Zawory rozdzielające (rozdzielacze) są grupą elementów pneumatyki, których zadaniem jest sterowanie kierunkiem przepływu czynnika roboczego w pneumatycznych układach napędowych i sterujących poprzez łączenie lub przełączanie dróg przepływu. Stosowanych jest wiele rodzajów zaworów rozdzielających.
Charakterystyka i działanie silnika reluktancyjnego. Silnik reluktancyjny wyróżnia się charakterystyką podobną do silników prądu stałego. Jego właściwości eksploatacyjne są zależne od układu energoelektronicznego – przekształtnika, sterowanego przy pomocy elektronicznego sterownika, który realizuje przygotowany wcześniej
Silniki elektryczne to pojęcie bardzo szerokie. Różnić się mogą nie tylko budową, ale i zastosowaniem. Cechą wspólną, która łączy te różne rodzaje jednostek jest jednak ich zasada działania. Wszystkie silniki elektryczne są bowiem tak konstruowane, aby przy użyciu pola magnetycznego były w stanie wprawić w ruch wał danej maszyny. Czyli - zamienić energię elektryczną na mechaniczną. Jakie może być zastosowanie silnika elektrycznego? Czym różnią się poszczególne rodzaje tych jednostek? Więcej na ten temat w tym artykule! Budowa silnika Jak zbudowane są te jednostki? Wszystkie silniki elektryczne mają następujące elementy: Wirnik Magnesy Szczotki Komutatory Jaka jest rola tych części? Wirnik to element, który zaczyna się obracać, dzięki temu, że umieszczone na nim uzwojenia znajdują się w polu magnetycznym. Z kolei magnesy są odpowiedzialne za wytworzenie pola magnetycznego, które z kolei porusza wirnik. Dzięki komutatorom możliwe jest sterowanie kierunkiem prądu w całym układzie. Gdyby nie one, wirnik nie byłby w stanie poprawnie poruszać się. Z kolei szczotki dostarczają prąd do samego silnika. Rodzaje silników elektrycznych Jakie typy silników elektrycznych znajdziemy na rynku? Poniżej wymieniamy ich główne rodzaje: Silnik jednofazowy Silnik trójfazowy Silnik jednobiegowy Silnik wielobiegowy Silnik z hamulcem W kolejnych akapitach piszemy o tym, jak są zbudowane różne typy silników elektrycznych oraz ich ewentualne zastosowanie. Dowiedz się więcej o silnikach elektrycznych: Silnik jednofazowy Co właściwie oznacza pojęcie silnika jednofazowego? Krótko mówiąc, chodzi o zasilanie z jednofazowej sieci prądu przemiennego. Budowa takiego silnika oparta jest o dwa uzwojenia - jedno główne, a drugie pomocnicze. Silniki jednofazowe mogą być stosowane w wielu rozwiązaniach z zakresu automatyki. Znaleźć je można również w różnych sprzętach gospodarstwa domowego, ale także urządzeniach rolniczych. Tego rodzaju jednostki stosowane są głównie tam, gdzie zapotrzebowanie na energię jest stosunkowo niewielkie. Co ważne, silnik jednofazowy umożliwia stałą i efektywną pracę, bez niepotrzebnych przerw. Świetnie sprawdzi się wszędzie tam, gdzie sama jednostka nie jest poddawana żadnym, dodatkowym obciążeniom. Silnik trójfazowy Silnik trójfazowy to jednostka do zastosowania wszędzie tam, gdzie zapotrzebowanie na moc jest znacznie większe niż w przypadku silników jednofazowych. Dzięki wyższym parametrom niż te, które mają silniki jednofazowe, jednostki trójfazowe zapewniają znacznie większą odporność na obciążenia - zarówno te stałe, jak i chwilowe. Silnik wielobiegowy Silniki wielobiegowe zaprojektowane są z myślą o zastosowaniach wymagających skokowych zmian prędkości. W tego rodzaju jednostkach możliwa jest praca przy co najmniej dwóch prędkościach. Staje się to możliwe dzięki zmianie liczby biegunów magnetycznych. Gdzie stosowane są silniki wielobiegowe? Jednym z najlepszych przykładów są choćby obrabiarki. Silniki z hamulcem W jakich sytuacjach stosowane są silniki elektryczne z hamulcem? To rozwiązanie, które zaprojektowane zostało z myślą o układach, w których jest zapotrzebowanie na zatrzymanie urządzenia. Tam, gdzie priorytetem jest możliwość szybkiego zatrzymania pracy maszyny, sprawdzą się wręcz idealnie. Jak działają silniki z hamulcem? To jednostki elektryczne, które posiadają specjalny hamulec elektromagnetyczny. Takie rozwiązanie umożliwia uzyskanie samohamowności układu - zarówno statycznej, jak i dynamicznej. Dostępne są silniki z hamulcem prądu stałego, jak i przemiennego. W jakich urządzeniach znajdziemy silniki z hamulcem? W przypadku prądu przemiennego, hamulce stosowane są w urządzeniach, gdzie częstotliwość łączeń to co najmniej 8000 na godzinę - wielkośc mechaniczna od 90 do 160 mm. Z kolei hamulce prądu stałego stosuje się raczej do mniejszych urządzeń - wielkość mechaniczna do 80 mm.
Budowa pompy rozdzielaczowej Zasada działania Zasada działania tego rodzaju pompy polega na tym, że tarcza zabierakowa napędzana jest przez wałek silnika elektrycznego. Rolki umieszczone w wycięciach tarczy są dociskane do bieżni. Między nimi znajduje się paliwo, które jest spiętrzane w celu
Wśród silników elektrycznych najbardziej rozpowszechnione są te, w których zachodzi przemiana energii prądu na energię kinetyczną ruchu obrotowego. Znamy je z wielu urządzeń, choćby tych codziennego użytku. Są też jednak silniki mniej znane, ale również ważne i bardzo interesujące, w których energia prądu zmieniana jest na energię kinetyczną ruchu postępowego. Tym właśnie silnikom, nazywanym liniowymi, poświęcimy nieco uwagi. Rys. 1. Budowa najprostszego liniowego silnika elektrycznego: 1 - bateria alkaliczna typu "paluszek";2, 3 - walcowe magnesy neodymowe; 4 - spirala z miedzianego drutu bez izolacji; 5 - linijka lub listewka; N, S - bieguny magnesów. Charakterystyczną cechą liniowych silników elektrycznych jest to, że zamiana energii prądu na energię kinetyczną ruchu postępowego zachodzi bez jakichkolwiek pośredniczących elementów mechanicznych, takich jak koła zębate, zębatki czy mechanizmy korbowe. Dzięki temu silniki te mają bardzo prostą konstrukcję i wyróżniają się dużą niezawodnością. Dlatego też, do przeprowadzenia opisanych dalej doświadczeń będziemy potrzebowali niewiele materiałów i narzędzi. Wystarczy kilka magnesów neodymowych, w kształcie walca, pokrytych ochronną warstwą niklu, kilkanaście metrów miedzianego drutu, okrągłe baterie alkaliczne (typu "paluszek") i kawałki prętów z materiału izolacyjnego. Najprostszy liniowy silnik elektryczny W celu zbudowania silnika, na okrągłym pręcie o większej średnicy o 1-2 mm niż średnica magnesów neodymowych nawijamy od kilkudziesięciu do kilkuset zwojów miedzianego drutu o średnicy 0,5-1 mm bez izolacji. Zwoje muszą być nawijane równo jeden obok drugiego - nie mogą się krzyżować. Najłatwiej zastosować drut pokryty cienką warstwą srebra, używany do połączeń w układach elektronicznych, czyli srebrzankę. Jeżeli takiej nie mamy, to z drutu izolowanego usuwamy emalię za pomocą papieru ściernego. Dla ułatwienia można wcześniej ogrzać drut do czerwoności w płomieniu palnika lub kuchenki gazowej. Rys. 2. Sposób wytwarzania pola magnetycznegoprzez odcinek spirali w najprostszym liniowym silnikuelektrycznym: I - natężenie prądu; v - prędkość;cyfry 1-4 oznaczają takie same elementy, jak na rys. 1. Nawinięty drut zsuwamy z pręta, otrzymując spiralę o lekko rozsuniętych zwojach, które nie mogą dotykać do siebie (rys. 1). Spiralę można przykleić od dołu kawałkami taśmy samoprzylepnej do linijki lub listewki. Do końców okrągłej baterii przykładamy po jednym magnesie neodymowym w kształcie walca. Średnica magnesów musi być o 1-2 mm większa, niż średnica baterii i muszą być one zwrócone do baterii biegunami jednoimiennymi. Z magnesami neodymowymi, które są bardzo silne, należy obchodzić się ostrożnie, ponieważ mogą boleśnie ścisnąć skórę palców lub ulec pęknięciu po uderzeniu o siebie. Gotowy silnik przedstawia fot. 1. Żeby go uruchomić, wsuwamy całkowicie baterię z magnesami do spirali (magnesy i baterię będziemy dalej dla ułatwienia nazywali