Что такое двигатель спш

Разработка МАСК 1400Т и последующих модификаций потребовало применения сервоприводов для точного позиционирования изделия при изготовлении в динамически меняемой программно точке. Реализация задачи была организована за счёт интегрированного решения двух модулей линейного перемещения с сервосистемой СПШ20. Эксплуатация данного решения заставляет задуматься — есть ли альтернатива на обще промышленных средствах автоматизации схожих функциональных возможностей ?

Модуль линейного перемещения является исполнительным механизмом, передающим воздействие от управляющего устройства на объект управления, и предназначен для осуществления точного и плавного перемещения устанавливаемых на него объектов по прямой траектории.

Конструктивные особенности.
Интегрированный сервопривод СПШ объединяет в одном компактном корпусе все необходимое для обеспечения управления движением ротора двигателя в различных режимах работы.
Благодаря стандартным фланцам NEMA и компактным размерам СПШ может быть использован и при модернизации оборудования.

Конструктивно сервопривод СПШ можно разделить на следующие основные блоки.

Моментный двигатель с габаритами NEMA 23 и 34.
Преобразователь частоты на основе высокопроизводительного DSP процессора.
Блок управления (сервоконтроллер и программируемый логический контроллер в одном корпусе).
Датчик позиции вала мотора.

Преимущества.
Компактные размеры и небольшая масса. Настройка системы управления СПШ может осуществляться по более чем 50 параметрам, что позволяет оптимизировать рабочие характеристики привода для решения каждой конкретной задачи.
Бесшаговое (векторное) управление, высокие динамические показатели и низкая вибрация.
СПШ прост прост а монтаже и эксплуатации. Сервопривод СПШ превосходит большинство иностранных аналогов по техническим характеристикам и функциональным возможностям. При этом он выгодно отличается от них по цене.

Многофункциональность

В процессе разработки СПШ10 инженерами ЗАО «Сервотехника» ставилась задача создать универсальный интегрированный сервопривод, который подходил бы по своим техническим характеристикам и функциональным возможностям для практического применения в максимально наибольшем спектре отраслей промышленности.

Универсальность — это один из ключевых моментов нового сервопривода, благодаря чему СПШ10 уже нашел применение в таких областях, как оборудование для текстильной и пищевой промышленности; полиграфическое оборудование; фрезерные и фрезерно-гравировальные станки; упаковочное и конвейерное оборудование; измерительные системы; приводы осей координатных столов и различных манипуляторов; распределенные системы линейного перемещения (на базе СПШ10 уже создан целый ряд стандартных линейных модулей для решения задачи линейного позиционирования; приводы подачи, машин и механизмов специального назначения; различное рекламное оборудование.

Сервоприводы семейства СПШ10 пробили себе дорогу даже в мир искусства — используются сегодня в кинотехнике и оборудовании для телерадиовещания, разработкой и производством которых занимается компания ДИП (С.-Петербург). А инженеры компании «Рубин» (Москва) и Научно-технического центра «Завод «Ленинец» (С.-Петербург) используют новый сервопривод в традиционных для такого оборудования областях — для решения задачи автоматизации промышленной установки струйной очистки от лакокрасочных покрытий и в станках с ЧПУ.

Нашлось для сервопривода дело и в сфере подготовки высококлассных водителей: СПШ10 включен в состав тренажера колесных машин, созданного компанией «Логос» (Москва) и предназначенного для обучения основным навыкам вождения и совершенствования приемов управления большегрузными автомобилями в различных условиях. В данном тренажере на валу сервопривода СПШ10 установлено стандартное рулевое колесо автомобиля повышенной проходимости КамАЗ и тормозная муфта. Последняя необходима для имитации так называемых «краев» рулевого управления, а непосредственно сервопривод используется для имитации возврата руля и ударов от дороги во время «движения».

Интересное высокотехнологичное применение комплектам СПШ10 было найдено специалистами корпорации «ВСМПО-Ависма» (г. Верхняя Салда). Инженеры Центральной лаборатории автоматизации «титанового» гиганта решили использовать СПШ10 для решения задачи точного позиционирования в комплексах по обеспечению неразрушающего контроля, в частности, в области ультразвукового контроля продукции корпорации, широко использующейся в таких важных отраслях, как, например, авиастроение.

