Mikrosilniki prądu stałego cz. 1

Podobne dokumenty
Mikrosilniki prądu stałego cz. 1

Matematyczne modele mikrosilników elektrycznych - silniki prądu stałego

Zasady doboru mikrosilników prądu stałego

Mikrosilniki prądu stałego cz. 2

Elektromagnesy prądu stałego cz. 1

Silniki skokowe - cz. 1: budowa i zasada działania

Mikrosilniki prądu stałego cz. 2

Ćwiczenie 1 Dobór mikrosilnika prądu stałego do napędu bezpośredniego przy pracy w warunkach ustalonych

Napędy urządzeń mechatronicznych - projektowanie. Ćwiczenie 1 Dobór mikrosilnika prądu stałego z przekładnią do pracy w warunkach ustalonych

bieguny główne z uzwojeniem wzbudzającym (3), bieguny pomocnicze (komutacyjne) (5), tarcze łożyskowe, trzymadła szczotkowe.

Elektromagnesy prądu stałego cz. 1

Ćwiczenie 2 Dobór mikrosilnika prądu stałego z przekładnią do pracy w warunkach ustalonych

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

PRĄDNICE I SILNIKI. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Maszyny elektryczne. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego.

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

Maszyny elektryczne. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W10) Szkoły Policealnej Zawodowej.

Temat: Silniki komutatorowe jednofazowe: silnik szeregowy, bocznikowy, repulsyjny.

Badanie prądnicy prądu stałego

Silniki prądu stałego

Wykład 5. Piotr Sauer Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów

Rozrusznik. Elektrotechnika w środkach transportu 85

Silniki prądu stałego z komutacją bezstykową (elektroniczną)

Jeżeli zwój znajdujący się w polu magnetycznym o indukcji B obracamy z prędkością v, to w jego bokach o długości l indukuje się sem o wartości:

Sterowanie Napędów Maszyn i Robotów

STUDIA I STOPNIA NIESTACJONARNE ELEKTROTECHNIKA

SILNIKI PRĄDU STAŁEGO

Sterowanie Napędów Maszyn i Robotów

KARTA PRZEDMIOTU Rok akademicki: 2010/11

Ćwiczenie: "Silnik prądu stałego"

MAGNETYZM. 1. Pole magnetyczne Ziemi i magnesu stałego.

I. Zasady fizyki związane z wytwarzaniem i przetwarzaniem energii elektrycznej i mechanicznej /zestawienie/

1. W zależności od sposobu połączenia uzwojenia wzbudzającego rozróżniamy silniki:

Oddziaływanie wirnika

Silniki prądu stałego. Wiadomości ogólne

Mikrosilniki prądu przemiennego

KARTA PRZEDMIOTU Rok akademicki: 2010/11

Temat: SILNIKI SYNCHRONICZNE W UKŁADACH AUTOMATYKI

Silniki prądu przemiennego

Temat: ŹRÓDŁA ENERGII ELEKTRYCZNEJ PRĄDU PRZEMIENNEGO

mgr inŝ. TADEUSZ MAŁECKI MASZYNY ELEKTRYCZNE Kurs ELEKTROMECHANIK stopień pierwszy Zespół Szkół Ogólnokształcących i Zawodowych

Elektromagnetyzm. pole magnetyczne prądu elektrycznego

Wprowadzenie do mechatroniki

PL B1. INSTYTUT NAPĘDÓW I MASZYN ELEKTRYCZNYCH KOMEL, Katowice, PL BUP 17/18

Wykład 2 Silniki indukcyjne asynchroniczne

Charakterystyka rozruchowa silnika repulsyjnego

Rozkład materiału z przedmiotu: Urządzenia elektryczne i elektroniczne

Wykaz ważniejszych oznaczeń Podstawowe informacje o napędzie z silnikami bezszczotkowymi... 13

SPIS TREŚCI PRZEDMOWA WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ 1. PODSTAWOWE INFORMACJE O NAPĘDZIE Z SILNIKAMI BEZSZCZOTKOWYMI 1.1. Zasada działania i

Napędy urządzeń mechatronicznych

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI Badanie silnika bocznikowego prądu stałego

Silniki indukcyjne. Ze względu na budowę wirnika maszyny indukcyjne dzieli się na: -Maszyny indukcyjne pierścieniowe. -Maszyny indukcyjne klatkowe.