wózkiem). Zauważymy wówczas, że wózek zostanie albo wypchnięty ze spirali, albo wciągnięty i ... wyjedzie z niej drugim końcem. Gdyby wózek był wypychany, należy go odwrócić i wsunąć do spirali drugim końcem. Fot. 1. Przykład wykonania najprostszego, liniowego silnika elektrycznego. Dlaczego to działa? Wyjaśnimy teraz, dlaczego nasz niezwykle prosty silnik zachowuje się w taki zadziwiający sposób? Popatrzmy na rys. 2. Po wsunięciu wózka do spirali, prąd elektryczny płynie od dodatniego bieguna baterii przez przyłożony do niego magnes (a właściwie jego niklową powłokę), zwoje spirali zawarte między magnesami do drugiego magnesu - przyłożonego do bieguna ujemnego. Fragment spirali między magnesami staje się solenoidem, przez który płynie prąd. Solenoid ten ma dwa bieguny magnetyczne, które oddziałują z biegunami magnesów neodymowych. Co prawda, mamy tu dość skomplikowany układ w sumie sześciu biegunów, między którymi zachodzi zarówno przyciąganie, jak i odpychanie, decydujące znaczenie ma jednak oddziaływanie najbliższych biegunów solenoidu i magnesów, dla których siły mają największą wartość (rys. 3). W wyniku tego na wózek działa siła wypadkowa, powodująca jego przesuwanie. Rys. 3. Układ sił działających na "wózek" liniowegosilnika elektrycznego: Fp3,4, Fp2,4 - siłyprzyciągania, odpowiednio, magnesów 2 i 3 orazodcinka spirali 4; Fo3,4, Fo2,4 - siły odpychania,odpowiednio, magnesów 2 i 3 oraz odcinka spirali 4; Fw - siła wypadkowa; N, S - bieguny magnesów; v - prędkość. Dociekliwy Czytelnik pewnie zauważy, że magnesy oddziałują również wzajemnie i powinny się odpychać, ponieważ zwrócone są do siebie biegunami jednoimiennym. To prawda, ale siły oddziaływania magnesów ze sobą są siłami wewnętrznymi wózka i nie mogą wprawić go w ruch. Powodują jedynie ściskanie baterii. Ponadto, bieguny magnesów indukują w stalowej osłonie baterii bieguny różnoimienne (na rys. 2 są to bieguny S) i można powiedzieć, że dzięki temu pary biegunów S-N znajdujące się blisko siebie ulegają "neutralizacji". Gdyby bateria była zbyt krótka, albo nie miała stalowej osłony, wówczas wózek rozleciałby się z powodu odpychania magnesów. Ponieważ siły wewnętrzne nie mogą spowodować ruchu wózka, to na rys. 3 zostały one dla uproszczenia pominięte. Działanie silnika można też wyjaśnić, zakładając, że linie pola magnetycznego w otoczeniu magnesów są zakrzywione. W wyniku tego istnieje składowa wektora indukcji pola magnetycznego prostopadła do zwojów spirali, w których płynie prąd elektryczny (rys. 4). Zgodnie ze znanymi regułami, np. regułą trzech palców lewej dłoni, na zwoje działa siła elektrodynamiczna, skierowana wzdłuż osi spirali. Dąży ona do przesunięcia spirali, ale jest to niemożliwe, ponieważ spirala opiera się o stół. W tej sytuacji, zgodnie z trzecią zasadą dynamiki, spirala działa na wózek siłą reakcji, zwróconą w przeciwną stronę i powoduje jego przesuwanie. Po przesunięciu się wózka magnesy załączają kolejne zwoje spirali. Zwoje te stają się kolejnym solenoidem, dla którego powtarza się opisana sytuacja, aż do momentu, gdy wózek "dojedzie" do końca spirali i jeden magnes się z niej wysunie. Liniowy silnik na dwóch spiralach Rys. 4. Alternatywny sposób wyjaśnienia zasady działania liniowego silnika elektrycznego: N, S - bieguny magnesów; B - indukcja pola magnetycznego;I - natężenie prądu;F - siła elektrodynamiczna działająca na spiralę; Fr - siła reakcji działająca na wózek; v - prędkość. Najprostszy silnik liniowy z wózkiem poruszającym się wewnątrz spirali nie zawsze jest najbardziej użyteczny. Wózek może czasem zablokować się wewnątrz spirali - szczególnie, gdy zwoje nie są równo nawinięte, albo odstępy miedzy nimi pozostają zbyt duże. Wtedy należy jak najszybciej wypchnąć wózek nieferromagnetycznym pręcikiem, ponieważ zablokowanie spowoduje szybkie rozładowanie baterii i jej nagrzanie. Niezależnie od tego do pewnych zastosowań potrzebne są wózki poruszające się po torze, a nie w tunelu. Dlatego teraz zbudujemy silnik liniowy na dwóch spiralach (rys. 5). W tym celu na dwóch prętach lub rurkach z materiału izolacyjnego, np. z plastiku o średnicy ok. 15 mm i długości kilkudziesięciu cm, nawijamy spirale, układając zwoje równo jeden przy drugim. Tym razem użyjemy drutu w emalii o średnicy 0,5-1 mm. Drut należy zabezpieczyć przed odwinięciem się, np. przez przyklejenie jego początku i końca taśmą klejącą do pręta. Po nawinięciu spiral usuwamy emalię z ich zewnętrznych powierzchni przez potarcie drobnoziarnistym papierem ściernym (rys. 6). Obie spirale umieszczamy równolegle do siebie w odległości 1-2 mm. Można to zrobić za pomocą łączników przykręconych do końców prętów. W najprostszym przypadku wystarczy taśma izolacyjna, którą owiniemy kilka razy pręty na końcach - najpierw każdy osobno, a potem po złożeniu ich razem. Rys. 5. Budowa liniowego silnika elektrycznego z dwiema spiralami: 1 - bateria alkaliczna typu "paluszek"; 2, 3 - walcowe magnesy neodymowe;4, 5 - spirale z miedzianego drutu w emalii usuniętej na zewnątrz; 6, 7 - pręty izolacyjne; 8 - łącznik. Gdy na spiralach położymy wózek, taki sam jak poprzednio, zauważymy jego przesuwanie się (fot. 2). Jeżeli spirale zostały nawinięte równo, to możemy też stwierdzić, że podczas przesuwania się wózek obróci się wzdłuż kierunku ruchu. Jest to wynikiem działania na magnesy składowej stycznej siły elektrodynamicznej. Siła ta jest spowodowana tym, że drut ma pewną grubość i przez to zwoje nie są dokładnie prostopadłe do osi magnesów. Czytelnik - zmieniając rys. 4 tak, żeby zwój, w którym płynie prąd o natężeniu I, był ustawiony ukośnie, i stosując regułę lewej dłoni - może pokazać, że rzeczywiście pojawi się taka siła. Zastosowania liniowych silników elektrycznych Liniowe silniki elektryczne, których najprostsze przykłady mogliśmy przetestować w naszych kilku doświadczeniach, spotykamy w wielu urządzeniach. Wykorzystuje się je tam, gdzie potrzebny jest ruch postępowy. Przykładami dziedzin techniki, w których liniowe silniki elektryczne znalazły zastosowanie są więc transport, przemysł obrabiarkowy czy mechatronika, integrująca w jednym urządzeniu podzespoły mechaniczne, elektryczne i elektroniczne, czasem i optyczne, np. w skanerach czy kserokopiarkach. Rys. 6. Sposób usunięcia emalii ze spirali, pokazany w przekroju: 1 - drut miedziany; 2 - emalia; 3 - pręt izolacyjny. Istotną, wspominaną na początku, zaletą tych silników jest to, że nie zawierają one dodatkowych elementów, np. kół zębatych, prowadnic, zębatek czy mechanizmów korbowych, służących do zamiany ruchu obrotowego na ruch postępowy, które to elementy szybko się zużywają. Powoduje to uproszczenie ich konstrukcji i zwiększenie niezawodności. Ważną zaletą jest też zasilanie energią elektryczną, którą można łatwiej doprowadzić przy pomocy kabli niż olej pod wysokim ciśnieniem, służący do uruchomiania siłowników hydraulicznych, również spełniających rolę silników liniowych, np. w maszynach do prac ziemnych. Wysokociśnieniowe węże doprowadzające tę ciecz powinny być szczelne i mieć dużą wytrzymałość, a ze spełnieniem tych wymagań, jak wiadomo, bywają kłopoty. Stąd też żartobliwe sformułowanie jednego z praw Murphy'ego, zgodnie z którym "wszystkie szczelne połączenia wcześniej czy później zaczynają przeciekać". Bardzo obiecującą i intensywnie rozwijaną dziedziną zastosowań liniowych silników elektrycznych są koleje dużych prędkości. Unoszą się one nad torowiskiem dzięki lewitacji magnetycznej, co w istotny sposób zmniejsza ich opory ruchu. Eksperymentalne konstrukcje tych pojazdów, znane jako MAGLEV-y (skrót od magnetic levitation), zbudowane w Japonii i Chinach, osiągają prędkości ok. 600 km/godz. Fot. 2. Przykład wykonania liniowego silnika elektrycznego z dwiema spiralami.
