Acționări Electrice și Electronică de Putere

1.Consideraţii teoretice

Sistemele de acţionare sunt compuse dintr-un element de acţionare, dintr-un dispozitiv de lucru (mecanism acţionat) şi traductorul de viteză şi/sau poziţie. Elementul de acţionare - motorul electric (sau electromotor) este un dispozitiv ce transformă energia electrică în energie mecanică. Transformarea inversă, a energiei mecanice în energie electrică, este realizată de un generator electric. Nu există diferenţe de principiu semnificative între cele două tipuri de maşini electrice, acelaşi dispozitiv putând îndeplini ambele roluri în situaţii diferite. Marea majoritate a elementelor de acţionare funcţionează în trei regimuri,:

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

Majoritatea motoarelor electrice funcţionează pe baza forţelor electromagnetice ce acţionează asupra unui conductor parcurs de curent electric aflat în câmp magnetic. Există însă şi motoare electrostatice construite pe baza forţei Coulomb şi motoare piezoelectrice.

În ansamblu un sistem de acţionare are rolul de a realiza un flux de energie (de la reţeaua electrică prin elementul de execuţie, motor, transmisie, maşina de lucru, proces tehnologic ) şi un flux de comenzi conform cerinţelelor unui anumit proces tehnologic.În foarte multe cazuri sistemul de acţionare necesită şi o automatizare el fiind completat şi cu alte elemente ca: elementul de automatizare şi traductoare.

Fiind construite într-o gamă extinsă de puteri, motoarele electrice sunt folosite la foarte multe aplicaţii: de la motoare pentru componente electronice (hard disc, imprimantă) până la acţionări electrice de puteri foarte mari (pompe, locomotive, macarale).

Clasificare

Motoarele electrice pot fi clasificate după tipul curentului electric ce le parcurge:

- Motor de curent continuu

- Motor de curent alternativ

- Motor de inducţie (asincron)

- Motor sincron

Elemente constructive

Indiferent de tipul motorului, acesta este construit din două părţi componente: stator şi rotor. Statorul este partea fixă a motorului, în general exterioară, ce include carcasa, bornele de alimentare, armătura feromagnetică statorică şi înfăşurarea statorică. Rotorul este partea mobilă a motorului, plasată de obicei în interior. Este format dintr-un ax şi o armătură rotorică ce susţine înfăşurarea rotorică. Între stator şi rotor există o porţiune de aer numită întrefier ce permite mişcarea rotorului faţă de stator. Grosimea întrefierului este un indicator important al performanţelor motorului.

Motorul pas cu pas

Motorul pas cu pas este un tip de motor sincron cu poli aparenţi pe ambele armături. La apariţia unui semnal de comandă pe unul din polii statorici rotorul se va deplasa până când polii săi se vor alinia în dreptul polilor opuşi statorici. Rotirea acestui tip de rotor se va face practic din pol în pol, de unde şi denumirea sa de motor pas cu pas. Comanda motorului se face electronic şi se pot obţine deplasări ale motorului bine cunoscute în funcţie de programul de comandă. Motoarele pas cu pas se folosesc acolo unde este necesară precizie ridicată (hard disc, copiatoare).Partea de prelucrare a comenzii este realizată cu elemente de funcţie discretă iar elementul de execuţie are mişcare continuă, deci păstreaza caracteristicile analogice. Avantajele folosirii acestui sistem sunt :îmbunătăţirea preciziei, compatibilitatea cu tehnica de calcul, fiabilitate mai bună.

Datorită elementelor de execuţie continuă,este dificil de adaptat conversia analogică a puterii la conversia analogică a informaţiei ceea ce reprezinta un dezavantaj. Faptul ca exista comanda discretă şi deplasarea este tot discretă (cu un unghi de pas) constituie un avantaj.Odata cu dezvoltarea materialelor magnetice cu performanţe ridicate s-a putut realiza aducerea elementelor de execuţie la forma digitală: motoare pas cu pas şi servomotoare de curent continuu (c.c) cu inerţie redusă.

Diferenţa între discret şi incremental este că discret se referă la modul de prelucrare a informaţiei iar incremental se referă la tipul mişcării discontinue la obiectul poziţionat. Poziţionarea incrementală presupune timp de pornire, regim şi oprire foarte scurtă şi aproximativi egali şi viteze foarte mari. Aceasta înseamnă că apare o inerţie mare care trebuie controlată.

Motoarele pas cu pas pot fi :motor pas cu pas solenoidal,motor pas cu pas cu reluctanţă variabilă(cu mişcare unghiulară, cu mişcare liniară, monostatoric sau polistatoric, întrefier radial sau axial), motor pas cu pas cu magnet permanent în stator ,motor pas cu pas cu magnet permanent în rotor,motor pas cu pas hibrid (cu magnet permanent şi reluctanţă variabilă),motor pas cu pas electromecanic.