servo- ja samm-ajamid - ene.ttu.ee · (mehaaniline) töö etteande-suurused. elektriajamite ja...
TRANSCRIPT
![Page 1: Servo- ja samm-ajamid - ene.ttu.ee · (mehaaniline) Töö etteande-suurused. Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Samm-mootorite põhiomadused Andurivaba asendijuhtimine sammu](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050717/5e14763446ef493ad301e5f3/html5/thumbnails/1.jpg)
Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut
Servo- ja samm-ajamid
Samm-ajam (täitur)
Samm-mootor
Taktgeneraator Lõppaste
Sisendenergia (elektriline)
Väljundenergia (mehaaniline )
Töö etteande-suurused
Servoajam (täitur)
Servovõimendi
Servomootor
Regulaator Lõppaste
Tagasiside täiturist
Sisendenergia (elektriline)
Väljundenergia (mehaaniline )
Töö etteande-suurused
![Page 2: Servo- ja samm-ajamid - ene.ttu.ee · (mehaaniline) Töö etteande-suurused. Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Samm-mootorite põhiomadused Andurivaba asendijuhtimine sammu](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050717/5e14763446ef493ad301e5f3/html5/thumbnails/2.jpg)
Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut
Servoajami ehitus
� Servoajam koosneb� servomootorist; � servovõimendist.
Servoajam (täitur)
Servovõimendi
Servomootor
Regulaator Lõppaste
Tagasiside täiturist
Sisendenergia (elektriline)
Väljundenergia (mehaaniline )
Töö etteande-suurused
![Page 3: Servo- ja samm-ajamid - ene.ttu.ee · (mehaaniline) Töö etteande-suurused. Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Samm-mootorite põhiomadused Andurivaba asendijuhtimine sammu](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050717/5e14763446ef493ad301e5f3/html5/thumbnails/3.jpg)
Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut
Servoajamite eripärad
� Talitlus reeglina ebaühtlane – puudub püsirežiim. � Head dünaamilised omadused – suur toimekiirus. � Täiendavad nõuded:
� suur positsioonimistäpsus; � suur kiiruse reguleerimistäpsus; � suur reguleerimispiirkond; � momendi stabiilsus; � ajutine ülekoormatavus; � suur toimekiirus.
![Page 4: Servo- ja samm-ajamid - ene.ttu.ee · (mehaaniline) Töö etteande-suurused. Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Samm-mootorite põhiomadused Andurivaba asendijuhtimine sammu](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050717/5e14763446ef493ad301e5f3/html5/thumbnails/4.jpg)
Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut
Servoajamite mootorid
� Prioritee: dünaamilised omadused, st lühike käivitus- ja pidurdusaeg.
� Põhiliselt kasutatavad on: � püsimagnetergutusega sünkroonmootorid (PMSM); � harjadeta alalisvoolumootorid (BLDC).
� Tavaliselt komplektis asendiandur.
![Page 5: Servo- ja samm-ajamid - ene.ttu.ee · (mehaaniline) Töö etteande-suurused. Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Samm-mootorite põhiomadused Andurivaba asendijuhtimine sammu](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050717/5e14763446ef493ad301e5f3/html5/thumbnails/5.jpg)
Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut
Servomootor
Kinnitusäärik
Võll
Tagasiside ühenduspesaToite
ühenduspesa
Asendiandur
Tüübisilt
![Page 6: Servo- ja samm-ajamid - ene.ttu.ee · (mehaaniline) Töö etteande-suurused. Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Samm-mootorite põhiomadused Andurivaba asendijuhtimine sammu](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050717/5e14763446ef493ad301e5f3/html5/thumbnails/6.jpg)
Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut
Sünkroon-servomootori tunnusjooned
1) max moment piiratud magnetvooga – püsimagnetite demagnetiseerumine
2) max klemmipinge ja vastu-emj
3) termiline vastupidavus
1000 [min -1] 4000 3000 2000
10
20
30
40
50
60
70
[Nm]
80
2) 2) 2)
3)
nN = 2000 min-1 nN = 3000 min-1 nN = 4500 m in-1
S3 (25 % ED)
S3 (40 % ED)
S3 (60 % ED)
S3 (100 % ED)
Tmax
U = UN
Momendi vähenemine kui U = 0,9 UN
1)
T
![Page 7: Servo- ja samm-ajamid - ene.ttu.ee · (mehaaniline) Töö etteande-suurused. Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Samm-mootorite põhiomadused Andurivaba asendijuhtimine sammu](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050717/5e14763446ef493ad301e5f3/html5/thumbnails/7.jpg)
Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut
Harjadeta alalisvoolumootor
� PMSM + elektrooniline kommutaator
Elektrooniline kommutaator
M3~
Loogikalülitus
Asendiandur
DC
![Page 8: Servo- ja samm-ajamid - ene.ttu.ee · (mehaaniline) Töö etteande-suurused. Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Samm-mootorite põhiomadused Andurivaba asendijuhtimine sammu](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050717/5e14763446ef493ad301e5f3/html5/thumbnails/8.jpg)
Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut
Servoajamite juhtimine
Etteandesuurused Toide
Asendi-regulaator
Kiiruse-regulaator
Vooluregulaator (lõppaste)
M3~
Enkooder
φ* ω*
ω T i
φm
ωm
φm
ω*
![Page 9: Servo- ja samm-ajamid - ene.ttu.ee · (mehaaniline) Töö etteande-suurused. Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Samm-mootorite põhiomadused Andurivaba asendijuhtimine sammu](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050717/5e14763446ef493ad301e5f3/html5/thumbnails/9.jpg)
Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut
Servovõimendi
� Servovõimendi koosneb põhiosadena lõppastmest ja regulaatorist.
