Elektrotechnika

Elektrotechnika 13. előadás Dr. Hodossy László 2006.

Elektrotechnika Villamos gépek • Hálózatok analízise • Szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Váltakozóáramú szervomotorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok Különleges gépek • Szervomotorok • Vezérlő és szabályozó rendszerekben pozícionálási célra alkalmazzák • A működtető energia szerint léteznek • villamos • pneumatikus és • hidraulikus szervomotorok • A szervomotorokkal szemben támasztott követelmények: • Folyamatos fordulatszám változtatása tág határok között • Gyors és egyszerű forgásirányváltás • Gyors működés más szavakkal nagy indítónyomaték • Stabil működés a fordulatszám-nyomaték jelleggörbe alapján . . . • A fenti követelményeket kielégíti: • külső gerjesztésű egyenáramú motor és a • kétfázisú aszinkron motor

Elektrotechnika Villamos gépek • Hálózatok analízise • Szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Váltakozóáramú szervomotorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok Különleges gépek • Egyenáramú szervomotorok . . . „k” a motorállandó Fordulatszám változtatása az armatúra kapocsfeszültséggel

Elektrotechnika Villamos gépek • Hálózatok analízise • Szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Váltakozóáramú szervomotorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok Különleges gépek • Egyenáramú szervomotorok Fordulatszám változtatása az armatúra kapocsfeszültséggel statikus jelleggörbék . . . Egy adott fordulatszámról egy másik fordulatszámra történő „átállás” időfüggvénye lengés nélkül:

Elektrotechnika Villamos gépek • Hálózatok analízise • Szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Váltakozóáramú szervomotorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok Különleges gépek • Egyenáramú szervomotorok Az 1. jelleggörbe esetén A 2. jelleggörbe esetén . . A 3. jelleggörbe esetén . elektromechanikai időállandó villamos időállandó TM szerepe meghatározó kis átmérő – hosszú forgórész („hurkaszerű” kialakítás) nagy átmérő – rövid forgórész („tárcsaszerű” kialakítás)

Elektrotechnika Villamos gépek • Hálózatok analízise • Szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Váltakozóáramú szervomotorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok Különleges gépek • Egyenáramú szervomotorok Korlátozási tényezők az egyenáramú szervomotorok használatánál: . . . • hőmérsékleti korlát, általában 150ºC-ot nem szabad túllépni • fordulatszám korlát a kommutáló szegmensek között megengedhető maximális feszültség miatt • terhelőnyomatéki korlát a lemágnesező hatás miatt • kommutációs határ, a csúszóérintkezőkön átvihető legnagyobb teljesítménykorlát miatt

Elektrotechnika Villamos gépek • Hálózatok analízise • Szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Váltakozóáramú szervomotorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok Különleges gépek • Váltakozóáramú szervomotorok • Rövidrezárt forgórészű, kétfázisú aszinkron motorok • Állórészen kétfázisú tekercselés egymáshoz képest 90º-kal van eltolva • serleges, azaz pohárszerű kialakítású forgórész . . . Az Uv vezérlőfeszültség nagyságának és fázisának változtatásával biztosítható a fordulatszámváltoztatás és a forgásirányváltás Szervomotorok hátránya: A működés során nem ismeretes a forgórész helyzete, ezért rezolvert vagy szöghelyzetadót kell használni

Elektrotechnika Villamos gépek • Hálózatok analízise • Szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Váltakozóáramú szervomotorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok Különleges gépek • Léptetőmotorok Elektromechanikus átalakítók, villamos impulzusokat alakítanak át szögelfordulássá n =60x impulzusfrekvencia / fordulatonkénti lépések száma A léptetőmotorokat pozícionálási célokra használják Sokféle kivitel: állandó mágneses, lágymágneses armatúrájú és hibrid típusok A forgórész lehet 1 vagy több póluspárú, szimmetrikus vagy ún. csőrös . . . • Leggyakrabban előforduló típusok: • állandó mágneses (van tartónyomatéka) • változó reluktanciájú (nincs tartónyomatéka) • hibrid léptetőmotorok (van tartónyomatéka), legelterjedtebb típus A léptetőmotor tengelye diszkrét módon, egyes lépéseket megtéve forog. A tengely egy körülfordulása pontosan meghatározott számú, egyes lépések megtételét jelenti, a lépésszám függ a motor felépítésétől

