MEMS i mikronapędy 8.11.2011r.

II ET-DI

L04

Mateusz Kędzior

Michał Jantas

Tomasz Walusiński

Szczygieł Mateusz

Ćwiczenie nr. 1

Temat ćwiczenia: Sterowanie silnika skokowego reluktancyjnego

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową silnika reluktancyjnego, sposobem sterowania oraz wyznaczeniem jego charakterystyk dynamicznych. Silnik skokowy reluktancyjny z uwagi na swą budowę najczęściej zasilany jest unipolarne. Najprostszym sposobem jego sterowania jest sterowanie napięciowe. W takim przypadku napięcie zasilające jest podawane na poszczególne pasma bez żadnych ograniczeń. Daje to dobre rezultaty w zakresie stosunkowo małych częstotliwości pracy. Wraz ze wzrostem częstotliwości taktowania prądy w poszczególnych nie osiągają już wartości ustalonych. Tym samym prowadzi to ograniczenia wartości wytwarzanego momentu a w konsekwencji do zatrzymania silnika. Jedną z metod zapobiegania temu problemowi jest stosowanie tzw. forsowanie wzbudzenia. Polega ono na zwiększeniu wartości napięcia zasilającego przy jednoczesnym dołączeniu dodatkowej rezystancji R_d ograniczającej wartość prądu do wartości znamionowej. Układ sterowania silnika zbudowanego w oparciu o układ mikroprocesora 8-bitowego.Umożliwia ona płyną zmianę częstotliwości podawanych impulsów, zmianę kierunku wirowania oraz komutowanie uzwojeń w sekwencji 1/4 , 1/2, 3/8.

Schemat układu

Wyznaczanie zależności częstotliwości granicznej fg=f(TL) oraz rozruchowej fl= f(TL) w warunkach

znamionowych (Udc=UN=12V) dla pracy silnika :

m	TL	Komutacja symetryczna 1/4	Komutacja symetryczna 1/2	Komutacja niesymetryczna 3/8
		fg	f1	fg
[kg]	[Nm]	[Hz]	[Hz]	[Hz]
0,1	0,098	189	50	228
0,2	0,196	152	49	197
0,3	0,294	135	50	171
0,4	0,392	115	49	138
0,5	0,49	102	50	125
0,6	0,588	90	48	115
0,7	0,686	83	47	103
0,8	0,784	80	46	95

Wyznaczanie zależności częstotliwości granicznej fg=f(TL) oraz rozruchowej fl= f(TL) w warunkach

forsowania wzbudzenia (Udc>UN=15V oraz Rad ≈1Ω) dla pracy silnika przy:

m	TL	Komutacja symetryczna 1/4	Komutacja symetryczna 1/2	Komutacja niesymetryczna 3/8
		fg	f1	fg
[kg]	[Nm]	[Hz]	[Hz]	[Hz]
0,1	0,098	156	42	215
0,2	0,196	125	43	182
0,3	0,294	98	43	147
0,4	0,392	86	39	130
0,5	0,49	70	34	115
0,6	0,588	59	31	102
0,7	0,686	53	28	91
0,8	0,784	45	25	83

Obserwacja przebiegów czasowych prądu i napięcia.

Komutacji symetryczna 1/4

Komutacji symetrycznej 1/2

Komutacji niesymetryczna 3/8

Opracowanie wyników.

Obliczanie momentu obciążenia:

T L = F×r = mgr

Gdzie:
r = 0,1m

m – masa obciążników [kg],

g – przyspieszenie ziemskie [m/s2]
$g \approx 9,8\lbrack\frac{m}{s^{2}}\rbrack$
Wyprowadzenie jednostek:
$\left\lbrack \frac{kg \bullet m}{s^{2}} \bullet m \right\rbrack = \left\lbrack \text{Nm} \right\rbrack$
Przykładowe obliczenia:
m = 500g = 0, 5kg
T_L = mgr = 0, 5 • 9, 8 • 0, 1 = 0, 49[Nm]

Wnioski:
Na podstawie otrzymanych charakterystyk można zaobserwować jak zmieniają się częstotliwości graniczna i rozruchu dla zmian momentu obciążenia sinika. Jak widać zmiana momentu obciążenia ma znaczący wpływ na zmianę wartości częstotliwości granicznej, maleje ona wraz z wzrostem momentu, natomiast znacznie mniejszy na wartość częstotliwości rozruchowej, która nieznacznie się zmienia w zależności od zmiany momentu. Częstotliwość graniczna i rozruchowa przyjmują największe wartości przy komutacji niesymetrycznej 3/8, natomiast najmniejsze przy komutacji symetrycznej 1/4.