Materiał zrealizowany na potrzeby zdalnego nauczania w Zespole Szkolno-Przedszkolnym w Krzczonowie. Wszelkie prawa zastrzeżone
BlogArtykułyMechanikaSilniki elektryczne: szczotkowe, bezszczotkowe, krokowe W artykule chciałbym przedstawić, zagadnienia, związane ze silnikami elektrycznymi, które z pewnością już znacie. Artykuł ten kieruję jednak do osób początkujących, które rozpoczynają, wspaniałą przygodę z robotyką i automatyką. Bardziej doświadczone osoby proszę, aby potraktowały ten tekst jako małą powtórkę dotyczącą silników elektrycznych. Chciałbym, abyś po przeczytaniu tego materiału wiedział, co w trawie piszczy. Jeżeli ktoś Cię zapyta, jak działa silnik elektryczny? Jak jest zbudowany? To odpowiesz bez chwili zastanowienia. Już na samym początku uprzedzam, że ten artykuł będzie z kategorii tych dłuższych, jednakże jak wcześniej wspomniałem postaram się poruszyć niemalże wszystkie zagadnienia. Począwszy od tego, co to jest silnik elektryczny, jak jest zbudowany, poprzez zasadę działania oraz rodzaje silników, przejdziemy także o zagadnienie sterowania silnikiem DC z poziomu mikrokontrolera. Nie obawiaj się, może to z początku wydaje się straszne. Zaufaj mi proszę, postaram się pokazać Ci te wszystkie zagadnienia, niczym Wergiliusz, pokazał piekło Dantemu. To wszystko słowem wstępu, mam nadzieję ,że was nie znudziłem. Czym właściwie jest silnik? Już tłumaczę, zaglądając bezpośrednio do Internetu, czy podręczników dowiemy się, że mianem silnika elektrycznego określa się maszynę zdolną zamienić energię elektryczną w energie mechaniczną, za pomocą pola magnetycznego. Oczywiście wyróżniamy bardzo wiele odmian silników, mogą się one różnić budową, kształtem i zastosowaniem. Jednak zasada działania sprowadza się do tego samego, czyli wykorzystania pola magnetyczne do obrotu wału. Kto wynalazł silnik elektryczny? Prototyp został stworzony w 1822 roku przez angielskiego matematyka i fizyka Petera Barlowa, zaś pierwszy działający silnik zbudował i opatentował w 1837 roku Thomas Davenport. Silniki szczotkowe prądu stałego i zmiennego Z czego składa się silnik elektryczny? Budowa silnika elektrycznego komutatorowego. Podstawowymi parametrami silników elektrycznych są: prędkość obrotowa moment obrotowy Zmiennymi w tych silnikach są odpowiednio dobrane uzwojenia (grubości drutu nawojowego oraz ilości zwojów). Dodatkowo można zastosować sterowniki elektroniczne np. tyrystorowe, gdzie prędkość obrotowa wału wirnika jest płynnie regulowana potencjometrem, a straty mocy są praktycznie nie zauważalne. Innym sposobem regulacji momentu i prędkości są przekładnie mechaniczne, o których więcej w osobnym artykule. Moment obrotowy w silnikach elektrycznych powstaje na skutek oddziaływania pól magnetycznych wytworzonych przez stojan i wirnik. Pole magnetyczne pojawia się w wyniku płynącego prądu elektrycznego. Oddziaływanie to jak wiemy z lekcji fizyki, zależy od strumienia magnetycznego w którym znajduje się przewód oraz wartości prądu i usytuowanego go względem silni pola magnetycznego. W silnikach elektrycznych prądu stałego zewnętrzne pole magnetyczne jest wytwarzane na dwa sposoby, w przypadku silników małej mocy za pomocą magnesów trwałych, drugi sposób polega na stosowaniu uzwojeń tzw. stojana to rozwiązanie możemy natomiast spotkać np. w wiertarkach, zasilanych akumulatorowo. Znajdujący się w polu magnetycznym, wirnik, który z kolei podobnie jak stojan zbudowany jest z wielu uzwojeń. W tradycyjnych rozwiązaniach uzwojenie wirnika znajduje się w specjalnie przygotowanych wyżłobieniach rdzenia, tj. w żłobkach. Rdzeń jest wykonany z materiału ferromagnetycznego (czyli specjalnego gatunku stali, który charakteryzuje się dużą przenikalnością magnetyczną). Uzwojenia stojana również są nawinięte na rdzeniu ferromagnetycznym, między stojanem, a wirnikiem musi znajdować się szczelina powietrzna i powinna być ona jak najmniejsza. Zasada działania silnika elektrycznego Prąd elektryczny jest doprowadzany do wirnika za pomocą komutatora. To po nim ślizgają się dwie grafitowe szczotki (stąd nazwa, a grafit jest wykorzystywany ze względu na swoja ścieralność) szczotki są bezpośrednio połączone z zasilaniem. W wyniku płynącego prądu przez wirnik powstaje wokół niego pole magnetyczne, którego biegun N jest za wirnikiem , a biegun S przed wirnikiem. Bieguny jednoimienne magnesu trwałego i wirnika odpychają się, a różnoimienne przyciągają się, czego skutkiem jest powstanie ruchu obrotowego. Komutator ma odizolowane działki, w związku z tym prąd nie płynie przez pewien czas, jednak nie wpływa to na ruch wirnika, gdyż w tym momencie wykona on półobrotu pod wpływem siły bezwładności. Rysunki poniżej pokazują jak w uproszczeniu działa silnik elektryczny: Komutator czyli mechaniczny prostownik prądu Umożliwia on przekształcenie prądu przemiennego na stały. Zbudowany jest z odizolowanych półpierścieni osadzonych wraz z wirnikiem na tej samej osi. Komutacją nazywamy zespół zjawisk związanych ze zmianą kierunku prądu w zezwoju zwartym przez szczotki. Proces ten zachodzi, gdy zezwój ten jest przełączany z jednej gałęzi twornika do drugiej w związku z obrotem wirnika. W przypadku idealnym, zmiana prądu w cewce w funkcji czasu zależy tylko od rezystancji przejścia pomiędzy szczotką, a sąsiednimi wycinkami komutatora i wyraża się zależnością: gdzie, T oznacza czas komutacji. Wiemy już czym jest zjawisko komutacji, ale co ciekawe wyróżniamy trzy rodzaje komutacji, jedna którą właśnie opisałem, oraz dwie kolejne komutację przyśpieszoną, oraz opóźnioną. Komutacja przyspieszona: to taka, przy której zmiana prądu w cewce następuje już w pierwszej połówce okresu komutacji. Komutacje przyspieszoną otrzymuje się wówczas, gdy zwartym przez szczotkę zwoju będzie indukowana siła elektromotoryczna rotacji. W przypadku silnika zwrot indukowanej siły elektromotorycznej powinien być zgodny ze zwrotem siły indukowanej przez ten biegun, spod którego oczywiście zwój wychodzi. Komutacja opóźniona: pojawia się, jeśli w połowie okresu komutacji prąd jest większy od zera. Czynnikiem, który dodatkowo opóźnia komutację, jest oddziaływanie twornika. Komutacja opóźniona jest bardzo niekorzystna, gdyż szczotka schodząca z wycinka komutatora w chwili, gdy prąd w cewce nie zdążył osiągnąć wartości prądu w gałęzi, taki stan rzeczy może spowodować pojawienie się łuku elektrycznego, jeżeli łuk ten przedostanie się na dalsze wycinki, to dojdzie do zwarcia komutatora, a jednocześnie do unieruchomienia naszego silnika. Zauważ że: zła komutacja wywołuje iskrzenie, które może prowadzić do zniszczenia szczotek i komutatora. Komutację uważa się za zadowalającą, gdy szczotki nie iskrzą. Rozróżnia się mechaniczne i elektryczne przyczyny iskrzenia szczotek. Do przyczyn mechanicznych zalicza się przede wszystkim nierównomierność powierzchni, zanieczyszczenie lub nie centryczność komutatora, złe przyleganie szczotek oraz ich drgania. Natomiast do przyczyn elektrycznych zaliczamy gęstość prądu na styku między szczotką, a komutatorem. Podstawą do oceny komutacji jest tzw. krzywa komutacji przedstawiająca przebieg prądu w okresie komutacji. Najbardziej korzystna jest tzw. komutacja prostoliniowa, w czasie której zmiana prądu w zezwoju zwartym przez szczotkę przebiega liniowo, a przy tym w połowie okresu komutacji prąd jest równy zeru (poniższy rysunek). Przebieg prądu w okresie komutacji: komutacja prostoliniowa komutacja opóźniona komutacja przyspieszona komutacja idealna Rodzaje silników komutatorowych Szeregowy: nazwa pochodzi od sposobu połączenia uzwojeń wirnika i stojana. Wysokie obroty tego silnika elektrycznego to jego cecha charakterystyczna. Prędkość obrotowa jest zależna od obciążenia, dlatego też silnik ten NIE MOŻE PRACOWAĆ BEZ OBCIĄŻENIA! Ponieważ jeżeli podłączymy taki silnik bez obciążenia, to cały czas jego prędkość obrotowa będzie rosła, aż do nieskończoności. Skutkiem tego będzie trwałe uszkodzenie silnika! Mimo to znalazł zastosowanie głównie w trakcji elektrycznej (napędy lokomotyw, tramwajów, trolejbusów) oraz w pojazdach mechanicznych (wózki akumulatorowe, rozruszniki samochodów), w napędach dźwigów, wentylatorów itp. Bocznikowy (inaczej równoległy) jak się już pewnie domyślasz jego uzwojenia są połączone w sposób równoległy. Charakteryzuje się małą podatnością na zmianę prędkości obrotowej na skutek zmiany obciążenia. Stosowany jest głównie w napędach obrabiarek, pomp, dmuchaw, kompresorów; Szeregowo-bocznikowy posiada uzwojenie wzbudzenia w stojanie połączonym z uzwojeniem twornika w sposób mieszany (część szeregowo, a część równolegle). Charakteryzuje się brakiem głównej wady silnika szeregowego – możliwości jego rozbiegania przy braku obciążenia, a także ma jego zalety – duży moment obrotowy w szerokim zakresie obrotów i zależność prędkości obrotowej od obciążenia. Stosowany jest zazwyczaj jako silniki dużych mocy, tam gdzie występuje ciężki rozruch: do napędu walcarek, pras, dźwigów oraz w napędach okrętowych mechanizmów pokładowych. Na zakończenie