micromotoare de curent continuu fara perii

7/28/2019 Micromotoare de Curent Continuu Fara Perii

1/35

PROFESOR:COJOCARU-FILIPIUC CARMEN


2/35

2

MASINI DE C.C. FARA PERII


3/35

3

SISTEME DE ACIONARE ELECTRICE

In masina de c.c. clasica excitatia este reprezentata de infasurari de c.c. instalate pe poli aparenti sau

de magneti permanenti pe stator, in timp ce indusul este constituit de infasurari distribuite in

crestaturi rotorice alimentate in c.c. printr-un sistem perii - colector.

Excitatie statorica

magneti permanenti

Indusul

Campul de excitatie

statoric

Camp de reactie a

indusului


4/35

4


Pentru masina de c.c. cu colector sistemul perii-colector are doua functii:

Pentru masina de c.c. fara perii sistemul perii-colector a fost inlocuit cu un circuit electronic de

comutatie

Comutatie mecanicaDetectia pozitiei rotorice

Transforma c.c. furnizat de sursa in

c.a. polifazat in sectiile rotorice.

Frecventa curentilor rotorici este

proportionala cu viteza de rotatie.

Detectia pozitiei axei campului

magnetic rotoric.


5/35

5


A

p

colector

Lamela rotorica l

Sectiunea s a

indusului

T1

T2

D1

D2

A

Sectiunea s a

indusului

Echivalenta intre comutatia mecanica si comutatie electronica


6/35

6


Prima stare:

conductie

A doua stare:

comutatie

Al treia stare:

conductie

A

p

colector

T1

T2

D1

D2

A

A

p

colector

T1

T2

D1

D2

A

A

p

colector

T1

T2

D1

D2

A

VA pozitivVA negativ


7/35

7


De precizat:

Excitatia este instalata pe rotor,

reprezentat de magneti permanenti

Infasurarile statorice sunt

distribuite in crestaturi

Colectorul este suprimat

Este nevoie de un sistem de

detectie a pozitiei partii mobile

pentru alimentarea fazelor

statorice

Inductorul

-dispus pe rotor

Indusul - dispus pe stator


8/35

8


Detectia partii mobile

Directa utilizand

traductori de pozitie

Indirecta fara senzori

( sensorless)


9/35

9


U0

T3

T3

T2

T2T1

T1

D1

D1

D2

D2

D3

D3

+

0

A

B

C

N

S1

S2S 3 Pozitionarea

senzorilor


10/35

10


S1

S2

S3

/3 2/3 4/3 5/3 2

Tem1

Tem2

Tem3

Forma de variatie a

semnalelor de la senzorii

de pozitie

Forma de variatie a

tensiunilor electromotoare

induse in infasurarile

statorice


11/35

11


VARIANTECONSTRUCTIVE


12/35

12


In functie de pozitia rotorului

Cu rotor interiorCu rotor exterior

stator

rotor


13/35

13

SISTEME DE ACIONARE ELECTRICECu rotor interior

Prin forma partii mobile:

Cu rotor disc Cu rotor inel

Dezavantaje:

Suprafata curbata a magnetului permanent

Consolidarea mecanica a magnetilor

permanenti

Intrefier relativ mare


14/35

14


In functie de directia fluxului magnetic in intrefier

Cu flux radial Cu flux axial

Cu rotor exterior

Avantaje:

Moment de inertie ridicat, ceea ce permite utilizarea lor in sisteme de actionare cu viteza constanta

Mod de instalare simplu al magnetilor permanenti

Schimb termic mai bun

Mult mai usor de integrat intr-un sistem


15/35

15


uk

R

L

uMk

~

M

uqk

ik

qkMkk

kk uudt

diLRiu

Rezistenta fazei k

Inductanta proprie a

fazei k

Tensiunea indusa datorata inductantelor

mutuale

Tensiunea indusa de

magnetul permanent

Pentru inductante mutuale nule saupentru curenti constati ea devine zero


16/35

16


Cuplul mediu determinat de o faza:

kqkk

k iuPm

Cuplul total dezvoltat de o masina cuffaze:

f

1k

T

0

kdtmT

1M

2T Fiecare faza are o contributie egala

f

1k

T

0

kqk dtiu2

1

T

0

kqk dtiu2

1f


17/35

17


M

De-a lungul unei perioade in care ik nu e zero uqk este

constanta cu valoarea maxima

T

0kdtifT

1

I

Valoarea medie a

curentului

kuqk

kIM

Valoarea de varf a tensiunii induse de magnetul permanent:

O constanta dependenta de geometria motorului si de numarul de faze

T

0kqk dtiu

2

1

f TIuqk

2

1


18/35

18


Cerinte:

Magnetii permanenti trebuie instalati in circuitul magnetic astfel incat sa se obtina

inductia magnetica necesara.

Magnetii trebuie sa aiba:

Stabilitate a caracteristicilor magnetice

Rezistenta la socuri si la agenti chimici.

