instalacje119

121

4. TEORIA SILNIKA SKOKOWEGO

Na stabilność pracy silnika skokowego ma wpływ współczynnik tarcia lepkiego zastosowanej cieczy i wartość momentu bezwładności tłumika, których badaniem zajęto się w pracy [70],    .i

Cechami ujemnymi tłumienia z zastosowaniem cieczy są: dodatkowe straty mocy występujące przy wszystkich prędkościach oraz możli- | wości ubytku cieczy tłumiącej.    i

Pożądana wartość bezwładności zewnętrznego tłumika mechanice | nego zależy od wielu czynników, do których należą (rys. 4.14): bezwład- | ność silnika; bezwładność obciążenia odniesionego do wału silnika; tar- 1 cie obciążenia; rodzaj zastosowanego sprzęgła silnik-obciążenie; pożądana I intensywność tłumienia. Według publikacji [69] w większości przypadków M bezwładność tłumika powinna być 1,5 — 4 razy większa od bezwładności ą całego układu odniesionej do wału silnika.    ''W

4.3.3. Tłumienie elektromagnetyczne    1

Tłumienie elektromagnetyczne można stosować zarówno w przy-    j

pad ku silników skokowych o magnesach trwałych, jak i reluktancyjnych j silników skokowych. Będzie przeprowadzona analiza, która wykaże po- I dobieństwo uzyskanych wzorów i wyciągniętych wniosków w obu przy- »p padkach. Do analizy posłużono się uproszczonymi modełami silników I skokowych: o magnesach trwałych (rys. 4.18a) i o wirniku reluktan- I cyjnym (rys. 4.18b).    I

W celu uogólnienia analizy obu modeli założono, że 2p jest liczbą    |

biegunów magnetycznych wirnika w silniku skokowym o magnesach    f

Rys. 4.18. Uproszczone modele silników skokowych (wg [71]): a) o magnesach trwałych; b) o wirniku rcluktancyjnym

L^f

4.3. OGRANICZENIE OSCYLACJI SILNIKÓW SKOKOWYCH

121

$młych oraz liczbą zębów wirnika w reluktancyjnym silniku skokowym; obą stojany mają jednakową liczbę biegunów o identycznej podziałce r. Sposób sterowania obu silników jest również identyczny — w obu są doprowadzane na przemian do jednego z uzwojeń lub dwu jednocześnie %dpulsy napięcia o stałej wartości. Po zasileniu pojedynczego pasma wirnik ustawia się w osi jego bieguna, kiedy zaś są zasilone jednocześnie |pba pasma — pośrodku pomiędzy dwoma biegunami stojana. Przy tym ydrugim sposobie wzbudzania występuje większy moment statyczny oraz jjikuteczniejsze tłumienie, dlatego będzie on rozpatrywany w poniższej alizie, traktując zasilanie pojedynczego pasma jako przypadek szczepy-

Celem analizy będzie objaśnienie mechanizmu tłumienia elektro-ignetycznego i określenie najistotniejszych parametrów. Trzy nielinio-równania (po jednym elektrycznym dla każdego z pasm i jedno mechaniczne) muszą być zlinearyzowane, by uzyskać rozwiązanie analityczne. Ponadto, ponieważ sprawa dotyczy tłumienia, najkorzystniejsze będzie zlinearyzowanie równań przy położeniu równowagi. Będzie korzystne rozpatrzenie wpierw oddzielnie silnika o magnesach trwałych i o wirniku reluktancyjnym, a następnie przedstawienie wyników w uogólnionej, bezwymiarowej postaci.

W silniku o magnesach trwałych, gdy wytworzony przez magnes trwały strumień skojarzony wyniesie N<P,„ (gdzie N jest liczbą prętów uzwojenia <P_m zaś maksymalnym strumieniem wytworzonym przez magnes trwały), wówczas moment obrotowy wytwarzany dzięki prądowi J_L w paśmie 1 określi równanie

Mi — -pN^_mI_ls\r\pO    (4.60)

Podobnie, moment wytwarzany przez prąd I₂ wyrazi się wzorem

M₂ = ~pN4>_mI₂ sin/>(0-T)    (4.61)

Równanie ruchu wirnika d²0 d0

^J dt²    dt ^JrpN<p"'^Ix s™pO + pN4>„f₂ sinp(0~r) = 0

(4.(2)

Występujące we wzorze oznaczenie D jest współczynnikiem tłumienia lepkiego, który uwzględnia występowanie momentu tarcia i oporu powietrza, a także zjawisk elektromagnetycznych, jak histereza i prądy wirowe.