Mạch Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ DC Và AC Phổ Biến Nhất Trên Thị Trường

Bạn có đang tìm kiếm một giải pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ DC và AC một cách linh hoạt và hiệu quả? Bạn muốn kiểm soát chính xác điện áp, dòng điện, tần số, tốc độ và công suất của động cơ để tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng?

Mạch Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ DC Và AC chính là chìa khóa giúp bạn chinh phục mọi tốc độ! 

Bài viết này sẽ giới thiệu cho bạn những loại Mạch Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ DC Và AC phổ biến nhất trên thị trường hiện nay, giúp bạn lựa chọn được giải pháp phù hợp nhất cho nhu cầu của mình. Hãy cùng bắt đầu hành trình chinh phục mọi tốc độ!

1. Khái niệm mạch điều chỉnh tốc độ motor 

Mạch điều chỉnh tốc độ motor là sản phẩm có nhiệm vụ duy trì một cách ổn định vận tốc cho trục khuỷu động cơ trong khi cần ga đang được giữ ở mức cố định và mức tải thay đổi có thể tăng, giảm đột xuất hoặc có khi liên tục. Ổn định được mọi tốc độ động cơ chính là yêu cầu làm việc của nhiều loại máy móc khác nhau. Có như vậy, chúng ta mới giới hạn được vận tốc tối đa, tối thiểu của trục khuỷu động cơ, tránh gây ra những hư hỏng không đáng có.

Sơ đồ minh họa của bộ điều chỉnh tốc độ motor

2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ điều chỉnh tốc độ motor

a) Đối với bộ điều tốc cơ năng đa chế (nhiều chế độ)

Bộ điều tốc cơ khí motor nhiều chế độ sẽ đảm bảo cho động cơ làm việc được ổn định ở bất kỳ 1 chế độ hay tốc độ nào (từ chế độ nmin đến nmax)

Cấu tạo bộ điều tốc, điều chỉnh cơ khí nhiều chế độ

• Bao gồm có quả văng, tay đòn (cần), lò xo điều tốc được nối với thanh răng của bộ phận bơm cao áp. Muốn điều chỉnh tăng hoặc giảm tốc độ hoạt động của motor thì bạn chỉ cần thay đổi  lực căng của phần lò xo điều tốc, nếu lực ép lò xo điều tốc càng căng thì tốc độ động cơ sẽ càng cao. 
• Người ta thường dùng cơ chế truyền động bánh răng đảm bảo cho tốc độ trục của bộ điều tốc cao hơn của trục cam. Chiếc bơm cao áp nhờ đó có thể sử dụng quả văng nhỏ mà vẫn có được lực lớn để thực hiện việc kéo thanh răng.

Sơ đồ cấu tạo của bộ điều tốc motor cơ khí nhiều chế độ

Nguyên lý hoạt động của bộ điều tốc

• Đạp bàn đạp ga mạnh lên sẽ làm tăng lực căng của phần lò xo của bộ điều tốc, động cơ cũng sẽ làm việc ổn định ở một tốc độ lớn hơn. Lúc đó, nếu tốc độ của động cơ tăng lên do giảm tải lực ép từ bên ngoài sẽ làm tăng cường lực ly tâm của hai quả văng lên một giá trị lớn hơn so với lực ép của lò xo. Điều này khiến khớp trượt cũng bị đẩy sang phải, đi qua cánh tay đòn rồi kéo thanh răng về mức giảm nhiên liệu.
• Nếu tốc độ của động cơ đang giảm xuống, lực ly tâm của 2 quả văng cũng sẽ giảm xuống còn nhỏ hơn lực ép của lò xo trong bộ điều tốc. Lúc này, lò xo sẽ đẩy khớp trượt về phía bên tay trái thông qua cánh tay đòn để kéo thanh răng về phía mức tăng nhiên liệu nhằm thực hiện nhiệm vụ điều chỉnh, điều khiển tốc độ của động cơ. 
• Để giảm tốc độ xe xuống, bạn phải nhả bàn đạp ga, lúc này lực căng của lò xo trong bộ điều tốc cũng giảm xuống, khớp trượt bị đẩy sang bên phải kéo theo thanh răng về phía mức giảm nhiên liệu, kết quả là tốc độ của động cơ giảm. Bộ điều tốc sẽ tiếp tục hoạt động để thực hiện điều chỉnh tốc độ của motor tại vị trí cố định của bàn đạp ga.

b) Đối với bộ điều tốc chân không

Cấu tạo của bộ điều chỉnh tốc độ chân không:

