BLOCUL DE ACTIONARE

TPSEM - CURS 4 1

BLOCUL DE ACTIONARE

TPSEM - CURS 4 2

SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICE

MASINI CU RELUCTANTA VARIABILA

TPSEM - CURS 4 3


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


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


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


VARIANTE CONSTRUCTIVE

TPSEM - CURS 4 7


Cu 2 faze Cu 3 faze

Cu 3 faze Cu 5 faze

TPSEM - CURS 4 8


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


uk

Rk

Lk

~ uqk

ik qkk

kkk udtdi

LRiu

k

kk iL

kqku

dtd

TPSEM - CURS 4 10

L1

Lmax

Lmin


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


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

,


TPSEM - CURS 4 13

iWW cmagmag diiddWdW cmagmag

cmagmag dWdiiddW


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


TPSEM - CURS 4 15

Neglijand saturatia

iL

2

21

iLWcmag

2

21

iddL

M

Cuplul electromagnetic al unei MRV


TPSEM - CURS 4 16

FUNCTIONAREA UNUI MRV


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.


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.


TPSEM - CURS 4 19

ALIMENTAREA UNUI MRV Utilizand un convertor de putere cu structura semi

dependenta

Utilizand un convertor de putere cu structura

dependenta


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.


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-.


TPSEM - CURS 4 22

Detectia partii mobile

Directa – utilizand traductori de pozitie

Indirecta – fara senzori ( sensorless)


TPSEM - CURS 4 23

Aplicatii ale MRV


roboti

Masini unelte

Actionari cu pozitionare si viteza reglabila

Scule portabile

TPSEM - CURS 4 24


MASINI PAS CU PAS

TPSEM - CURS 4 25


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


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


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.


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


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


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 .


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


TPSEM - CURS 4 33

Unipolara

Are un semn constant

Bipolara

Semnul alimentarii unei faze alterneaza

ALIMENTAREA UNUI MPP

T1 T2

T4 T3


TPSEM - CURS 4 34


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


asamblare

Cod obiect

Compilator Asamblor

Linker


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

Documents

BLOCUL DE ACTIONARE