Bez%20nadpisu

1
Stejnosmerné 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
1-100 mNm, pomocí prevodovky jej lze
zvýšit Napetí 3 V - 48 V
3
Ampéruv zákon celkového proudu
r
U prímého vodice H 2?r I
4
Lorentzova síla víme, že F Q v x B,
I
? dB
r0
dl
5
Vodic v magnetickém poli - Lorentzova síla F Q
v x B víme, že Q ? I dt , v dl/dt F ? I
dl x B
6
Vodic v magnetickém poli - Lorentzova síla F Q
v x B víme, že Q I t , v dl/dt F ? I
dl x B
Biot-Savartuv zákon
7
Náhradní schéma stejnosmerného motoru pro
ustálený stav bez budicího obvodu
Platí rovnice U Ui RaIa pricemž Ui c1 F
n M c2 F Ia
Ui vnitrní indukované napetí Ra odpor vinutí
kotvy Ia proud kotvou n otácky motoru M
kroutící moment motoru F magnetický tok v
budícím obvodu c1, c2 - konstanty závislé na
usporádání motoru
8
Trocha teorie
9
Trocha teorie
10
Rozdelení stejnosmerných motoru
11
Derivacní motor
Vinutí statoru pripojeno paralelne ke kotve.
Casto používaný pro své konstantní otácky
nezávislé na zatížení. U menších motorku je
statorové vinutí nahrazeno trvalými magnety.
12
Seriový motor
Použití v oblasti pohonu. Využívá se velkého
momentu pri záberu, tedy pri nízkých otáckách.
Seriový motor nesmí být používán bez zatížení,
otácky by šly k nekonecnu a motor by se poškodil.
13
Kompaudní motor
Jedná se o kombinaci sériového a derivacního
motoru. Oproti derivacnímu motoru je strmejší
zatežovací charakteristika, tedy vyšší momenty
pri záberu, oproti sériovému jsou limitovány max.
otácky. Použití rovnež v oblasti pohonu.
14
Možnosti napájení a regulace

• Lineární zmena napetí
• Nevýhoda ztráty na regulacním prvku
• Lineární zmena proudu - seriové motory, trakce
• Nevýhoda ztráty na regulacním prvku
• Pulzní rízení
• Vícefázové napájení u krokových motoru
• Nevýhoda složitejší elektronika

