NAPĘD ELEKTRYCZNY.doc

NAPĘD ELEKTRYCZNY

N. EL. – zespół połączonych ze sobą i oddziałujących ze sobą elementów wykorzystując energię elektryczną, służącą do nadawania ruchu maszynie roboczej. W najprostszych układach występuje jednokrotne przetwarzanie energii. W układach złożonych energia elektryczna nim zostanie przekazana maszynie, może być przetwarzana lub mogą być zmieniane jej parametry.

UKŁAD NAPĘDOWY ZASILANY ZE ŹRRÓDŁA ENERGII CHARAKTERYZUJE SIĘ:

·         wartością mocy,

·         napięciem stałym lub przemiennym,

·         wartością napięcia (np. 380V, 220V),

·         liczbą faz,

·         wartością częstotliwości,

·         wartością rezystancji,

·         kształtem napięcia (np. sinusoidalny, prostokątny).

Napęd el. przeszedł wiele etapów rozwojowych, OBECNA KLASYFIKACJA:

·         n. el. transmisyjny – w którym jeden silnik elektryczny napędza za pośrednictwem przekładni większość maszyn roboczych zainstalowanych w danym zakładzie,

·         n. el. grupowy – w którym osobny silnik elektryczny napędza pewną grupę maszyn,

·         n. el. jednostkowy – w którym każda maszyna ma swój osobny silnik napędowy,

·         n. el. wielosilnikowy – gdzie poszczególne mechanizmy złożonej maszyny roboczej są napędzane przez osobne silniki elektryczne.

ZALETY NAPĘDÓW ELEKTRYCZNYCH:             

·         mały koszt uzyskiwania energii i proste doprowadzenie energii do silnika,

·         niezmienność parametrów pracy,

·         zwarta konstrukcja silników,

·         małe wymiary urządzeń sterujących,

·         cicha praca,

·         brak zanieczyszczeń otoczenia,

·         bezpieczeństwo pracy,

·         eksploatacja bez nadzoru i obsługi w przypadku niewielkiej liczby zabiegów konstrukcyjnych.

NAPĘDY Z SILNIKAMI SKOKOWYMI

SILNIK SKOKOWY (KROKOWY) – przetwarza ciąg impulsów sterujących na ciąg obrotów kątowych. Kąt obrotu wirnika jest proporcjonalny do impulsów sterujących, a prędkość obrotowa do częstotliwości tych impulsów. Silniki skokowe wykorzystuje się głównie tam, gdzie są małe obciążenia.

PODZIAŁ SILNIKÓW SKOKOWYCH ZE WZGLĘDU NA KONSTRUKCJĘ I ZASADĘ DZIAŁANIA:

1)       silniki o wirniku biernym z momentem reluktancyjnym,

2)       silniki o wirniku czynnym, wykorzystujące moment synchroniczny wzbudzony (maszyny magnetyczne),

3)       silniki hybrydowe, wykorzystujące moment synchroniczny i moment reluktancyjny.

ZALETY SILNIKÓW SKOKOWYCH:

·         silniki pracuje z pełnym momentem w stanie spoczynku,

·         precyzyjnie pozycjonuje i powtarza ruch,

·         możliwość szybkiego rozbiegu i hamowania oraz zmiany kierunku ruchu,

·         stosunkowo niezawodne ze względu na brak szczotek, zależne tylko od żywotności łożysk,

·         łatwiejsze i tańsze w sterowaniu (w porównaniu do innych),

·         osiągają małe prędkości z ciężarem umocowanym na osi,

·         szeroki zakres prędkości obrotowych uzyskiwany dzięki temu, że prędkość jest proporcjonalna do ilości impulsów,

·         możliwość dokładnego sterowania pętli otwartej (nie jest potrzebne sprzężenie zwrotne- informacji o położeniu).

WADY SILNIKÓW SKOKOWYCH:

·         występowanie rezonansów mechanicznych,

·         trudność pracy przy dużych prędkościach,

·         małe maksymalne obroty,

·         możliwość gubienia kroków,

·         duże pobory prądu,

·         stosunkowo duża emisja ciepła.

ZASTOSOWANIE

·         bardzo szerokie zastosowanie w automatyce,

·         w urządzeniach pomiarowych (np. w zegarkach),

·         w robotach do sterowania ramion i innych części robota,

·         w drukarkach do sterowania ruchem głowy, igły i do przesuwania papieru,

·         w napędach CD i DVD do ruchu głowicy,

·         w samochodach.

PRACA:

NAPĘDY PRĄDU STAŁEGO Z SILNIKAMI KOMUTATOROWYMI

Napędy te stosowane są od dawna, a dojrzałe w swej konstrukcji silniki prądu stałego, z magnesami trwałymi w stojanie, z mechaniczną komutacją prądu w uzwojeniu wirnika, są dość szeroko rozpowszechnione np. w  serwonapędach obrabiarek sterowanych numerycznie i robotach.

NAJCZĘŚCIEJ STOSOWANE RODZAJE SERWOMECHANIZMÓW SILNIKÓW PRĄDU STAŁEGO:

1)       komutatorowe o stałym wzbudzeniu od magnesów trwałych,

2)       szybkoobrotowe z płaskimi wirnikami i wzbudzeniem stałym,

3)       wolnoobrotowe, wysokomomentowe, stosowane w napędach bezpośrednich.

WADY

·         ograniczona trwałość szczotek w komutatorach silnika prądu stałego,

·         ograniczone wykorzystanie w środowiskach zagrożonych wybuchem,

·         występowanie dodatkowych przekładni między silnikiem elektrycznym i elementem wykonawczy.

ZALETY SILNIKÓW PRĄDU STAŁEGO  Z  BIEGUNAMI TRWAŁYMI NA PRZYKŁADZIE SILNIKA TARCZOWEGO:

·         bardzo mały moment bezwładności wirnika,

·         lepszy przebieg komutacji niż w silniku tradycyjnym,

·         prostoliniowa charakterystyka mechaniczna,

·         stały moment w całym zakresie prędkości,

·         wysoki zakres prędkości obrotowej (1-3000 obr/min),

·         możliwość uzyskania idealnie liniowej zależności SEM od prędkości,

·         małe wymiary.

WADY SILNIKA TARCZOWEGO:

·         duży koszt wytworzenia,

·         mniejsza trwałość przy większych mocach.

Rys. Szybkoobrotowy z płaskim wirnikiem ze wzbudzeniem stałym