pobieranie: silniki krokowe
Pobierz dokument docPrzeglądaj wersję html pliku:
POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA
LABORATORIUM Z NAPĘDÓW ELEKTRYCZNYCH
Temat ćwiczenia: 03:
Silniki krokowe Prowadzący
Grupa: Imię i Nazwisko:
Data wykonania: 04-04-2005
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia było zapoznanie się z zasadą działania silników
krokowych, sposobem ich sterowania, zastosowaniem, oraz praktycznym
pomiarem parametrów silnika krokowego sterowanego za pomocą sterownika
PLC.
Podstawowe informacje o silnikach krokowych
Silniki skokowe znalazły zastosowanie przede wszystkim tam, gdzie
dysponując sygnałem sterującym w postaci cyfrowej lub impulsowej
chcemy dokonywać szybkich przesunięć z dużą dokładnością.
Silniki te mogą pracować w układzie otwartym, bez kontroli
wykonywanego położenia, ponieważ po każdym impulsie sterującym ich
wirnik – dzięki specjalnej konstrukcji – wykonuje obrót o ściśle
określony kąt. Wartość kąta odpowiadającego pojedynczemu impulsowi
sterującemu nazywana jest skokiem lub krokiem silnika i wynosi,
zależnie od konstrukcji silnika, od 10 do 1800.
Rysunek SEQ Rysunek \* ARABIC 1 Przykładowy silnik krokowy
przedstawia rysunek 1. Liczna biegunów wirnika jest dwukrotnie większa
niż liczba biegunów stojana. Uzwojenie stojana nawinięte jest w taki
sposób, że na co drugim biegunie znajduje się uzwojenie 1, a na co
drugim uzwojenie 2. Kolejne bieguny wzbudzane tym samym uzwojeniem mają
uzwojenia założone odwrotnie tak, że gdy przy przepływie prądu
przez uzwojenie na jednym powstaje biegun S, a na drugim powstaje biegun
N. Uzwojenia są zasilanie w taki sposób, że jednocześnie prąd
płynie co najwyżej przez jedno z nich. Taka
budowa silnika ma swoje wady i zalety. Niewątpliwą zaletą takiej
budowy jest możliwość precyzyjnego sterowania położeniem wirnika
silnika, za pomocą ciągu impulsów sterujących, wadą takiego
rozwiązania jest chociażby konieczność zastosowania specjalnego
układu sterującego, który przełączałby kolejno odpowiednie
uzwojenia silnika, oraz zmniejszenie mocy silnika w porównaniu do
silników prądu zmiennego które zawierają dokładnie tę samą
ilość uzwojenia, wiąże się to z tym, że w jednej chwili zasilanie
są tylko jedne uzwojenia silnika1).
Silniki krokowe znalazły zastosowanie w sprzęcie cyfrowym: w napędach
dysków komputerowych, układach napędowych i pozycjonujących w
drukarkach, ploterach itp. Wszędzie tam, gdzie bez konieczności
stosowania sprzężenia zwrotnego istnieje konieczność precyzyjnego
zadania położenia wału silnika.
„Elementy, urządzenia i układy automatyki” – Jerzy Kostro ( WSiP
Warszawa 1998)
Ważniejsze parametry silnika krokowego
Ilość kroków – określa ile impulsów sterujących potrzeba aby,
dany silnik obrócić o kąt pełny. Przeważnie silniki mają ok. 180
– 250 kroków, co daje obrót wału o ok. 80 z każdym impulsem
sterującym.
Częstotliwość graniczna – jest to maksymalna częstotliwość z
jaką może pracować poprawnie dany silnik krokowy, nie „gubiąc”
impulsów sterujących, (reagując przemieszczeniem wału we właściwym
kierunku z każdym impulsem sterującym ) obciążony pewnym momentem M.
Częstotliwość graniczna zmniejsza się wraz ze wzrostem momentu
obciążającego i odwrotnie, rośnie, aż do pewnej określonej
wartości przy której moment obciążający wynosi 0 Nm.
