2tom265

6. NAPĘD ELEKTRYCZNY 532

6. NAPĘD ELEKTRYCZNY 532

Rys. 6.78. Trajektorie fazowe napędu pozycyjnego

rozruchu i hamowaniu. Dla dłuższych dróg zadanych parabole są oddzielone odcinkami o stałej, zwykle maksymalnej dopuszczalnej prędkości £2_m„ (rys. 6.78).

Dla prawidłowej realizacji odtwarzania zadanej drogi najważniejszym jest moment rozpoczęcia hamowania. Utrzymanie układu na trajektorii hamowania może być sterowane błędem

Z = Q²-2a„r. lub

Z = Q— ^/2a_he

Oznacza to, że w układzie sterowania można przewidzieć albo liniowy sygnał do błędu drogi e i kwadratowy od prędkości (rys. 6.79a), albo liniowy od prędkości Q oraz — wg pierwiastka kwadratowego — od błędu rozstrojenia (rys. 6.79b).

Rys. 6.79. Struktury napędu pozycyjnego: a) sprzężenie liniowe od ?; i paraboliczne od Q\ b) sprzężenie liniowe od Q i paraboliczne od r.

Przedstawiona zasada sterowania pozycyjnego może być realizowana w układach cyfrowych z zastosowaniem techniki mikrokomputerowej. Wówczas istnieje możliwość lepszego uwzględnienia rzeczywistych właściwości dynamicznych napędu oraz zmienności momentu mechanicznego, który wpływa na moment dynamiczny decydujący o przebiegach. Coraz częściej do pozycyjnych napędów w robotyce stosuje się silniki synchroniczne z trwałymi magnesami. W połączeniu z mikroprocesorem sterującym stwarzają one doskonałe napędy pozycyjne i nadążne.

6.7.2. Napędy maszyn tłokowych

Odrębną grupę napędów typowych tworzą sprężarki oraz pompy tłokowe. Ich wspólną cechą jest przenoszenie ruchu obrotowego silnika na posuwisto-zwrotny ruch tłoka i związana z tym nicrównomicrność momentu obrotowego w czasie jednego obrotu korby.

Moc silnika napędowego sprężarki, w kilowatach, można z pewnym przybliżeniem ocenić jako

p = 310-³—    (6.135)

1

gdzie: O — objętość powietrza zassanego na wlocie w jednostce czasu, m³/s; p_k — średnie ciśnienie na wlocie sprężarki, Pa; t] — sprawność mechaniczna układu.

Do napędu stosuje się silniki indukcyjne dla mocy mniejszych oraz synchroniczne dla mocy większych (od kilkuset kilowatów).

Zarówno istnienie przekładni korbowej, jak też i przebieg siły działającej na tłok w procesie sprężania powodują silne wahania momentu obrotowego, pociągające za sobą nierównomierność mocy pobieranej przez silnik. Dlatego do napędu sprężarek tłokowych stosuje sic silniki ze zwiększonym momentem bezwładności, a niekiedy montuje się specjalnie kolo zamachowe.

W celu rozruchu sprężarek tlokowch łączy się silnik bezpośrednio do sieci wówczas, gdy pozwalają na to warunki zasilania (sieć jest dostatecznie sztywna). Jeżeli moc transformatora przekracza 3-krotną moc znamionową silnika, zwykle rozruch taki jest dopuszczalny. W przeciwnym przypadku należy zastosować dławik, który zostaje zwarty przed podaniem pełnego wzbudzenia.

Pompy tłokowe są stosowane obecnie tylko przy ekstremalnie wysokich ciśnieniach. Ze względu na małe prędkości obrotowe korby, między silnikiem a wałem korbowym prawie zawsze znajduje się przekładnia mechaniczna.

Moc silnika, w kilowatach, ocenia się wg wzoru

(6.136)

w którym

h = (lA^l,2)(h_s+h,)

przy czym: 0 — wydajność pompy, m³/s; o — masa właściwa cieczy, kg/m³; h — całkowita wysokość podnoszenia cieczy, m; h_s — wysokość ssania, m; h, — wysokość tłoczenia, m.

Zarówno kompresory, jak i pompy tłokowe pracują przy stałej prędkości obrotowej. Ewentualna regulacja wydajności oraz ciśnienia jest realizowana przez dławienie lub bocznikowanie głównego cylindra pompy lub sprężarki.

6.7.3. Napędy pomp i wentylatorów

Pompy, dmuchawy i wentylatory odśrodkowe są urządzeniami działającymi wg zasady wykorzystania siły odśrodkowej nadawanej przetłaczanemu medium przez łopatki wirnikowe. Silnik bezpośrednio sprzężony z wirnikiem maszyny ma prędkość obrotową między 750 obr/min — dla pomp dużych mocy i wentylatorów o dużych przepływach, a 3000 obr/min — w przypadku dmuchaw wysokiego ciśnienia.

Na rys. 6.80 przedstawiono rodzinę charakterystyk pompy odśrodkowej h = f(Q) dla różnych prędkości obrotowych, która przy znanej charakterystyce strat Ah_s = f(Q) umożliwia określenie punktu pracy. Punkt znamionowy odpowiada minimalnym stratom ciśnienia w pompie. W tym punkcie pracy krzywa h - f(Q) osiąga maksimum. Odpowiada to następującym związkom charakterystycznym dla wirnikowych urządzeń przepływowych:

h = k_zQ², P = k₃fl³

Q = k_kQ,