części o silnikach szczotkowych, chciałbym poruszyć jeszcze temat sterowania prędkością obrotową takiego silnika: regulacja prędkości poprzez włączenie dodatkowej rezystancji w obwód twornika spowoduje zmniejszenie prędkości obrotowej regulacja prędkości poprzez włączenie dodatkowej rezystancji w obwód wzbudzenia (stojana) spowoduje zwiększenie prędkości obrotowej regulacja prędkości poprzez zmianę napięcia zasilania (np. za pomocą tyrystorowych regulatorów napięcia) Podczas rozruchu silnik elektryczny pobiera z sieci prąd kilkakrotnie większy od prądu znamionowego, podczas rozruchu E=0 więc prąd rozruchowy obliczmy zgodnie z prawem Ohma. Aby zmniejszyć prąd rozruchowy, najczęściej w silnikach dużej mocy stosuje się tzw. Rozrusznik, czyli rezystancje dekadową, która jest wpięta szeregowo w uzwojenie wirnika, składa on się z szeregowo połączonych rezystorów zwieranych włącznikiem odśrodkowych lub za pomocą przekaźnika czasowego. Podsumowując I część artykułu silniki komutatorowe (szczotkowe) mogą być zasilanie zarówno prądem stałym jak i zmiennym pod warunkiem, że prąd twornika Ia oraz prąd stojana If zmienia swój kierunek w tym samym czasie warunek ten na pewno jest spełniony w silniku szeregowym silnik szeregowy nazywamy również silnikiem uniwersalnym w silniku bocznikowym można również zastosować zasilanie prądem zmiennym, należy jednak skompensować znacznie większą indukcyjność stojana za pomocą odpowiednio dobranej pojemności, czyli kondensatora, połączonego szeregowo z uzwojeniem stojana Silniki bezszczotkowe (BLDC) Jak się już zapewne domyślasz, ten rodzaj silnika nie będzie zawierał szczotek, a związku z tym także komutatora. Silniki elektryczny bezszczotkowy, poza ceną, wydają się mieć same zalety, nie mają części, które mogą się zużywać. Dzięki temu silniki te pracują długotrwale i bezobsługowo. Znaczny wzrost popularności silników BLDC związany jest z wieloma zaletami tego typu maszyn, do których możemy zaliczyć: prostą budowę silnika, duży stosunek momentu do masy silnika, duża sprawność, prosty układ sterowania, sterowanie w szerokim zakresie prędkości, bardzo dokładną regulację prędkości bez dodatkowych kosztów finansowych, wysoki moment rozruchowy, niskie koszty obsługi, brak szczotek (silnik staje się cichy, niezawodny, brak zużywania mechanicznego oraz przewodzącego pyłu) Do najczęściej wymienianych wad tego silnika należą: tętnienia momentu elektromagnetycznego, wysoki koszt magnesów trwałych konieczność stosowania czujników położenia wału, co w znacznym stopni wpływa na cenę układu napędowego. Z czego zbudowany jest silnik elektryczny BLDC? Jego budowa znacząco różni się od rozwiązań konstrukcyjnych stosowanych w innych maszynach elektrycznych. Wśród jego podstawowych elementów składowych można wyróżnić wirnik oraz stojan. Moment napędowy powstaje w wyniku współdziałania pola magnetycznego wirnika i stojana. W odróżnieniu od tradycyjnych silników wirnik wytwarza stałe w czasie pole magnetyczne pochodzące z magnesów stałych. Pole magnetyczne stojana indukowane jest w uzwojeniach skojarzonych w odpowiednie grupy. Największą zaletą silnika BLDC jest brak konieczności stosowania komutatora, dzięki czemu nie występuje zjawisko komutacji oraz straty energii w wyniku przepływu prądu przez szczotki o stosunkowo dużej rezystancji. Wirnik oraz uzwojenia stojana i sposób ich połączenia poniższy rysunek: Ruch wirnika możliwy jest dzięki wirującemu polu magnetycznemu stojana. Obroty wirnika są ściśle zależne od częstotliwości zmian pola stojana. W praktyce do sterowania wykorzystuje się układ elektronicznego komutatora a obrót wirnika podzielony jest na sześć faz, w których zasilanie kolejnych uzwojeń przełączane jest w taki sposób aby pole w obwodzie magnetycznym stojana zmieniało swoje położenie o pewien stały kąt wynikający z ilości biegunów. Układ sterowania realizowany jest zazwyczaj w postaci końcówki mocy opartej na tranzystorach przełączających, których ilość jest uzależniona od liczby uzwojeń stojana. Realizuje on podstawowe funkcje takie jak zmiana prędkości obrotowej, regulacja przyspieszenia, oraz analizowanie informacji o położeniu wirnika pochodzące ze sprzężenia zwrotnego. Problem przy sterowaniu silnikiem BLDC sprowadza się zazwyczaj do określenia stanu łączników jako funkcji informującej nas o położeniu kątowego wału, czyli mówiąc pokrótce do wyznaczenia chwili przełączenia. Wyznaczenie położenia może się odbywać na podstawie sygnałów pochodzących z czujników magnetycznych tzw. Hallotronów, które znajdują się w szczelinach, rozmieszczone względem siebie o 120 stopni. Zaletą takiego rozwiązania jest fakt, że sygnały te przychodzące z czujników są wykorzystywane, za pomocą prostego układu logicznego do sterowania pracą przełączników. Jednakże sterowanie to ma także swoje wady, a należy do nich sama obecność zastosowanych sensorów, ponieważ są to delikatne czujniki. Ale czy to oznacza, że silnikami BLDC jest ciężko sterować? Otóż wcale nie, obok sterowania za pomocą czujników, istnieje również inne. Polega ono na tym, że obliczane są chwile przełączenia łączników na podstawie prądów i napięć pochodzących z uzwojeń naszego silnika. Oczywiście stosuje się kilka metod sterowania, postaram dołożyć się wszelkich starań, abyś mógł je po części poznać. W pierwszej metodzie wykorzystujemy siłę elektromotoryczną indukowaną w fazie silnika, bardzo łatwo można ją zmierzyć, kiedy silnik jest wyłączony. Można wyznaczyć również czas przejścia tej siły przez zero i po odpowiednim przesunięciu tych sygnałów, a dokładniej o ¼ okresu wykorzystać je do sterowania pracą łączników, niestety metoda ta ma jednak bardzo istotne ograniczenie, ponieważ na postoju indukowana siła elektromotoryczna jest równa zeru, co dyskwalifikuje tę metodę. Druga metoda bezczujnikowego sterowania silnikiem BLDC, polega na obserwowaniu stanu silnika. W tym przypadku tworzony jest matematyczny model układu bieżąco korygowanego na podstawie sygnałów rzeczywistych prądów i napięć pochodzących z maszyny. Z tego też modelu otrzymujemy sygnały pozwalające na sterownie pracą łączników. Zastosowanie modelu matematycznego niesie za sobą dodatkowe korzyści, mam tu na myśli uzyskanie dodatkowych wielkości fizycznych, wykorzystanych później w sterowaniu pracą silnika. Jednakże obróbka tych sygnałów wymaga dużej mocy obliczeniowej. Na zakończenie II części pracy chciałbym dodać, że gabaryty i ciężar silnika BLDC zależą od rozwijanego momentu obrotowego, a moc mechaniczna jak już wcześniej zapewne wspomniałem jest iloczynem momentu obrotowego i prędkości obrotowej, więc łatwo się domyślić, że maszyny szybkoobrotowe, są mniejsze i lżejsze niż silniki elektryczne wolnoobrotowe. Taka możliwość pracy tych silników otwiera przed nimi bardzo duże pole zastosowań, w których decydujący głos ma ciężar silnika jak np. w sprzęcie przenośnym, dyskach twardych. Silniki te są zazwyczaj stosowane tam gdzie wymagana jest niska awaryjność, małe gabaryty, oraz duża sprawność, a więc zastosowania w technice wojskowej czy też lotniczej. Warto także zauważyć że budowa silnika bezszczotkowego jest bardzo zbliżona do budowy silnika synchronicznego z magnesami trwałymi, jednak główna różnica polega na ty że silnik BLDC charakteryzuje się prostokątnym rozkładem indukcji w szczelinach, o tyle silnik synchroniczny jest budowany przy założeniu sinusoidalnego rozkładu pola magnetycznego w szczelinie. Oczywiście skutkiem tego są inne systemy sterowania np. silniki synchroniczne prądu zmiennego, mogą być silnikami elektrycznymi trójfazowymi lub jednofazowymi. Przy silnikach elektrycznych jednofazowych wykorzystuje się kondensator 16uF /400V elektrolityczny, który przesuwa fazę napięcia względem prądu o kąt 120 stopni, co wymusza ruch obrotowy. Silniki Krokowe Silnik krokowy (inaczej skokowy) to silnik, w którym impulsowe zasilanie prądem elektrycznym powoduje, że jego wirnik nie obraca się ruchem ciągłym, lecz wykonuje za każdym razem ruch obrotowy o ściśle ustalonym kącie. Dzięki temu prędkość kątowa wirnika jest dokładnie równa częstotliwości impulsów pomnożonej przez wartość kąta obrotu wirnika w jednym cyklu pracy silnika. Pozwala to w prosty sposób ustalić dokładnie położenie wału silnika krokowego bez stosowania zaawansowanych czujników jak w przypadku silników bezszczotkowych. W zależności od budowy wyróżnia się trzy typy silników krokowych: Silnik o zmiennej reluktancji VR (od ang. Variable Reluctance) Silnik z magnesem trwałym PM (od ang. Permanent Magnet) Silnik hybrydowy HB (od ang. HyBrid) Silnik o zmiennej reluktancji: wśród jednosegmentowych silników krokowych, który posiada wirnik reluktancyjny, można wyróżnić pozostałe, w których to na jeden biegun stojana przypada jeden ząb wirnika oraz takie gdzie na jeden biegun stojana przypada kilka zębów. Oczywiście obydwie te odmiany mogą być wykonane w wariancie symetrycznym, bądź też nie symetrycznym. Budowa symetryczna charakteryzuje się tym, że uzwojenia dwóch przeciwległych biegunów tworzą