Érzékelők és beavatkozók

Érzékelők és beavatkozók DC motorok 1. rész

Dr. Soumelidis Alexandros egyetemi docens

Dr. Soumelidis Alexandros Érzékelők és beavatkozók, 2014-15. 2.félév

-1-

BME Közlekedés- és Járműmérnöki Kar Közlekedés- és Járműirányítási Tanszék

Elektromos motorok Főbb típusok: • Egyenáramú motor – DC motor. • Kefenélküli egyenáramú motor – BLDC motor. • Indukciós motor – AC motor – aszinkron motor. • Szinkron motor – Állandó mágneses szinkron motor – PMS motor • Léptető motorok • Reluktancia motor – Kapcsolt reluktancia motor.


-2-


A DC-motor DC-motor:

egyenfeszültségről működtetett állandó mágneses, kommutátoros motor Állandó mágnes pólusai (állórész)

Állórész (stator)

Forgórész vasmag és tekercs Forgórész (rotor)

Kommutátor (forgórész) Kefék (állórész) Forgórész tengely Egyenfeszültségű táplálás


-3-


A DC-motor Megjegyzések: • Egyenfeszültségről más motorokat is táplálnak – ma szinte minden motortípust – pl. az „AC” motort is. • Nem csak állandó mágnesű DC motorok léteznek: az állórész is tartalmazhat elektromágnest – soros és parallel(sönt) táplálású motorok. • Vannak ugyanilyen szerkezetű váltakozó feszültségről táplált motorok (univerzális motorok) – pl. hálózati táplálású kézi fúrógép motorja Dr. Soumelidis Alexandros Érzékelők és beavatkozók, 2014-15. 2.félév

-4-


A DC-motor Legfőbb megkülönböztető jegy a kommutáció módja: • Mechanikusan kommutált motorok • Kommutátor + kefék Alternatív elnevezés: • Kefés DC-motor (brushed DC)


-5-


A DC-motor

2-pólusú forgórész (a gyakorlatban nem használható)


-6-


A DC motor Történelem:

Jedlik Ányos motorja Dr. Soumelidis Alexandros Érzékelők és beavatkozók, 2014-15. 2.félév

-7-


A DC motor A gyakorlatban használható elrendezés: • 3-5-… (páratlan) pólusú forgórész • Vasmag nélküli (coreless) forgórész


-8-


A DC motor Faulhaber

Vasmag nélküli (coreless) motor Dr. Soumelidis Alexandros Érzékelők és beavatkozók, 2014-15. 2.félév

-9-


A DC motor Faulhaber

Lapos (flat) coreless motor integrált hajtóművel Dr. Soumelidis Alexandros Érzékelők és beavatkozók, 2014-15. 2.félév

- 10 -


A DC motor Maxon

Vasmag nélküli forgórészes DC motor integrált bolygóműves hajtóművel és inkrementális optikai jeladóval (encoder)


- 11 -


A DC motor irányítás Irányítási alapfeladatok: • Vezérlések: ablakmozgató, ablaktörlő motor, zármotor központi zárhoz (járműves példák). • Fordulatszám-szabályozás – fordulatszámmérésen alapuló visszacsatolt irányítás. • Hajtás-szabályozás - nyomaték-fordulatszám szabályozás. • Szervo-szabályozás – szög- vagy pozíció szabályozás. Megjelenési formák: • Rotációs és lineáris hajtások és szervók. Dr. Soumelidis Alexandros Érzékelők és beavatkozók, 2014-15. 2.félév

- 12 -


Mérőeszközök Szögmérés: • Abszolút és inkrementális jeladók. • Optikai jeladók • Mágneses forgó jeladók. • Rezolverek. • Elektromos eszközök: potenciométerek. Fordulatszám (szögsebesség) jeladók: • Mágneses elvű jeladók: tachogenerátor. • Időmérésen alapuló eszközök: optikai és mágneses impulzusszámlálók. • Inerciális elvű jeladók: giro szenzorok (MEMS). Nyomaték jeladók Dr. Soumelidis Alexandros Érzékelők és beavatkozók, 2014-15. 2.félév

