Mehatronika – Vanja Ambrožič

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko

1

Enosmerni (DC) stroji

Permanentni magneti

Serijski komutatorski

Paralelni komutatorski

Kompaundni komutatorski

Enosmerni motorji

Mehatronika – Vanja Ambrožič

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko

2

- Z zasenčenimi poli - Histerezni - Reluktančni - S permanentimi magneti - Kratkostična kletka

- Naviti rotor

Izmenični (AC) stroji

Enofazni Polifazni

Sinhronski Asinhronski Asinhronski Sinhronski

S kratkostično kletko

Z navitim rotorjem

- Deljene faze - Zagonski kond. - Zasenčeni poli - Trajni kond.

- Repulzijski - Repulz. zagon - Repulz. indukcijski

- Cilindrični rotor - Izraženi poli - Permanentni magneti

Izmenični motorji

Mehatronika – Vanja Ambrožič

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko

3

Mbr [Nm]

ω [rad/s]

Mbr = k Pbr = Mbr ω = k ω

Delovni stroji, ki opravljajo dela dviganja, trenja ali preoblikovanja: dvigala, vozila z majhno hitrostjo, obdelovalni stroji, transportni trakovi, industrijski pogoni z valji.

Značilne navorne karakteristike bremen

Mehatronika – Vanja Ambrožič

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko

4

Zračni ali tekočinski upor: ventilatorji, centrifugalne črpalke, mešalniki, ladijski vijaki.

Značilne navorne karakteristike bremen

Mbr [Nm]

ω [rad/s]

Mbr = k ω2

Pbr = Mbr ω = k ω3

Mehatronika – Vanja Ambrožič

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko

5

Trenje + zračni upor: tirna vozila, cestna vozila, transportne naprave.

Značilne navorne karakteristike bremen

Mbr [Nm]

ω [rad/s]

Mbr = k ω2 + M0 Pbr = Mbr ω = k ω3+ M0ω

M0

Mehatronika – Vanja Ambrožič

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko

6

Navijalni stroji: navijanje papirja, tekstila, pločevine.

Značilne navorne karakteristike bremen

Mbr [Nm]

ω [rad/s]

Mbr = k/ω Pbr = Mbr ω = k

v=k1, F=k2

M = Fr = Fv/ω = k2 k1/ω = k/ω

Mehatronika – Vanja Ambrožič

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko

7

Sinhronska karakteristika: sinhronski stroji.

Značilne navorne karakteristike električnih motorjev

Mel [Nm]

ω [rad/s]

Karakteristike veljajo za stacionarno stanje ter ob konstantni (amplitudi) napetosti ter konstantni frekvenci (pri izmeničnih strojih)

Mehatronika – Vanja Ambrožič

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko

8

Trda karakteristika: asinhronski stroji, komutatorski stroji z vzporednim vzbujanjem

Značilne navorne karakteristike električnih motorjev

Mel [Nm]

ω [rad/s]

Mehatronika – Vanja Ambrožič

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko

9

Mehka karakteristika: komutatorski stroji z zaporednim vzbujanjem

Značilne navorne karakteristike električnih motorjev

Mel [Nm]

ω [rad/s]

Mehatronika – Vanja Ambrožič

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko

10

dtdJ

dbrel MMMω

+=

brel MM =

Dinamično stanje (ω = var. → α ≠ 0, Md ≠ 0)

Stacionarno stanje (ω = const. → α = 0, Md = 0)

=== 2

2

dtεdJ

dtdωJJαM d

Mehatronika – Vanja Ambrožič

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko

11

M [Nm]

ω [rad/s]

Mel

Mbr

Mel = Mbr

stacionarno stanje

Mehatronika – Vanja Ambrožič

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko

12

( )F l B i= ×

Sila na aktivni vodnik v magnetnem polju

Mehatronika – Vanja Ambrožič

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko

13

r

υl

( ) ( )( )( ) ( )( ( ))

( )( ) .coscos2

2cos2cos2

0222

θυθθ ilirl

rlliA

rllirBl

ilrBBrliBlrFrM

enenen

el

Φ=

Φ=

Φ

==

=⋅−⋅⋅=××⋅=×⋅=

Komutatorski motorji

Mehatronika – Vanja Ambrožič

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko

14

Komutatorski motorji

Mehatronika – Vanja Ambrožič

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko

15

Mel Mel Mel

Komutatorski motorji

Mehatronika – Vanja Ambrožič

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko

16

EM

Ra La

ua

ia

eψvzNS

Enosmerni komutatorski motorji

aa a a a

diu R i L edt

= + +

e vze k ψ ω=

el M vz aM k iψ=

el brdJ M Mdtω

= −

Mehatronika – Vanja Ambrožič

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko

17

Ta1 1Ra-1

iaua Mel

Mbr

JαJ -1 1

α ω ε

ece

_++cM

1xT -1+ yy'=Tk k

( ) ( ) ( )dy tT y t k x t

dt+ = ⋅

Enosmerni komutatorski motorji

Mehatronika – Vanja Ambrožič

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko

18

iaua

uvz ψvz

Mel

Mbr

e

_

+

ke,M

dinamika pogona

ia = f(ua)

ψvz, ivz= f(uvz)

usmernik/presmernik

regulatorfluksa

usmernik/presmernik

ψvz*= f(ω)

regulator napetosti

filter

α, ω, εregulatortoka _

+

_+ +

_

ia* ua

*

uvz*

ω

ω*

ω

_

Mel= f(ψvz, ia)

regulatormomenta

Mel*

+ _

MOTORMOČNOSTNI VEZJI

REGULACIJSKO VEZJE

Enosmerni komutatorski motorji - regulacija

Mehatronika – Vanja Ambrožič

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko

19

Koračni motorji

-Trajni magnet na rotorju

-Navitja (lahko različno število, npr. 3) na statorju

-Navitja napajamo z bipolarnimi enosmernimi napetostmi (pošiljamo tokove)

Mehatronika – Vanja Ambrožič

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko

20

negativna smer vrtenja

pozitivna smer vrtenja

tok navitja

tok navitja

Oblike tokov pri koračnem motorju

Koračni motorji

Mehatronika – Vanja Ambrožič

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko

21

Koračni motorji

Mehatronika – Vanja Ambrožič

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko

22

Brezkrtačni enosmerni motor (BLDC)

Mehatronika – Vanja Ambrožič

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko

23

Brezkrtačni enosmerni motor (BLDC)

Mehatronika – Vanja Ambrožič

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko

24

Brezkrtačni enosmerni in izmenični motor (BLDC in BLAC)

Mehatronika – Vanja Ambrožič

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko

25

iS2

L

C

T 1 T 2 T 3

T 4 T 5 T 6

D 1 D 2 D 3

D 4 D 5 D 6 T

R 3 ∼

=

R

S

T

TD

omrežje

pretvornik

motor

dajalnik hitrosti oz. pozicije 2

3

iS1 iS3 T 1 ... T 6

D A

DIO

ovred. ω in ε

PWM/ čas.dis. µ P

ser. vm.

RAM

EPROM

procesni mikroračunalnik

Asinhronski motorji