Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut

Servo- ja samm-ajamid

Samm-ajam (täitur)

Samm-mootor

Taktgeneraator Lõppaste

Sisendenergia (elektriline)

Väljundenergia (mehaaniline )

Töö etteande-suurused

Servoajam (täitur)

Servovõimendi

Servomootor

Regulaator Lõppaste

Tagasiside täiturist

Sisendenergia (elektriline)

Väljundenergia (mehaaniline )

Töö etteande-suurused

Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut

Servoajami ehitus

� Servoajam koosneb� servomootorist; � servovõimendist.

Servoajam (täitur)

Servovõimendi

Servomootor

Regulaator Lõppaste

Tagasiside täiturist

Sisendenergia (elektriline)

Väljundenergia (mehaaniline )

Töö etteande-suurused

Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut

Servoajamite eripärad

� Talitlus reeglina ebaühtlane – puudub püsirežiim. � Head dünaamilised omadused – suur toimekiirus. � Täiendavad nõuded:

� suur positsioonimistäpsus; � suur kiiruse reguleerimistäpsus; � suur reguleerimispiirkond; � momendi stabiilsus; � ajutine ülekoormatavus; � suur toimekiirus.

Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut

Servoajamite mootorid

� Prioritee: dünaamilised omadused, st lühike käivitus- ja pidurdusaeg.

� Põhiliselt kasutatavad on: � püsimagnetergutusega sünkroonmootorid (PMSM); � harjadeta alalisvoolumootorid (BLDC).

� Tavaliselt komplektis asendiandur.

Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut

Servomootor

Kinnitusäärik

Võll

Tagasiside ühenduspesaToite

ühenduspesa

Asendiandur

Tüübisilt

Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut

Sünkroon-servomootori tunnusjooned

1) max moment piiratud magnetvooga – püsimagnetite demagnetiseerumine

2) max klemmipinge ja vastu-emj

3) termiline vastupidavus

1000 [min -1] 4000 3000 2000

10

20

30

40

50

60

70

[Nm]

80

2) 2) 2)

3)

nN = 2000 min-1 nN = 3000 min-1 nN = 4500 m in-1

S3 (25 % ED)

S3 (40 % ED)

S3 (60 % ED)

S3 (100 % ED)

Tmax

U = UN

Momendi vähenemine kui U = 0,9 UN

1)

T

Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut

Harjadeta alalisvoolumootor

� PMSM + elektrooniline kommutaator

Elektrooniline kommutaator

M3~

Loogikalülitus

Asendiandur

DC

Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut

Servoajamite juhtimine

Etteandesuurused Toide

Asendi-regulaator

Kiiruse-regulaator

Vooluregulaator (lõppaste)

M3~

Enkooder

φ* ω*

ω T i

φm

ωm

φm

ω*

Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut

Servovõimendi

� Servovõimendi koosneb põhiosadena lõppastmest ja regulaatorist.

� Regulaator tüürib lõppastet ja tagab etteande- ja tegelike suuruste (vool, asend, kiirus) pideva võrdlemisega mootori täpse töö ka muutuva koormuse tingimustes.

� Lõppaste kujutab endast jõuelektroonikal põhinevat modulaatorit, mis formeerib servomootori toitevoolud tagamaks täituri ettenähtud liikumistrajektoori.

Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut

Koordinaatmoodulitega servoajam

Servovõimendi

M3~

Regulaator

M3~

M3~

Töö etteande -suurused

ToitemoodulKoordinaat -moodul „X”

Koordinaat -moodul „Y”

Koordinaat -moodul „Z”

400 V / 230 V50Hz

Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut

Tagasiside

� Servomootorid komplekteeritakse standardselt selsüünidega, mis määravad võlli absoluutasendi ühe pöörde ehk 360° ulatuses.

� Numbriliste servovõimenditega ühilduvad ka sincos-andurid (ühe- või mitmepöördelised absoluutväärtuse andurid) ja inkrementaalandurid ehk -enkoodrid, mis tagavad eriti suure täpsuse ja dünaamika.

Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut

Absoluutväärtuse andurid

� Ühepöördelised (selsüünid)� 0…359,9°

� Mitmepöördelised (sincos)� Koodandurid

� Igale võlli asendile 360° ulatuses vastab kindel aadress.

� Ülekanne kontaktiga või kontaktivaba.

� Täpsus sõltub koodikettal paiknevate radade arvust.

� Analoogandurid� Potentsiomeetrid 0…359° → 0…

10 V.

Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut

Selsüüni tööpõhimõte

Ehitus Valemid Signaalid

tUu ⋅⋅= ϖsin

^

γcos⋅= uud

γsin⋅= uuq

Sarnaneb pöördtrafole

Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut

Inkrementaalsed impulssandurid

� Inkrementaalanduri ehk enkoodri nelja väljundkanali signaale kasutatakse täpseks positsioneerimiseks.

� Väljunditeks on signaalid A ja B ning inverteeritud signaalid A ja B.

� Impulssandur väljastab kindla arvu impulsse ühe pöörde kohta.

� Positsioonjuhtimise täpsust saab suurendada impulsside multiplikatsiooni teel.

� Kanalite tõusvate ja langevate frontide loendamine. � Inkrementaalandurid vajavad sisselülitamisel baaspunkti

kalibreerimist.

Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut

Inkrementaalandur

Valgusallikas

Koodiketas

Koodirada

Mask

Fototajur

Nelinurksignaalide moodustamine

Indeks

Kiirus

Enkoodri väljund

Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut

Mis on samm-ajam?� Samm-mootori rootor pöörab ennast vastavalt

juhtseadmest saadud pingeimpulssidele. � Diskreetne liikumine, seepärast kasutatakse ka nimetust

inkrementaalmootor. � Otsene sõltuvus diskreetsete juhtsignaalide ja pöörlemise

vahel.� Igale juhtimpulsile vastab kindel pöörlemisnurk.� Summaarne pöörlemine sõltub mootorile antud impulsside

arvust.� Puudub tagasiside vajadus.� Kasutusel alates 1950ndatest aastatest, laialdasem

kasutuselevõtt tänu DSP-de levikule.

Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut

Samm-mootoriga ajami struktuur

Samm-ajam (täitur)

Samm-mootor

Taktgeneraator Lõppaste

Sisendenergia (elektriline)

Väljundenergia (mehaaniline )

Töö etteande-suurused

Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut

Samm-mootorite põhiomadused� Andurivaba asendijuhtimine sammu täpsusega (avatud

juhtimisahel).� Kiirus võrdeline juhtimpulsside sagedusega.� Sammuviga (±5%) pole kumulatiivne.� Suur moment ka väikestel kiirustel.� Lihtne ja soodsa hinnaga juhtelektroonika.� Seisev mootor arendab ise hoidemomenti – puudub

mehaanilise piduri vajadus.� Hea dünaamika.� Blokeerumine ei kahjusta mähiseid.� Pikk eluiga.

Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut

Täissamm: 2 faasi korraga

Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut

Poolsamm

� Pingestatakse vaheldumisi 1 ja 2 mähist.� Sammude arv suureneb 2x.

Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut

Mikrosamm