� Regulaator tüürib lõppastet ja tagab etteande- ja tegelike suuruste (vool, asend, kiirus) pideva võrdlemisega mootori täpse töö ka muutuva koormuse tingimustes.
� Lõppaste kujutab endast jõuelektroonikal põhinevat modulaatorit, mis formeerib servomootori toitevoolud tagamaks täituri ettenähtud liikumistrajektoori.
![Page 10: Servo- ja samm-ajamid - ene.ttu.ee · (mehaaniline) Töö etteande-suurused. Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Samm-mootorite põhiomadused Andurivaba asendijuhtimine sammu](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050717/5e14763446ef493ad301e5f3/html5/thumbnails/10.jpg)
Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut
Koordinaatmoodulitega servoajam
Servovõimendi
M3~
Regulaator
M3~
M3~
Töö etteande -suurused
ToitemoodulKoordinaat -moodul „X”
Koordinaat -moodul „Y”
Koordinaat -moodul „Z”
400 V / 230 V50Hz
![Page 11: Servo- ja samm-ajamid - ene.ttu.ee · (mehaaniline) Töö etteande-suurused. Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Samm-mootorite põhiomadused Andurivaba asendijuhtimine sammu](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050717/5e14763446ef493ad301e5f3/html5/thumbnails/11.jpg)
Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut
Tagasiside
� Servomootorid komplekteeritakse standardselt selsüünidega, mis määravad võlli absoluutasendi ühe pöörde ehk 360° ulatuses.
� Numbriliste servovõimenditega ühilduvad ka sincos-andurid (ühe- või mitmepöördelised absoluutväärtuse andurid) ja inkrementaalandurid ehk -enkoodrid, mis tagavad eriti suure täpsuse ja dünaamika.
![Page 12: Servo- ja samm-ajamid - ene.ttu.ee · (mehaaniline) Töö etteande-suurused. Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Samm-mootorite põhiomadused Andurivaba asendijuhtimine sammu](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050717/5e14763446ef493ad301e5f3/html5/thumbnails/12.jpg)
Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut
Absoluutväärtuse andurid
� Ühepöördelised (selsüünid)� 0…359,9°
� Mitmepöördelised (sincos)� Koodandurid
� Igale võlli asendile 360° ulatuses vastab kindel aadress.
� Ülekanne kontaktiga või kontaktivaba.
� Täpsus sõltub koodikettal paiknevate radade arvust.
� Analoogandurid� Potentsiomeetrid 0…359° → 0…
10 V.
![Page 13: Servo- ja samm-ajamid - ene.ttu.ee · (mehaaniline) Töö etteande-suurused. Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Samm-mootorite põhiomadused Andurivaba asendijuhtimine sammu](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050717/5e14763446ef493ad301e5f3/html5/thumbnails/13.jpg)
Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut
Selsüüni tööpõhimõte
Ehitus Valemid Signaalid
tUu ⋅⋅= ϖsin
^
γcos⋅= uud
γsin⋅= uuq
Sarnaneb pöördtrafole
![Page 14: Servo- ja samm-ajamid - ene.ttu.ee · (mehaaniline) Töö etteande-suurused. Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Samm-mootorite põhiomadused Andurivaba asendijuhtimine sammu](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050717/5e14763446ef493ad301e5f3/html5/thumbnails/14.jpg)
Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut
Inkrementaalsed impulssandurid
� Inkrementaalanduri ehk enkoodri nelja väljundkanali signaale kasutatakse täpseks positsioneerimiseks.
� Väljunditeks on signaalid A ja B ning inverteeritud signaalid A ja B.
� Impulssandur väljastab kindla arvu impulsse ühe pöörde kohta.
� Positsioonjuhtimise täpsust saab suurendada impulsside multiplikatsiooni teel.
� Kanalite tõusvate ja langevate frontide loendamine. � Inkrementaalandurid vajavad sisselülitamisel baaspunkti
kalibreerimist.