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

Maszyny i urządzenia elektryczne. Tematyka zajęć

Alternator. Elektrotechnika w środkach transportu 125

Ćwiczenie EA1 Silniki wykonawcze prądu stałego

Pracę każdej prądnicy w sposób jednoznaczny określają następujące wielkości:

Wykład 5 Konstrukcja robotów medycznych

Elektromagnesy prądu stałego cz. 2

I. Podstawowe wiadomości dotyczące maszyn elektrycznych

Identyfikacja cieplnych modeli elektrycznych układów napędowych

Silniki synchroniczne

Wykład 4. Strumień magnetyczny w maszynie synchroniczne magnes trwały, elektromagnes. Magneśnica wirnik z biegunami magnetycznymi. pn 60.

SPIS RZECZY. Str. PRZEDMOWA. SPIS DZIEŁ z dziedziny maszyn elektrycznych, i prostowników... XIII

- kompensator synchroniczny, to właściwie silnik synchroniczny biegnący jałowo (rys.7.41) i odpowiednio wzbudzony;

2.2. Metoda przez zmianę strumienia magnetycznego Φ Metoda przez zmianę napięcia twornika Układ Ward-Leonarda

Wymagania edukacyjne: Maszyny elektryczne. Klasa: 2Tc TECHNIK ELEKTRYK. Ilość godzin: 1. Wykonała: Beata Sedivy

Ćwiczenie 8. BADANIE MASZYN PRĄDU STAŁEGO STANOWISKO I. Badanie silnika bocznikowego

Obliczenia polowe silnika przełączalnego reluktancyjnego (SRM) w celu jego optymalizacji

Sposób analizy zjawisk i właściwości ruchowych maszyn synchronicznych zależą od dwóch czynników:

Silniki prądu stałego. Katarzyna

Projekt silnika bezszczotkowego prądu przemiennego. 1. Wstęp. 1.1 Dane wejściowe. 1.2 Obliczenia pomocnicze

Badanie prądnicy synchronicznej

6. Narysować wykres fazorowy uproszczony transformatora przy obciąŝeniu (podany będzie charakter obciąŝenia) PowyŜszy wykres jest dla obciąŝenia RL

Elektromagnesy prądu stałego cz. 2

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

Table of Contents. Table of Contents UniTrain-I Kursy UniTrain Kursy UniTrain: Maszyny elektryczne List of articles:

Katedra Elektroniki ZSTi. Lekcja 12. Rodzaje mierników elektrycznych. Pomiary napięći prądów

PL B1. Turbogenerator tarczowy z elementami magnetycznymi w wirniku, zwłaszcza do elektrowni małej mocy, w tym wodnych i wiatrowych

Maszyny i napęd elektryczny I Kod przedmiotu

Maszyna indukcyjna jest prądnicą, jeżeli prędkość wirnika jest większa od prędkości synchronicznej, czyli n > n 1 (s < 0).

MiAcz3. Elektryczne maszynowe napędy wykonawcze

Cel ćwiczenia. Przetwornik elektromagnetyczny. Silniki krokowe. Układ sterowania napędu mechatronicznego z silnikiem krokowym.

Przykład ułożenia uzwojeń

Opracował: mgr inż. Marcin Wieczorek

Napędy urządzeń mechatronicznych - projektowanie. Ćwiczenie 4 Dobór elektromagnesu do układu wykonawczego

Maszyny Elektryczne i Transformatory st. n. st. sem. III (zima) 2018/2019

Zespół Szkół Technicznych im. J. i J. Śniadeckich w Grudziądzu

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

Badanie silnika indukcyjnego jednofazowego i transformatora

Maszyny Elektryczne i Transformatory sem. III zimowy 2012/2013

Badanie napędu z silnikiem bezszczotkowym prądu stałego

Ćwiczenie 1. Dobór mikrosilnika prądu stałego do napędu bezpośredniego przy pracy w warunkach ustalonych

BADANIE SILNIKA WYKONAWCZEGO PRĄDU STAŁEGO

Maszyny elektryczne Electrical machines. Energetyka I stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólnoakademicki / praktyczny)

PAScz3. Elektryczne maszynowe napędy wykonawcze

Ćwiczenie: "Silnik indukcyjny"

Silnik indukcyjny - historia

W stojanie (zwanym twornikiem) jest umieszczone uzwojenie prądu przemiennego jednofazowego lub znacznie częściej trójfazowe (rys. 7.2).

