Acționări electrice și electronică de putere - motor pas cu pas

I. GENERALITĂŢI

I.1. Sistemele de acţionare

Prin element de acţionare electrică se înţelege un motor electric ce urmăreşte un semnal de comandă (acest semnal poate fi tensiune electrică sau curent electric), pe care îl transformă într-un semnal mecanic (deplasare liniară/unghiulară sau viteză liniară/unghiulară) pentru a obţine un randament energetic.

Pentru microacţionări, elementul de acţionare (motorul electric) are în plus proprietatea de a fi un convertor electro-mecanic ~ să respecte proporţionalitatea între mărimea electrică de comandă şi mărimea mecanică de ieşire (semnalul de ieşire).

Sistemele de acţionare sunt compuse dintr-un element de acţionare, dintr-un dispozitiv de lucru (mecanism acţionat) şi traductorul de viteză şi / sau poziţie. Acestea reprezintă totalitatea elementelor din componenţa dispozitivelor de lucru şi a instalaţiilor, care asigură mişcarea elementelor conducătoare după o anumită lege în conformitate cu funcţiile stabilite pentru aceste elemente.

O caracteristică a elementelor de acţionare o reprezintă reversibilitatea (elementul de acţionare poate funcţiona atât în regim de motor cât şi în regim de generator).

Din punct de vedere energetic un sistem de acţionare transformă energia primită de la o sursă de energie primară, în lucru mecanic util, pe care apoi îl furnizează mecanismelor acţionate. Transmiterea se face prin intermediul arborilor pentru mişcarea de rotaţie, sau prin intermediul tijelor pentru mişcarea de translaţie alternativă.

Clasificare:

Marea majoritate a elementelor de acţionare funcţionează în trei regimuri, şi anume:

- Regim de motor (primeşte energie electrică şi cedează sistemului acţionat energie de natură mecanică);

- Regim de generator (are o comportare exact opusă decât cea din regimul de motor);

- Regim de generator (are o comportare exact opusă decât cea din regimul de motor);

- Regim de frână electrică (primeşte atât energie electrică cât şi energie de natură mecanică pe care le transformă în căldură).

I.1.1. Clasificarea elementelor de acţionare electrice în funcţie de modul de alimentare:

- Motoare de curent continuu (şi ca un caz particular servomotoare de curent continuu care au performanţe mai bune în ceea ce priveşte mişcarea incrementală a poziţiei şi a vitezei);

- Motoare de curent alternativ care sunt la rândul lor de două tipuri, şi anume:

- Sincrone (frecvenţa curentului de comandă este în raport constant cu turaţia motorului);

- Asincrone (frecvenţa curentului de comandă depinde de încărcarea motorului).

I.1.2. Cerinţe importante ale motoarelor electrice:

Trebuie să aibă o mare amplitudine (gamă largă) de variaţie a vitezei;

Să fie autofrânat în absenţa semnalului de comandă;

Să aibă variaţii largi ale cuplului/forţei în funcţie de gama de viteze controlate;

Răspunsul electric şi electromecanic să fie rapid (se controlează prin constanta mecanică şi constanta electrică a motorului);

Caracteristica mecanică (diagrama M - ) să fie aproximativ liniară, ceea ce ajută la utilizarea motorului în Sistemele de Reglare Automată;

Caracteristicile de reglare: semnal de comandă – poziţie şi semnal de comandă – viteză trebuie să fie univoce;

Posibilitatea motorului de a lucra în sistem închis şi de a-şi menţine poziţia.

I.1.3.Avantajele acţionării electrice sunt:

1. Disponibilitate de energie mare, care poate fi stocată pe termen lung.

2. Fluxul de putere electrică, se pretează cel mai bine la automatizări, ceea ce duce la obţinerea unor performante maxime în funcţionare.

3. Pot fi comandate de la distanţă.

4. Este constituită din elemente modularizate, tipizate care se pretează miniaturizării.

5. Randamentul acestor tipuri de acţionări este mult mai mare decât la celelalte tipuri de acţionări.

6. Sunt silenţioase şi fiabile.

7. Reglarea vitezei se face într-un raport foarte mare 10.000 : 1, performanţă care este mult superioară celorlalte tipuri de acţionări.

8. Timpul de răspuns la motoarele electrice speciale utilizate pentru automatizări sunt net superioare celorlalte tipuri de acţionări.