1.Silnik skokowy reluktancyjny

Budowa

Rozróżniamy silniki skokowe o wirniku czynnym ( najczęściej o magnesach trwałych ) lub biernym ( reluktancyjnym ), a także silniki hybrydowe. Silnik o wirniku czynnym ma na wirniku uzwojenie wzbudzenia zasilane prądem stałym ( bardzo rzadko, dzisiaj prawie, że już nie stosowane ) lub bieguny magnetyczne z twardej magnetycznie stali (magnesy trwałe). Wirnik bierny, wykonany z blachy elektrotechnicznej, jest uzębiony lecz nie ma żadnego uzwojenia (wirnik reluktancyjny). Hybrydowy silnik skokowy ma wirnik reluktancyjny, a ponadto magnes trwały, wzmacniający przepływ wywołany impulsem sterującym dla pożądanego ustawienia zębów.

Sterowanie

Silnik skokowy reluktancyjny z uwagi na swą budowę najczęściej zasilany jest unipolarnie. 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 Rd ograniczającej wartość prądu do wartości znamionowej. Układ sterowania silnika zbudowano 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 i 3/8.

Czestot graniczna Udc=12V

Wykresy charakterystyk zależności częstotliwości granicznych fg = f(T_L) oraz rozruchowych fr=f(T_L) w warunkach forsowania wzbudzenia przy U_DC=15V i R_ad~1Ω:

2.Silnik reluktancyjny przełączalny(SRM)

W silnikach reluktancyjnych przełączalnych moment elektromagnetyczny wytwarzany jest na

zasadzie zmiany reluktancji obwodu magnetycznego. Kiedy uzwojenie danego pasma jest

zasilone, pole magnetyczne wytworzone przez parę biegunów stojana wciąga najbliŜszą parę

przeciwległych zębów wirnika dąŜąc do ustawienia ich w połoŜeniu, w którym obwód

magnetyczny osiąga minimalną reluktancję. Kierunek momentu elektromagnetycznego

wytwarzanego przez silnik reluktancyjny przełączalny nie zaleŜy od kierunku przepływu

prądu w uzwojeniach, przez co upraszcza się jego układ zasilający. Uzwojenia silnika

zasilane są impulsowo poprzez układ energoelektroniczny, synchronicznie z połoŜeniem

wirnika. Do wyznaczenia połoŜenia wirnika stosowane są czujniki połoŜenia (enkodery,

resolwery, czujniki Hall’a, czujniki optyczne) lub metody bezczujnikowe.

Istnieje wiele odmian konstrukcyjnych silników reluktancyjnych przełączalnych. Ze względu

na liczbę pasm silniki moŜemy podzielić na jednopasmowe oraz wielopasmowe (np.

dwupasmowe, trójpasmowe, czteropasmowe). Zarówno maszyny jednopasmowe jak i

wielopasmowe mogą posiadać po dwa bieguny stojana przypadające na jedno pasmo (są to

konstrukcje bazowe) lub odpowiednio więcej (zazwyczaj 4).

Sterowanie prądowe polega na utrzymywaniu stałej wartości prądu pasmowego w przedziale

zasilania.

Sterowanie napięciowe polega na regulacji współczynnika wypełnienia napięcia zasilającego

(PWM) w przedziale zasilania

Sterowanie jednopulsowe jest szczególnym przypadkiem sterowania napięciowego przy

współczynniku wypełnienia równym 100%. Regulacja prędkości realizowana jest wyłącznie

poprzez zmianę wartości kątów sterujących θon i θoff.

charakterystyki regulacyjne na biegu jałowym silnika

. n=f(ε) przy θ_on= const [ε]=%PWM θ_off= -5^o ; θ_on= -10^o

n=f(θ_on) przy θ_off = const [ε]=%PWM ε=20%

n=f(θ_on) przy θ_off = const[ε]=%PWM ε=80%

n=f(θoff) przy θon = const [ε]=%PWM ε= 20%, ε= 80% θ_on = -5^o n=f(θ_off)

Wyznaczyć charakterystyki mechaniczne silnika reluktancyjnego przełączalnego (n=f(TL),sprawności wypadkowej (η=f(TL) oraz prądu źródła zasilającego (Idc=f(TL).

dwóch różnych współczynników wypełnienia sygnału PWM (ε),przy θon i θoff = const

n=fTL

Idc=f(TL)

Dla PWM=75%

n=f(TL)

Wraz ze wzrostem współczynnika wypełnienia liczba obrotów/minutę widocznie wzrasta.2.Wraz ze wzrostem kąta załączenia liczba obrotów/minutę widocznie spada3. Wraz ze wzrostem kąta wyłączania liczba obrotów/minutę widocznie spada.4.Napięcie zasilające silnik reluktancyjny przełączalny srm przez pewien okres początkowy przyjmuje wartość ujemną, ze względu na to, że silnik w pewnym okresie swojej pracy zachowuje się jak prądnica napięcia stałego i oddaje moc, co jest zauważalne jako ujemny skok napięcia

3.Silnik bezszczotkowyBLDCM

Silniki bezszczotkowe z komutacją elektroniczną możemy

podzielić na dwie kategorie. Pierwsza z nich są to silniki które

zawierają magnesy trwałe. Drugą kategoria to silniki bez

magnesów trwałych. Zalicza się do nich silnik reluktancyjny

przełączalny (switched reluctance motor). Silniki

bezszczotkowe z magnesami trwałymi mogą być zasilane

napięciem trapezoidalnym (BLDCM – brushless direct current

motor) lub sinosoidalnym (PMSM – permanent magnet

synchronous motor) Bezszczotkowe silniki DC są znane od

bardzo dawna, jednak ich powszechne zastosowanie

umożliwiły dopiero tanie scalone sterowniki impulsowe.

Budowa silnika z wirującym magnesem jest "odwróceniem"

budowy silnika komutatorowego z magnesem trwałym:

uzwojenia znajdują się w stojanie a wirnik wykonany jest z

odpowiednio ukształtowanego magnesu. Ze względu na liczbę

uzwojeń,wyróżniamy silniki bezszczotkowe 2-pasmowe i†3-

pasmowe, natomiast w zależności od sposobu zasilania

uzwojeń - silniki unipolarne i

bipolarne

Wyznaczanie charakterystyk mechanicznych n = f(T_L), sprawności wypadkowej
η_wyp = f(T_L), prądu źródła zasilającego I₁ = f(T_L) oraz mocy wyjściowej P_out = f(T_L)

Charakterystyki przy obniżonym napięciu zasilania Uwe=35V

Iwe=f(TL)

Pout=f(TL

. W trakcie ćwiczenia dokonaliśmy sprawdzenia charakterystyk silnika dla różnych prędkości obrotowych i przy stałym napięciu zasilania. Natomiast po zmniejszeniu napięcia zasilania stwierdziliśmy iż pogorszeniu ulegają charakterystyki mechaniczne silnika. Na wykresie z oscyloskopu można zaobserwować,iż silnik zasilany jest napięciem trapezoidalnym. Minimalną wartość napięcia zasilającego U_dcmin wyznacza się w taki sposób , iż manipulujemy potencjometrem do wartości granicznej, w której silnik pracuje prawidłowo bez zakłóceń i w danym ćwiczeniu wartość U_dcmin wyniosła 16,9 V.