blocul de actionare
DESCRIPTION
BLOCUL DE ACTIONARE. SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE. MASINI CU RELUCTANTA VARIABILA. SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE. STATOR: este prevazut cu poli aparenti pe care este instalat bobinajul. Alimentarea statorica este secventiala (periodica). Fluxul in intrefier este alternativ. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
TPSEM - CURS 4 1
BLOCUL DE ACTIONARE
TPSEM - CURS 4 2
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
MASINI CU RELUCTANTA VARIABILA
TPSEM - CURS 4 3
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
STATOR: este prevazut cu poli aparenti pe care este instalat bobinajul
Alimentarea statorica este secventiala (periodica)
Fluxul in intrefier este alternativ
Circuitul magnetic este realizat din tole
TPSEM - CURS 4 4
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
Circuitul magnetic rotoric:
Masiv Din tole
Fluxul asociat este practic fix (miscarea rotorului
prezinta un caracter sincron in raport cu fluxul magnetic
statoric)
Se utilizeaza pentru reducerea pierderilor datorate armonicilor
superioare ale campului magnetic
ROTOR: este prevazut cu poli aparenti, fara infasurari
TPSEM - CURS 4 5
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
statorCu poli aparentiInfasurarile sunt instalate pe poliFiecare faza este constituita din conectarea in serie sau paralel a infasurarilor situate pe poli opusiAlimentarea se face in c.c. secvential, in functie de pozitia rotorica.
rotorCu poli aparentiNu are infasurari
TPSEM - CURS 4 6
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
VARIANTE CONSTRUCTIVE
TPSEM - CURS 4 7
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
Cu 2 faze Cu 3 faze
Cu 3 faze Cu 5 faze
TPSEM - CURS 4 8
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
dtd
Riu kkkk
,kkk i
dtd
dtdi
idtd kk
k
kk
Fluxul ce inlantuie faza k este o functie de curent si pozitie rotorica
Ecuatia unei faze k
TPSEM - CURS 4 9
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
uk
Rk
Lk
~ uqk
ik qkk
kkk udtdi
LRiu
k
kk iL
kqku
dtd
TPSEM - CURS 4 10
L1
Lmax
Lmin
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
TPSEM - CURS 4 11
CUPLUL ELECTROMAGNETIC AL MRV
Multiplicand ecuatia cu ik
kk
kkkk idtd
iRiu
2
dtd
Riu kkkk
Puterea electrica consumata
Suma intre puterea mecanica si cea stocata in campul magnetic
Pierderi Joule
dtdW
dtdW
idtd magmec
kk
Mdt
dWmec
dtdW
Midtd mag
kk
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
TPSEM - CURS 4 12
dtdW
dtd
Mdtd
i magkk
magkk
WiM
Pentru flux constant
magWM
Energia magnetica:
dtdW
Midtd mag
kk
0dtd
diW kmag 0
,
Prin simetrie se poate defini coenergia magnetica
diiWi
kcmag 0
,
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
TPSEM - CURS 4 13
iWW cmagmag diiddWdW cmagmag
cmagmag dWdiiddW
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
TPSEM - CURS 4 14
cmagmag dWdiiddW
ddWid
M mag
d
didWM cmag
dtdW
dtdi
iW
idW cmagcmagcmag
,
Diferentiala coenergiei este data de:
Pentru curent constant
dtdW
idW cmagcmag
,
cmagWM
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
TPSEM - CURS 4 15
Neglijand saturatia
iL
2
21
iLWcmag
2
21
iddL
M
Cuplul electromagnetic al unei MRV
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
TPSEM - CURS 4 16
FUNCTIONAREA UNUI MRV
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
Pozitii rotorice semnificative
- Pentru faza A -
Pozitie aliniata Pozitie nealiniata Pozitie intermediara
TPSEM - CURS 4 17
Faza A este alimentata. Rotorul se va deplasa in sens orar pana la prima pozitie aliniata.
Se decupleaza faza A. pentru continuarea miscarii faza D trebuie alimentata, asigurandu-se deplasarea pana la urmatoarea pozitie aliniata.
Se decupleaza faza D. pentru continuarea miscarii faza C trebuie alimentata, asigurandu-se deplasarea pana la urmatoarea pozitie aliniata.
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
TPSEM - CURS 4 18
Suntem in pozitia initiala si pentru continuarea miscarii trebuie reluat ciclul.
Se decupleaza faza C. pentru continuarea miscarii faza B trebuie alimentata, asigurandu-se deplasarea pana la urmatoarea pozitie aliniata.