Badanie transformatora

Transkrypt:

Jakub Wierciak Mikrosilniki cz. 1 Człowiek- najlepsza inwestycja Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Struktura elektrycznego układu napędowego (Wierciak 2000) UKŁAD NAPĘDOWY Sygnały sprzężenia zwrotnego Obciążenie elektryczne Zredukowane obciążenie Obciążenie Sygnały sterujące Sterownik Siłownik elektryczny Układ przeniesienia napędu Napędzany mechanizm Napięcia sterujące Energia mechaniczna Energia mechaniczna Energia elektryczna Napęd elektryczny

Podstawowe struktury układów wykonawczych (Isermann 2005) Otwarty układ sterowania Układ z pętlą sprzężenia zwrotnego

Siłowniki elektryczne w urządzeniach mechatronicznych (Isermann 2005, Pochanke 1996) Siłowniki o ruchu liniowym - silniki liniowe - elektromagnesy Siłowniki o ruchu obrotowym - silniki - silniki indukcyjne - silniki synchroniczne - silniki skokowe - silniki jednofazowe komutatorowe - silniki o innych zasadach konstrukcyjnych

Silniki elektryczne o ruchu obrotowym (Isermann 2005) Silnik obcowzbudny szeregowy trójfazowy asynchron. trójfazowy synchroniczny jednofazowy uniwersalny jednofazowy asynchron. z kondensatorem jednofazowy asynchron. Ferrarisa Schemat elektryczny Charakterystyka mechaniczna Sterowane charakterystyki Zmienne sterujące

Zasady działania siłowników elektrycznych (Heimann, Gerth, Popp 2001) Z wykorzystaniem siły Lorenza (elektrodynamiczne) - silniki - silniki indukcyjne - silniki jednofazowe komutatorowe Z wykorzystaniem siły reluktancji (elektromagnetyczne) - elektromagnesy - silniki skokowe - silniki synchroniczne

Zasady działania siłowników elektrycznych (Heimann, Gerth, Popp 2001) Z wykorzystaniem siły Lorenza (elektrodynamiczne) - silniki - silniki indukcyjne - silniki jednofazowe komutatorowe Z wykorzystaniem siły reluktancji (elektromagnetyczne) - elektromagnesy - silniki skokowe - silniki synchroniczne

Budowa maszyny (Syrzycki 1977) 1 jarzmo stojana, 2 biegun, 3 nabiegunnik, 4 rdzeń twornika, 5 komutator, 6 uzwojenie twornika, 7 szczotka, 8 uzwojenie wzbudzenia, 9 strumień wzbudzenia

Reguła lewej dłoni (regułafleminga) Siła elektrodynamiczna F F BIL 1 siła, 2 strumień magnetyczny, 3 prąd; I natężenie prądu, B indukcja pola magnetycznego, L długość przewodnika

Moment elektromagnetyczny w mikrosilniku siła elektrodynamiczna F F BIL strumień magnetyczny Ф przenikający przez zwoje Φ RLB moment M rozwijany przez silnik z M Φ stała momentu K T K T I 2 z Φ 2 M K T I L - długość przewodnika I prąd, B - indukcja pola magnetycznego R - promień wirnika Z - liczba zwojów wirnika

Komutacja w silniku

Mechaniczna komutacja w silniku prądu stałego a) b) a) Schemat uzwojenia, b) schemat przełączania sekcji; 1 działki komutatora, 2 sekcje uzwojenia, 3 szczotki

Reguła prawej dłoni (regułafleminga) Siła elektromotoryczna E E BL 1 siła, prędkość, 2 siła elektromotoryczna, 3 strumień magnetyczny, 4 prąd, 5 przemieszczenie; v prędkość przewodnika, B indukcja pola magnetycznego, L długość przewodnika