Rezistenta electrica suficienta

O temperatura de functionare superioara celei a circuitului magnetic.


19/35

19

ALIMENTARE SI COMANDA PRIN TENSIUNI

CVASI-DREPTUNGHIULARE



20/35

20

Alimentarea

sondelor Hall

Rotor

Stator

Motorul de c.c. fara perii

Invertor trifazat

Circuit de limitare a

curentului

Bloc logic de

comanda

Convertor

frecventa/tensiune

Regulator de

tensiune

Sens de rotatieStart/Stop

Viteza impusa+

-

Sursa de c.c.Curent maxim



21/35

21

OBSERVATII

Invertorul este de tip trifazat, cu 6 celule de comutatie, permitandalimentarea bidirectionala a fiecarei faze a motorului.

Comutatoarele statice sunt tranzistoare MOSFET sau IGBT avand ca

avantaje:

Comanda in tensiune cu consum redus de putere

Frecventa inalta de comutatie

Posibilitatea integrarii diodei in tranzistor

Pentru comanda Start/Stop se poate utiliza un circuit de tip latch



22/35

22

Pentru controlul vitezei se poate utiliza:

Un control de tensiune la intrarea invertorului prin variator de

tensiune continua

Control al tensiunii prin utilizarea unui invertor PWM

Trebuie prevazut un circuit de limitare a curentului pentru a evita

curentii periculosi in timpul comutatie!!

Pentru controlul cuplului trebuie stabilita o lege de variatie

tensiune/frecventa.

Motorul trebuie alimentat printr-un invertor controlat in curent.!



23/35

23

ALIMENTARE SI COMANDA PRIN CURENTI

CVASI-DREPTUNGHIULARI



24/35

24

Comanda invertorului

Detectia pozitiei rotorice

Sistem de control

al curentului

Valoare de referinta

Iref

|Id|

+

-

Control bipozitional

de curent

Control liniar de

curent cu regulator PI



25/35

25

Control bipozitional de

curent



26/35

26

|Id|

2I

e1

e2

i2

e3

i3

i1



27/35

27

Curent de

referinta

+

-

Curent masurat

Modulatie cu

frecventa

variabila-I I

Comparator cu

histerezis



28/35

28

Control liniar de curent prin

regulator PI



29/35

29

Curent de

referinta

+

-

Curent masurat

Modulatie cu

frecventa

fixa

Comparator

Regulator PI+

-

Tensiune de faza statorica

Semnal Pi



30/35

30

CONCLUZII



31/35

31

Avantaje ale masinilor de c.c. fara perii:

Fiabilitate, robustete si simplitate structuralaNeajunsurile comutatiei mecanice sunt eliminate

Control usor de viteza

Mult mai mici din punct de vedere al gabaritului

Posibilitatea alimentarii de la o sursa de c.c. pentru echipamente portabile



32/35

32


AplicatiialeMCC fara

perii

roboti

Masini unelte

Vehicule echipate cu motor de tractiune in roata

Scule portabile

Sisteme de calcul


33/35


34/35

Moczala H. et al., "Elektrische Kleinmotoren. Wirkungsweise, Bauformen,

Eigenschaften- Hinweise fur den Einsatz", Expert Verlag, 1993.

Simion A., "Mainielectrice speciale pentru automatizri", Ed. Universitas,

Chiinu, 1993.

I.A. VIORELG. Henneberger R. Blissenbach L Lvenstein: Transverse

Flux Machines. Their behavior, design, control and applications, MEDIAMIRA,

Cluj-Napoca, 2003,Yeadon PW.H., Yeadon A.W, "Handbook of small electric motors", McGraw-Hill,

New York, 2001.

Bibliografie


35/35

Armensky E.V., Falk G.B., "Fractional horsepower electrical machines", MIRPublisher, Moscova, 1978.

Bart S.F. et al., "Measurements of electric micromotor dynamics", Proc. ofASME Winter Annl. Meeting, Dallas, vol. 19 (1990), pp. 19-29.

Boldea, I.: Reluctance synchronous machines and drives, Clarendon Press,

Oxford, 1996

Biro K.A.,Viorel I.A.,Syabo L.,Henneberger G. Maini electrice speciale ,

Editura MEDIAMIRA, Cluj-Napoca, 2005.

Galan N., "Motorul electric cu histerezis", Ed. Tehnic,Bucureti, seria Mainii

aparate electrice, 1974.

G. Henneberger, I. A. Viorel: Variable Reluctance Electrical Machines

Shaker Verlag, Aachen, Germania 2001

MgureanuR., Vasile N., "Servomotoare fr perii tip sincron", Ed. Tehnic,

Bucureti, seria Maini i aparate electrice, 1990.

Miller, T.J.E.: Switched reluctance motors and their control. Clarendon

Press, Oxford 1993.

Bibliografie

micromotoare de curent continuu fara perii

Documents