• Gồm có 1 chiếc màng gắn vào đầu thanh răng, màng này sẽ chia buồng điều tốc ra thành 2 buồng là A và B. Buồng A được thông với áp suất khí trời, còn buồng B được thông với ống khuếch tán để hút không khí nhờ vào chiếc ống nối mềm. Chiếc lò xo điều tốc sẽ luôn đẩy màng và bộ phận thanh răng bơm cao áp về phía mức cung cấp nhiên liệu tối đa (phía bên trái). Nút kéo tắt máy lúc này sẽ tác động trực tiếp lên thanh răng nhằm kéo thanh răng về phía bên phải để cắt dừng nhiên liệu.
• Độ chân không hay còn gọi là sức hút trong buồng chân không sẽ được thay đổi tùy theo vị trí của cánh bướm gió ở trong chiếc ống khuyếch tán và căn cứ vào vận tốc của trục khuỷu động cơ. Nếu bạn tác động vào cần ga và mở rộng cánh bướm gió thì sức hút ở buồng chân không lúc này sẽ bị yếu. 
• Ngược lại, nếu bạn đóng nhỏ cánh bướm gió lại thì sức hút trong buồng chân không lúc này sẽ lại tăng lên. Dựa trên nguyên lý hoạt động này, bộ điều tốc chân không sẽ thực hiện điều chỉnh tốc độ của động cơ ở mọi vận tốc khác nhau.

Sơ đồ cấu tạo của bộ điều chỉnh tốc độ chân không

Nguyên tắc hoạt động của bộ điều chỉnh tốc độ chân không

• Trong khi động cơ đang vận hành với tốc độ thấp, chúng ta hãy ấn bàn đạp để đạp ga cánh bướm gió lúc này sẽ mở lớn. Do đó, sức hút trong buồng chân không cũng sẽ giảm, chiếc lò xo thắng được sức hút đẩy màng và thanh răng qua phía bên trái làm tăng thêm lượng nhiên liệu cung cấp của bơm, từ đó làm tăng tốc độ và công suất làm việc cho động cơ.
• Khi sức hút ở nơi buồng chân không lúc này sẽ cân bằng với sức căng của lò xo màng, đồng thời, thanh răng sẽ ổn định được ở vị trí đó làm tăng thêm lượng nhiên liệu cần thiết bơm vào cho vòi phun.
• Trường hợp động cơ đang chạy nhưng muốn giảm tốc thì chúng ta nhả bàn đạp ga, cánh bướm gió sẽ đóng bớt phần đường ống hút lại và sức hút trong buồng chân không sẽ tăng lên, lớn hơn sức căng của lò xo để kéo màng và thanh răng về phía bên phải nhằm mục đích làm giảm bớt lượng nhiên liệu cung cấp vào chiếc bơm cao áp, tốc độ động cơ sẽ từ từ giảm xuống.

Nguyên tắc hoạt động của bộ điều chỉnh tốc độ chân không

3. Phân loại mạch điều chỉnh tốc độ motor

Bộ điều chỉnh tốc motor trên thị trường gồm có 4 loại sau:

• Bộ điều tốc cơ khí, tác dụng được nhờ vào lực ly tâm.
• Bộ điều tốc chân không, hoạt động nhờ vào sức hút của piston động cơ.
• Bộ điều tốc thủy lực, vận hành nhờ áp suất của nhiên liệu vận chuyển vào trong bơm cao áp.
• Bộ điều chỉnh tốc độ dùng cho motor 1 pha và 3 pha

Bộ điều chỉnh tốc dùng cho motor 1 pha và 3 pha gồm 4 loại như sau:

- Loại 1: Motor 1 pha 0.75kw gắn hộp điều tốc. Tốc độ 40 - 200 vòng: 

- Loại 2: Motor 1 pha 1.5kw gắn hộp điều tốc. Tốc độ 40 - 200 vòng: 

- Loại 3: Motor 3 pha 2.2kw gắn hộp điều tốc. Tốc độ 40 - 200 vòng: 

- Loại 4: Motor 3 pha 4.0kw gắn hộp điều tốc. Tốc độ 40 - 200 vòng: 

Dưới đây là link chi tiết các bộ điều chỉnh tốc độ motor 1 pha và 3 pha được sử dụng phổ biến trong các nhà máy xí nghiệp cũng như trong hộ gia đình:

• Bộ Điều Tốc Motor 3 Pha
• Bộ Điều Khiển Tốc Độ Motor 220V

4. Các sản phẩm mạch điều chỉnh tốc độ motor trên thị trường

a) Mạch điều khiển tốc độ motor dc PWM DC Motor Speed Controller 40A

• Là bộ điều khiển tốc độ động cơ DC PWM có chất lượng tốt cả về linh kiện cũng như gia công, phần vỏ hộp chắc chắn để bảo vệ, đặc biệt chiếc núm điều khiển nhanh - chậm có chế độ ngắt tiết kiệm năng lượng. Sản phẩm có khả năng điều chỉnh tốc độ của động cơ DC theo ý muốn chỉ cần thông qua núm chỉnh ở  trên vỏ hộp.
• Bên cạnh đó, bộ điều khiển DC PWM còn được tích hợp sẵn 1 bộ công tắc đảo chiều động cơ nhằm giúp bạn có thể đảo chiều cho động cơ điện 1 cách dễ dàng.

b) Mạch điều chỉnh tốc độ công suất máy bơm mini - Chiết áp điều tốc 12v

Thường dùng cho các loại máy bơm mini tăng áp có điện thế 12V, để điều chỉnh dòng điện vào với cường độ từ 0 - 100%. Đồng thời, giúp điều chỉnh công suất làm việc của chiếc máy bơm mini 12V hoặc máy bơm phun thuốc trừ sâu, phân bón.