Читать еще: Двигатели ваг что это

Пути решения проблем

Все описанные недостатки ограничивают области применения ШД. В то время, как потенциальный рынок достаточно велик и, по прогнозам экспертов, ситуация в ближайшие годы не изменится. Поэтому компании- разработчики заняты поиском новых решений существующих проблем. Такие пути уже намечены. Это:

1. Улучшение электромеханических свойств гибридного шагового двигателя.
В последнее время на рынке появились ШД с новыми конструктивными особенностями. К ним относятся двигатели с измененным воздушным зазором, измененной формой зуба и т.д. Одной из наиболее перспективных конструкций является пятифазный ШД, обеспечивающий достаточно высокую плавность хода. Однако привод на базе такого ШД существенно увеличивается в стоимости, как за счет стоимости самого двигателя, так и в связи с усложнением системы управления. При этом изменение механики не решает проблем, связанных с пропуском шагов и невысокой скоростью разгона, так как по-прежнему не контролируется текущая позиция вала двигателя.

2. Применение векторного управления.
Наиболее перспективным решением перечисленных проблем шагового привода является усовершенствование его метода управления.

Проблему пропуска шагов наиболее эффективно можно решить за счет внедрения в привод датчика позиции и использования высокопроизводительного сигнального процессора. Причем, во избежание значительного увеличения стоимости привода, возможным решением является разработка мехатронного привода на базе ШД, представляющего собой интегрированное устройство, в состав которого входит сам двигатель, система управления и датчик позиции вала. В этом случае в качестве датчика можно использовать бескорпусные ОЕМ-датчики.

Состав Сервопривода шагового

При наличии двух таких компонент как сигнальный процессор и датчик позиции в одном устройстве можно отказаться от использования шаговых методов управления и построить систему управления на основе алгоритма векторного управления. Данный метод уже давно используется в сервоприводах на базе синхронных и асинхронных двигателей.

Алгоритм векторного управления основан на поддержании угла 90 градусов между текущей позицией ротора в рамках одного полюса и вектором токов в обмотках двигателя.

Рис. 1. График зависимости электрического момента ШД от угла между текущей позицией и вектором токов.

Как видно из графика зависимости момента от угла между текущей позицией и вектором тока (Рис.1) максимальная эффективность достигается именно при угле 90 градусов.

При этом расчет текущего угла необходимо выполнять в реальном времени с высокой частотой, так как при формировании токов вал ротора всегда стремится в позицию, заданную вектором токов.

Такой способ обеспечивает высокую эффективность управления: исключается колебание момента, развиваемого двигателем и, как следствие — вибрация; обеспечиваются высокие динамические показатели; исключается пропуск шагов.

Однако в реализации векторного управления для сервопривода шагового (СПШ) есть своя специфика.

ШД имеет 50 эквивалентных пар полюсов в отличие от синхронного двигателя с 6-ю полюсами. В результате алгоритм векторного управления должен отрабатываться в процессоре с частотой свыше 20 кГц, чтобы обеспечить поддержание угла 90 градусов с приемлемой точностью на высоких скоростях вращения. Соответственно и несущая ШИМ (широтно-импульсная модуляция) сигнала имеет ту же частоту. Как показывают исследования, компромиссной является частота 40 кГц, на которой максимальная скорость вращения, допустимая системой управления, достигает 12000 об/мин. При этом, силовые ключи (MOSFET) не переходят в режим усиления и, соответственно, обеспечивают приемлемый КПД привода.

Эффективное уменьшение влияния стоп-момента на неравномерность вращения в таком приводе достигается за счет использования замкнутого регулирования токами.

Читать еще: Генератор газ 3110 406 двигатель неисправности

При резком увеличении скорости, связанной с наличием стоп-момента, двигатель вырабатывает противо ЭДС. Происходит изменение напряжения питания, что приводит к увеличению тока, протекающего в обмотках двигателя. Контур тока, который выполняет коррекцию задания токов каждые 25 мкс, успевает зафиксировать изменения тока и внести компенсационное воздействие, позволяющее сгладить резкие рывки вала двигателя, что и приводит к улучшению плавности хода. Оставшиеся низкочастотные колебания скорости исключаются замкнутым контуром управления скоростью. В результате неравномерность вращения определяется лишь разрешающей способностью датчика скорости (Рис. 2. ).

Рис. 2. Неравномерность вращения вала ротора шагового двигателя на различных скоростях при использовании векторного управления.

Как видно из рисунка, колебания относительно заданной скорости составляют ±1 дискрету датчика обратной связи во всем диапазоне скоростей. Например, при использовании датчика с разрешением 160000 импульсов на оборот глубина регулирования достигает 15000:1, т.е. разрешение приводапо скорости составит 0.1875 об/ мин. При этом неравномерность вращения на 100 об/мин не превысит 0.5%.

