SILNIKI WYKONAWCZE PR
DU STAA
EGO
SILNIKI WYKONAWCZE PR
DU STAA
EGO
Silniki wykonawcze - elektromechaniczne przetworniki energii pracujące w
układach automatyki, przekształcające energię elektryczną (sygnały elektryczne) w
przemieszczenie kątowe wału, jego prędkość (gdy są sterowane w sposób ciągły)
oraz moment obrotowy (często przy pracy w stanie zahamowanym) w sposób
jednoznaczny, najlepiej proporcjonalny.
Silniki prądu stałego pracujące jako maszynowe elementy automatyki można
podzielić na dwie grupy:
1. Rozwiązania konwencjonalne silnika prądu stałego
2. Silniki o odmiennych specyficznych konstrukcjach:
silnik o wirniku drukowanym tarczowym
silnik z ferromagnetycznym wirnikiem bezżłobkowym
silnik o wirniku bezrdzeniowym
silnik o komutacji bezzestykowej (elektronicznej)
1
SILNIKI WYKONAWCZE PR
DU STAA
EGO
SILNIKI WYKONAWCZE PR
DU STAA
EGO
Cechy silnika wykonawczego:
1. Liniowość charakterystyki mechanicznej n=f(M),
2. Liniowość charakterystyki regulacyjnej n=f(Us),
3. Samohamowność
4. Duża szybkość działania,
5. Duży moment rozruchowy,
6. Mała moc sterująca przy dużej mocy na wale,
7. Małe wymiary i masa.
2
 STEROWANIE TWORNIKOWE SILNIKIEM
STEROWANIE TWORNIKOWE SILNIKIEM
WYKONAWCZYM PR
DU STAA
EGO
WYKONAWCZYM PR
DU STAA
EGO
Iw
Uw
Twornik Twornik
Św Św
Is
Is
Us Us
o wzbudzeniu elektromagnetycznym o wzbudzeniu od magnesu trwałego
Uw - napięcie wzbudzenia
Us - napięcie sterujące
3
Wzbudzenie
Wzbudzenie
 CHARAKTERYSTYKI SILNIKA WYKONAWCZEGO
CHARAKTERYSTYKI SILNIKA WYKONAWCZEGO
STEROWANEGO TWORNIKOWO
STEROWANEGO TWORNIKOWO
Charakterystyki mechaniczne Charakterystyki regulacyjne
1,0 1,0
�
m
0,8 0,8
0,6 0,6
0,4 0,4
0,2 0,2
0 0
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
� ą
moment
M Us
prędkość obrotowa Współczynnik
m = ą =
względny
n
względna sygnału
Mr Uw
� =
no
Mr-moment rozruchowy
4
no - prędkość w stanie jałowym
0
ą
=1
m=
25
ą
,
0
=
0,
0,
=
ą
5
75
m
,
=
0
0
=
ą
,
5
5
=
m
7
0
,
2
=0,
5
m
 KONWENCJONALNY SILNIK
KONWENCJONALNY SILNIK
WYKONAWCZY PR
DU STAA
EGO
WYKONAWCZY PR
DU STAA
EGO
wirnik
wirnik
stojan
5
WIRNIK BEZRDZENIOWY (KUBKOWY) SILNIKA
WIRNIK BEZRDZENIOWY (KUBKOWY) SILNIKA
WYKONAWCZEGO ZE SKOŚNIE
WYKONAWCZEGO ZE SKOŚNIE
NAWINI
TYNM UZWOJENIEM
NAWINI
TYNM UZWOJENIEM
uzwojenie
końce uzwojeń
tarcza komutatora
6
komutator
wał
WIRNIK BEZRDZENIOWY KUBKOWY
WIRNIK BEZRDZENIOWY KUBKOWY
1 - uzwojenie
2 - końce uzwojeń
3 - tarcza komutatora
4 - komutator
5 - wał
Zalety wirnika bezrdzeniowego:
1. Brak połączeń czołowych (mniej miedzi,
mniejsza reaktancja a przez to i stała czasowa),
2. Symetria uzwojenia (lepiej wyważony i
łagodny ruch wirnika)
3. Duża sztywność wirnika (wiele poprzecznie
nawiniętych warstw uzwojeń)
4. Dobre rozpraszanie ciepła (pozwalające na
dużą gęstość prądu)
7
osłona szczotek
SILNIK WYKONAWCZY
SILNIK WYKONAWCZY
szczotki
Z WIRNIKIEM KUBKOWYM
Z WIRNIKIEM KUBKOWYM
obudowa
zaślepka
wirnik bezrdzeniowy
uszczelka
magnes
łożysko
wał
pierścień
stabilizujący
8
�
SILNIK WYKONAWCZY
SILNIK WYKONAWCZY
Pwy
Z WIRNIKIEM BEZRDZENIOWYM
Z WIRNIKIEM BEZRDZENIOWYM
�max
Charakterystyka
Pmax
mocy wyjściowej
i sprawność
w funkcji momentu
M
0
Mh
Mr
I
n
Ih
no
Charakterystyka
prędkości i prądu
w funkcji momentu
Io
9
0
Mr
Mh
M
WIRNIK BEZRDZENIOWY SILNIKA WYKONAWCZEGO
WIRNIK BEZRDZENIOWY SILNIKA WYKONAWCZEGO
ZE SKOŚNIE NAWINI
TYNM UZWOJENIEM
ZE SKOŚNIE NAWINI
TYNM UZWOJENIEM
Zalety silnika z wirnikiem bezrdzeniowym:
1. Wirnik bezrdzeniowy,
2. Magnesy z metali ziem rzadkich i Alnico,
3. Wielosegmentowy precyzyjny metalowy lub miedziany komutator
i precyzyjne metalowe lub węglowe szczotki,
4. Liniowa zależność: n=f(U) i M.=f(I),
5. Mała bezwładność- bardzo szybki start,
6. Małe napięcie rozruchu, nawet po długim okresie spoczynku,
7. Duży stosunek mocy do objętości
8. Duża sprawność
10
SILNIK WYKONAWCZY Z WIRNIKIEM TARCZOWYM
SILNIK WYKONAWCZY Z WIRNIKIEM TARCZOWYM
Widok wirnika klasycznego
Idea zasady działania silnika
i tarczowego
z wirnikiem tarczowym
11
WIRNIK TARCZOWY SILNIKA WYKONAWCZEGO
WIRNIK TARCZOWY SILNIKA WYKONAWCZEGO
3
2
N
1
S
2
3
3
S
N
12
S
N
N
S
13