Napięcie indukowane w mikrosilniku siła elektromotoryczna E indukowana w przewodniku siła elektromotoryczna U ind indukowana w wirniku silnika stała napięcia K E E BL Uind K E K E B - indukcja pola magnetycznego K E - stała napięcia silnika z Φ 2 L długość elementu przewodzącego U ind napięcie indukowane w uzwojeniu silnika ν prędkość elementu przewodzącego ω kątowa prędkość wirnika

Klasyfikacja małych silników (Pochanke 1996) W zależności od sposobu połączenia uzwojenia wzbudzenia i uzwojenia twornika rozróżnia się silniki: - obcowzbudne, - bocznikowe, - szeregowo-bocznikowe, - szeregowe. Obecnie w małych maszynach używa się prawie wyłącznie magnesów trwałych. Charakterystyki silników: obcowzbudnego, bocznikowego, szeregowo-bocznikowego i wzbudzanego magnesem trwałym są zbliżone.

Połączenie obwodu maszyn (Syrzycki 1977) a) obcowzbudna, b) bocznikowa, c) szeregowa, d) szeregowo-bocznikowa, e) z biegunami trwałymi

Charakterystyka naturalna silnika szeregowego (Syrzycki 1977) M moment obciążający, n prędkość obrotowa, M n moment nominalny, n n prędkość obrotowa nominalna

Charakterystyki silnika szeregowobocznikowego (Syrzycki 1977) 1 bocznikowa, 2 przy dozwojeniu szeregowym, 3 przy dozwojeniu bocznikowym, 4 przy przeciwdziałaniu przepływów

Charakterystyka naturalna silnika bocznikowego (Syrzycki 1977) M moment obciążający, n prędkość obrotowa, M n moment nominalny, n n prędkość obrotowa nominalna, n 0 prędkość obrotowa biegu jałowego

Charakterystyki silnika bocznikowego przy regulacji strumienia wzbudzenia (Syrzycki 1977) M moment obciążający, n prędkość obrotowa, R w opornik osłabiający strumień wzbudzenia

Charakterystyki silnika bocznikowego przy zmianach napięcia zasilania (Syrzycki 1977) M moment obciążający, n prędkość obrotowa

Budowa maszyny ze wzbudzeniem od magnesów trwałych 1 wirnik (twornik), 2 szczotka, 3 komutator, 4 korpus, 5 magnes trwały wzbudzenia

Obwód wzbudzenia magnetycznego w maszynie 1 wirnik, 2 nabiegunnik, 3 magnes trwały, 4 jarzmo

Konstrukcje magnetycznych obwodów silników z magnesami trwałymi a) b) c) d) 1 nabiegunnik, 2 korpus, 3 jarzmo; a) korpus z materiału niemagnetycznego, b) 4 magnesy w niemagnetycznej obudowie, c) korpus ze stali miękkiej magnetycznie w roli magnetowodu, d) walcowy korpus ze stali miękkiej magnetycznie

Charakterystyki materiałów magnetycznych Indukcja B [T] Natężenie pola magnetycznego H [ka/m] 1 samarowo-kobaltowe, 2 alnico, 3 ferryt na bazie strontu, 4 - ferryt na bazie baru

Statyczny model mikrosilnika prądu stałego (Wierciak 2000) Równanie napięć U z RtI KE Rt I Równanie momentów Uz K T I K D M F M r Uind U z stałe napięcie zasilania silnika R t - całkowita rezystancję obwodu twornika K D - stała tłumienia lepkiego w silniku M F - moment tarcia statycznego w silniku M r zewnętrzny moment obciążenia

Obciążeniowe charakterystyki mikrosilnika (Wierciak 2000) Prędkość kątowa ω Prąd I Moc oddawana P 2 Sprawność η ω η P 2 I M r Moment silnika M M s

Klasyfikacja małych silników ze względu na sposób komutacji (Pochanke 1996) Mikrosilniki z komutacją zestykową (mechaniczną) z komutacją bezzestykową (elektroniczną)

Odmiany konstrukcyjne silników z komutacją zestykową (Pochanke 1996) Silniki z komutacją zestykową z wirnikiem rdzeniowym z wirnikiem bezrdzeniowym żłobkowe bezżłobkowe kubkowe tarczowe

