مقاله در مورد موتورهای پله ای

بخشی از مقاله

موتورهاي پله اي

بطور كلي عملكرد موتورهاي پله اي به صورت تبديل يكسري پالسهاي ديجيتال به تغيير زاويه مناسب با آن پالسها در روتور مي باشد. روتور به ازاي هر پالس يك پله دوران مي نمايد و اگر اين پالسها به طور پياپي به موتور اعمال شوند روتور به صورت پيوسته دوران خواهد كرد.
موتورهاي فوق قابليت دوران در هر دو جهت را دارا مي باشند و به علت نوع ساختمانشان داراي مزايا و معايبي هستند كه در زير به آنها مي پردازيم.

مزايا
1- اين موتورها بطور لحظه اي قابليت توقف دارند بدون اينكه اينرسي دوراني منجر به چرخش چند دور اضافه گردد.
2- فرمانهاي حركت براي موتور ديجيتال بوده لذا به راحتي مي توان آنها را توسط گيتهاي منطقي و يا ميكروپروسسور كنترل كرد.
3- نياز به فيدبكهاي گران قيمت و پيچيده براي كنترل دور و يا وضعيت (تاكومتر و چرخ دنده و ...) ندارند.
4- كوپل ماكزيمم همواره به بار وارد مي شود.
5- موتورهاي پله اي مسئله كموتاسيون زغالها را ندارند.
معايب
1- حداكثر سرعت كاري اين موتورها كم مي باشد.
2- در حركت آرام داراي Over Shoot مي باشند.
با وجود اين معايب در صورتيكه تغذيه سيستم به صورت مناسبي انجام شده و مشخصات موتور با موقعيت و شرايط كاري تطبيق داده شود امكان هرگونه خطا در اين موتورها به صفر خواهد رسيد.
طبق يك دسته بندي مي توان موتورهاي پله اي را به دو دسته Unipolar و Bipolar تقسيم كرد كه در نوع Unipolar‌ جهت جريان سيم پيچها تنها در يك جهت بوده و در Bipolar جهت جريان دو طرفه مي باشد
روش تحريك پله كامل ( Full Step )

با توجه به شكل زير در اين روش در هر لحظه دو سيم پيچ در حالت تحريك مي باشند.
استفاده از اين روش خصوصا در فركانسهاي پايين و حالت Start – Stop پاسخ بهتري خواهد داشت و گشتاور بيشتري ايجاد مي نمايد. در اين روش با هر تغيير حالت در تحريك فازها موتور يك پله دوران خواهد نمود.
روش تحريك نيم پله ( Half Step )
در اين روش قبل از تحريك سيم پيچ دوم در يك فاز سيم پيچ اول قطع مي گردد. به همين دليل در بعضي از حالات تنها يكي از سيم پيچها در حالت تحريك مي باشد. اين نحوه عملكرد باعث مي شود كه روتور در يك زاويه بين دو حالت پايدار بايستد و زاويه هر پله نصف مي گردد. بنابراين با اين روش مي توان دقت موتورهاي پله اي را افزايش داد. اين روش در فركانسهاي پايين نسبت به حالت قبل كوپل كمتري ايجاد مي نمايد ولي در سرعتهاي بالاتر تقريبا كوپلهاي يكسان دارند.

سرو موتور AC


نویسنده هانی سخنور
۱۳ آبان ۱۳۸۶
سروموتورهاي AC همانطـور که قبلا ذکر شد انتخاب مناسبي براي کاربـــردهاي با توان پايين هستند و به همين دليل است که موتورهاي AC هميشه به موتورهاي DC ترجيح داده ميشوند. مزاياي سروموتورهاي AC به سروموتورهاي DC شامل موارد زير است :
1- روتورهاي قفس سنجابي ساده هستند و در مقايسه با سيم پيچي آرميچر ماشينهاي DC از نظر ساختاري ، محکمتر هستند.
2- سروموتورهاي AC داراي جاروبک براي کموتاسيـون نيستنـد و نياز به تعمير ونگهداري دائم ندارند.
3- هيچ عايقي در اطراف هادي آرميچر آنچنان که در موتور DC وجود دارد نيست پـس آرميـچر مي تواند بسيار بهتر گرما را پخش کند.

