Politechnika Świętokrzyska
Laboratorium maszyn elektrycznych specjalnych
Ćwiczenie Nr 9	Temat: Silnik skokowy sterowany komputerem.	Gr. 35A 1.Krzysztof Śliwa 2.Andrzej Urbańczyk 3.Robert Palmowski 4.Mariusz Dutkiewicz
Data wykonania: 3.12.1998	Ocena:	Wydział: Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki.

CEL ĆWICZENIA.

Celem ćwiczenia jest poznanie zasady działania silnika skokowego sterowanego komputerem przy pracy półokresowej, ćwierćokresowej i miniskokowej.

WIADOMOŚCI WSTĘPNE.

Silnik skokowy jest to silnik przekształcający ciąg sterujących impulsów elektrycznych na ciąg przesunięć kątowych lub liniowych.

Silniki skokowe charakteryzują się następującymi właściwościami:

- jednorazowe załączenie napięcia na uzwojeniu silnika powoduje jeden skok wału o kąt zawsze mniejszy od π rad,

- droga kątowa wirnika jest taka sama dla każdego impulsu sterującego i nie zależy od obciążenia ani od napięcia, jeżeli jest ono wyższe od wartości progowej,

- wirnik zatrzymuje się zawsze w tych samych położeniach pozycyjnych.

Silniki te znalazły zastosowanie w zegarach, drukarkach komputerowych, maszynach cyfrowych, obrabiarkach numerycznych, w przemyśle do napędu urządzeń oraz jako elementy wykonawcze automatyki.

OPIS STANOWISKA BADAWCZEGO.

W naszym ćwiczeniu sterowanie silnika skokowego było realizowane przy pomocy komputera typu PC. Sterownik zapewnia pomiar prądu w pasmach silnika, możliwość obserwacji przebiegów napięć na oscyloskopie, zmienną częstotliwość zasilającą, zmianę kierunku obrotów, pracę w różnych cyklach komutacji. Całością steruje program pod nadzorem systemu DOS. Dodatkowym urządzeniem jest niezbędny do pracy sterownika zasilacz laboratoryjny. Wykonany sterownik umożliwia, oprócz wymaganych sposobów sterowania, także tryb pracy miniskokowej.

Schemat blokowy stanowiska badawczego wygląda następująco:

PARAMETRY SILNIKA SKOKOWEGO.

Typ FB-20-4-1

DANE TECHNICZNE:

- Napięcie znamionowe: 28 V

• Liczba pasm: 4

• Skok znamionowy 15°

• Prąd znamionowy:1,5 A

• Moment synchronizujący 280mN*m

• Moment rozruchowy: 150mN*m

• Moment bezwładności wirnika: 0,85 kg*m² *10^-6

• Częstotliwość rozruchu 400 Hz

• Częstotliwość graniczna 420 Hz

• Rezystancja pasma 18Ω

• Indukcyjność pasma 80 mH

PROGRAM ĆWICZENIA.

Program ćwiczenia obejmuje:

1. zapoznanie się z obsługą programu sterującego i różnymi rodzajami pracy silnika skokowego

2. wyznaczanie charakterystyki częstotliwościowej granicznej M=f(fgr) dla różnych rodzajów pracy silnika skokowego

SCHEMAT POMIAROWY.

TABELE POMIAROWE.

Charakterystyki częstotliwościowe graniczne M=f(fgr) dla różnych rodzajów pracy silnika skokowego.

Przy pomiarze tych charakterystyk należało dokonać rozruchu silnika, a następnie ustawić określoną częstotliwość przy pomocy programu sterującego pracą silnika. Silnik obciąża się hamownicą cierną , hamowaną suchym tarciem. Naciągając dynamometry pokrętłem do góry obciążamy silnik, co przedstawia poniższy rysunek:

gdzie r=3,2 cm=0,032m

Charakterystykę graniczną wyznacza się poprzez zwiększenie obciążenia dla ustalonej częstotliwości zasilającej, aż do wypadnięcia silnika z synchronizmu. Różnica wskazań dynamometrów daje siłę hamującą.