![Page 15: Servo- ja samm-ajamid - ene.ttu.ee · (mehaaniline) Töö etteande-suurused. Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Samm-mootorite põhiomadused Andurivaba asendijuhtimine sammu](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050717/5e14763446ef493ad301e5f3/html5/thumbnails/15.jpg)
Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut
Inkrementaalandur
Valgusallikas
Koodiketas
Koodirada
Mask
Fototajur
Nelinurksignaalide moodustamine
Indeks
Kiirus
Enkoodri väljund
![Page 16: Servo- ja samm-ajamid - ene.ttu.ee · (mehaaniline) Töö etteande-suurused. Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Samm-mootorite põhiomadused Andurivaba asendijuhtimine sammu](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050717/5e14763446ef493ad301e5f3/html5/thumbnails/16.jpg)
![Page 17: Servo- ja samm-ajamid - ene.ttu.ee · (mehaaniline) Töö etteande-suurused. Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Samm-mootorite põhiomadused Andurivaba asendijuhtimine sammu](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050717/5e14763446ef493ad301e5f3/html5/thumbnails/17.jpg)
![Page 18: Servo- ja samm-ajamid - ene.ttu.ee · (mehaaniline) Töö etteande-suurused. Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Samm-mootorite põhiomadused Andurivaba asendijuhtimine sammu](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050717/5e14763446ef493ad301e5f3/html5/thumbnails/18.jpg)
![Page 19: Servo- ja samm-ajamid - ene.ttu.ee · (mehaaniline) Töö etteande-suurused. Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Samm-mootorite põhiomadused Andurivaba asendijuhtimine sammu](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050717/5e14763446ef493ad301e5f3/html5/thumbnails/19.jpg)
Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut
Mis on samm-ajam?� Samm-mootori rootor pöörab ennast vastavalt
juhtseadmest saadud pingeimpulssidele. � Diskreetne liikumine, seepärast kasutatakse ka nimetust
inkrementaalmootor. � Otsene sõltuvus diskreetsete juhtsignaalide ja pöörlemise
vahel.� Igale juhtimpulsile vastab kindel pöörlemisnurk.� Summaarne pöörlemine sõltub mootorile antud impulsside
arvust.� Puudub tagasiside vajadus.� Kasutusel alates 1950ndatest aastatest, laialdasem
kasutuselevõtt tänu DSP-de levikule.
![Page 20: Servo- ja samm-ajamid - ene.ttu.ee · (mehaaniline) Töö etteande-suurused. Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Samm-mootorite põhiomadused Andurivaba asendijuhtimine sammu](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050717/5e14763446ef493ad301e5f3/html5/thumbnails/20.jpg)
Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut
Samm-mootoriga ajami struktuur
Samm-ajam (täitur)
Samm-mootor
Taktgeneraator Lõppaste
Sisendenergia (elektriline)
Väljundenergia (mehaaniline )
Töö etteande-suurused
![Page 21: Servo- ja samm-ajamid - ene.ttu.ee · (mehaaniline) Töö etteande-suurused. Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Samm-mootorite põhiomadused Andurivaba asendijuhtimine sammu](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050717/5e14763446ef493ad301e5f3/html5/thumbnails/21.jpg)
Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut
Samm-mootorite põhiomadused� Andurivaba asendijuhtimine sammu täpsusega (avatud
juhtimisahel).� Kiirus võrdeline juhtimpulsside sagedusega.� Sammuviga (±5%) pole kumulatiivne.� Suur moment ka väikestel kiirustel.� Lihtne ja soodsa hinnaga juhtelektroonika.� Seisev mootor arendab ise hoidemomenti – puudub
mehaanilise piduri vajadus.� Hea dünaamika.� Blokeerumine ei kahjusta mähiseid.� Pikk eluiga.
![Page 22: Servo- ja samm-ajamid - ene.ttu.ee · (mehaaniline) Töö etteande-suurused. Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Samm-mootorite põhiomadused Andurivaba asendijuhtimine sammu](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050717/5e14763446ef493ad301e5f3/html5/thumbnails/22.jpg)
![Page 23: Servo- ja samm-ajamid - ene.ttu.ee · (mehaaniline) Töö etteande-suurused. Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Samm-mootorite põhiomadused Andurivaba asendijuhtimine sammu](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050717/5e14763446ef493ad301e5f3/html5/thumbnails/23.jpg)
Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut
Täissamm: 2 faasi korraga
![Page 24: Servo- ja samm-ajamid - ene.ttu.ee · (mehaaniline) Töö etteande-suurused. Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Samm-mootorite põhiomadused Andurivaba asendijuhtimine sammu](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050717/5e14763446ef493ad301e5f3/html5/thumbnails/24.jpg)
Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut
Poolsamm
� Pingestatakse vaheldumisi 1 ja 2 mähist.� Sammude arv suureneb 2x.
![Page 25: Servo- ja samm-ajamid - ene.ttu.ee · (mehaaniline) Töö etteande-suurused. Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Samm-mootorite põhiomadused Andurivaba asendijuhtimine sammu](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050717/5e14763446ef493ad301e5f3/html5/thumbnails/25.jpg)
Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut
Mikrosamm