- 13 -


Mérőeszközök Optikai szögjeladó (encoder): Inkrementális

Abszolút


- 14 -


Mérőeszközök Rezolver:

„Forgó transzformátor”


- 15 -


Mérőeszközök Mágneses abszolút szögjeladó:


- 16 -

AMS (Austria)


Mérőeszközök Mágneses abszolút szögjeladó: „off axis”

iC-Haus (DE)

• Master track – Nonius track • A nonius track-en 1-el kevesebb domén • Pozíciómérés egy-egy doménen belül 14 bit felbontással • A domének sorszáma egyértelműen meghatározható az mért értékekből


- 17 -


Mérőeszközök Nyomatékmérő szenzor:


- 18 -


A DC motor leírása A motor elektromos egyenlete: – a forgórész kapocsfeszültsége – a forgórész árama – a forgórész villamos ellenállása – a forgórész induktivitása – elektromotoros erő – indukált feszültség Tm – a motor által kifejtett nyomaték ω - a motor fordulatszáma (szögsebesség) km - nyomatéktényező

vr ir Rr Lr ve

ke [V/rad/s] EMF-állandó és km [Nm/A] nyomatéktényező SI mértékrendszerben azonos

Állandósult állapotban bármiféle súrlódás elhanyagolásával


- 19 -


A DC motor leírása Az állandó mágneses DC motorok konstrukciója: • Biztosítja, hogy az álló- és forgórész közti légrésben a kialakuló mágneses fluxus szöghelyzettől függetlenül állandó Következmény: léteznek ke, km konstansok ke [V/rad/s] EMF-állandó km [Nm/A] nyomatéktényező SI mértékrendszerben azonosak és jó közelítéssel érvényes


- 20 -


A DC motor statikus leírása Állandósult állapotban bármiféle súrlódás elhanyagolásával

Állandósult állapot: • induktív hatás elhanyagolva, • a kapocsfeszültség állandó, • a motort terhelő nyomaték állandó. Dr. Soumelidis Alexandros Érzékelők és beavatkozók, 2014-15. 2.félév

- 21 -


A DC motor statikus leírása Tm Km U Rm

A kapocsfeszültséggel paraméterezett egyenes-sereg

U

üresjárási fordulatszám

nyugalmi nyomaték

U

ωm

Km


- 22 -


A DC motor statikus leírása Teljesítményviszonyok: Pi felvett (villamos) teljesítmény Pd ohmos ellenálláson disszipált teljesítmény Po leadott (mechanikai) teljesítmény

fordított másodfokú parabola lokális maximuma van normál működési tartományának határai (1 síknegyed – 1q)

Zérushelyei: Dr. Soumelidis Alexandros Érzékelők és beavatkozók, 2014-15. 2.félév

- 23 -


A DC motor statikus leírása A maximális teljesítményű pont:

Hatásfok:

Lineáris összefüggés: maximum a tartomány határán ahol a hatásfok 1.


- 24 -


A DC motor statikus leírása Nyomaték

Teljesítmény

Hatásfok


- 25 -


A DC motor statikus leírása A súrlódás figyelembe vétele: statikus és fordulatszámfüggő (viszkózus) súrlódás

I0 – nyugalmi áram Dr. Soumelidis Alexandros Érzékelők és beavatkozók, 2014-15. 2.félév

- 26 -

T0 – alapnyomaték BME Közlekedés- és Járműmérnöki Kar Közlekedés- és Járműirányítási Tanszék

A DC motor statikus leírása Teljesítményviszonyok statikus súrlódás esetén:

Működési tartomány:


Másodfokú parabola – maximuma van.

- 27 -


A DC motor statikus leírása Hatásfok: 0-tól az üresjárási körfrekvenciáig

Értelmezési tartomány: a,b,c jelölésekkel:

Van benne az értelmezési tartományban: 1 lokális maximum Dr. Soumelidis Alexandros Érzékelők és beavatkozók, 2014-15. 2.félév

- 28 -



Teljesítmény

Hatásfok


- 29 -



Teljesítmény

Vr kapocsfeszültségtől való függése

Hatásfok


- 30 -


A DC motor statikus leírása


- 31 -


Érzékelők és beavatkozók

Recommend Documents