15
Možnosti napájení
Lineární regulace Výhodou je plynulá regulace
napetí na kotve bez vzniku dodatecného rušení a
zvlnení napetí. Nevýhodou velká výkonová ztráta
na regulacním prvku - potenciometru. Príklad
Motor má Un 10 V a In 1 A. Je požadavek
regulovat otácky na 30 maximální
hodnoty. Regulovaný motor bude mít pri nezmeneném
jmenovitém napájení V10 V napetí na kotve Ua 3
V a protékající proud celým obvodem bude
približne Ia 300 mA. Na potenciometru bude
napetí 7 V pri proudu Ia 300 mA. Ze zdroje tedy
bude odber 3 W pricemž výkonová ztráta na
potenciometru bude 2,1 W.
16
Možnosti napájení
Pulzní rízení - jednokvadrantový pulzní
menic Zmenou strední hodnoty napetí na kotve
dosáhneme stejného efektu jako lineární regulací.
Je zde mnohem vyšší úcinnost regulace a nižší
výkonová zátež regulacního prvku.
Pulzne šírková modulace (PWM) prubeh
napetí na motoru
17
Jednokvadrantový pulzní menic prubehy napetí a
proudu Pomerem mezi dobami T1 (sepnuto) a T2
(vypnuto) mužeme menit otácky motoru v rozsahu 0
-100 . Prubeh proudu je dán vysokou indukcností
kotvy motoru.
Máme-li opet regulovat motor na 30 max. otácek,
budou pomery následující Po dobu T1 je na
tranzistoru saturacní napetí UCE 0,15 V a
protékající proud Ia 1 A. Výkonová ztráta na
tranzistoru bude tedy P1 0,15 W. Po dobu T2 je
tranzistor uzavren, protéká jím pouze zbytkový
proud cca. 0,1 µA. Na tranzistoru je plné napetí
10 V. Výkonová ztráta je tedy asi P2 1 µW.
Je-li pomer mezi dobami T1 a T roven 310, potom
je strední výkonová ztráta na tranzistoru Ps 45
mW.
18
Možnosti napájení
Ctyrkvadrantový pulzní menic principielní
schéma Umožnuje reverzovat smer pohybu a rídit
rychlost pomocí ctyr spínacích prvku.
Napr. rízeným soucasným spínáním SW1 a SW4
regulujeme otácky motoru v jednom smeru. Pokud
budeme soucasne spínat SW2 a SW3, regulujeme
otácky ve smeru opacném.
19
Možnosti napájení
Ctyrkvadrantový pulzní menic zapojení s
tranzistory Spínací prvky jsou predstavovány
tranzistory VT1 až VT4. Diody slouží jako ochrana
proti prepetí.
20
Možnosti napájení
Ctyrkvadrantový pulzní menic konkrétní zapojení
21
Usporádání moderních motorku
22
Rozsah parametru mikromotorku a prevodovek fy.
MINIMOTOR
23
Katalogový list typických mikromotorku
24
PRÍKLAD Máte k dispozici následující katalogové
údaje mikromotorku s permanentním magnetem.
Jmenovité napájecí napetí Un 4,5 V. Otácky pri
chodu naprázdno jsou no 16000 min-1 . Proud
kotvou (rotorem) naprázdno Iao 12 mA. Napetová
konstanta kE 0,27 mV/min-1. Momentová konstanta
kM2,58 mNm/A. Motor napájíme ideálním zdrojem
napetí. V konstantách je již obsažen i budící
magnetický tok. a) Z uvedených údaju vypoctete
odpor kotvy Ra b) Motor nyní pri jmenovitém
napájecím napetí zatížíme tak, že otácky klesnou
na n1 13000 min-1. Jaký proud v tomto režimu
kotvou potece a jakým kroutícím momentem bude
motor pohánet zátež? c) Jakým kroutícím momentem
pusobí motor na brzdu, když jej pri jmenovitém
napájení zastavíme? ______________________________
__________________________________________________
__
, Pro chod naprázdno bude
a) Obecne platí
Vnitrní ind. napetí naprázdno
Odpor kotvy
25
b) Vnitrní indukované napetí pri otáckách n1
Proud kotvou pri této záteži
Kroutící moment M1
c) Proud protékající kotvou pri stojícím motoru
Kroutící moment M2
26
Krokové motory
Krokový motor s pasivním rotorem
Cívky tvorící jednu fázi jsou spojeny do
série Vybuzená fáze pritáhne vždy nejbližší zuby
tak, aby magnetický obvod mel nejmenší
magnetický odpor Budíme-li postupne fáze
A-B-C-D-A, tocí se rotor proti smeru hodinových
rucicek Pro otácení ve smeru hodinových rucicek
budíme A-D-C-B-A Jeden cyklus A-B-C-D-A znamená
pootocení rotoru o jednu zubovou roztec
27
Krokové motory
Krokový motor s aktivním rotorem
Rotor je zmagnetován a natácí se dle magnetické
polarity pólu statoru
28

• Typy rízení krokových motoru

A. Dle polarity - unipolární (jednodušší
elektronika, nižší spotreba) - bipolární
(vyšší kroutící moment) B. Dle velikosti kroku
- s plným krokem - s polovicním krokem
(jemnejší krok, nárocnejší na ovládání) C. Dle
poctu aktivních fází - jednofázové (nižší
spotreba) - dvoufázové (vyšší kroutící moment)
Oznacení cívek pro následující obrázky
29

• Typy rízení krokových motoru

Principelní schéma bipolárního rízení
Principelní schéma unipolárního rízení
30
(No Transcript)
31
(No Transcript)
32
(No Transcript)
33
Bezkomutátorové (brushless) motory
Ventilátor z PC
34
Zapojení elektroniky u PC ventilátoru