Download
1 / 30
310 likes | 592 Views
Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích. Požadavky na motory kladené. Výkon ~ 1W manipulátory a nástroje pro operace ~ 10 W peristaltické pumpy, brusky, ~ 100 W pohony, trakce, vozíky Kroutící moment bývá 1-100 mNm, pomocí převodovky jej lze zvýšit Napětí 3 V - 48 V.
E N D
Požadavky na motory kladené Výkon ~ 1W manipulátory a nástroje pro operace ~ 10 W peristaltické pumpy, brusky, ~ 100 W pohony, trakce, vozíky Kroutící moment bývá 1-100 mNm, pomocí převodovky jej lze zvýšit Napětí 3 V - 48 V
Ampérův zákon celkového proudu r U přímého vodiče H 2r = I
Lorentzova síla víme, že F = Q vxB, I dB r0 dl
Vodič v magnetickém poli - Lorentzova síla F = Q vxBvíme, že Q = I dt , v = dl/dt F = I dlxB
Vodič v magnetickém poli - Lorentzova síla F = Q vxBvíme, že Q = I t , v = dl/dt F = I dlxB Biot-Savartův zákon
Náhradní schéma stejnosměrného motoru pro ustálený stav bez budicího obvodu Platí rovnice U = Ui + RaIa přičemž Ui = c1Φ n M = c2Φ Ia Ui – vnitřní indukované napětí Ra – odpor vinutí kotvy Ia – proud kotvou n – otáčky motoru M – kroutící moment motoru Φ – magnetický tok v budícím obvodu c1, c2 - konstanty závislé na uspořádání motoru
Derivační motor Vinutí statoru připojeno paralelně ke kotvě. Často používaný pro své konstantní otáčky nezávislé na zatížení. U menších motorků je statorové vinutí nahrazeno trvalými magnety.
Seriový motor Seriový motor nesmí být používán bez zatížení, otáčky by šly k nekonečnu a motor by se poškodil. Použití v oblasti pohonů
Možnosti napájení • Lineární změna napětí • Nevýhoda – ztráty na regulačním prvku • Lineární změna proudu - seriové motory, trakce • Nevýhoda – ztráty na regulačním prvku • Pulzní řízení • Vícefázové napájení u krokových motorů • Nevýhoda – složitější elektronika
Možnosti napájení Pulzně šířková modulace (PWM) průběh napětí na motoru
Možnosti napájení H – můstek Umožňuje reverzovat směr pohybu a řídit rychlost buzením tranzistorů PWM signálem
PŘÍKLAD Máte k dispozici následující katalogové údaje mikromotorku s permanentním magnetem. Jmenovité napájecí napětí Un= 4,5 V. Otáčky při chodu naprázdno jsou no= 16000 min-1 . Proud kotvou (rotorem) naprázdno Iao= 12 mA. Napěťová konstanta kE= 0,27 mV/min-1. Momentová konstanta kM=2,58 mNm/A. Motor napájíme ideálním zdrojem napětí. V konstantách je již obsažen i budící magnetický tok. a) Z uvedených údajů vypočtěte odpor kotvy Ra b) Motor nyní při jmenovitém napájecím napětí zatížíme tak, že otáčky klesnou na n1= 13000 min-1. Jaký proud v tomto režimu kotvou poteče a jakým kroutícím momentem bude motor pohánět zátěž? c) Jakým kroutícím momentem působí motor na brzdu, když jej při jmenovitém napájení zastavíme? __________________________________________________________________________________ a) Obecně platí , Pro chod naprázdno bude Vnitřní ind. napětí naprázdno Odpor kotvy
b) Vnitřní indukované napětí při otáčkách n1 Proud kotvou při této zátěži Kroutící moment M1 c) Proud protékající kotvou při stojícím motoru Kroutící moment M2
Krokové motory Krokový motor s pasivním rotorem Cívky tvořící jednu fázi jsou spojeny do série Vybuzená fáze přitáhne vždy nejbližší zuby tak, aby magnetický obvod měl nejmenší magnetický odpor Budíme-li postupně fáze A-B-C-D-A, točí se rotor proti směru hodinových ručiček Pro otáčení ve směru hodinových ručiček budíme A-D-C-B-A Jeden cyklus A-B-C-D-A znamená pootočení rotoru o jednu zubovou rozteč
Krokové motory Krokový motor s aktivním rotorem Rotor je zmagnetován a natáčí se dle magnetické polarity pólů statoru
A. Dle polarity - unipolární (jednodušší elektronika, nižší spotřeba) - bipolární (vyšší kroutící moment) B. Dle velikosti kroku - s plným krokem - s polovičním krokem (jemnější krok, náročnější na ovládání) C. Dle počtu aktivních fází - jednofázové (nižší spotřeba) - dvoufázové (vyšší kroutící moment) Typy řízení krokových motorů Označení cívek pro následující obrázky
Typy řízení krokových motorů Principelní schéma bipolárního řízení Principelní schéma unipolárního řízení
Bezkomutátorové (brushless) motory Ventilátor z PC
