MiAcz3 Elektryczne maszynowe napędy wykonawcze Spis Urządzenia nastawcze. Silniki wykonawcze DC z magnesami trwałymi. Budowa. Schemat zastępczy i charakterystyki. Rozruch. Bieg jałowy. Moc. Sprawność. Wpływ temperatury. Trwałość. Zastosowania. Silniki BLDC Silniki skokowe 1
Mikrosilniki prądu stałego z magnesami trwałymi Obszary pracy silnika (mnm) 2
Schemat zastępczy silnika DC Charakterystyki silnika DC: n=f(m),i=f(m) 3
Rozruch i bieg jałowy silnika DC Moc napędu DC 4
Sprawność napędu DC Rozruch silnika pod obciążeniem o momencie bezwładności J L 5
Wpływ temperatury na pracę silnika Silniki bezszczotkowe prądu stałego - BLDC 6
Własności silników BLDC Nazwa wynika z angielskiego określenia BrushLess DC motor. Inaczej : silnik bezszczotkowy lub bezkomutatorowy lub silnik z komutacją elektroniczną. Silniki te należą do grupy silników synchronicznych. Pola wytwarzane przez uzwojenia stojana i magnesy trwałe osadzone na wirniku poruszają się z tymi samymi prędkościami. Nie występuje w nim zjawisko utraty synchronizmu. Pole wytwarzane jest w funkcji kąta położenia wirnika względem stojana, a więc jest samoczynnie zsynchronizowane z polem wirnika. Sposób zasilania faz silnika zależy od sygnałów sterujących generowanych w oparciu o położenie wirnika. Ich zsynchronizowanie pozwala uzyskać stały moment i prędkość obrotowa silnika. Zastąpienie komutatora mechanicznego elektronicznym ma wiele zalet. Brak szczotek na komutatorze oznacza brak wyładowań łukowych, zmniejszenie zakłóceń radioelektrycznych co pozwala stosować silniki w środowiskach wybuchowych. Zwiększa również bezawaryjność silnika i jego trwałość. Schemat ideowy układu sterowania silnikiem BLDC z hallotronami i pomiarem prądu 7
UAR prędkości i momentu obrotowego Wyidealizowane ch-ki zewnętrzne silnika BLDC 8
Charakterystyki mechaniczne i elektryczne silnika BLDC Mikrosilniki skokowe. 9
Silniki skokowe (krokowe) Polskie normy nt. silników skokowych 10
Cechy silników skokowych Klasyfikacja silników skokowych 11
Silnik z magnesem stałym Silnik reluktancyjny 12
Silniki hybrydowe Silniki tarczowe 13
Schematy uzwojeń silników skokowych Komutacja silnika skokowego 14
Komutacja unipolarna silnika skokowego Komutacja bipolarna silnika skokowego 15
Rodzaje sterowania: falowe Rodzaje sterowania: pełnoskokowe 16
Rodzaje sterowania : półskokowe Rodzaje sterowania : mikroskokowe 17
Charakterystyki silników skokowych a,a - dla pracy start-stop, b - dla pracy synchronicznej oraz różnych momentów bezwładności obciążenia J. Definicje parametrów 18
Skokowy reduktor liniowy DLA Zalety silników skokowych 1. Kąt obrotów silnika jest proporcjonalny do ilości impulsów wejściowych. 2. Silnik pracuje z pełnym momentem w stanie spoczynku. 3. Precyzyjne pozycjonowanie i powtarzalność ruchu, dokładność 3-5 % kroku i nie kumulowanie się błędu z kroku na krok. 4. Możliwość bardzo szybkiego rozbiegu, hamowania i zmiany kierunku. 5. Niezawodność ze względu na brak szczotek. Żywotność silnika zależy tylko od żywotności łożysk. 6. Zależność obrotów silnika od dyskretnych impulsów umożliwiające sterowanie w pętli otwartej co w efekcie powoduje, że silnik krokowy jest łatwiejszy i tańszy w sterowaniu. 7. Możliwe jest osiągnięcie bardzo niskich prędkości synchronicznych obrotów z obciążeniem umocowanym bezpośrednio na osi. 8. Szeroki zakres prędkości obrotowych uzyskiwany dzięki temu, że prędkość jest proporcjonalna do częstotliwości impulsów sterujących. 19
Wady silników skokowych 1.Możliwość występowania stref rezonansowych częstotliwości sterowania. 2.Trudności przy pracy z dużymi prędkościami. 3.Możliwośc wypadania z synchronizmu. 4.Oscylacje powstające na końcu skoku. Zastosowania silników skokowych 20
Aplikacje I. Najwięcej silników skokowych znajduje się w komputerach i urządzeniach peryferyjnych do nich (stacjach dyskietek, dysków twardych, czytnikach i nagrywarkach płyt CD, DVD, drukarkach, skanerach). II. Drugą grupą urządzeń powszechnego użytku, w których znaleźć można wiele różnorodnych silników skokowych, są wyroby mechanizujące prace biurowe, zapisujące i odczytujące informacje dźwiękowe oraz obrazowe, a także zegary i zegarki z regulatorem kwarcowym. Nowoczesne aparaty fotograficzne, kamery wideo, rzutniki obrazów i projektory, pozycjonery anten satelitarnych, telefaksy mają w swej budowie silniki skokowe. III. Setki milionów silników skokowych pracuje na całym świecie w urządzeniach technologicznych, a wśród nich w robotach, manipulatorach, pozycjonerach, drukarkach kodów, układach selekcji, w maszynach sprzedających, pakujących i wielu, wielu innych. Silniki do zastosowań technologicznych, a szerzej, profesjonalnych - często nazywa się elektromaszynowymi elementami automatyki wyróżniając tą nazwą maszyny o szczególnie wysokiej jakości wykonania i stabilności parametrów. IV. Podobnie wysokie wymagania odnośnie jakości wykonania i dokładności ruchu stawiane są silnikom stosowanym do budowy aparatury medycznej, jeszcze wyższe do urządzeń militarnych i lotnictwa, a najwyższe do sprzętu kosmicznego. Silnik skokowy DLA do układu sterowania kanałem obejściowym przepustnicy 21
Sterowanie kanałem obejściowym przepustnicy Silnik skokowy sterujący wskaźnikami 22