Napędy urządzeń mechatronicznych - projektowanie. Ćwiczenie 3 Dobór silnika skokowego do pracy w obszarze rozruchowym

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Napędy urządzeń mechatronicznych - projektowanie. Ćwiczenie 3 Dobór silnika skokowego do pracy w obszarze rozruchowym"

Halina Szczepańska
8 lat temu
Przeglądów:

1 Napędy urządzeń mechatronicznych - projektowanie Dobór silnika skokowego do pracy w obszarze rozruchowym

2 Precyzyjne pozycjonowanie (Velmix 2007)

3 Temat ćwiczenia - stolik urządzenia technologicznego (Szykiedans, Wierciak 2008) Stolik z gniazdami Δγ mech Przekładnia cięgnowa Silnik napędowy

4 Hybrydowy silnik skokowy (Siemens 2000)

5 Pozycjonowanie w rozruchowym obszarze pracy silnika skokowego (Wierciak 2009) n n ( 1, 2,... k) Częstotliwość taktowania f (Prędkość kątowa ω) Przemieszczenie kątowe γ γ kątowe przemieszczenie wirnika (rad), Θ nominalny skok silnika (rad), n numer bieżącego taktu komutacji (1), k zadana liczba impulsów taktujących (1), Δγ γ s f t Θ f t f f t ustalona częstotliwość taktowania (Hz), T p długość cyklu pozycjonowania (s), ω s prędkość kątowa wirnika Czas t T p

(rad), Θ nominalny skok silnika (rad), n numer bieżącego taktu komutacji (1), k zadana liczba impulsów taktujących

6 Algorytm doboru silnika skokowego do pracy rozruchowej (Portescap 1996, Wierciak 2009) A. Sprawdzenie możliwości realizacji napędu bezpośredniego: A.1. Obliczenie częstotliwości taktowania A.2. Wybranie silnika o wystarczającym momencie A.3. Obliczenie granicznej częstotliwości rozruchowej A.4. Sprawdzenie warunku częstotliwościowego B. Dobór układu z przekładnią: B.1. Wstępne wybranie silnika B.2. Obliczenie przełożenia przekładni B.3. Obliczenie częstotliwości taktowania B.4. Obliczenie zredukowanego momentu obciążającego B.5. Sprawdzenie warunku częstotliwościowego

Wybranie silnika o wystarczającym momencie A.3. Obliczenie granicznej częstotliwości rozruchowej A.4. Sprawdzenie warunku częstotliwościowego B.

7 Obliczenie częstotliwości taktowania w napędzie bezpośrednim (Portescap 1996) f t 1 T p T p - wymagany czas realizacji przemieszczenia (s) Δγ - wymagane przemieszczenie kątowe wirnika ( ) Θ - kąt skoku silnika ( )

8 Dobór silnika pod względem momentu (Shinano Kenshi 2008, Wierciak 2009) M mech max 0 f t f 0k M mech max 0 f t f 0k - maksymalny moment obciążający przy częstotliwości taktowania f t (Nmm) - wymagana częstotliwość taktowania (Hz) - graniczna częstotliwość pracy rozruchowej silnika przy obciążeniu masowym momentem bezwładności podanym przez producenta (Hz)

f t (Nmm) - wymagana częstotliwość taktowania (Hz) - graniczna częstotliwość pracy

9 Charakterystyki mechaniczne silnika skokowego (Jaszczuk 2000) A - graniczna charakterystyka rozruchowa silnika, B - graniczna charakterystyka pracy silnika; J 0 - masowy moment bezwładności wirnika J 2 > J 1 - masowe momenty bezwładności obciążenia

graniczna charakterystyka pracy silnika; J 0 - masowy moment

10 Obliczenie granicznej częstotliwości rozruchowej silnika (Wierciak 2009) f 0 f 0k J m J 2J m pom f 0 f 0k - graniczna częstotliwość rozruchowa silnika obciążonego masowym momentem bezwładności równym masowemu momentowi bezwładności wirnika (kgm 2 ) - graniczna częstotliwość pracy rozruchowej silnika przy obciążeniu masowym momentem bezwładności podanym przez producenta (Hz) J m - masowy moment bezwładności wirnika (kgm 2 ) J pom - moment bezwładności obciążający silnik przy wyznaczaniu charakterystyk (kgm 2 )

) - graniczna częstotliwość pracy rozruchowej silnika przy obciążeniu masowym momentem bezwładności podanym przez producenta