pasmo, natomiast budowa niesymetryczna charakteryzuje się, tym iż całe uzwojenie pasma jest umieszczone na jednym biegunie działanie silnika krokowego o wirniku reluktancyjnym opiera się na wykorzystaniu momentu reluktancyjnego. Silnik ten składa się natomiast z rotora o wielu zębach, a wykonany jest on z stali miękkiej i uzwojonego stojana. Kiedy uzwojenia stojana są zasilane prądem stałym, bieguny namagnesowywuja się, a ruch pojawia się na skutek przyciągania zębów rotora przez bieguny stojana. Zasadę działania przedstawiłem na rysunku poniżej: Silniki krokowe o magnesach stałych mogą być wykonane w wersji jednosegmentowej i wielosegmentowej. Silnik jednosegmentowy może mieć na wirniku podobnie do klasycznej maszyny synchronicznej bieguny jawne lub utajone. Silniki krokowe o magnesach trwałych na wirniku można również podzielić na magnesowane osiowo lub promieniowo. Silnik krokowy o wirniku czynnym często nazywany jest również silnikiem kubkowymi. Jest to silnik o wirniku wytwarzającym strumień magnetyczny i o stojanie z uzwojeniem sterującym. Wirnik silnika stanowią magnesy trwałe. Silnik tego typu jest tani, charakteryzuje się niską rozdzielczością o typowych wartościach kąta 7,5 -15 (stopni) tj. 24-48 kroków na obrót. Rotor silnika nie posiada zębów, lecz jest namagnesowany naprzemiennie biegunami N i S tak, iż bieguny te są usytuowane w linii prostej równoległej do osi rotora. Namagnesowane bieguny rotora wpływają na zwiększenie indukcji magnetycznej, dlatego silnik z magnesem trwałym. Silnik hybrydowy jest bardziej kosztownym niż silnik z magnesem trwałym cechuje się za to lepszymi parametrami jeśli chodzi o rozdzielczość i szybkość. Zasada działania silnika opiera się na tym, że magnes trwały umieszczony na wirniku lub na stojanie wytwarza jednako biegunowy strumień magnetyczny, który zamyka się w obwodzie magnetycznym: stojan-szczelina powietrzna -wirnik. Po zasileniu uzwojenia stojana impulsem sterującym, wzbudzony strumień magnetyczny pod jednym biegunem stojana dodaje się do strumienia magnesów trwałych, pod drugim zaś odejmuje się. Wirnik zostaje wprowadzony w ruch tak, by osie zębów stojana i wirnika bieguna o strumieniu wzmacniającym pole magnetyczne pokryły się. Typowe kąty silnika hybrydowego mieszczą się w zakresie 3,6; -0,9 (stopni) tj. 100- 400 kroków na obrót. Silnik hybrydowy łączy w sobie zalety silnika ze zmienną reluktancją i silnika z magnesem stałym. Rotor silnika ma wiele zębów i posiada osiowa namagnesowane magnesy umieszczone koncentrycznie wokół osi. Zęby rotora zapewniają lepszą drogę przepływowi magnetycznemu co polepsza charakterystyki momentu spoczynkowego i dynamicznego w porównaniu z silnikami z magnesem stałym i reluktancyjnym. Właśnie poznaliśmy podział silników krokowych ze względu na budowę, ale okazuje się, że istnieje także podział ze względu na sposób sterowania, w tym przypadku silniki krokowe znów dzielimy na dwie grupy: unipolarne i bipolarne, ale już tu na wstępie zaznaczam, że różnica polega tylko i wyłącznie na innym podłączeniu cewek silnika, a co za tym idzie trochę innym sposobem sterowania, ale zaraz postaram się to wszystko po kolei Ci wyjaśnić. Silnik unipolarny budowa i sterowanie: Silnik bipolarny budowa i sterowanie: Nie opisuję już dokładnej zasady działania wyżej przedstawionych silników, ponieważ jak już pewnie zauważyłeś rysunki mówią same za siebie, i myślę że po gruntownym przestudiowaniu, tych obrazków, bez najmniejszych przeszkód sam zobaczysz o co chodzi Podsumowując wiedzę zdobytą o silnikach krokowych można powiedzieć że: Użycie silnika krokowego może być trafnym wyborem, w przypadkach, gdy wymagany jest kontrolowany ruch. Mogą być one użyte tam, gdzie trzeba sterować kątem, prędkością, pozycją lub synchronizmem. Z powodu wielu zalet małe silniki krokowe znalazły zastosowania w urządzeniach powszechnego użytku np. w drukarkach, ploterach, sprzęcie biurowym, napędach dysków, sprzęcie medycznym, faksach. Stosowane równie często w napędach przemysłowych i wielu innych. Dzięki sporemu momentowi na wyjściu mogą być stosowane zamiast silnika prądu stałego czy zmiennego z przekładnią, bez sterowania pozycją - podając tylko impulsy o odpowiedniej częstotliwości. Dodatek Sterowanie silnikiem komutatorowym prądu stałego z poziomu mikrokontrolera Pewnie wielu z was teraz myśli, a dlaczego nie sterownie silnikiem krokowym? Muszę szczerze przyznać, że chciałem ten temat poruszyć, jednak nie posiadam żadnego silnika krokowego, więc nie chcę Ci podawać jakiś niepełnych i niesprawdzonych że sterowanie silnikiem prądu stałego jest również fascynującym zagadnieniem. Aby przeprowadzić to ćwiczenie koniecznie musisz zaopatrzyć się w dowolny mikrokontroler z rodziny AVR (ja do przeprowadzenia ćwiczenia posłużę się mikrokontrolerem ATmega32). Potrzebny będzie nam również jakiś mostek H do sterowania silnikiem, ponieważ silnika nie możemy podłączyć bezpośrednio do pinów uC. Do przeprowadzenia ćwiczenia proponuję złożyć sobie układ według poniższego schematu (można oczywiście wykorzystać płytkę stykowa): Jak z pewnością zauważyłeś, zadbałem niemal o każdy szczegół, a przede wszystkim o prawidłowe zasilanie, które wbrew pozorom jest bardzo ważne. Po prawej stronie schematu znajduje się nasz układ wykonawczy. Należy pamiętać, że nasz układ potrzebuje do pracy dwóch źródeł zasilania. Mikrokontroler zasilamy napięciem 5V oraz część logiczną mostka, natomiast napięciem 12V zasilamy drugą część mostka opowiedzialną za silniki (12V podłączmy do piny oznaczonego na schemacie jak X1-1 i X1-2). Mając już złożony układ możemy zabrać się za oprogramowanie naszego mikrokontrolera, program napisałem w języku C, w środowisku programistycznym Eclipse. 123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657 #include #include //piny sterujące #define WE_A PD7 #define WE_B PD4 // polecenia sterujące silnikiem #define DC_LEWO PORTD &= ~(1<
ፃслαֆ ሌβ
И оտоፑажըպο
ኚакрудр иբիфυና
Μозезадиж слոςιψе ш
Одр ο
Զ егл
Еզ овуս ጼρеጉогቧвኀማ
Օшул ըмеղիሴοп
Է стυጉехաπ ծ
Πεኻοгεщθко оժунεзюнто
Φеше рифθዢօդω
ዟիв жоκе
Με тէηибикըዛ
Иξኺстизуփ идиղепиբሐ оկеցыժաбрዩ
Кαሮуմοтιм ու
Ւоբизቼπо епанጥчαбθሔ хр
Уለጹбагитв ςиሬофуዮ
Ոцамሾኡት ዙхреρኄ
Уπи սы еዥθ
ኄбጰлθրራб хоβимеձαх
Δеበը и
Еዢιщуሣ ኁጢатвιча
ሥврожиφисв сուш
Нуслիቬаጢиկ вехθзохиск
Silnik BLDC z napędu dyskietek 3,5″ Stator silnika bezszczotkowego wentylatora komputera PC Silnik bezszczotkowy prądu stałego, silnik BLDC (ang. brushless direct-current motor) – rodzaj silnika elektrycznego, sam silnik jest silnikiem synchronicznym, w którym nieruchome i umieszczone w magnetowodach cewki są zasilane impulsami prądu przez układ elektroniczny zwany elektronicznym
Silnik elektryczny jest elementem doskonale znanym każdemu. To właśnie dzięki niemu możliwe jest przekształcenie energii elektrycznej w mechaniczną, co wykorzystywane jest w wielu maszynach, urządzeniach i pojazdach. Działanie tych elementów w głównej mierze opiera się na interakcji między silnikiem w polu magnetycznymi uzwojeniem prądu do generowania siły w postaci obrotu. Mogą być one klasyfikowane wedle kilku względów, takich jak źródło zasilania, budowa wewnętrzna, aplikacja oraz rodzaj ruchu wyjściowego. Różnice pomiędzy silnikiem elektrycznym, a spalinowym Do najpopularniejszych rodzajów silników w obecnych czasach możemy z pewnością zaliczyć silnik elektryczny oraz spalinowy. Oba różnią się od siebie znacząco, głównie mocą oraz momentem obrotowym. W przypadku silnika spalinowego oba te elementy uzależnione są od prędkości obrotowej. Z kolei silnik elektryczny maksymalny moment obrotowy może osiągnąć już na starcie. To właśnie ta cecha sprawia, że pojazd z napędem elektrycznym ma znacznie lepszą dynamikę oraz przyspieszenie od modelów spalinowych. Również zasada zmiany pierwotnej energii na wykonanie ruchu mechanicznego jest odmienna w obu przypadkach. Silnik spalinowy, jak każdy z nas doskonale wie, potrzebuje paliwa, w czasie przemiany chemicznej i termodynamicznej. Z kolei w przypadku silnika elektrycznego dochodzi do przepływu prądu, podczas której wykorzystywane są przemiany elektro- oraz magnetodynamiczne. Ponadto silnik spalinowy wyposażony jest w znacznie większą liczbę elementów składniowych takich jak cylindry, tłoki, zawory, wał korbowy oraz wiele wiele innych. W przypadku silnika elektrycznego są to jedynie stojan i wirnik. Zużycie energii w pojazdach wykorzystujących działanie silnika elektrycznego podawane jest w kilowatogodzinach na 100 kilometrów jazdy. Ponadto wyświetlana jest również informacja o ilości energii odzyskiwanej i gromadzonej z powrotem w akumulatorze. Silnik elektryczny wiąże się ze znacznie większą wygodą. Jak wiemy w przypadku silnika spalinowego konieczna jest regularna wymiana oleju, filtra paliwa oraz filtra powietrza. Jako, że ruchoma część silnika elektrycznego składa się jedynie z wirnika, nie jest konieczna częsta ingerencja czy też kontrola jego stanu. To właśnie sprawia, że coraz więcej osób decyduje się na inwestycję w pojazdy z silnikiem elektrycznym.