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
TPSEM - CURS 4 19
ALIMENTAREA UNUI MRV Utilizand un convertor de putere cu structura semi
dependenta
Utilizand un convertor de putere cu structura
dependenta
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
TPSEM - CURS 4 20
Convertor cu structura semi dependenta
Fazele A si C utilizeaza amandoua comutatorul static S2.
Controlul curentului sau tensiunii pentru cele doua faze (A si C) este independent, deoarece convertorul este unipolar si diferenta spatiala intre cele doua faze este de 180º.
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
TPSEM - CURS 4 21
Convertor cu structura dependenta
Unghiul de conductie trebuie sa fie cel putin de 15º pentru a evita scurt circuitul puntii.
Fazele A si B utilizeaza comutatoarele statice Sb+si Sb-.
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
TPSEM - CURS 4 22
Detectia partii mobile
Directa – utilizand traductori de pozitie
Indirecta – fara senzori ( sensorless)
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
TPSEM - CURS 4 23
Aplicatii ale MRV
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
roboti
Masini unelte
Actionari cu pozitionare si viteza reglabila
Scule portabile
TPSEM - CURS 4 24
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
MASINI PAS CU PAS
TPSEM - CURS 4 25
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
Asigura o conversie de semnal si energie.
Asigura o miscare incrementala.
Fiecare impuls de alimentare corespunde unui avans elementar (de rotatie sau de translatie) numit pas.
Succesiunea impulsurilor la o frecventa determinata permite impunerea unei viteze constante de deplasare.
Alimentarea se realizeaza prin impulsuri.
TPSEM - CURS 4 26
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
MOTOR PAS CU PAS RELUCTANT CU CIRCUIT MAGNETIC SIMPLU
r
s
p
s: pasul dentar statoric
r: pasul dentar rotoric
p: pasul unghiular geometric elementar, sau avansul incremental elementar
Np: numarul de pasi pe rotatie
ppN
2
R: unghiul de rotatie corespunzator unui ciclu de m impulsuri de comanda
sR m
TPSEM - CURS 4 27
MOTOR PAS CU PAS RELUCTANT MULTICIRCUIT
Sectiune transversala Sectiune axiala
Circuitele statorice sunt decalate cu unghiul geometric :
ms
p
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
TPSEM - CURS 4 28
Circuitele magnetice statorice corespunzatoare fazelor statorice sunt independente.
De cele mai multe ori, numarul dintilor statorici este egal cu cel al dintilor rotorici.
Se elimina inductantele mutuale intre fazele statorice.
Circuitele magnetice rotorice pot fi comune sau independente.
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
TPSEM - CURS 4 29
MOTOR PAS CU PAS CU MAGNET PERMANENT
Exista un cuplu de pozitionare in absenta alimentarii.Inductanta proprie a bobinelor statorice este foarte mica; constanta de timp este inferioara celei corespunzatoare celorlalte variante constructive. Se preteaza deci la functionarea la frecventa ridicata.Sunt caracterizate in general de randament ridicat.
N
S
A’
A
B’ B Sensul de rotatie e definit de secventa de alimentare.Pentru rotatie in sens orar: A+ B+ A- B-Pentru rotatie in sens antiorar: A+ B- A- B+
Motor pas cu pas bifazat cu 4 pasi pe rotatie
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
TPSEM - CURS 4 30
M
MB- MA+ MA-MB+
Maimant
Cuplul electromagnetic: interactiunea dintre campul creat de un curent electric si cel creat de un magnet permanent.
baab
aa
dd
dd
M
2
21
Permeanta circuitului magnetic vazut de magnetul permanent
Permeanta circuitului magnetic comun magnetului permanent
si fluxului determinat de bobinaj
t.m.m a bobinajului t.m.m. a magnetului permanent
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
TPSEM - CURS 4 31
MOTOR PAS CU PAS HIBRID
Statorul este prevazut cu poli aparenti pe care sunt instalate bobinele statorice formand doua faze fiecare cu 4 bobine alimentate in serie.Rotorul este format din doua circuite feromagnetice danturate decalate cu o jumatate de pas dentar una fata de alta si prezinta un magnet permanent magnetizat axial Pasul dentar statoric este egal cu cel rotoric .