Częstotliwość start-stopowa – jest to maksymalna częstotliwość z
jaką silnik może poprawnie zacząć pracować (lub też zatrzymać
się) będąc wcześniej obciążonym w stanie statycznym pewnym
momentem.
Silnik krokowy może pracować w trybie statycznym – jedne z jego
uzwojeń są zasilone co powoduje utrzymanie z pewną siłą wirnika w
danym określonym położeniu, lub też w trybie kinematycznym, kiedy to
z określoną częstotliwością zasilamy kolejne uzwojenia, powodując
ruch obrotowy wirnika.
Rysunek SEQ Rysunek \* ARABIC 2 Rysunek 2 obrazuje zależność
między częstotliwością graniczną i częstotliwością start -
stopową a momentem obciążającym.
.
Wyniki pomiarów
W czasie ćwiczenia badaliśmy częstotliwość graniczną silnika bez
obciążenia najpierw zmieniając częstotliwość z krokiem 100 Hz, co
dało górną częstotliwość graniczną wynoszącą:
fgr = 350 Hz
Okazało się, że stosując mniejszy krok można tę częstotliwość
graniczną wielokrotnie zwiększyć, zmieniając częstotliwość z
krokiem 10 Hz, co pozwoliło na szybsze ustalenie się obrotów silnika
z nową częstotliwością osiągnęliśmy górną częstotliwość
graniczną równą:
fgr = 2320 Hz
Pomiary częstotliwości start-stopowej w zależności od obciążenia
zawiera poniższa tabelka:
Lp. fss [Hz] Q [g]
1 350 0
2 341 100
3 325 200
4 315 400
5 260 600
6 240 800
7 210 950
Tabela SEQ Tabela \* ARABIC 1
Rysunek SEQ Rysunek \* ARABIC 3
Wnioski
Z powyższego wykresu widać, że częstotliwość start-stopowa dla
zerowego obciążenia pokrywa się z częstotliwością graniczną pracy
silnika, prawdopodobnie uzyskany przez nas wynik pomiaru
częstotliwości granicznej (2320 Hz) jest wynikiem przypadkowym.
PAGE
PAGE 1
Tomasz Wisniewski Z-24
silniki krokowe
POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA
LABORATORIUM Z NAPĘDÓW ELEKTRYCZNYCH
Temat ćwiczenia: 03:
Silniki krokowe Prowadzący
Grupa: Imię i Nazwisko:
Data wykonania: 04-04-2005
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia było zapoznanie się z zasadą działania silników
krokowych, sposobem ich sterowania, zastosowaniem, oraz praktycznym
pomiarem parametrów silnika krokowego sterowanego za pomocą sterownika
PLC.
Podstawowe informacje o silnikach krokowych
Silniki skokowe znalazły zastosowanie przede wszystkim tam, gdzie
dysponując sygnałem sterującym w postaci cyfrowej lub impulsowej
chcemy dokonywać szybkich przesunięć z dużą dokładnością.
Silniki te mogą pracować w układzie otwartym, bez kontroli
wykonywanego położenia, ponieważ po każdym impulsie sterującym ich
wirnik – dzięki specjalnej konstrukcji – wykonuje obrót o ściśle
określony kąt. Wartość kąta odpowiadającego pojedynczemu impulsowi
sterującemu nazywana jest skokiem lub krokiem silnika i wynosi,
zależnie od konstrukcji silnika, od 10 do 1800.
Rysunek SEQ Rysunek \* ARABIC 1 Przykładowy silnik krokowy
przedstawia rysunek 1. Liczna biegunów wirnika jest dwukrotnie większa
niż liczba biegunów stojana. Uzwojenie stojana nawinięte jest w taki
sposób, że na co drugim biegunie znajduje się uzwojenie 1, a na co
drugim uzwojenie 2. Kolejne bieguny wzbudzane tym samym uzwojeniem mają
uzwojenia założone odwrotnie tak, że gdy przy przepływie prądu
przez uzwojenie na jednym powstaje biegun S, a na drugim powstaje biegun
N. Uzwojenia są zasilanie w taki sposób, że jednocześnie prąd
płynie co najwyżej przez jedno z nich. Taka
budowa silnika ma swoje wady i zalety. Niewątpliwą zaletą takiej
budowy jest możliwość precyzyjnego sterowania położeniem wirnika
silnika, za pomocą ciągu impulsów sterujących, wadą takiego
rozwiązania jest chociażby konieczność zastosowania specjalnego
układu sterującego, który przełączałby kolejno odpowiednie
uzwojenia silnika, oraz zmniejszenie mocy silnika w porównaniu do
silników prądu zmiennego które zawierają dokładnie tę samą
ilość uzwojenia, wiąże się to z tym, że w jednej chwili zasilanie
są tylko jedne uzwojenia silnika1).
