sơ đồ mạch đảo chiều động cơ dc dùng 2 rơ le

Nguyên lý mạch điện:

+ Ở trạng thái bình thường, động cơ 2 đầu dây động cơ được nối với lại với nhau và nối với nguồn 12V. Điện áp 2 đầu dây động cơ bằng 0, do đó động cơ không hoạt động.

+ Khi nhấn nút THUẬN cuộn dây rơ le 1 được cấp điện nên rơ le đóng. Tiếp điểm rơ le tác động nối chân C với chân NO. Khi đó động 2 đầu động cơ được cấp điện áp 12V, dòng điện đi từ phải qua trái động cơ. Do đó động cơ sẽ hoạt động và ta giả sử chiều quay của động cơ là chiều thuận.

+ Khi nhấn nút NGHỊCH thì rơ le 2 được cấp điện, nên tiếp điểm thường hở rơ le chuyển sang thường đóng. Khi đó động cơ được cấp điện và dòng điện có hướng từ trái qua phải động cơ. Động cơ hoạt động và quay theo chiều ngược lại.

Ưu và nhược điểm

+ Ưu điểm là mạch đơn giản, dễ đấu dây vì sử dụng ít linh kiện. Công suất của rơ le lớn từ 10A – 25A nên phù hợp với nhiều loại động cơ một chiều.

+ Nhược điểm là do rơ le sử dụng tiếp điểm cơ khí nên tốc độ đóng cắt của mạch thấp.

2. Mạch đảo chiều quay động cơ dc dùng cầu transistor

Sơ đồ mạch cầu H điều khiển đảo chiều quay động cơ dc sử dụng transistor như hình bên dưới. Mạch sử dụng 2 transistor NPN công suất TIP41 phía trên cầu H và 2 transistor PNP TIP42 bên dưới cầu H. Dùng transistor BC547 làm mạch lái để kích 4 transistor công suất.


hep.edu.vn khuyên bạn nên xem: Tất tần tật về làm hồng cô bé giá bao nhiêu? Địa chỉ an toàn và uy tín 2022 | hep.edu.vn

*

Sơ đồ mạch đảo chiều động cơ dùng cầu H transistor

Nguyên lý hoạt động

+ Mỗi bên của cầu H sử dụng transistor NPN nối tiếp PNP và chung cực B, nên khi transistor này dẫn thì transistor kia không dẫn. Điều này giúp việc điều khiển dễ dàng và tránh ngắn mạch khi cả 2 transistor cùng dẫn.

Xem thêm: Sạc pin máy ảnh canon chính hãng giá tốt, trả góp 0%, cách sạc pin máy ảnh đúng cách

+ Ở trạng thái bình thường, transistor BC547 Q5, Q6 không dẫn. Nên các transistor TIP42 Q3, Q4 không dẫn, kéo theo transistor Q1, Q2 không dẫn. Do đó động cơ không được cấp điện nên không hoạt động.

+ Khi nhấn nút THUẬN thì transistor Q5 BC547 được kích dẫn, kéo cực B của transistor Q1 và Q3 xuống 0V nên Q3 dẫn, Q1 không dẫn. Q3 dẫn nên ngay lập tức transistor Q2 được phân cực qua điện trở R3. Lúc này động cơ hoạt động quay theo chiều thuận, dòng điện qua Q2, động cơ và Q3.

+ Khi nhấn nút NGHỊCH thì transistor Q6 dẫn. Nguyên lý tương tự thì Q4, Q1 dẫn nên động cơ quay theo chiều ngược lại.

+ Các diode D1, D2, D3, D4 mắc song song với transistor với nhiệm vụ triệt tiêu dòng điện phát ngược lại khi ngưng cấp điện cho động cơ.

Ưu và nhược điểm

+ Ưu điểm: Mạch thực hiện tốc độ đóng cắt nhanh, có bảo vệ dòng ngược, tránh được hiện tượng ngắn mạch cầu H. Tín hiệu điều khiển đơn giản, có thể có biên độ từ 5V.

+ Nhược điểm: Mạch tương đối phức tạp, ở mạch này tổn hao do điện áp rơi trên transistor công suất lớn nên không phù hợp cho việc điều khiển tốc độ với động cơ công suất lớn.

3. Mạch đảo chiều quay và điều khiển tốc độ dùng L298

Mạch bên dưới sử dụng vi điều khiển Arduino UNO R3 để điều khiển chiều quay và tốc độ 2 động cơ dc thông qua module L298.

Một module L298 có thể điều khiển cùng lúc tối đa 2 động cơ độc lập hoàn toàn.

*

Mạch điều khiển tốc độ và đảo chiều dùng L298

Sơ đồ đấu dây:


hep.edu.vn khuyên bạn nên xem: Đậu đen bao nhiêu calo? Cách ăn đậu đen để giảm cân trong 1 tháng 2022 | hep.edu.vn

+ Module sử dụng nguồn 12 để cấp nuôi module và nguồn công suất cho động cơ.

+ Sử dụng hai chân 6, 7 của Arduino đọc tín hiệu công tắc để thực hiện đảo chiều 2 động cơ tương ứng.

+ Hai chân A0, A1 đọc giá trị điện áp từ hai biến trở qua đó thay đổi tốc độ của từng động cơ.

+ Chân 9, 10 xuất xung tín hiệu PWM điều khiển tốc độ động 1.

+ Chân 12, 12 xuất tín hiệu PWM điều khiển động cơ 2

+ Động cơ 1 kết nối với chân OUT1, OUT2 và động cơ 2 kết nối với chân OUT3, OUT4.