Mikrosilnik z wirnikiem rdzeniowym 2 1 3 4 1 - magnes, 2 rdzeń wirnika, 3 - uzwojenie, 4 komutator

Żłobkowy wirnik silnika komutator rdzeń uzwojenie

Bezżłobkowy wirnik silnika komutator rdzeń uzwojenie

Bezrdzeniowy wirnik silnika komutator uzwojenie włókno szklane

Szczotka i komutator 1 sprężyna, 2 szczotka (grafit), 3 - działka komutatora, 4 izolator

Spadek napięcia na komutatorze Spadek napięcia [V] Gęstość prądu [A/cm 2 ] 1 prąd od komutatora do szczotki, 2 prąd od szczotki do komutatora;

Szczotkotrzymacze szczotek grafitowych a) b) a) silnik tradycyjny, b) mikrosilnik; 1 szczotkotrzymacz, 2 guma, 3 grafitowa szczotka, 4 płaska sprężyna

Usytuowanie szczotek z metali szlachetnych a) b) a) o zwiększonej długości, b) proste, c) do komutatora tarczowego c)

Szczotka podzielona na trzy sekcje szczotka ze szlachetnego metalu

Odmiany konstrukcyjne silników z wirnikiem bezrdzeniowym Silniki z wirnikiem bezrdzeniowym kubkowe (walcowe) tarczowe z wirnikiem wewnątrz magnesu z wirnikiem na zewnątrz magnesu z uzwojeniem płaskim z uzwojeniem drukowanym

Silnik bezrdzeniowy z magnesami na zewnątrz wirnika a) konstrukcja silnika, b) przekrój poprzeczny; 1 wał ze stali nierdzewnej, 2 korpus (jarzmo), 3 wirnik bezrdzeniowy, 4 magnes trwały, 5 wyprowadzenia, 6 łożysko kulkowe, 7 wirnik (twornik), 8 wewnętrzny magnetowód (jarzmo), 9 magnetowód, 10 nabiegunnik, 11 wał; S biegun południowy, N biegun północny

Silnik bezrdzeniowy z magnesami na zewnątrz wirnika 1 łożysko kulkowe, 2 magnes trwały, 3 wyprowadzenia silnika, 4 wyprowadzenia prądnicy tachometrycznej, 5 wirnik bezrdzeniowy (twornik), 6 korpus ze stali miękkiej magnetycznie, 7 wirnik bezrdzeniowy, 8 aluminiowa pokrywka łożyskowa, 9 wał ze stali nierdzewnej

Mikrosilnik z wirnikiem bezrdzeniowym kubkowym 1 - tuleja, 2 - wałek, 3 - obudowa, 4 - magnes, 5 - twornik, 6 - szczotka, 7 - wyprowadzenie, 8 - komutator, 9 - piasta, 10 - łożysko

Wirniki silników bezrdzeniowych kubkowych a) b) c) a) wirnik z uzwojeniem romboidalnym, b) wirnik z uzwojeniem prostokątnym, c) wirnik kokonowy; 1 uzwojenie, 2 karkas z tworzywa sztucznego, 3 magnes trwały wzbudzenia

Mikrosilnik z wirnikiem tarczowym 1 - komutator, 2 - wałek, 3 - panewka, 4 - szczotka, 5 - magnes, 6 - wyprowadzenie, 7 - twornik, 8 - obudowa, 9 - panewka

Budowa silnika bezrdzeniowego tarczowego z płaskim uzwojeniem 1 jarzmo, 2 magnesy trwałe, 3 uzwojenie, 4 komutator,

Drukowane uzwojenie tarczowego silnika Uzwojenie drukowane Rozmieszczenie prętów uzwojenia

Budowa silnika bezrdzeniowego tarczowego z wirnikiem drukowanym a) a) z magnesami ferrytowymi, b) z magnesami z Alnico; b)

Budowa silnika bezrdzeniowego tarczowego z wirnikiem trzypasmowym silnik tarczowy trzypasmowy schemat rozpływu prądów

Iskrzenie miedzy komutatorem i szczotką a) b) c) 1 - iskrzenie, 2 kierunek obrotu komutatora

Elektroerozyjne zużycie komutatora mechanicznego (Jaszczuk, Wierciak, 1985)