Elektrotechnika Villamos gépek • Hálózatok analízise • Szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Váltakozóáramú szervomotorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok Különleges gépek • Léptetőmotorok Az állórészen 3 fázisú és 6 pólusú, míg a forgórészen 4 pólusú kialakítás . . . A motor jellemzője a lépésszög Tipikus lépésszögek: 1,8º, 2,5º, 7,5º, 15º, 18º, 30º, 39º, stb. A léptetőmotor működtetéséhez vezérlő elektronika kell

Elektrotechnika Villamos gépek • Hálózatok analízise • Szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Váltakozóáramú szervomotorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok Különleges gépek • Léptetőmotorok Léptetőmotorok vezérlése: 1. Unipoláris vezérlés . . . 2. Bipoláris vezérlés A lépésszög értéke a lépésfelezés módszerével tovább csökkenthető

Elektrotechnika Villamos gépek • Hálózatok analízise • Szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Váltakozóáramú szervomotorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok Különleges gépek • Léptetőmotorok Léptetőmotorok statikus jelleggörbéje . . . A frekvenciaváltoztatás időfüggése tgy: gyorsítási idő tu: állandó frekvenciájú üzemelési idő tl : lassítási idő

 δ θp tp t Elektrotechnika Villamos gépek • Hálózatok analízise • Szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Váltakozóáramú szervomotorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok Különleges gépek • Léptetőmotorok Egy léptető impulzus hatására bekövetkező forgórész elfordulás időfüggése . . . Mb: billenőnyomaték b: billenőszög Statikus nyomatékgörbe

Elektrotechnika Villamos gépek • Hálózatok analízise • Szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Váltakozóáramú szervomotorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok Különleges gépek • Léptetőmotorok • A léptetőmotorok legfontosabb jellemzői: • Pontos, lépésszerű pozícionálás előre megadott számú vezérlőimpulzus segítségével. A pozícionáláshoz nincs szükség érzékelőre, szabályozóra • Nagy nyomaték kis szögsebességnél, még egyes lépések esetén is. • Nyugalmi helyzetben, gerjesztett állapotban nagy tartónyomaték, ami önzáró viselkedést eredményez • Digitális vezérléshez közvetlenül csatlakoztatható • Frekvenciaváltozás sebességére ügyelni kell, az irányítástechnikailag nyílt hurok miatt a lépéstévesztés rejtve maradhat • Bizonyos esetekben lengésre hajlamos . . .

Elektrotechnika Villamos gépek • Hálózatok analízise • Szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Váltakozóáramú szervomotorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok Különleges gépek • Lineárismotorok • Egyenesvonalú haladó mozgatáshoz lineáris motor célszerű • Lineáris aszinkron motor a legszélesebb körben használt lineáris motor • 3 sztátor tekercs egymás mellett elhelyezve + háromfázisú feszültség = egyenes vonal mentén haladó mágneses tér • lapos fémlemez a sztátor közelében: feszültség és áram a fémlemezben mozgató erő hat a fémlemezre • kétféle változat: rövid primerű és rövid szekunderű kialakítás • két fontos eltérés a hengeres változatútól: • nagyobb a légrés, s ezért jóval nagyobb a mágnesező áram: teljesítménytényező és a hatásfok alacsony értékű • a primer rész végénél a mágneses tér erősen lecsökken: a szekunderben tranziens áramok: csökken a tolóerő és nő a veszteség . . .