Bộ điều chỉnh tốc độ công suất máy bơm mini

c) Mạch điều chỉnh tốc độ motor SPG 

Là sản phẩm được thiết kế dành riêng cho các loại motor có tính năng điều chỉnh tốc độ nhanh - chậm của SPG. Thông thường, dòng sản phẩm điều tốc motor được sử dụng tại Việt Nam có dòng điện là 1pha 220V và tần số là 50Hz nên một số mã thường dùng là: SUA 25IX - V12, SUA 40IX - V12, SUA 60IX - V12, SUA 90IX - V12, SUA 06IX -V12, SUA 15IX - V12, SUA 180IX - V12,...

d) Bộ điều chỉnh tốc độ motor - Dimmer 12V DC

Dimmer 12V DC là bộ điều chỉnh dùng để thay đổi điện áp cho motor DC, bơm DC chạy bằng nguồn điện từ 3 - 12V. Khi sử dụng motor này, bạn có thể điều chỉnh tốc độ của vòng quay sao cho phù hợp với các công việc như khoan, mài, cắt,... Toàn bộ dimmer còn được phủ kín bằng chất liệu nhựa ABS để đảm bảo động cơ hoạt động được trong điều kiện có độ ẩm cao.

Bộ điều chỉnh tốc độ motor - Dimmer 12V DC

e) Mạch điều khiển tốc độ 3 pha motor DC

Mạch điều chỉnh tốc độ motor 3 pha DC từ 9 - 60V là 1 mạch điều chỉnh tốc độ dành cho motor hoặc các thiết bị điện nhỏ khác. Có thể dùng điều chỉnh tốc độ của máy bơm áp lực mini, máy bơm phun thuốc trừ sâu hoặc điều chỉnh dòng điện đi vào các thiết bị điện tử cũng tốc độ máy bơm phun sương giải nhiệt, tưới lan.

f) Bộ điều khiển tốc độ động cơ 3 pha

• Đầu vào: điện áp 240V 1 pha hoặc 415V 3 pha.
• Đầu ra: Ổ đĩa biến tần dòng điện 3 pha.
• Điều khiển: Chế độ dừng/ bắt đầu, tăng tốc độ (s), giảm tốc độ (s), tốc độ chạy (Hz) và dừng khẩn cấp.
• Hiển thị: Tốc độ hiện tại (Hz), tải (A).
• Động cơ dây nối theo hình sao.

Bộ điều khiển tốc độ động cơ 3 pha

g) Bộ điều khiển tốc độ AC 380V 3 pha điện áp vectơ 

Điện áp vectơ là bộ điều khiển được sử dụng rộng rãi hiện nay. Chúng được tích hợp đồng bộ điều khiển và hoàn thành cổng điều khiển, đồng thời có thể sử dụng được với PLC và các cảm biến khác nhau có chế độ tự động hóa thiết bị.

5. Thông tin chuyên sâu về các loại mạch điều chỉnh tốc độ:

5.1 Mạch điều chỉnh tốc độ động cơ DC

• Mạch điều chỉnh tốc độ động cơ DC được phân loại thành các loại sau:

- Mạch PWM đơn giản: Sử dụng IC 555 hoặc các mạch tự tạo xung PWM để điều khiển tốc độ. Ưu điểm là đơn giản, rẻ tiền nhưng không chính xác và ổn định.

- Mạch PWM nâng cao: Sử dụng các IC chuyên dụng như SG3525, UC3842,... để tạo xung PWM chính xác và ổn định hơn.

- Mạch Buck/Boost: Ngoài điều chỉnh tốc độ, còn điều chỉnh điện áp đầu ra cho phù hợp với động cơ. Sử dụng kết hợp công nghệ điều chế xung và công nghệ chuyển đổi DC-DC.

Thuật toán điều khiển PID được ứng dụng rộng rãi trong các mạch điều chỉnh tốc độ DC để đạt được độ chính xác và ổn định cao. PID sẽ điều chỉnh độ rộng xung PWM dựa trên sai số giữa tốc độ thực tế và tốc độ mong muốn.

• Các IC phổ biến để điều khiển tốc độ động cơ DC bao gồm:

- LM324, LM358: dùng cho mạch đơn giản, rẻ tiền.

