MEMS i mikronapędy 21.10.2010
II ET-DI
L06
Matejek Mateusz
Muniak Adrian

Ćw. 1

Badanie silnika skokowego

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową silnika skokowego reluktancyjnego, sposobem sterowania oraz

wyznaczeniem jego charakterystyk dynamicznych. Silnik skokowy rekuktancyjny 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.

Schemat układu pomiarowego

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]
0,05	0,049	157	42	221
0,1	0,098	131	41	218
0,2	0,196	106	42	187
0,3	0,294	93	42	161
0,4	0,392	74	39	128
0,5	0,49	65	37	115
0,6	0,588	57	36	105
700	0,686	52	33	93

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]
0,05	0,049	174	41	228
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
700	0,686	53	28	91

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]
$g \approx 10\lbrack\frac{m}{s^{2}}\rbrack$
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 • 10 • 0, 1 = 0, 5[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 symetrycznej 1/4, natomiast najmniejsze przy komutacji niesymetrycznej 3/8.