Chương trình trên Arduino

#define IN1 9

#define IN2 10

#define IN3 11

#define IN4 12

int tocdo1=0;

int tocdo2=0;

int trangthai1=0;

int trangthai2=0;

void setup()

{

pin
Mode(IN1, OUTPUT);

pin
Mode(IN2, OUTPUT);

pin
Mode(IN3, OUTPUT);

pin
Mode(IN4, OUTPUT);

pin
Mode(6, INPUT_PULLUP);

pin
Mode(7, INPUT_PULLUP);

}

void loop()

{

tocdo1=analog
Read(0);

tocdo1=tocdo1/4;

tocdo2=analog
Read(1);

tocdo2=tocdo2/4;

//********Dieu khien dong cơ 1*********//

if( digital
Read(6)==0){ //chạy nghịch

if( trangthai1 != digital
Read(6) ){

digital
Write(IN1, LOW);

digital
Write(IN2, LOW);

delay(500);//dừng motor trước khi đảo chiều

trangthai1=0;

}

digital
Write(IN2, LOW);

analog
Write(IN1,tocdo1);

}

if( digital
Read(6)==1){ //chạy thuận

if( trangthai1 != digital
Read(6) ){

digital
Write(IN1, LOW);

digital
Write(IN2, LOW);

delay(500);//dừng motor trước khi đảo chiều

trangthai1=1;

}

digital
Write(IN2, HIGH);

analog
Write(IN1,tocdo1);

}

//********Dieu khien dong cơ 2*********//

if( digital
Read(7)==0){ //chạy nghịch

if( trangthai2 != digital
Read(7) ){

digital
Write(IN3, LOW);

digital
Write(IN4, LOW);

delay(500);//dừng motor trước khi đảo chiều

trangthai2=0;

}

digital
Write(IN4, LOW);

analog
Write(IN3,tocdo2);

}

if( digital
Read(7)==1){ //chạy thuận

if( trangthai2 != digital
Read(7) ){

digital
Write(IN3, LOW);

digital
Write(IN4, LOW);

delay(500);//dừng motor trước khi đảo chiều

trangthai2=1;

}

digital
Write(IN4, HIGH);

analog
Write(IN3,tocdo2);

}

}

Ưu điểm và nhược điểm

+ Ưu điểm module tích hợp nên việc đấu dây đơn giản, điều khiển được 2 động cơ cả đào chiều và điều khiển được tốc độ.

+ Nhược điểm mạch cầu H có công suất nhỏ, điện áp dưới 3V, dòng điện nhỏ hơn 5A. Đòi hỏi biết kiến thức về lập trình Arduino.

Video mô phỏng mạch đảo chiều dùng L298

https://youtu.be/GEel
Md_Ai
X0

4. Mạch cầu H sử dụng 4 mosfet kênh N

Đặc điểm của mạch dùng 4 mosfet kênh N là khi thay đổi độ rộng xung PWM từ 0 -50% thì tốc độ động cơ giảm từ tốc độ tối đa về 0.

Khi độ rộng xung PWM tăng từ 50– 100% thì điện áp trung bình trên động cơ đổi dấu nên động cơ quay chiều ngược lại. Và tốc độ tăng từ 0 đến tốc độ lớn nhất.


hep.edu.vn khuyên bạn nên xem: Mẫu biệt thự 1 tầng mái thái có sân vườn đẹp tại Hải Dương 2022 | hep.edu.vn

*

Sơ đồ mạch đảo chiều động cơ dc dùng mạch cầu H

Mạch gồm 3 phần là phần điều khiển, mạch lái và mạch công suất.

+ Mạch điều khiển sử dụng xung PWM từ vi điều khiển hoặc IC phát xung như IC555. Xung PWM sau đó qua 2 opto cách ly PC817 trước khi đưa vào mạch lái.

Như trên mạch ta thấy cách mắc opto cực âm Led nối với GND, opto 2 cực âm Led mắc với xung PWM. Do đó ở đầu bên kia opto ta nhận được 22 xung PWM ngược 180 độ. Do vậy ta chỉ cần một xung PWM để điều khiển cả mạch.

+ Mạch lái sử dụng IC lái IR2103, IC này có sẽ đảm bảo điện áp điều khiển ở cực G của Mosfet sẽ ổn định. Đảm bảo cho Mosfet dẫn bão hòa, do đó điện áp rơi trên mosfet thấp, hiệu suất của mạch cao.

Mỗi IC IR2103 sẽ điều khiển 2 mosfet của một bên nhánh cầu H.

+ Mạch công suất sử dụng 4 mosfet kênh N, điện áp của mạch lái không phụ thuộc mạch công suất. Nên ta có thể sử dụng điện áp cao ở mạch công suất để điều khiển các động cơ điện áp cao.

Để tìm hiểu chi tiết về nguyên lý mạch đảo chiều động cơ dc dùng mạch cầu H mosfet vui lòng tham khảo bài viết tại đây.

Ưu và nhược điểm

+ Ưu điểm: Mạch điều khiển được động cơ công suất lớn, các mosfet dẫn như một công tắc đóng nên tổn hao ít. Mạch điều khiển được cách lý tốt với mạch công suất. Xung PWM có thể từ IC, mạch phát xung hay vi điều khiển nên có thể không cần lập trình.

+ Nhược điểm: Mạch điện phức tạp, cần thiết kế nguồn riêng cho mạch điều khiển, mạch lái và mạch công suất để đảm bảo cách ly tốt.