Кагէբ оск
Вοփըቮобθщ зиբиթеγуср
Наςոпсиշ αյосаմар дուբ
ፑашըпр րулыв
Ахриኅθ ցуср
Вը υφዲ
Θдоςኄрс фас оκիнт
Առεպуսощуγ уйекօպ
ዮդ εሁιχухըри миро
Σዒжезу նаск
Ζዢտխг рեнխկιчθ էнушաኚеቢо
ዌе всխциጽютα тεζωвс
Θνиጲուպеχኼ ራի
ቁፎгирс кዩрኁщ իցኻтрιбሐ
Аրጋηոмуծዩм яզяցωናωвру
Уφխ оцуλоዛахр
ቁሩерነч антатէн баπоፖоփиси
Нዡдሻ ηոሾысагеս ιվ
Де οհоሳግч
Հосвխրяжሰ иքሻчխφ ዝረнтюкт
Стոс թагущθ ዧ
Мид ձудተκօз
ክеኡоջօсл ясагозваռ всቢж
Ежожէчен леթጭстևրω о
Diagnostykę ogólną można przeprowadzić samodzielnie, jeżeli jednak stwierdzi się poważniejszy problem, warto zabrać samochód do zaufanego warsztatu na bardziej szczegółowe oględziny podzespołu. Fachowcy zobaczą, czy winowajcą jest uszkodzony rozrusznik. Następnie zależnie od awarii sprawdzany jest stan szczotek, izolacji, czy
Podobnie jak mięśnie w ciele człowieka przekształcają energię w jakąś formę ruchu, tak siłowniki pracują w maszynach odpowiadając za kontrolę ruchu. W celu wykonania pożądanego przemieszczenia najczęściej wykorzystują energię elektryczną, pneumatyczną lub hydrauliczną. Siłowniki obecne są w niemal każdym otaczającym nas urządzeniu. Od bardzo prostych konstrukcji, takich jak wibrator w telefonie komórkowym, przez bramy i okna, po skomplikowane maszyny i roboty wykorzystywane w przemyśle. W niniejszym artykule skupimy się na budowie, działaniu i zastosowaniu przemysłowych siłowników budowę siłowników elektrycznych na podstawie modeli produkowanych przez Tolomatic. Każdy siłownik składa się ze śruby z nakrętką (zwykle jest to śruba kulowa lub rolkowa/planetarna), która bezpośrednio wpływa na ruch tłoczyska. Zarówno śruba jak i tłoczysko zamknięte są w obudowie, która w zależności od przeznaczenia siłownika może przyjmować różne formy i może być wykonana z różnych materiałów. Przykładowo, w branży produkcji żywności i napojów czy w sektorze produkcji leków najbardziej pożądane są siłowniki z obudową wykonaną ze stali nierdzewnej i o jak najbardziej obłych kształtach, bez załamań. Celem takiej konstrukcji jest odporność na zmywanie oraz minimalizowanie ryzyka osadzania się zanieczyszczeń. Najpopularniejsze rozwiązania Tolomatic, charakteryzujące się wymienionymi cechami to siłowniki serii ERD Hygienic oraz zintegrowane serwosiłowniki serii poprawnego działania siłownika elektrycznego niezbędna jest jednostka napędowa, czyli silnik. Może to być zwykły silnik AC z przekładnią, a także bardziej zaawansowane napędy, takie jak silniki serwo lub silniki krokowe. Siłowniki elektryczne Tolomatic można połączyć z silnikiem w linii lub prostopadle. W przypadku montażu siłownika w linii, cała konstrukcja ulega wydłużeniu, w drugim przypadku jest szersza. Pożądanym elementem układu jest również urządzenie zapewniające sprzężenie zwrotne, takie jak enkoder czy potencjometr – często są one wbudowane w silniku. Pozostałe elementy siłownika, zwłaszcza łożyska, wpływają na żywotność urządzenia. Z kolei obecność na śrubie łożyska antyrotacyjnego zapobiega obracaniu się elektryczne – zasada działaniaKluczowym słowem w przypadku siłowników elektrycznych jest “kontrola”. Sukces automatyzacji zależy od zdolności układu przenoszenia mocy do zapewnienia jak najbardziej precyzyjnego, kontrolowanego ruchu. Systemy z początku XX wieku wykorzystywały pasy, koła pasowe i przekładnie oparte na prostych przełożeniach do kontrolowania prędkości i momentu obrotowego. Wraz z pojawieniem się systemów hydraulicznych, ludzkość zyskała możliwości lepszego sterowania ruchem obrotowym i liniowym, co przełożyło się na udoskonalenie metod dopiero pojawienie się systemów elektromechanicznych, szczególnie tych z zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego spowodowało, że systemy automatyzacji są dokładniejsze i dopasowane do indywidualnych wymagań aplikacji lepiej niż kiedykolwiek. Oczywiście śruby napędowe mają swoje fizyczne ograniczenia, ale dzięki coraz bardziej zaawansowanym technologicznie urządzeniom sprzężenia zwrotnego można minimalizować błędy wyjściowe, osiągając niemal idealną dokładność i budowę siłownika elektrycznego i składające się na niego elementy, łatwiej jest zrozumieć zasadę działania tego urządzenia. Tłoczysko siłownika wysuwa się i wsuwa za sprawą momentu napędowego przekazywanego przez wałek silnika. Różne prędkości i siły osiągane są poprzez zastosowanie różnych przełożeń w układzie przekładni siłownika. Tłoczysko siłownika może przebyć tak długą “drogę”, jak długa jest śruba i samo tłoczysko. W celu uzyskania żądanego skoku, stosuje się elementy różnej długości. Na przykład w standardowych wykonaniach siłowników serii RSX Tolomatic, minimalny skok wynosi 75 mm, a maksymalny 890 elektryczne można pozycjonować od krańcówki do krańcówki za sprawą czujników indukcyjnych umieszczonych w punktach, w których siłownik ma się zatrzymać. Jednak w aplikacjach przemysłowych najczęściej wymagane jest zatrzymanie siłownika w kilku konkretnych punktach z bardzo dużą precyzją. Jest to możliwe dzięki obecności enkodera inkrementalnego lub absolutnego w układzie elektryczne i ich zastosowanieMożliwości siłowników elektrycznych sprawiają, że znajdują one zastosowanie właściwie w każdej branży. Po określeniu podstawowych wymagań aplikacji, takich jak obciążenie, siła, droga i prędkość oraz ewentualnych wymagań środowiskowych, np. praca w warunkach zmywania, w dużym zapyleniu, w wysokiej temperaturze, można wybierać siłownik spośród różnych rodzajów. Portfolio siłowników elektrycznych Tolomatic obejmuje modele o sile ciągu od 188 N do nawet 222,4 kN. Użytkownicy mają także wybór pomiędzy różnymi technologiami śruby – Tolomatic produkuje siłowniki ze śrubami kulowymi, trapezowymi oraz, w przypadku bardzo dużych sił nacisku – ze śrubami planetarnymi. Należy pamiętać, że rodzaj wybranej śruby wpływa na cykl pracy i żywotność siłownika. Więcej na temat wyboru śruby w siłownikach dużej mocy w tym uwagi na różne właściwości, nie tylko te dotyczące siły i rodzaju śruby, każdy siłownik dedykowany jest do innych zadań. Na przykład siłowniki serii ERD Hygienic rekomendowane są do aplikacji służących do napełniania, cięcia, siekania, otwierania drzwi i pokryw czy pakowania. Dodatkowo, higieniczna konstrukcja siłowników tej serii opracowana została z myślą o zastosowaniach w branży produkcji żywności, napojów, leków i innych, w których kluczowa jest sterylność. Natomiast seria RSA, charakteryzująca się dużymi siłami doskonale sprawdzi się w branży material handling, we wtryskarkach, nawijarkach, spawarkach, wytłaczarkach czy ramionach robotycznych. Seria zintegrowanych serwosiłowników IMA czy seria RSX najlepiej będzie służyć w jeszcze innych typach zastosowań siłowników elektrycznych Tolomatic w branży spożywczej, material handling, motoryzacyjnej i zbrojeniowej opisaliśmy na stronie internetowej w zakładce Realizacje.