11 Obliczenie granicznej częstotliwości rozruchowej napędzanego układu (Portescap 1996) f 1 f 0 2J J m m J r f 0 - graniczna częstotliwość rozruchowa silnika obciążonego masowym momentem bezwładności równym masowemu momentowi bezwładności wirnika (kgm 2 ) f 1 - graniczna częstotliwość rozruchowa silnika obciążonego masowym momentem bezwładności J r (kgm 2 ) J m - masowy moment bezwładności wirnika (kgm 2 ) J r - zredukowany masowy moment bezwładności obciążenia (kgm 2 )

bezwładności wirnika (kgm 2 ) f 1 - graniczna częstotliwość rozruchowa silnika obciążonego masowym momentem

12 Sprawdzenie warunku częstotliwościowego (Shinano Kenshi 2008, Wierciak 2009) M mech max 0 M mech max 1 f t f 1 f 0k

13 Algorytm doboru silnika skokowego do pracy rozruchowej (Portescap 1996, Wierciak 2009) A. Sprawdzenie możliwości realizacji napędu bezpośredniego: A.1. Obliczenie częstotliwości taktowania A.2. Wybranie silnika o wystarczającym momencie A.3. Obliczenie granicznej częstotliwości rozruchowej A.4. Sprawdzenie warunku częstotliwościowego B. Dobór układu z przekładnią: B.1. Wstępne wybranie silnika B.2. Obliczenie przełożenia przekładni B.3. Obliczenie częstotliwości taktowania B.4. Obliczenie zredukowanego momentu obciążającego B.5. Sprawdzenie warunku na moment silnika

Wybranie silnika o wystarczającym momencie A.3. Obliczenie granicznej częstotliwości rozruchowej A.4.

14 Wstępny wybór silnika (Shinano Kenshi 2008, Wierciak 2009)

15 Układ napędowy z przekładnią - obliczenie przełożenia (Portescap 1996) i p J mech J m J mech - masowy moment bezwładności napędzanych elementów (kgm 2 ) J m - masowy moment bezwładności wirnika (kgm 2 ) i p - przełożenie przekładni (1)

bezwładności napędzanych elementów (kgm 2 ) J m - masowy

16 Obliczenie częstotliwości taktowania w napędzie z przekładnią (Wierciak 2009) Częstotliwość taktowania f t 1 T p T p - wymagany czas realizacji przemieszczenia (s) Δγ - wymagane przemieszczenie kątowe wirnika ( ) Θ - kąt skoku silnika ( ) Zredukowany kąt obrotu Δ Δ mech i p i p - przełożenie przekładni (1) Δγ mech - wymagane przemieszczenie kątowe mechanizmu (rad) Δγ - wymagane przemieszczenie kątowe wirnika (rad)

( ) Θ - kąt skoku silnika ( ) Zredukowany kąt obrotu Δ Δ mech i p i p - przełożenie przekładni (1) Δγ

17 Obliczenie zredukowanego momentu obciążającego (Wierciak 2009) M r M p mech i p M mech - moment potrzebny do napędzania mechanizmu (N mm) M r - zredukowany moment obciążający (N mm) i p - przełożenie przekładni (1) η p - sprawność przekładni (1)

napędzania mechanizmu (N mm) M r - zredukowany moment

18 Sprawdzenie warunku na moment silnika (Shinano Kenshi 2008, Wierciak 2009) M max M r f t f 0k

19 Wpływ rodzaju sterownika i sposobu sterowania (Phillips 2001, Szykiedans 2006) F 100% % Sterowanie : 0 1. bipolarne, stałoprądowe, cewki uzwojenia połączone równolegle; 2. bipolarne, stałoprądowe, cewki uzwojenia połączone szeregowo; 3. unipolarne, stałoprądowe; 4. unipolarne, napięciowe, z dodatkową rezystancją; 5. unipolarne, napięciowe; 6. bipolarne, napięciowe. 6 [Phillips 2001] f

bipolarne, stałoprądowe, cewki uzwojenia połączone szeregowo; 3. unipolarne, stałoprądowe; 4.

20 Wpływ rodzaju sterownika i sposobu sterowania (Szykiedans 2006) F a b f a f b Porównanie charakterystyk siłownika skokowego, dla pasm komutowanych pojedynczo (a) i parami (b). f Linią przerywaną pokazano hipotetyczną możliwość zastosowania zmiany sposobu komutacji. (f a i f b częstotliwości drgań własnych)

Podobne dokumenty

Napędy elektromechaniczne urządzeń precyzyjnych - projektowanie. Ćwiczenie 3 Dobór mikrosilnika prądu stałego do układu pozycjonującego

Napędy elektromechaniczne urządzeń precyzyjnych - projektowanie Dobór mikrosilnika prądu stałego do układu pozycjonującego Precyzyjne pozycjonowanie robot chirurgiczny (2009) 39 silników prądu stałego