Elektrotechnika Villamos gépek • Hálózatok analízise • Szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Váltakozóáramú szervomotorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok Különleges gépek • Lineárismotorok Rövid primerű lineáris aszinkron motor: kétoldalas vagy egyoldalas tekercsű . . . Kétoldalas tekercsű változat: nincs oldalirányú erő a primer és szekunder rész között Egyoldalas elrendezés: van oldalirányú erő

Elektrotechnika Villamos gépek • Hálózatok analízise • Szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Váltakozóáramú szervomotorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok Különleges gépek • Lineárismotorok Rövid szekunderű lineáris aszinkron motor . . . Tekercsek vonalas elrendezése + háromfázisú feszültség = „mágneses folyam” → a fémlemez elmozdul A fémlemezt mágneses úton a primer felett lebegtetve → súrlódásmentes mozgatás: japán és német kísérleti gyorsvasút Primer tekercseket frekvenciaváltón keresztül táplálják

Elektrotechnika Villamos gépek • Hálózatok analízise • Szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Váltakozóáramú szervomotorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok Különleges gépek • Kefenélkülimotorok (EC motorok) • Egyenáramú gépek: A kommutátor a kefékkel együtt egy mechanikus egyenirányító • Teljesítményelektronikai eszközök alkalmazása a kommutátor és kefék helyett = kefenélküli egyenáramú motor (elektronikus kommutációjú motor) • Forgórészen állandó mágnes, állórészen az armatúra tekercsek • Félvezetős kapcsolók: az armatúra tekercsekre kapcsolják a megfelelő irányú áramot a forgórész megfelelő helyzetében • Ismerni kell a forgórész pillanatnyi helyzetét • Állórész tekercsekben váltakozóáram: a forgórésszel szinkronforgó mágneses tér → szinkron gép, de 2 különbség: • az állórész tekercsek áramai nem szinuszosak • frekvencia nem állandó . . .

Elektrotechnika Villamos gépek • Hálózatok analízise • Szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Váltakozóáramú szervomotorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok Különleges gépek • Kefenélkülimotorok (EC motorok) Kefenélküli motorok elvi felépítése . . .

Hall - cella Elektrotechnika Villamos gépek • Hálózatok analízise • Szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Váltakozóáramú szervomotorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok Különleges gépek • Kefenélkülimotorok (EC motorok) A forgórész helyzetének meghatározása kétféle módon: • Közvetlen helyzetmeghatározás: pl. szögjeladóval, mágneses érzékelővel (Hall-elemmel) • Közvetett helyzetmeghatározás: • „intrusive” módon: pl. kényszerjelekre adott válaszjelekkel • nem „intrusive” módon: feszültség, áram méréssel és számítással . . . UH feszültség nagyságát és irányát a B indukció nagysága és iránya határozza meg

Elektrotechnika Villamos gépek • Hálózatok analízise • Szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Váltakozóáramú szervomotorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok Különleges gépek • Kefenélkülimotorok (EC motorok) Hall integrált áramkörök: jelek a forgórész helyzetéről a kapcsolóelemeket vezérlő rendszer számára . . . A Hall-IC-k elhelyezése a forgórész alatt

Elektrotechnika Villamos gépek • Hálózatok analízise • Szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Egyenáramú szervomotorok • Váltakozóáramú szervomotorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Léptető motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Lineáris motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok • Kefenélküli motorok Különleges gépek • Kefenélkülimotorok (EC motorok) Közvetett helyzetmeghatározás: nagyfrekvenciás vizsgálójelekre adott válaszjelek kiértékelése → forgórész pozíciója („intrusive” módszer) Nem „intrusive” módszer: a motor feszültség és áram jeleinek mérése majd számítás → forgórész pozíciója . . • EC motorok előnyei: • jelleggörbéjük megegyezik a külső gerjesztésű egyenáramú motoréval • üzemük megbízhatóbb • nincs kefeszikrázás • alkalmazásuk rohamosan terjed, például a számítástechnikai eszközök kedvelt motortípusa (pl. merevlemez meghajtók) .

Elektrotechnika