Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích. Požadavky na motory kladené Výkon ~ 1W manipulátory a nástroje pro operace ~ 10 W peristaltické pumpy,

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích. Požadavky na motory kladené Výkon ~ 1W manipulátory a nástroje pro operace ~ 10 W peristaltické pumpy,"— Transkript prezentace:

1 Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích

2 Požadavky na motory kladené Výkon ~ 1W manipulátory a nástroje pro operace ~ 10 W peristaltické pumpy, brusky, ~ 100 W pohony, trakce, vozíky Kroutící moment bývá mNm, pomocí převodovky jej lze zvýšit Napětí 3 V - 48 V

3 Ampérův zákon celkového proudu U přímého vodiče H 2  r = I r

4 Lorentzova síla víme, že F = Q v x B, dldl  dB I r0r0

5 Vodič v magnetickém poli - Lorentzova síla F = Q v x B víme, že Q =  I dt, v = dl/dt F =  I dl x B

6 Vodič v magnetickém poli - Lorentzova síla F = Q v x B víme, že Q = I t, v = dl/dt F =  I dl x B Biot-Savartův zákon

7 Náhradní schéma stejnosměrného motoru pro ustálený stav bez budicího obvodu Platí rovnice U = U i + R a I a přičemž U i = c 1 Φ n M = c 2 Φ I a Ui – vnitřní indukované napětí Ra – odpor vinutí kotvy Ia – proud kotvou n – otáčky motoru M – kroutící moment motoru Φ – magnetický tok v budícím obvodu c 1, c 2 - konstanty závislé na uspořádání motoru

8 Trocha teorie

9

10 Rozdělení stejnosměrných motorů

11 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.

12 Seriový motor Použití v oblasti pohonů. Využívá se velkého momentu při záběru, tedy při nízkých otáčkách. Seriový motor nesmí být používán bez zatížení, otáčky by šly k nekonečnu a motor by se poškodil.

13 Kompaudní motor Jedná se o kombinaci sériového a derivačního motoru. Oproti derivačnímu motoru je strmější zatěžovací charakteristika, tedy vyšší momenty při záběru, oproti sériovému jsou limitovány max. otáčky. Použití rovněž v oblasti pohonů.

14 Možnosti napájení a regulace 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

15 Možnosti napájení Lineární regulace Výhodou je plynulá regulace napětí na kotvě bez vzniku dodatečného rušení a zvlnění napětí. Nevýhodou velká výkonová ztráta na regulačním prvku - potenciometru. Příklad: Motor má U n = 10 V a I n = 1 A. Je požadavek regulovat otáčky na 30 % maximální hodnoty. Regulovaný motor bude mít při nezměněném jmenovitém napájení V + =10 V napětí na kotvě U a = 3 V a protékající proud celým obvodem bude přibližně I a = 300 mA. Na potenciometru bude napětí 7 V při proudu I a = 300 mA. Ze zdroje tedy bude odběr 3 W přičemž výkonová ztráta na potenciometru bude 2,1 W.

16 Možnosti napájení Pulzně šířková modulace (PWM) průběh napětí na motoru Pulzní řízení - jednokvadrantový pulzní měnič Změnou střední hodnoty napětí na kotvě dosáhneme stejného efektu jako lineární regulací. Je zde mnohem vyšší účinnost regulace a nižší výkonová zátěž regulačního prvku.

17 Jednokvadrantový pulzní měnič – průběhy napětí a proudu Poměrem mezi dobami T 1 (sepnuto) a T 2 (vypnuto) můžeme měnit otáčky motoru v rozsahu %. Průběh proudu je dán vysokou indukčností kotvy motoru. Máme-li opět regulovat motor na 30 % max. otáček, budou poměry následující: Po dobu T 1 je na tranzistoru saturační napětí U CE = 0,15 V a protékající proud I a = 1 A. Výkonová ztráta na tranzistoru bude tedy P 1 = 0,15 W. Po dobu T 2 je tranzistor uzavřen, protéká jím pouze zbytkový proud cca. 0,1 μA. Na tranzistoru je plné napětí 10 V. Výkonová ztráta je tedy asi P 2 = 1 μW. Je-li poměr mezi dobami T 1 a T roven 3:10, potom je střední výkonová ztráta na tranzistoru P s = 45 mW.

18 Možnosti napájení Čtyřkvadrantový pulzní měnič – principielní schéma Umožňuje reverzovat směr pohybu a řídit rychlost pomocí čtyř spínacích prvků. Např. řízeným současným spínáním SW1 a SW4 regulujeme otáčky motoru v jednom směru. Pokud budeme současně spínat SW2 a SW3, regulujeme otáčky ve směru opačném.

19 Možnosti napájení Čtyřkvadrantový pulzní měnič – zapojení s tranzistory Spínací prvky jsou představovány tranzistory VT1 až VT4. Diody slouží jako ochrana proti přepětí.

20 Možnosti napájení Čtyřkvadrantový pulzní měnič – konkrétní zapojení

21 Uspořádání moderních motorků

22 Rozsah parametrů mikromotorků a převodovek fy. MINIMOTOR

23 Katalogový list typických mikromotorků

24 PŘÍKLAD Máte k dispozici následující katalogové údaje mikromotorku s permanentním magnetem. Jmenovité napájecí napětí U n = 4,5 V. Otáčky při chodu naprázdno jsou n o = min -1. Proud kotvou (rotorem) naprázdno I ao = 12 mA. Napěťová konstanta k E = 0,27 mV/min -1. Momentová konstanta k M =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 R a b) Motor nyní při jmenovitém napájecím napětí zatížíme tak, že otáčky klesnou na n 1 = 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? __________________________________________________________________________________, Pro chod naprázdno budea) Obecně platí Vnitřní ind. napětí naprázdno Odpor kotvy

25 b) Vnitřní indukované napětí při otáčkách n 1 Proud kotvou při této zátěži Kroutící moment M 1 c) Proud protékající kotvou při stojícím motoru Kroutící moment M 2

26 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

27 Krokové motory Krokový motor s aktivním rotorem Rotor je zmagnetován a natáčí se dle magnetické polarity pólů statoru

28 Typy řízení krokových motorů 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) Označení cívek pro následující obrázky

29 Principelní schéma unipolárního řízení Principelní schéma bipolárního řízení Typy řízení krokových motorů

30

31

32

33 Ventilátor z PC Bezkomutátorové (brushless) motory

34 Zapojení elektroniky u PC ventilátorů


Stáhnout ppt "Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích. Požadavky na motory kladené Výkon ~ 1W manipulátory a nástroje pro operace ~ 10 W peristaltické pumpy,"

Podobné prezentace


Reklamy Google