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
Tole Magnet
TPSEM - CURS 4 32
22
21
21
bb
baab
aa
dd
dd
dd
M
Permeanta circuitului magnetic vazut de
magnetul permanent
Permeanta circuitului magnetic comun magnetului permanent
si fluxului determinat de bobinaj
t.m.m. a magnetului permanent t.m.m a bobinajului
Permeanta circuitului magnetic vazut de bobinajul statoric
Cuplul electromagnetic: interactiunea dintre campul creat de un curent electric si cel creat de un magnet permanent introdus intr-un circuit magnetic cu reluctanta variabila
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
TPSEM - CURS 4 33
Unipolara
Are un semn constant
Bipolara
Semnul alimentarii unei faze alterneaza
ALIMENTAREA UNUI MPP
T1 T2
T4 T3
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
TPSEM - CURS 4 34
SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE
Aplicatii ale MPP
roboti
Masini unelte
Actionari cu pozitionare incrementala
TPSEM - CURS 4 35
COMANDA INDIVIDUALA REPARTIZATA A MASINILOR SI PROCESELOR
COMANDA MANUALA( de exemplu scheme de pornire/oprire sau inversare de sens ale masinilor electrice din sistemele de actionare)
COMANDA AUTOMATA, ceea ce presupune derularea automata a unor secvente de lucru si generarea de traiectorii (pentru scula prelucratoare, piesa sau alte subansamble) pe baza unui program.
BLOCUL DE COMANDA, REGLARE SI CONTROL
TPSEM - CURS 4 36
Intreruptor Contacte contactor
Releu termic
Element termic
Contact auxiliar
contactor Bobina contactor Contact
releu termic
COMANDA MANUALA
TPSEM - CURS 4 37
Dulap de comanda
TPSEM - CURS 4 38
COMANDA AUTOMATA
Dispozitive de automatizare
secventiala
Sisteme dedicate
Comanda numerica
Comanda cu calculatorul
TPSEM - CURS 4 39
Echipament
Maşină
Celulă
Zonă
Host
Echipamente, utililaje, elemente necesare
producţiei ( vane, motoare, sisteme de acţionare
aferente, etc)
Roboţi, benzi transportoare, maşini-
unelte
Grupare logică de maşini utilizate pentru a adăuga
valoare unuia sau mai multor produse
Grupare logică de celule (linie tehnologică, linie
flexibilă de fabricaţie, etc)
Hală de producţie, nivel intreprindere
Sisteme de comandă dedicate (microcontrolere, DSP, etc)
Automate programabile, sisteme de comandă numerică
Automate programabile, sisteme de comandă
numerică, PC
Calculator de proces
PC
MODELUL PE CINCI NIVELE ŞI SISTEMELE DE COMANDĂ AFERENTE .
TPSEM - CURS 4 40
SISTEME DE COMANDĂ DEDICATE (embedded systems)
Un sistem dedicat este un sistem integrand in structura sa si un computer, creat si dezvoltat pentru o aplicatie anume.
EXEMPLE Sistem antifurt la automobile
Sistem de comanda a ferestrelor la automobile
Masini de spalat
Cuptorul cu microunde
Sistem de directie la automobile
TPSEM - CURS 4 41
MICROPROCESOAREDE UZ GENERAL (general purposes)
SPECIALIZATE
PENTRU PROCESARE DIGITALA DE SEMNAL
Se utilizeaza in general in sistemele de calcul.
Se utilizeaza in sistemele dedicate.
Se utilizeaza in general in sisteme de control al miscarii.
TPSEM - CURS 4 42
ARHITECTURA SISTEMELOR DEDICATE
•execută instrucţiunile din memorie;
•efecutează calcule sau procesare asupra datelor, corespunzător instrucţiunilor,
•iniţializează schimbul de date cu perifericele.
Unitatea centrală (UC), microprocesorul
Ceasul
•asigură efectuarea secvenţială a operaţiilor şi este de obicei implementat printr-un oscilator cu quarţ.
•stochează instrucţinile din program; stochează datele (constante sau variabile) utilizate de program; schimbă date cu microprocesorul.
Memoria
Periferice
Magistrale
•asigură anumite servicii microprocesorului şi permite conexiunea cu exteriorul.
•o reţea de conexiuni între microprocesor şi celelelalte elemente componente. De date
De adrese
De control
TPSEM - CURS 4 43
Microprocesor
CeasMemorie Periferice
DateAdreseControl
Sistemul de magistrale
Sistem dedicat cu arhitectură Von Neumann.
Sistem dedicat cu arhitectură Harvard.
Microprocesor
CeasMemorie
datePeriferice
Date
Adrese
Control
Sistemul de magistrale Data Bus
Memorieprogram
Date
Adrese
ControlSistemul de magistrale Program
Bus
TPSEM - CURS 4 44
PROGRAMAREA SISTEMELOR DEDICATE
Program în limbaj de
nivel superior
Program în limbaj de
asamblare
Cod obiect
Compilator Asamblor
Linker
Program în limbaj de
asamblareCod
obiect
Asamblor
Program executabil
Loader
Sistem target
Emulator
Debugger
instrument de tip cross-development
Program sursă
Sistem host
TPSEM - CURS 4 45
APLICATII ALE SISTEMELOR DEDICATE
CONTROLUL SISTEMULUI DE TRACŢIUNE
Supapă
Arborele cotit
Arborele cu came
Secţiune transversală printr-un motor cu ardere internă, cu vizualizarea acţionării
unei supape.