Moment obliczamy ze wzoru :

gdzie F1 oraz F2 to wskazania poszczególnych dynamometrów.

1. obrót tarczy w prawo - praca ćwierćokresowa

Lp.	f	F2	F1	M
		Hz	N	N	Nm
1	50	1,2	4,5	0,1056
2	100	0,8	4	0,1024
3	150	0,5	3	0,08
4	200	0,5	2,5	0,064
5	250	0,5	2	0,048
6	300	0,2	1,5	0,0416
7	350	0,1	0,5	0,0128

2. obrót tarczy w prawo - praca półokresowa

Lp.	f	F2	F1	M
		Hz	N	N	Nm
1	50	1	5	0,128
2	100	0,8	4,5	0,1184
3	150	0,5	4	0,112
4	200	0,5	3,5	0,096
5	250	0,4	3	0,0832
6	300	0,4	2,5	0,0672
7	350	0,25	1,2	0,0304

3. obrót tarczy w prawo - praca miniskokowa

(5 skok.) (30 skok.)

Lp.	f	F2	F1	M		Lp.	f	F1	F2	ΔF	M
		Hz	N	N	Nm				Hz	N	N	N	Nm
1	10	2	4,5	0,08		1		1	2,5	1	1,5	0,048
2	20	2	4	0,064		2		10	4	1,5	2,5	0,08
3	30	1,5	4	0,08		3		20	5,5	2	3,5	0,112
4	40	1	4,5	0,112		4		30	5	2	3	0,096
5	50	1	4,5	0,112		5		40	5	2	3	0,096
6	100	0,5	4	0,112		6		50	5	2	3	0,096
7	150	0,5	3,5	0,096		7		100	4,5	1,7	2,8	0,09
8	200	0,5	3	0,08		8		150	4,3	1,5	2,8	0,09
9	250	0,2	2,5	0,074		9		200	4,3	1,5	2,8	0,09
10	300	0	2	0,064		10		250	4	1,5	2,5	0,08
11	350	0	0,5	0,016		11		300	3,2	1	2,2	0,07

WYZNACZONE CHARAKTERYSTYKI.

WNIOSKI Z ĆWICZENIA.

Dzięki powyższemu ćwiczeniu mieliśmy możliwość poznania zasady działania silnika skokowego sterowanego komputerem. Program sterujący jest napisany w języku Turbo Pascal

Elementy programu wymagające dużej prędkości działania zostały napisane w języku Turbo Assembler. Program ten umożliwia sterowanie w cyklu ćwierćokresowym i półokresowym oraz pracę miniskokową . Sterowanie silnika jest regulowane w zakresie częstotliwości

1-1000Hz dla pracy ćwierćokresowej, półokresowej i miniskokowej, co 1 i co 10 Hz oraz w zakresie do 5000Hz dla pracy miniskokowej. Program umożliwia także zmianę kierunku obrotów. Stany pracy są określone jako (odpowiednio w menu użytkownika): bieg, stop, luz.

Jak łatwo zauważyć, układ takich funkcji pozwala na badanie kolejnych skoków silnika poprzez zatrzymanie go po każdym skoku (co może ułatwić dokładniejsze śledzenie pracy).

Charakterystykę graniczną badanego silnika wyznaczyliśmy poprzez zwiększenie obciążenia dla ustalonej częstotliwości zasilającej, aż do wypadnięcia silnika z synchronizmu. Różnica wskazań dynamometrów pozwoliła nam wyliczyć siłę hamującą. Charakterystyki wyznaczyliśmy dla komutacji miniskokowej od 1Hz, od 50 Hz dla pracy ćwierćokresowej

i półokresowej. Aby otrzymać rzeczywistą częstotliwość pracy silnika należy podaną częstotliwość podzielić przez liczbę miniskoków. Wyznaczone przez nas charakterystyki mechaniczne, graniczne M=f(f) (wartość momentu od częstotliwości ) są zbliżone do charakterystyk teoretycznych. Ewentualne odchyłki są spowodowane niemożliwością dokładnego odczytu z dynamometrów .

---