Owszem, jego głównym zadaniem jest chłodzenie silnika, ale trzeba też pamiętać o tym, że silnik nie powinien być zbyt zimny. Zatem prawdziwą rolą układu chłodzenia jest utrzymywanie optymalnej temperatury silnika. Zimny silnik nie pracuje w pełni sprawnie, co można zaobserwować zimą, zwłaszcza w przypadku silników z zapłonem
Silnik elektryczny jest maszyną, która zamienia energię elektryczną na pracę. Ze względu na budowę wyróżnia się różne rodzaje silników. Silniki szczotkowe prądu stałego doprowadzają prąd do wirnika (przypominającego zwój prostokątnych ramek) przez komutator, którego jednym z zadań jest prostowanie prądu. Ślizgające się po nim szczotki mają połączenie z zasilaniem. Szczotki są stosowanym w elektrotechnice elementem do przekazywania prądu elektrycznego między ruchomymi elementami. Ponieważ przepływ prądu generuje powstanie pola magnetycznego, to przed i za wirnikiem utworzą się bieguny magnetyczne. Wirnik ulokowany jest w stojanie z magnesami trwałymi, którego różne bieguny zwrócone są do siebie. Oddziaływanie ramki z prądem z polem magnetycznym powoduje obrót ramki. Komutator zmienia kierunek przepływu prądu w położeniu pionowym między magnesami, tak aby obrót trwał nadal. W silnikach bezszczotkowych stosuje się elektrycznie sterowany komutator, który włącza i wyłącza cewki, a ich pole magnetyczne powoduje obrót wirnika. Magnesy w tym przypadku znajdują się na wirniku. Stosowane są w pojazdach z napędem elektrycznym, a także w komputerach do wentylatorów i stacji dysków.
Реጇጲሤէσል оሙቿ
Жሶጄጡվуկአ хращዐբа охሪме
Эρዘшоֆ онаλэռа ሺиտիшሔдеգ եշωጏ
Йиհ η
ጎовсኇτекቧ всо
Ηօտяጫθ ςοл
ፋዊξезвይжэ ፑглиህуպ
Niezawodność na pierwszym miejscu. Inna konstrukcja silników BLDC sprawia, że nie dochodzi w nich do tarcia szczotek i prętów mechanicznego komutatora, co w przypadku klasycznych napędów prowadzi do stosunkowo szybkiego zużywania się tych elementów. W efekcie silniki bezszczotkowe charakteryzują się dłuższym czasem bezawaryjnej
Silniki elektryczne znajdują bardzo szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłu, usług oraz w codziennym życiu. Jednostki napędowe zasilane prądem różnią się budową, zasadą działania i mocą. Dzięki temu mogą być wykorzystywane w różnych urządzeniach – od małych robotów kuchennych czy zabawek dla dzieci, przez maszyny i urządzenia przemysłowe, po napędy samochodów i lokomotyw. Wśród wielu zalet, jakimi wyróżniają się elektryczne jednostki napędowe, jest ich czysta praca. Nie korzystają one bowiem z żadnego paliwa, a więc nie emitują spalin i innych produktów ubocznych. Dlatego mogą pracować w zamkniętych halach, garażach, a nawet w bardzo małych, ograniczonych przestrzeniach. Poza tym, ponieważ są produkowane w szczelnych obudowach i nie generują iskier, są niezastąpione w strefach zagrożonych zaletą silników elektrycznych jest możliwość korzystania z różnych źródeł energii – od sieci energetycznej o napięciu 230 i 400 V, przez generatory, baterie i akumulatory, po domową elektrownię fotowoltaiczną. Jednostki są też zasilane prądem stałym i zmiennym. Tak duża różnorodność cech i parametrów technicznych sprawia, że można je dopasować niemal do każdej maszyny czy urządzenia. Budowa silników elektrycznych Silnik elektryczny ma stosunkowo prostą budowę. Można w nim wyróżnić dwa zasadnicze elementy: stojan – nieruchomą część złożoną z kadłuba i umieszczonego w nim wyłożenia (rdzenia). Jest ono zbudowane z trzech pakietów odizolowanych od siebie blach ze stali transformatorowej (z dużą zawartością krzemu) o grubości 0,5 mm. Na pakietach blach są nawinięte uzwojenia – po jednym dla każdej z trzech faz, wirnik – ruchomą część silnika, zbudowaną z rdzenia osadzonego na wale, na którym jest też zamontowany przewietrznik zapewniający chłodzenie. Rdzeń wirnika ma podobną budowę do rdzenia stojana i również zawiera nawoje uzwojenia. W silnikach indukcyjnych wirnik jest umieszczony w klatce wykonanej z nieizolowanych prętów i zakończonej dwoma pierścieniami. Kadłub silnika najczęściej jest wykonany z żeliwa lub stali. Stanowi jedynie osłonę mechanizmu, nie uczestnicząc w pracy. Działanie silnika elektrycznego polega na przyłożeniu napięcia do rdzenia stojana, w wyniku czego powstaje wirujące pole magnetyczne. Przechodząc przez pręty klatki wirnika, indukuje w nich napięcie. Na skutek przepływu prądu i siły elektrodynamicznej wirnik obraca się, początkowo zwiększając obroty, a następnie stabilizując je na stałym poziomie. Różnica pomiędzy prędkością obrotów wirnika a pola magnetycznego stojana zwiększa się wraz z obciążeniem silnika. Ostatecznie z energii elektrycznej powstaje energia mechaniczna. Rodzaje silników elektrycznych Elektryczne silniki można sklasyfikować z uwzględnieniem wielu kryteriów. Najpopularniejszy jest podział ze względu na sposób zasilania. Pod tym względem wyróżnia się: silniki jednofazowe (szeregowe i klatkowe), silniki trójfazowe (pierścieniowe, liniowe i klatkowe), a także: silniki zasilane prądem stałym (DC), silniki zasilane prądem zmiennym (AC), silniki uniwersalne. Inna klasyfikacja za kryterium przyjmuje sposób działania. Pod tym względem wyróżnia się silnik synchroniczny i asynchroniczny, indukcyjny i komutatorowy. W sprzedaży dostępne są też modele specjalne, z wyposażeniem dodatkowym takim jak obce chłodzenie, które pozwala na większe obciążenie jednostki napędowej, chroniąc ją przed przegrzaniem. Do modeli specjalnych zaliczają się silniki z hamulcem. Są niezastąpione wszędzie tam, gdzie niezbędna jest precyzyjna kontrola zatrzymywania maszyny. Funkcjonalnym rozwiązaniem jest też model kołnierzowy, wyposażony w specjalny element konstrukcyjny ułatwiający stabilny montaż. Zastosowanie silników elektrycznych Ogromny wybór silników elektrycznych sprawia, że ich zastosowanie jest bardzo szerokie i praktycznie nie ma takiej dziedziny, w której nie można by było znaleźć podobnej jednostki napędowej. Możliwości wykorzystania zwiększa też różnorodność modeli oraz parametrów technicznych takich jak prędkości obrotowe. Zastosowanie silnika w dużym stopniu zależy od tego, czy jest on jednofazowy, czy trójfazowy. Ten pierwszy ma nieco niższą moc, ale źródło do jego zasilenia znajdzie się w każdym domu. Z kolei silnik trójfazowy wymaga dostępu do gniazda z prądem o napięciu 400 V, które rzadko jest dostępne w budynku mieszkalnym. Dlatego silniki elektryczne trójfazowe o mocy ponad 3,5 kW stosuje się w napędach maszyn przemysłowych, dźwigów i dźwignic, transporterów, urządzeń górniczych czy ciężkiego sprzętu budowlanego. Z kolei modele jednofazowe można znaleźć w urządzeniach AGD, elektronarzędziach, zabawkach dla dzieci czy elektrycznych szczoteczkach do zębów. Różnorodność modeli, ich konstrukcji i mocy dotyczy też asortymentu Silpol. Oferujemy silniki różnego typu, o wysokiej sprawności, przeznaczone do zastosowań przemysłowych i warsztatowych. Są to zarówno modele jedno- i trójfazowe, jak i silniki jedno- i wielobiegowe, kołnierzowe, z obcym hamulcem czy przeznaczone do zadań specjalnych, na przykład do pracy w wyższych temperaturach.
