Dr. Hodossy Lászlóusers.atw.hu/benjamin1/7.felev/PLC 2/Elektrotechnika... · 2009-11-06 · o/clip_image022_0001.jpg statikus jelleggörbék Egy adott fordulatszámról egy másik

2006.

Elektrotechnika

Dr. Hodossy László

13. előadás

2

SzéchenyiIstvánEgyetem

Különleges gépek

• Szervomotorok

Elektrotechnika

Villamos gépek

.

..

Hálózatok analízise 2. Szervomotorok3. Egyenáramú

szervomotorok4. Egyenáramú



szervomotorok7. Váltakozóáramú

szervomotorok8. Léptető motorok9. Léptető motorok10. Léptető motorok11. Léptető motorok12. Léptető motorok13. Léptető motorok14. Lineáris motorok15. Lineáris motorok16. Lineáris motorok17. Kefenélküli

motorok18. Kefenélküli




motorok

Vezérlő és szabályozó rendszerekben pozícionálási célra alkalmazzákA működtető energia szerint léteznek

•villamos•pneumatikus és•hidraulikus szervomotorok

A szervomotorokkal szemben támasztott követelmények:•Folyamatos fordulatszám változtatása tág határok között•Gyors és egyszerű forgásirányváltás•Gyors működés más szavakkal nagy indítónyomaték •Stabil működés a fordulatszám-nyomaték jelleggörbe alapján

A fenti követelményeket kielégíti: •külső gerjesztésű egyenáramú motor és a •kétfázisú aszinkron motor

3


Különleges gépek

• Egyenáramú szervomotorok

Elektrotechnika

Villamos gépek

.

..

MIUIkMkUU

RIUUáll

ab

a

bi

aabk

.

bmxykU

kIR

kU kaab

Fordulatszám változtatása az armatúra kapocsfeszültséggel

„k” a motorállandó











motorok

4


Különleges gépek


Elektrotechnika

Villamos gépek

.

..

Fordulatszám változtatása az armatúra kapocsfeszültséggel

http://www.freeweb.hu/zetadesign/elektro/clip_image022_0001.jpg

statikus jelleggörbék

Egy adott fordulatszámról egy másik fordulatszámra történő „átállás” időfüggvénye lengés nélkül:

)1()( / MTtm et











motorok

5


Különleges gépek


Elektrotechnika

Villamos gépek

.

..

2kRT a

M

a

aV R

LT

elektromechanikai időállandó

villamos időállandó

Az 1. jelleggörbe esetén

VM TT 4A 2. jelleggörbe esetén

VM TT 4A 3. jelleggörbe esetén

VM TT 4

TM szerepe meghatározókis átmérő – hosszú forgórész („hurkaszerű” kialakítás)nagy átmérő – rövid forgórész („tárcsaszerű” kialakítás)











motorok

6


Különleges gépek


Elektrotechnika

Villamos gépek

.

..

Korlátozási tényezők az egyenáramú szervomotorok használatánál:

;2RIP

hőmérsékleti korlát, általában 150ºC-ot nem szabad túllépnifordulatszám korlát a kommutáló szegmensek között megengedhető maximális feszültség miatt terhelőnyomatéki korlát a lemágnesező hatás miatt kommutációs határ, a csúszóérintkezőkön átvihető legnagyobb teljesítménykorlát miatt

max

pulzusM

maxP











motorok

7


Különleges gépek

• Váltakozóáramú szervomotorok

Elektrotechnika

Villamos gépek

.

..

•Rövidrezárt forgórészű, kétfázisú aszinkron motorok•Állórészen kétfázisú tekercselés egymáshoz képest 90º-kal van eltolva•serleges, azaz pohárszerű kialakítású forgórész

Az Uv vezérlőfeszültség nagyságának és fázisának változtatásával biztosítható a fordulatszámváltoztatás és a forgásirányváltásSzervomotorok hátránya: A működés során nem ismeretes a forgórész helyzete, ezértrezolvert vagy szöghelyzetadót kell használni











motorok

8


Különleges gépek

• Léptetőmotorok

Elektrotechnika

Villamos gépek

.

