83218 P1080279

7. Napędy robotów przemysłowych

Rysunek 7.14 _

Schemat blokowy serwonapędu tyrystorowego z silnikiem prądu stałego

sygnału napięciowego U&, za przemieszczeniem zadanym (p^, określonym sygnałem U z- Można zatem napisać

U_c⁼ £/z~ Uist⁼ K-ę{.(Pz»ó ^is) ⁼    (7.1) _|

gdzie: e- uchyb położenia [rad], K₉— współczynnik przeliczeniowy.

Sygnał E\ na wyjściu regulatora położenia w warunkach ustalonych wynosi

(7.2)

lĄ = UJC_} = {U_z~ZJ^K_l

gdzie K] - wzmocnienie regulatora położenia.

Stosowanie sprzężenia zwrotnego prędkościowego wynika z potrzeb uzyskania sztywnej charakterystyki mechanicznej napędu. Po uwzględnieniu obecności sprzężenia prędkościowego sygnał U₂ wynosi

(7.3) |

U₂ — U\ — Upj— U\ — nKpi

gdzie Kpt- stała prądnicy tachometrycznej.

Napięcie na wyjściu regulatora prędkości sterujące kątem zapłonu układu tyrystorowego

U₃ = U₂K₂ = (U_]-U_pt)K₂

gdzie JC₂ - wzmocnienie regulatora prędkości. Napięcie zasilające silnik określa wzór

U_s= U₂K_t={Ui - U_ft)K₂Kt

gdzie K_t- wzmocnienie zasilacza tyrystorowego. Prędkość obrotowa wału silnika wynosi

n=UsK_E

gdzie K_e - stała napięciowa silnika prądu stałego.

(7.4)

(7.5)

(7.6)

Po połączeniu podanych równań otrzymuje się _ K pK] KjK-r K i:

a.T>

1 + ^2 KtKeK pr

Ważną wielkością charakterystyczną serwomechanizmu jest współczynnik wzmocnienia prędkościowego k„, który jest określony zależnością

(7-8)

_k n K_pK,K₂K_tK_e e 1 + KzKtKeKpt

Współczynnik k„ określa w sposób bezpośredni zależność między prędkością (w tym przypadku prędkością obrotową n silnika) a uchybem e. Im większa jest wartość współczynnika k_v, tym mniejszy jest uchyb potrzebny do wysterowania napędu. Wprowadzając prądnicę tachometryczną o wzmocnieniu Kn, zwiększa się stabilność pracy serwonapędu.

W przypadku napędów ruchu postępowego (pary kinematyczne liniowe) współczynnik k„ jest określony wzorem

*„ =- s-'    (7.9)

A

gdzie: u-prędkość ruchu [mm/s], A - uchyb położeniowy [mm].

7.4.2. Napędy prądu stałego z silnikami bezkomutatorowymi

Komutator mechaniczny w maszynach elektrycznych prądu stałego, w którym istnieje styk ślizgowy między szczotką a komutatorem, jest przyczyną iskrzenia, zakłóceń radioelektrycznych i niestabilności pracy z powodu zmian stanu powierzchni komutatora i docisku szczotek. Dążenia do wyeliminowania tych wad były motywacją do opracowania i rozwoju maszyn elektrycznych ze sterowaniem elektronicznym. Zasada działania silnika bezkomutatorowego polega na odwróceniu (inwersji) klasycznego silnika prądu stałego z mechaniczną komutacją prądu płynącego w uzwojeniach wirnika. Uzwojenia prądowe są ułożone w żłobkach stojana, natomiast wirnik silnika jest utworzony ze spolaryzowanych promieniowo trwałych magnesów segmentowych (rys. 7.15). Silniki o takiej budowie mogą pracować jako bezkomutatorowe silniki prądu stałego lub jako silniki synchroniczne prądu przemiennego, różniąc się jedynie uzwojeniem stojana.

W maszynach elektrycznych z komutacją elektroniczną funkcje komutatora mechanicznego pełni przekształtnik półprzewodnikowy, otrzymujący sygnały od czujnika położenia kątowego wirnika, osadzonego na wale silnika — rys. 7.16.

Czujnik położenia kątowego wirnika jest zarazem układem mierzącym jego prędkość obrotową. Powstałe w wyniku kolejnego zasilania zwojów magnetyczne pole wirujące, oddziałując na magnetyczny wirnik, powoduje jego obrót Jeżeli prostownik i Przekształtnik półprzewodnikowy stanowią zintegrowany zespół zasilania silnika, to załącza się go bezpośrednio do sieci prądu trójfazowego.