Actionari Electrice Si Electronic A de Putere - Motor Pas Cu Pas

download Actionari Electrice Si Electronic A de Putere - Motor Pas Cu Pas

of 29

  • date post

    14-Jul-2015
  • Category

    Documents

  • view

    1.350
  • download

    3

Embed Size (px)

Transcript of Actionari Electrice Si Electronic A de Putere - Motor Pas Cu Pas

FACULTATEA: INGINERIE MECANIC SECIA MECATRONIC

ACIONRI ELECTRICE I ELECTRONIC DE PUTERE PROIECT

MOTOR PAS CU PAS

Student: Grupa: Anul: IV

PROIECT MOTOR PAS CU PAS

I. Generaliti I.1. Sistemele de acionare. I.2. Motoare pas cu pas (construcie i funcionare, clasificare, definiii). II. Datele proiectului. Schema general a sistemului de acionare proiectat. III. Calculul momentului de inerie redus i al momentului rezistent redus. (Mathcad) IV. Modelul matematic al motorului. Rezolvarea sistemului de ecuaii difereniale (simulare Matlab) V. Simularea motorului n Matlab - Simulink. Alegerea motorului n funcie de graficele Matlab Simulink.

VI. Comanda motorului folosind mediul de lucru programul LabView.

VII. Determinarea stabilitii sistemului. VIII. Desenarea i schia cuplajului (Element finit). I. GENERALITI2

(Catia). Analiza cuplajului

I.1. Sistemele de acionarePrin element de acionare electric se nelege un motor electric ce urmrete un semnal de comand (acest semnal poate fi tensiune electric sau curent electric), pe care l transform ntr-un semnal mecanic (deplasare liniar/unghiular sau vitez liniar/unghiular) pentru a obine un randament energetic. Pentru microacionri, elementul de acionare (motorul electric) are n plus proprietatea de a fi un convertor electro-mecanic ~ s respecte proporionalitatea ntre mrimea electric de comand i mrimea mecanic de ieire (semnalul de ieire). Sistemele de acionare sunt compuse dintr-un element de acionare, dintrun dispozitiv de lucru (mecanism acionat) i traductorul de vitez i / sau poziie. Acestea reprezint totalitatea elementelor din componena dispozitivelor de lucru i a instalaiilor, care asigur micarea elementelor conductoare dup o anumit lege n conformitate cu funciile stabilite pentru aceste elemente. O caracteristic a elementelor de acionare o reprezint reversibilitatea (elementul de acionare poate funciona att n regim de motor ct i n regim de generator). Din punct de vedere energetic un sistem de acionare transform energia primit de la o surs de energie primar, n lucru mecanic util, pe care apoi l furnizeaz mecanismelor acionate. Transmiterea se face prin intermediul arborilor pentru micarea de rotaie, sau prin intermediul tijelor pentru micarea de translaie alternativ. Clasificare: Marea majoritate a elementelor de acionare funcioneaz n trei regimuri, i anume: Regim

de motor (primete energie electric i cedeaz sistemului acionat energie de natur mecanic); Regim de generator (are o comportare exact opus dect cea din regimul de motor); Regim de generator (are o comportare exact opus dect cea din regimul de motor); Regim de frn electric (primete att energie electric ct i energie de natur mecanic pe care le transform n cldur).3

I.1.1. Clasificarea elementelor de acionare electrice n funcie de modul de alimentare:

Motoare de curent continuu (i ca un caz particular servomotoare

de curent continuu care au performane mai bune n ceea ce privete micarea incremental a poziiei i a vitezei);

Motoare de curent alternativ care sunt la rndul lor de dou Sincrone (frecvena curentului de comand este n raport (frecvena curentului de comand depinde de

tipuri, i anume:

constant cu turaia motorului); Asincrone

ncrcarea motorului).

I.1.2. Cerine importante ale motoarelor electrice:Trebuie s aib o mare amplitudine (gam larg) de variaie a vitezei; S fie autofrnat n absena semnalului de comand; S aib variaii largi ale cuplului/forei n funcie de gama de viteze controlate; Rspunsul electric i electromecanic s fie rapid (se controleaz prin constanta mecanic i constanta electric a motorului); Caracteristica mecanic (diagrama M - ) s fie aproximativ liniar, ceea ce ajut la utilizarea motorului n Sistemele de Reglare Automat; Caracteristicile de reglare: semnal de comand poziie i semnal de comand vitez trebuie s fie univoce; Posibilitatea motorului de a lucra n sistem nchis i de a-i menine poziia.4

I.1.3.Avantajele acionrii electrice sunt:1. 2.

Disponibilitate de energie mare, care poate fi stocat pe termen lung. Fluxul de putere electric, se preteaz cel mai bine la automatizri, ceea

ce duce la obinerea unor performante maxime n funcionare. 3. Pot fi comandate de la distan. 4. Este constituit din elemente modularizate, tipizate care se preteaz miniaturizrii. 5. Randamentul acestor tipuri de acionri este mult mai mare dect la celelalte tipuri de acionri. 6. Sunt silenioase i fiabile. 7. Reglarea vitezei se face ntr-un raport foarte mare 10.000 : 1, performan care este mult superioar celorlalte tipuri de acionri. 8. Timpul de rspuns la motoarele electrice speciale utilizate pentru automatizri sunt net superioare celorlalte tipuri de acionri.