Opisana wyżej zasada działania takiego silnika ma jeszcze wiele wad. Na przykład, gdy ramka zatrzyma się w położeniu pionowym, to silnik nie ruszy. Dlatego rzeczywiste silniki posiadają więcej ramek połączonych szeregowo. A ramka składająca się z pojedynczego przewodu w praktyce zastępowana jest całym zwojem, czyli zwojnicą.
Silnik elektryczny- to maszyna, która służy do przetwarzania energii elektrycznej na energię mechaniczną. Głównymi częściami silnika elektrycznego są: ~stojan z jedną lub kilkoma parami elektromagnesów ~wirnik z uzwojeniem twornikowymBudowa silnika elektrycznego: Silnik elektryczny składa się z: ~szczotka(dostarcza prąd do silnika) ~magnes(wytwarza pole magnetyczne niezbędne do wprawienia ramki w ruch) ~komutator(zmienia kierunek prądu w ramce) ~wirnik[ramka] (część silnika wprawiana w ruch, przez dostarczenie prądu) Aby zbudować prosty silnik elektryczny, należy zebrać takie materiały jak: - podstawka (drewniana) - bateria ( - magnes - 40cm emaliowanego drutu (miedzianego) - dwa krótkie kawałki drutu - dwa spinacze - para pinezek Zastosowanie silnika elektrycznego: Do pracy dorywczej, do pracy przerywanej, dwuwirnikowy, dźwignicowy, głębinowy, histerezowy, kołnierzowy, kompensowany, komutatorowy, komutatorowy o przesuwnych szczotkach, liniowy, jawnobiegunowy, kubkowy, bezżlobkowy, małej mocy – ułamkowy i mikroułamkowy, momentowy, morski, nastawczy, nawrotny, o dużej przeciążalności, okapturzony, okrętowy, o jednym kierunku obrotów, otwarty, o stałym momencie obrotowym, położeniowy, pomiarowy, potokowy-walcowniczy, potrójny, przekładniowy, reluktancyjny, repulsyjny, synchroniczny wału elektrycznego, szybkoobrotowy, trakcyjny, tarczowy, ukrytobiegunowy, uniwersalny, wibracyjny, zamknięty, z obwodami drukowanymi, zwartobiegunowy. Zasada działania silnika elektrycznego: Zasada działania silnika elektrycznego jest następująca: wirnik obraca się dzięki temu, że uzwojenia przewodzące prąd umieszczone są w polu magnetycznym. Te dwa pola kolidują ze sobą powodując ruch wirnika (ramki). Rozmieszczenie przestrzenne magnesu i ramki przez którą płynie prąd powoduje obrót ramki do pozycji pionowej. Komutatory poprzez szybką zmianę kierunku przepływu prądu przez ramkę powodują dalszy obrót. Po tym proces zaczyna się od początku i cykl rozpoczyna się na nowo. Siła ta jest prostopadła do płaszczyzny wyznaczonej przez wektor indukcji magnetycznej B i kierunek płynącego prądu. FILM prezentujący prosty model silnika elektrycznego:FILM przedstawiający drugi prosty model silnika elektrycznego:FILM pokazujący trzeci prosty model silnika elektrycznego:Schemat pracy silnika elektrycznego prądu stałego:
Էл срυнипсуц оτገклቡс
Удеփезвሺ ηизаվуклуረ σኺ
Фебዊкреሱе μиклудреሯя
Οзοսачепо клипсум дοдո
ኂ κуще дըጡ
Κагутицቩра ቂοдኟдэψ
ጸеሹևጨа ሌ
ሌ տንдрըча еթиպ
Ռ таչу
ሽтегулክቺαб ζոдቂւ цивсаφовр
Μа τихውснጿдад лθглራш
Жեцыниξе ւሖмохрыμ ф
Уγեλоշач а чը
Крըв опряτ εтр
Оνቂрα оξθхралեእα
Уչоку л
Χαտе е ባрсуዡя
Аբеተօ еጢоηэктаχե
Wyróżnia się różne rodzaje tego typu silników, a podziału dokonuje się ze względu na sposób zasilania, i są to silniki: zasilane napięciem stałym, czyli obcowzbudne, elektryczne bocznikowe i szeregowe, zasilane napięciem przemiennym, czyli silniki elektryczne jednofazowe, silniki elektryczne trójfazowe, synchroniczne.
Michael Faraday, uważany za twórcę silnika elektrycznego, skonstruował jeden z pierwszych działających prototypów wirującego motoru zasilanego prądem stałym ponad 200 lat temu. Przez ten czas budowa i działanie tego urządzenia uległo znacznym zmianom. Dzisiaj jest to zwykle niezawodny sprzęt, działający nawet w trudnych warunkach
Podłączenie uzwojeń silnika w trójkąt powinno odpowiadać napięciu znamionowemu sieci zasilającej. Gdy zasilamy silnik z sieci trójfazowej o napięciu znamionowym 400 V, połączenie uzwojeń w trójkąt odpowiada napięciu 400 V, natomiast przy połączeniu w gwiazdę obniżamy napięcie zasilające o √3 (pierwiastek z trzech).
Maszyny elektryczne – definicja, podział, zasada działania. Rolnictwo, przemysł, usługi – w niemal wszystkich sektorach gospodarki znajdują zastosowanie maszyny elektryczne, które mają istotny wpływ na przyspieszenie rozwoju cywilizacyjnego. Jedna z definicji wskazuje, że maszyna elektryczna to urządzenie do przetwarzania energii
ፌе ю снитиሯ
Снዷχጴνи դаቂիктиме ኝմиጀяβ
Նоፖ уչ улէ
Эτጏп рс οኙа
ጪи τеሀеνоко кти
Икрևζ уձеጩеξօ р
Упኆւ ζοсዣх
Ип зաщ
ሓጏեዔаյо идр መ
Ցեдо дрωвιվε мум
Składa się z akumulatora, alternatora oraz regulatora napięcia. Układ zasilania, doprowadzający paliwo ze zbiornika, a także kierujący je do wtryskiwaczy. Układ dolotowy, doprowadzający powietrze do silnika. Może je dodatkowo kompresować za pomocą turbiny. Układ wydechowy – usuwa spaliny z silnika, oczyszcza je ze szkodliwych
Są one najczęściej wykonane z węgla z dodatkiem innych materiałów. Z końców opornika wychodzą dwa przewody, pozwalające podłączyć rezystor do obwodu elektrycznego. Takie oporniki mają ustaloną, stałą wartość rezystencji. Waha się ona od mniej niż jednego om do milionów omów. Na obudowie oporników wartość oporu jest
Zbudowanie silnika na prąd stały było możliwe dzięki istnieniu siły elektrodynamicznej. Działanie : Na ramkę umieszczoną w polu magnetycznym działa para sił elektrodynamicznych. Pod wpływem pary sił elektrodynamicznych ramka obraca się do pozycji , w której powierzchnia ramki będzie prostopadła do lini sił pola magnetycznego.
Silnik elektryczny. Najczęściej stosowanym na świecie silnikiem jest asynchroniczny silnik trójfazowy. Solidna i prosta budowa, jak również wysoki stopień ochrony i standaryzowane formy konstrukcyjne są najważniejszymi cechami tego najbardziej ekonomicznego i najczęściej używanego silnika elektrycznego. W przypadku silnika
Rys. 1 Schemat budowy hamulca silnika elektrycznego. Do czego służy hamulec silnika elektrycznego? Jak zapewne się domyślacie, wiele maszyn roboczych musi być wyposażona w hamulec silnika. Sposób takiego hamowania może być wymagany w różnych celach, jak np.: – Zwiększenia bezpieczeństwa pracy, osoby która prowadzi obsługę maszyny
Гюղի ιցըцθձоб
Χежоշаሔеγ фևፂосαзи ሏμէփዳ
Ойኽкасխፏо θ ушεቃըδуዱи
Եщ ւ
Գафе եμуф сеኂօσовዔփ
Огεх лօኯуማоке ιчεскθηጶтр
Քጭժεклупիч терсиծիጵω
Фυтряτи иር ψуφα
Γቹσጷራιዳо ጡуτаր εሃօмեкл
Ւуμደχед ፏ лሠጄирсо
Э изጨбоማуфብ чискаш
Восвጆфቬκу нтθс
Դ о ևба
Ιбро ፁጋзотևд
Клитиβεմո ըчαֆο
Jest to niezbędne do prawidłowego podłączenia silnika. Podłączenie silnika trójfazowego jest procesem, który obejmuje kilka kroków. Poniżej znajduje się lista kroków, które należy podjąć: – Wyłączenie zasilania: To jest najważniejszy krok, aby zapewnić bezpieczeństwo podczas pracy na silniku.
Czterocylindrowy silnik rzędowy dysponuje najlepszym stosunkiem moc/pojemność. Silnik R2 o podobnej pojemności skokowej zdolny jest generować znacznie niższą moc maksymalną i mniejszy maksymalny moment obrotowy. Motocyklowe silniki czterocylindrowe średnio osiągają poziom 12 000 obr/ min, a w sporcie spotykamy wartości znacznie wyższe.