..

Elektromechanikus átalakítók, villamos impulzusokat alakítanak át szögelfordulássá

n =60x impulzusfrekvencia / fordulatonkénti lépések számaA léptetőmotorokat pozícionálási célokra használjákSokféle kivitel: állandó mágneses, lágymágneses armatúrájú és hibrid típusok A forgórész lehet 1 vagy több póluspárú, szimmetrikus vagy ún. csőrös

Leggyakrabban előforduló típusok:•állandó mágneses (van tartónyomatéka)•változó reluktanciájú (nincs tartónyomatéka)•hibrid léptetőmotorok (van tartónyomatéka), legelterjedtebb típus

A léptetőmotor tengelye diszkrét módon, egyes lépéseket megtéve forog. A tengely egy körülfordulása pontosan meghatározott számú, egyes lépések megtételét jelenti, a lépésszám függ a motor felépítésétől











motorok

9


Különleges gépek


Elektrotechnika

Villamos gépek

.

..

Az állórészen 3 fázisú és 6 pólusú, míg a forgórészen 4 pólusú kialakítás

A motor jellemzője a lépésszög mZr 2

Tipikus lépésszögek: 1,8º, 2,5º, 7,5º, 15º, 18º, 30º, 39º, stb.

A léptetőmotor működtetéséhez vezérlő elektronika kell











motorok

10


Különleges gépek


Elektrotechnika

Villamos gépek

.

..

Léptetőmotorok vezérlése:1. Unipoláris vezérlés

2. Bipoláris vezérlés

A lépésszög értéke a lépésfelezés módszerével tovább csökkenthető











motorok

11


Különleges gépek


Elektrotechnika

Villamos gépek

.

..

Léptetőmotorok statikus jelleggörbéje

A frekvenciaváltoztatás időfüggése

tgy: gyorsítási időtu: állandó frekvenciájú üzemelési időtl : lassítási idő











motorok

12


Különleges gépek


Elektrotechnika

Villamos gépek

.

..

Egy léptető impulzus hatására bekövetkező forgórész elfordulás időfüggése

tp t

θp

δ

Statikus nyomatékgörbe Mb: billenőnyomaték b: billenőszög











motorok

13


Különleges gépek


Elektrotechnika

Villamos gépek

.

..

A léptetőmotorok legfontosabb jellemzői:

•Pontos, lépésszerű pozícionálás előre megadott számú vezérlőimpulzus segítségével. A pozícionáláshoz nincs szükség érzékelőre, szabályozóra

•Nagy nyomaték kis szögsebességnél, még egyes lépések esetén is.

•Nyugalmi helyzetben, gerjesztett állapotban nagy tartónyomaték, ami önzáró viselkedést eredményez

•Digitális vezérléshez közvetlenül csatlakoztatható

•Frekvenciaváltozás sebességére ügyelni kell, az irányítástechnikailag nyílt hurok miatt a lépéstévesztés rejtve maradhat

•Bizonyos esetekben lengésre hajlamos











motorok

14


Különleges gépek

• Lineáris motorok

Elektrotechnika

Villamos gépek

.

..

• Egyenesvonalú haladó mozgatáshoz lineáris motor célszerű• Lineáris aszinkron motor a legszélesebb körben használt lineáris motor• 3 sztátor tekercs egymás mellett elhelyezve + háromfázisú feszültség =

egyenes vonal mentén haladó mágneses tér• lapos fémlemez a sztátor közelében: feszültség és áram a fémlemezben

mozgató erő hat a fémlemezre • kétféle változat: rövid primerű és rövid szekunderű kialakítás• két fontos eltérés a hengeres változatútól:

1. nagyobb a légrés, s ezért jóval nagyobb a mágnesező áram: teljesítménytényező és a hatásfok alacsony értékű

2. a primer rész végénél a mágneses tér erősen lecsökken: a szekunderben tranziens áramok: csökken a tolóerő és nő a veszteség











motorok

15


Különleges gépek


Elektrotechnika

Villamos gépek

.