I.1.4.Dezavantajele acionrii electrice1.

nclzirea

motorului, care apare datorit intensitii mari a curentului care

este absorbit, ceea ce duce la modificarea celorlali parametrii. De aceea comanda motorului trebuie fcut astfel nct s se evite nclzirea. Acest fenomen de nclzire apare n mod special n regimurile tranzitorii de funcionare (pornire i oprire).2.

Puterea

motorului raportat la unitatea de volum este mai mic n

comparaie cu alte tipuri de acionri.3.

Momentele

de inerie generate n regimul tranzitoriu de funcionare al

motorului sunt mai mari la acionrile electrice n comparaie cu alte tipuri de acionri (unele motoare de construcie special elimin acest dezavantaj).

5

4.

Caracteristica

mecanic

moment

turaie

este

n

general

descresctoare la acionrile de tip electric (la Motorul Pas cu Pas descrete destul de mult).

I.2. Motoare pas cu pas (construcie i funcionare, clasificare, definiii)Motorul electric pas cu pas (MPP) este un convertor electromecanic care realizeaz conversia impulsurilor de comand aplicate fazelor motorului ntr-o micare de rotaie ce const din deplasri unghiulare discrete de mrime egal i care reprezint paii motorului. Numrul pailor efectuai trebuie s corespund, n cazul unei funcionri corecte cu numrul impulsurilor de comand aplicate fazelor motorului. Majoritatea motoarelor electrice pas cu pas sunt bidirecionale i permit o accelerare, oprire i reversare rapid fr pierderi de pai, dac sunt comandate cu o frecven inferioar frecvenei limit corespunztoare regimului respectiv de funcionare. Pentru extinderea funcionrii motoarelor pas cu pas la viteze mai mari dect viteza corespunztoare frecvenei limit, este necesar o accelerare prin creterea treptat a frecvenei impulsurilor de comand. MPP sunt utilizate n special n aplicaiile unde se dorete realizarea unei micri incrementale folosind sisteme de comand numeric. Dezvoltarea relativ recent a MPP precum i interesul manifestat fa de aceste motoare au determinat dezvoltarea unei game largi de tipuri de MPP.

I.2.1.Clasificarea motoarelor pas cu pas:| | | | | | Solenoidal (cu bobine pe stator); Cu magnet permanent n rotor; Cu magnet permanent n stator; Cu reluctan variabil; Cu magnet permanent i reluctan variabil (hibrid); Electromecanic.

Motorul pas cu pas este de fapt un motor sincron la care fiecrui impuls i corespunde o deplasare cu un pas. Forma impulsurilor poate varia fr a influena tipul micrii.6

Pentru cupluri mai mari se utilizeaz MPP electrohidraulice, reprezentnd o combinaie ntre MPP i amplificatoarele hidraulice. n ultimul timp au aprut noi MPP de tip hibrid: pas cu pas curent continuu i pas cu pas asincron.

I.2.2.Avantajele motoarelor pas cu pas:| | | | | Fiabilitate bun; mbuntirea preciziei; Compatibilitate cu tehnica de calcul; Porniri / opriri i reversri repetate fr a pierde pai; Memoreaz poziia.

I.2.3.Dezavantajele motoarelor pas cu pas:||

| | |

Pasul unghiular are valoare fix; Elementul de execuie este analogic; Randament sczut ; Capacitate limitat la aciunea sarcinilor (se folosesc angrenaje); Comanda motorului trebuie adoptat la tipul de motor folosit.

Ca urmare a apariiei materialelor magnetice cu performane ridicate s-au introdus de elemente de execuie la care micarea este incremental. Din aceast categorie fac parte: motoarele pas cu pas, servomotoarele de curent continuu i combinaii hibride. Toate aceste elemente au proprietatea c transforma informaia discret sub form de impulsuri n deplasare incremental. n cele ce urmeaz se vor prezenta tipurile de motoare indicate mai sus. 1) Motor pas cu pas de tip solenoidal Sunt dou tipuri de astfel de motoare. Primul const dintr-un electromagnet care pune n micare o armatur mobil. Armtura mobil este pus n micare de un electromagnet i atunci cnd ea este atras rotete arborele motor; meninerea poziiei motorului se face cu un mecanism cu clichet.7

Al doilea tip de motor pas cu pas solenoidal denumit Motor pas cu pas cu clichet const dintr-un electromagnet cu arc conectat la un ax printr-un mecanism cu clichet. Principalul avantaj al acestui motor este faptul ca dezvolta un cuplu relativ mare , iar la efectuarea pasului nu apar oscilaii. Dezavantaj: frecvena de execuie a pailor este redus i este unidirecional. 2) Motor pas cu pas cu reluctan variabil La acesta principiul de funcionare se bazeaz pe atingerea poziiei de reluctana minim atunci cnd axa polului statoric coincide cu axa polului rotoric. O faz a motorului se nfoar pe doi poli statorici diametral opui. La comutarea unei faze rotorul se rotete cu un pas. Dac se comut alimentarea pe faza urmtoare, rotorul este scos din poziia de echilibru i ca urmare apare un cuplu reactiv. Acest cuplu creste cu unghiul de decalaj dintre axa polului statoric i axa polului rotoric. Atunci cnd cele dou axe sunt coliniare acest cuplu reactiv ajunge la valoarea zero care reprezint poziia de echilibru stabil. Ca valoare unghiul de pas:p =2 2 pr ps

p - unghiul de pas p r - numrul de poli rotorici p s - numrul d