Silniki krokowe znalazły zastosowanie w sprzęcie cyfrowym: w napędach
dysków komputerowych, układach napędowych i pozycjonujących w
drukarkach, ploterach itp. Wszędzie tam, gdzie bez konieczności
stosowania sprzężenia zwrotnego istnieje konieczność precyzyjnego
zadania położenia wału silnika.
„Elementy, urządzenia i układy automatyki” – Jerzy Kostro ( WSiP
Warszawa 1998)
Ważniejsze parametry silnika krokowego
Ilość kroków – określa ile impulsów sterujących potrzeba aby,
dany silnik obrócić o kąt pełny. Przeważnie silniki mają ok. 180
– 250 kroków, co daje obrót wału o ok. 80 z każdym impulsem
sterującym.
Częstotliwość graniczna – jest to maksymalna częstotliwość z
jaką może pracować poprawnie dany silnik krokowy, nie „gubiąc”
impulsów sterujących, (reagując przemieszczeniem wału we właściwym
kierunku z każdym impulsem sterującym ) obciążony pewnym momentem M.
Częstotliwość graniczna zmniejsza się wraz ze wzrostem momentu
obciążającego i odwrotnie, rośnie, aż do pewnej określonej
wartości przy której moment obciążający wynosi 0 Nm.
Częstotliwość start-stopowa – jest to maksymalna częstotliwość z
jaką silnik może poprawnie zacząć pracować (lub też zatrzymać
się) będąc wcześniej obciążonym w stanie statycznym pewnym
momentem.
Silnik krokowy może pracować w trybie statycznym – jedne z jego
uzwojeń są zasilone co powoduje utrzymanie z pewną siłą wirnika w
danym określonym położeniu, lub też w trybie kinematycznym, kiedy to
z określoną częstotliwością zasilamy kolejne uzwojenia, powodując
ruch obrotowy wirnika.
Rysunek SEQ Rysunek \* ARABIC 2 Rysunek 2 obrazuje zależność
między częstotliwością graniczną i częstotliwością start -
stopową a momentem obciążającym.
.
Wyniki pomiarów
W czasie ćwiczenia badaliśmy częstotliwość graniczną silnika bez
obciążenia najpierw zmieniając częstotliwość z krokiem 100 Hz, co
dało górną częstotliwość graniczną wynoszącą:
fgr = 350 Hz
Okazało się, że stosując mniejszy krok można tę częstotliwość
graniczną wielokrotnie zwiększyć, zmieniając częstotliwość z
krokiem 10 Hz, co pozwoliło na szybsze ustalenie się obrotów silnika
z nową częstotliwością osiągnęliśmy górną częstotliwość
graniczną równą:
fgr = 2320 Hz
Pomiary częstotliwości start-stopowej w zależności od obciążenia
zawiera poniższa tabelka:
Lp. fss [Hz] Q [g]
1 350 0
2 341 100
3 325 200
4 315 400
5 260 600
6 240 800
7 210 950
Tabela SEQ Tabela \* ARABIC 1
Rysunek SEQ Rysunek \* ARABIC 3
Wnioski
Z powyższego wykresu widać, że częstotliwość start-stopowa dla
zerowego obciążenia pokrywa się z częstotliwością graniczną pracy
silnika, prawdopodobnie uzyskany przez nas wynik pomiaru
częstotliwości granicznej (2320 Hz) jest wynikiem przypadkowym.
PAGE
PAGE 1
Tomasz Wisniewski Z-24