Sistem de acţionare a unei supape (biela –
manivela la sistemele clasice)
TPSEM - CURS 4 46
Cu motor electric
Cu sistem electrohidraulic
Supapa electromagnetica
TPSEM - CURS 4 47
SISTEM ELECTROHIDRAULIC DE FRANARE
Valvă funcţionare normală/safe-mode
Acumulator
Senzor fixat pe pedala de frână Pompă
hidraulică Unitatea de control
TPSEM - CURS 4 48
1 – sensor de viteză fixat pe roată2 – senzor de detecţie a unghiului volanului3 – accelerometru4 – frână electromecanică5 – modul de comandă a actuatorului frânei electromecanice6 – baterie de alimentare7 – sistem starter - alternator
SISTEM ELECTROMECANIC DE FRANARE
TPSEM - CURS 4 49
SISTEM DE DIRECTIE ASISTAT ELECTRIC
TPSEM - CURS 4 50
DISPOZITIVE DE AUTOMATIZARE SECVENTIALA
Automatul programabil este un echipament destinat automatizărilor industriale, care înlocuieşte circuitele de comandă secvenţială în logică cablată.
5 Vdc
Sursă alimentare
automat UCModul intrare
Modul ieşire
Sursă separată pentru
elementele de execuţie
Alimentare asigurată de utilizator
Alimentare UC şi I/O
Date
Principalele elemente ale unui automat programabil.
~
TPSEM - CURS 4 51
Microprocesor
ROM:- Sistem de operare- Programe aplicaţie- Drivere- Funcţii preprogramate
RAM:- Programe utilizator- Date configuraţie- Date retentive- Imagine date intrare- Imagine date ieşire- Alte date adresabile- Date de lucru- Buffer comunicaţie
ROM protejat (baterie) sau EEPROM- Programe utilizator- Date configuraţie- Date retentive
GESTIONARE COMUNICAŢIE
Unitate programare
Echipamente Slave
LAN – Local Area Network
Module I/O locale
Staţii I/O externe (remote)
Module I/O de extensie
Structura unităţii centrale
TPSEM - CURS 4 52
Blocuri de intrare/ieşire
Blocurile analogice I/O - conectează la automatul programabil senzori al căror semnal de ieşire este proporţional cu valoarea mărimii măsurate, respectiv, actuatoare a căror de ieşire variază proporţional cu semnalul primit de la automat.
Plaje de valori : 4÷20 mA, 0÷20mA, 0÷5 V, -5÷5 V, 0÷10 V, -10÷10 V
Blocurile digitale I/O - se conectează la senzori şi actuatoare care funcţionează pe principiul ON/OFF, semnalele de intrare/ieşire fiind semnale digitale.
Modulele inteligente I/O au în structură propriul microprocesor şi propria memorie. Aceste blocuri au fost proiectate şi realizate pentru scopuri speciale, cum ar fi numărătoare de frecvenţă înaltă, sau module de servocontrol pentru motoare electrice.
Modulele de comunicaţie sunt module inteligente care permit transferul de date de la/la UC spre/dinspre o reţea de comunicaţie.
Module externe de conectare - pentru intrări şi ieşiri aflate la distanţe considerabile de automatul programabil
TPSEM - CURS 4 53
APLICATII ALE AUTOMATELOR PROGRAMABILE
TPSEM - CURS 4 54
SISTEME DE COMANDA NUMERICA
Functii ale sistemelor de comanda numerica:
introducerea de date de la periferice sau manual;
realizarea unor traiectorii impuse ale punctelor de interacţiune sculă-piesă, cu o anumită precizie;
comanda şi supravegherea desfăşurării diferitelor etape tehnologice ale procesului de uzinare;
realizarea unor parametri optimi ai regimurilor de prelucrare;
asigurarea posibilităţilor de integrare a instalaţiei într-o structură de fabricaţie unitară şi flexibilă.
TPSEM - CURS 4 55
Structura unui sistem de comandă numerică
BLOC INTRODUCERE
DATE
BLOC DE CALCUL
BLOC DE MĂSURĂ
BLOC DE AFIŞARE
BLOC DE
INTERFAŢARE I/O
ELEMENTE COMPONENTE ALE
UNEI CN
TPSEM - CURS 4 56
Variante de prelucrare cu sisteme cu comandă numerică
P1(X1,Y1)
P2(X2,Y2)Y
XO
Y
XO
P0
P1
P2
P3
P4
P5
XO
P1
Pn
Y
Poziţionare Prelucrare paraxială
Conturare
TPSEM - CURS 4 57