..

Rövid primerű lineáris aszinkron motor: kétoldalas vagy egyoldalas tekercsű

Kétoldalas tekercsű változat: nincs oldalirányú erő a primer és szekunder rész közöttEgyoldalas elrendezés: van oldalirányú erő











motorok

16


Különleges gépek


Elektrotechnika

Villamos gépek

.

..

Rövid szekunderű lineáris aszinkron motor

Tekercsek vonalas elrendezése + háromfázisú feszültség = mágneses folyam” → a fémlemez elmozdul

A fémlemezt mágneses úton a primer felett lebegtetve → súrlódásmentes mozgatás: japán és német kísérleti gyorsvasút

Primer tekercseket frekvenciaváltón keresztül táplálják











motorok

17


Különleges gépek

• Kefenélküli motorok (EC motorok)

Elektrotechnika

Villamos gépek

.

..

• Egyenáramú gépek: A kommutátor a kefékkel együtt egy mechanikus egyenirányító

• Teljesítményelektronikai eszközök alkalmazása a kommutátor és kefék helyett = kefenélküli egyenáramú motor (elektronikus kommutációjú motor)

• Forgórészen állandó mágnes, állórészen az armatúra tekercsek• Félvezetős kapcsolók: az armatúra tekercsekre kapcsolják a megfelelő

irányú áramot a forgórész megfelelő helyzetében• Ismerni kell a forgórész pillanatnyi helyzetét• Állórész tekercsekben váltakozóáram: a forgórésszel szinkronforgó

mágneses tér → szinkron gép, de 2 különbség:1. az állórész tekercsek áramai nem szinuszosak 2. frekvencia nem állandó











motorok

18


Különleges gépek


Elektrotechnika

Villamos gépek

.

..

Kefenélküli motorok elvi felépítése











motorok

19


Különleges gépek


Elektrotechnika

Villamos gépek

.

..

A forgórész helyzetének meghatározása kétféle módon:• Közvetlen helyzetmeghatározás: pl. szögjeladóval, mágneses

érzékelővel (Hall-elemmel)• Közvetett helyzetmeghatározás:

a) „intrusive” módon: pl. kényszerjelekre adott válaszjelekkelb) nem „intrusive” módon: feszültség, áram méréssel és számítással

UH

I B

Hall - cella

UH feszültség nagyságát és irányát a B indukció nagysága és iránya határozza meg











motorok

20


Különleges gépek


Elektrotechnika

Villamos gépek

.

..

+Vcc

UH

Hall

Stab.

KimenetiErösitő

Hall integrált áramkörök: jelek a forgórész helyzetéről a kapcsolóelemeket vezérlő rendszer számára

A Hall-IC-k elhelyezése a forgórész alatt











motorok

21


Különleges gépek


Elektrotechnika

Villamos gépek

.

..

Közvetett helyzetmeghatározás: nagyfrekvenciás vizsgálójelekre adott válaszjelek kiértékelése → forgórész pozíciója („intrusive” módszer)

Nem „intrusive” módszer: a motor feszültség és áram jeleinek mérése majd számítás → forgórész pozíciója

EC motorok előnyei:•jelleggörbéjük megegyezik a külső gerjesztésű egyenáramú motoréval•üzemük megbízhatóbb •nincs kefeszikrázás•alkalmazásuk rohamosan terjed, például a számítástechnikai eszközök kedvelt motortípusa (pl. merevlemez meghajtók)











motorok

Documents

Dr. Hodossy Lászlóusers.atw.hu/benjamin1/7.felev/PLC 2/Elektrotechnika... · 2009-11-06 · o/clip_image022_0001.jpg statikus jelleggörbék Egy adott fordulatszámról egy másik