- L298N: tích hợp sẵn cầu H để điều khiển động cơ DC.

- DRV8871: IC cao cấp hỗ trợ điều khiển tốc độ chính xác.

5.2 Mạch điều chỉnh tốc độ động cơ AC

• Các loại biến tần phổ biến gồm:

- Biến tần V/F: Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số và điện áp cấp cho động cơ. Đơn giản và rẻ tiền.

- Biến tần vector: Sử dụng phương pháp điều khiển vector cho độ chính xác cao hơn.

- Biến tần servo: Áp dụng trong hệ thống servo, đáp ứng yêu cầu độ chính xác rất cao.

Nguyên lý điều khiển vector dựa trên mô hình toán học của động cơ đồng bộ, tính toán chính xác momen, từ trường để điều khiển tốc độ và vị trí rotor.

• Các thương hiệu biến tần phổ biến:

- ABB: sản phẩm đa dạng, chất lượng cao.

- Danfoss: tiên phong về giải pháp tiết kiệm năng lượng.

- Siemens: công nghệ hiện đại, tính năng phong phú.

- Schneider: giá cả phải chăng, phù hợp với thị trường Việt Nam.

6. So sánh các loại mạch điều chỉnh tốc độ

- So về hiệu suất và độ chính xác: Biến tần vector > Biến tần V/F > Mạch PWM nâng cao > Mạch PWM đơn giản.

- Về khả năng tiết kiệm năng lượng: Biến tần vector và V/F có khả năng tiết kiệm năng lượng tốt nhất.

- Về độ tin cậy: Các dòng biến tần cao cấp của Siemens, ABB, Schneider có độ tin cậy rất cao.

- So sánh chung: Mạch điều chỉnh DC phù hợp với công suất nhỏ, yêu cầu độ chính xác thấp; biến tần AC có ưu thế hơn ở công suất lớn, độ chính xác cao và tiết kiệm điện năng.

7. Hướng dẫn sử dụng và ứng dụng

- Hướng dẫn cài đặt thông số PID cho mạch điều tốc DC: lựa chọn giá trị Kp, Ki, Kd phù hợp để đạt phản hồi nhanh, ổn định hệ thống.

- Hướng dẫn lập trình biến tần: thiết lập các thông số về động cơ, hệ số moment, chế độ điều khiển tốc độ/vị trí, bảo vệ,...

- Hướng dẫn kết nối mạch điều tốc: nối đúng nguồn, động cơ và các tín hiệu điều khiển tốc độ.

- Ứng dụng trong hệ thống servo đòi hỏi độ chính xác cao, sử dụng biến tần vector hoặc servo.

- Ứng dụng trong hệ thống tự động: sử dụng kết hợp với bộ điều khiển logic để tự động hóa dây chuyền.

- Ứng dụng trong các ngành công nghiệp như dệt may, in ấn, đóng gói,... để tối ưu hóa quy trình sản xuất.

Kết luận

Kết thúc chuyến hành trình tìm hiểu "Mạch Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ DC Và AC", hy vọng bạn đã nắm được những thông tin cần thiết, từ cơ bản đến chuyên sâu. Còn thắc mắc nào cứ "phanh gấp" hỏi blog nhé, mình luôn sẵn sàng "tăng ga" hỗ trợ! Cảm ơn bạn đã đồng hành. Giờ thì "bật công tắc" và chinh phục những dự án thú vị với kiến thức mới thôi nào!

Nội Dung Có Thể Bạn Quan Tâm:

• Bộ Điều Chỉnh Tốc Độ Motor: Cấu Tạo, Ứng Dụng, Thông Số Kỹ Thuật Và Cách Lựa chọn
• Motor Giảm Tốc Điều Chỉnh Tốc Độ - Điều Tốc Cơ

• Động Cơ Encoder: Cấu Tạo, Ứng Dụng, Phân Loại Và Nguyên Lý Làm Việc
• Hướng Dẫn Quy Trình Bảo Dưỡng Định Kỳ Hộp Giảm Tốc - Motor Giảm Tốc - Động Cơ Giảm Tốc
• Hộp Giảm Tốc Băng Tải: Cấu Tạo, Ứng Dụng, Thông Số Kỹ Thuật Và Cách Lựa chọn
• Giá Motor Giảm Tốc 3 Pha - Giá Động Cơ Giảm Tốc 3 Pha
• Cấu Tạo Vỏ Hộp Giảm Tốc, Thiết Kế Vỏ Hộp Giảm Tốc Phù Hợp Với Mục Đích Sử Dụng
• Hướng Dẫn Các Bước Tháo Lắp Hộp Giảm Tốc
• Tìm Hiểu Về Động Cơ Băng Tải Và Hướng Dẫn Lựa Chọn Theo Công Suất Phù Hợp