Наличие такой системы управления позволяет отказаться от дорогих пятифазных ШД. Достаточно использовать обычный гибридный ШД, при этом все его минусы «сглаживает» электроника.

Использование замкнутого регулирования током дает еще одно немаловажное преимущество — увеличение КПД привода.

Увеличение КПД привода происходит за счет того, что задаваемые токи в обмотках двигателя соответствуют нагрузке на валу двигателя. Повышенный ток подается только при появления внешнего противодействия, в отличие от разомкнутого микрошагового способа управления, где ток в обмотки двигателя подается всегда даже при нулевом противодействующем моменте.

Сервопривод шаговый, с использованием векторного управления с замкнутым контуром тока позволяет формировать предельно допустимый электрический момент во время переходного процесса. Это позволяет добиться исключительно высокой динамики без опасения перегорания обмоток и без пропуска шагов.

Например, время выполнения реверса на 500 об/мин выполняется за 18 мс, в то время как эквивалентный по мощности шаговый привод с микрошаговым управлением выполнит данную задачу лишь за 100 мс.

Схема замкнутого регулирования

Новые возможности

Помимо основного функционала, наличие на «борту» сервопривода современного сигнального процессора позволяет реализовать в рамках системы управления множество дополнительных функций, таких как:

• Программируемый логический контроллер.

• Обработка концевых датчиков.

•Защита от пониженного и повышенного напряжения питания.

•Торможение с регулированием вырабатываемого противо ЭДС.

Наличие перечисленных функций позволяет увеличить надежность системы, снизить износостойкость оборудования, а в ряде случаев исключить внешний контроллер управления движением.

Эксплуатация и характеристики СПШ-44

Ракетница СПШ-44 заряжается аналогично охотничьему ружью, следует только переломить ствол, заведомо нажав на стопор, и поместить внутрь сигнальный патрон. Ствол СПШ-44 сохраняет один диаметр по всей длине (150 мм. при общей длине в 220 мм.), в отличие от охотничьих ружей. Данная конструкторская особенность СПШ-44 стала возможна благодаря заниженным требованиям баллистических особенностей пиротехнического снаряда. Ракетница СПШ-44 стреляет сигнальными патронами калибра 26-мм, имеет вес 900 грамм без патрона (с патроном – 960 грамм), а скорость стрельбы СПШ-44 – достигает 10-12 выстрелов в минуту.

Ракетница СПШ-44 рассчитана на стрельбу патронами сигнального и осветительного типа, которые делятся на патроны, используемые ночью и, соответственно, используемые днём. Оба вида патронов для СПШ-44 технически имели одинаковую конструкцию, единственное отличие было в том, что рабочим веществом патрона дневного действия являлся мешочек с дымовым составом, а не звездка. В СПШ-44 также используются и 26-мм зажигательные патроны, дальность выстрела которых достигает 150 м. Стоит также отметить, что СПШ-44 не имеет каких-либо специальных средств для прицеливания.

Читать еще: Датчик оборотов двигателя дискавери

Ракетница СПШ-44 – это сигнальное оружие, рассчитанное на стрельбу исключительно патронами сигнального и осветительного типа. Поэтому СПШ-44 находится в свободной продаже на территории РФ. Следовательно, для приобретения СПШ-44 вам не понадобится специальное разрешение, достаточно лишь достичь совершеннолетия. Конечно же, это не значит, что при использовании СПШ-44 можно забыть о технике безопасности. При неосторожном обращении, игнорируя элементарные меры предосторожности – ракетница СПШ-44 способна нанести вред здоровью. Помните, никогда не следует наводить СПШ-44 на человека или легковоспламеняющиеся вещества/поверхности. При выстреле из СПШ-44 важно также ориентироваться на силу и направление ветра, чтобы избежать полёта заряда по нежелательной траектории.

Применение бензиновых двигателей

Обширная группа силовых установок, которые находят свое место в бытовом хозяйстве, промышленности и даже энергетике. К примеру, бензогенераторы могут использоваться для автономных электростанций, на удаленной стройплощадке в качестве резервного источника питания или в энергоснабжении частного дома. К наиболее известным производителям таких ДВС относятся Robin-Subaru, Kipor, Green Field и Honda. Они же выпускают достойные приводные механизмы для мотоблоков, снегоходов, строительной и сельхозтехники. Типичным представителем сегмента является одноцилиндровый двигатель общего назначения «Хонда» в модификации CV 530. Агрегат характеризуется верхним расположением клапанов, наличием воздушного охлаждения и вертикального вала. Существенным отличием этой установки от дизельных аналогов можно назвать высокую степень экологичности.

Что такое двигатель спш