Servomotorji

Visokošolski učitelji: Jarm Tomaž
Sodelavci: Kramar Peter

Opis predmeta

Pogoji za vključitev v delo oz. za opravljanje študijskih obveznosti:

• Vpis v 2. letnik.
• Pogoj za opravljanje pisnega izpita je pozitivna ocena laboratorijskih vaj.
• Pogoj za pozitivno oceno laboratorijskih vaj je uspešno opravljena in zagovorjena večina praktičnih nalog.

Vsebina:

Matematična orodja za opisovanje servomotorjev in elektromehanskih sklopov. Osnove delovanja električnih motorjev. Elektromehanske analogije, električni in mehanski parametri nekaterih pogosto uporabljenih vrst servomotorjev. Enosmerni servomotorji, krmiljeni z rotorskim tokom, izvedbe, izračun izgub in določanje prenosnih funkcij. Enosmerni motorji, upravljani s statorskim fluksom, osnovne lastnosti in prenosne funkcije. Segrevanje servomotorjev, toplotne prenosne funkcije in temperaturna odvisnost parametrov. Vpliv napajanja na odziv servomotorja. Resonančni pojavi elektromehanskih sklopov. Enosmerni motorji brez ščetk. Asinhronski izmenični servomotorji: princip delovanja in glavne lastnosti. . Koračni motorji s permanentnimi magneti, reluktančni motorji, hibridni koračni motorji. Statični moment in statična napaka položaja, maksimalni moment v odvisnosti od hitrosti. Napajalni viri in krmiljenje enosmernih, izmeničnih in koračnih motorjev. Fizikalne osnove hidravličnega pretoka tekočine pod tlakom. Hidravlični servomotorji, krilni, aksialno batni in radialno batni. Elektrohidravlični servokrmilniki, kombinacije in statične karakteristike sklopov krmilnik-motor. Analiza dinamičnih lastnosti. Prenosne funkcije hidravličnih in elektrohidravličnih sklopov. Nelinearnosti hidravličnih sklopov, Coulombovo trenje, linearizacija karakteristik.

Cilji in kompetence:

Spoznati fizikalno ozadje delovanja, ter izvedbe in obratovalne lastnosti različnih vrst električnih in hidravličnih servomotorjev. Pridobiti znanje za matematično modeliranje in določanje prenosnih funkcij servomotorjev ter za uporabo posameznih vrst servomotorjev glede na zahteve.

Predvideni študijski rezultati:

• Znanje in razumevanje: Študent bo spoznal fizikalno ozadja delovanja ter glavne lastnosti in uporabo različnih vrst servomotorjev. Razumel bo delovanje in vpliv parametrov na dinamično obnašanje servomotorjev.
• Uporaba: Uporaba prenosnih funkcij za matematični opis zveze med krmilno vhodno in krmiljeno izhodno veličino posamezne vrste motorja. Merjenje in določanje parametrov različnih servomotorjev. Uporaba motorjev v reguliranih servopogonih, ki za izvršne člene uporabljajo električne oziroma elektrohidravlične močnostne sklope.
• Refleksija: Študent bo znal oceniti in izbrati močnostni sklop glede na zahtevano funkcijo delovanja načrtovanega servosistema.
• Prenosljive spretnosti: Pri predmetu bo študent pridobil znanje in razvil spretnosti za matematično modeliranje elektromehanskih in elektrohidravličnih sklopov ter za ocenjevanje in primerjanje različnih rešitev.

Metode poučevanja in učenja:

Uporabljene bodo naslednje oblike poučevanja in študija: predavanja in laboratorijske vaje.

• Predavanja: formalno podajanje ključnih elementov snovi; teoretična matematično podprta razlaga dopolnjena s slikovnim in filmskim gradivom ter računalniškimi simulacijami. Reševanje praktičnih računskih nalog iz analize delovanja servomotorjev kot priprava na izvedbo praktičnega dela.
• Laboratorijske vaje: praktični del je sestavljen iz nalog (izvajajo se v parih študentov), ki se navezujejo na obravnavano snov na predavanjih, lahko pa delno tudi iz projektne naloge ki ni nujno vezana na predavanja. Praktično delo vključuje merjenje in določevanje statičnih in dinamičnih lastnosti motorjev ter preizkušanje delovanja elektromehanskih sklopov. Laboratorijske vaje zahtevajo od študentov samostojno predpripravo doma. Pri vseh praktičnih nalogah študenti izdelajo poročilo.

Gradiva

Temeljni literatura in viri:

1. P. Kramar, T. Jarm. Servomotorji : zbirka rešenih nalog. 1. izd. Ljubljana: Založba FE in FRI, 2014.
2. A. Hughes, Electric motors and drives, 4th ed., Newnes/Elsevier, 2013.
3. R. Firoozian, Servo Motors and Industrial Control Theory. Springer, 2008
4. N.D. Manring, Hydraulic control systems, Wiley, 2005.
5. S. Reberšek, Servomotorji, Fakulteta za elektrotehniko, 2011 (interno gradivo).
6. S. Reberšek, Hidravlična krmilja in servosistemi, Založba FER, Ljubljana, 1995