4- بدليل اينکه آرميـچر، سيـم پيچي هاي عايـق دار پيچـيده اي ندارد ، قطرآن مي توانـد براي کاهش اينرسي روتور بسيار کاهش يابد . اين امر به جلوگيري از Over Shoot در مکـانيسم سـرو کمک مي کند .
سروموتورهاي AC همانطـور که قبلا ذکر شد انتخاب مناسبي براي کاربـــردهاي با توان پايين هستند و به همين دليل است که موتورهاي AC هميشه به موتورهاي DC ترجيح داده ميشوند. مزاياي سروموتورهاي AC به سروموتورهايDC شامل موارد زير است :
1- روتورهاي قفس سنجابي ساده هستند و در مقايسه با سيم پيچي آرميچر ماشينهاي DC از نظر ساختاري ، محکمتر هستند.
2- سروموتورهاي AC داراي جاروبک براي کموتاسيـون نيستنـد و نياز به تعمير ونگهداري دائم ندارند.
3- هيچ عايقي در اطراف هادي آرميچر آنچنان که در موتور DC وجود دارد نيست پـس آرميـچر مي تواند بسيار بهتر گرما را پخش کند.
انـد براي کاهش اينرسي روتور بسيار کاهش يابد . اين امر به جلوگيري از Over Shoot در مکـانيسم سـرو کمک مي کند .
يک سروموتور AC اصولا يک موتور دوفاز القايي است به جز در مورد جنبه‌هاي خـاص طراحي آن.
توان مکانيکي خروجي يک سروموتور DC از 2 وات تا چند صد وات تغيير مي کند . مــوتورهاي بزرگتر از اين توان بسيار کم بازده اند واگربامشـخصات گشتـاور سرعت مطلوب ساخته شده باشند براي استفاده در کاربردهاي سرو بسيار مشکل ساز خواهند شد . سرو موتورهاي دقيق در کامپيوترها ابزارهاي سرو و شماري ازکاربردها که به دقت بالايي نياز است بکار مي روند.
سرو موتور
در کاربردهاي مـدرن ، واژه سرو يا مکانيــسم سرو به يک سيستم کنـترلي فيدبک که متغير کنترل شونده ، موقعيت يا مشتق موقعيت مکانيکي به عنوان سرعت و شتاب است، محدود مي شود.
يک سيستم کنترلي فيدبک ، سيـستم کنـترلي است که به نگهـداشتن يک رابطه مفروض بين يک کميت کنـترل شده و يک کميـت مرجع ، با مقايسه توابع آنها و اسـتفاده از اختلاف به عنوان وسيله کنترل منجر مي شود.
سيستم کنـترلي فيدبک الکتريکي ، عموما براي کار به انرژي الکتـريکي تکيه مي کند . مشخصـات مهمي که معمولا براي چنين کنترلي مورد نياز است ، عبارتند از :
1- پاسخ سريع ،

2- دقت بالا ،
3- کنترل بدون مراقبت و
4- کارکرد از راه دور .
نياز هاي چنين کنترلي عبارتست از :
1- وسيله آشکار سازي خطا ،
2- تقويت کننده و
3- وسيله تصحيح خطا ،
كه در شكل 1 نشان داده شده است .
هر عنـصر هدف ويژه اي در هماهنگ کردن کميت مرجع با کميت کن

ترل شده ايفا مي کند . وسيله آشکـــارسازي خـطا هنــگامي که کميـت تنظيم شده متفاوت از کميت مرجع است ، خطا را آشکار مي کند . سپـس يک سيگنـال خطا به تقويت کنـنده اي که قــدرت وسيله تصـحيح خطا را فراهم مي کند مي فرسـتد . با اين تـوان وسيـله تصـحيح خطا ، کمـيت کـنترل شـده را آنـچنـــان تغيير مي دهد که با ورودي مرجع هماهنگ گردد .
به موتورهـايي که به سرعـت به سيگنال خطا پاسخ مي دهنـد و سريعا به بار شتاب مي دهنـد سرو موتور گفته مي شود . نسبت گشتاور به اينرسي (t/j) يک جنبه بسيار مهم يک سرو مـوتور است ، زيرا موتور با اين فاکتور شتاب مي گيرد .

مشخصات اصلي که در هر سرو موتور ديده مي شود عبارتست از :
1- گشتاور خروجي موتور بايد متناسب با ولتاژ بکار گرفته شده آن باشد .

2- جهت گشتاور سرو موتور بايد به پلاريته لحظه اي ولتاژ کنترل بستگي داشته باشد .سرو موتور به دو دسته کلي سرو موتورهاي و سرو موتورهاي تقسيم مي گردد .
سرو موتورهاي عموما به سرو موتورهاي ترجيح داده مي شوند ، بجز براي استفاده در سيستمهاي با قدرت خيلي بالا، سرو موتورهاي به دليل اينکه نسبت به سرو موتورهاي داراي بازده بيـشتري هستنـد ترجيـح داده مي شونــد . اگــر چه تلفـات تـوان نگــراني اصـلي در سرومکانيسمها نيستند ، يک موتور پربازده از تلفات بيش از اندازه توان جلوگيري مي کند .

موتورهای جريان متناوبAC سنكرون
موتورهای جريان متناوبAC
1- موتورهای سنكرون
2- موتورهای آسنكرون
موتورهای آسنكرون به علت نداشتن كلكتور و سادگی ساختمان آن بيشتر از موتور سنكرون متداول است.

مزايای موتور سنكرون:
1- اين موتور دارای ضريب قدرت مناسب و قابل تنظيم است.
2- بازده عالی دارد.
3- در مقابل نوسان ولتاژ حساسيت ندارد.
4- امكان بكار بردن آن به طور مستقيم با ولتاژ زياد وجود دارد.
5- با تحريك مناسب هيچگونه قدرت راكتيو مصرف نمیكند و فقط قدرت اكتيو مناسب می گيرد.
6- از اين موتور ميتوان به عنوان مولد قدرت راكتيو برای بالا بردن ضريب قدرت خط استفاده كرد.

معايب موتور سنكرون:
1- يك وسيله راه اندازی اوليه كه موتور كمكی و غيره می باشد احتياج دارد.
2- علاوه بر جريان متناوب برای سيم پيچ استاتور ، جريان دائم برای قطبهای آن هم مورد احتياج است در نتيجه قيمت ماشين را نسبت به مشابه خود بالا ميبرد.
3- سرعت آن ثابت است در نتيجه قابل تنظيم است.
4- نداشتن تحمل اضافه بار ( در صورتيكه خيلی زيادتر از حد مجاز به آن بار دهند ميايستد و دوباره بايستی آنرا راه اندازی كرد.)

كاربرد موتور سنكرون:
به خاطر راه اندازی مشكل موتور سنكرون ، مورد استفاده آن محدود است.
به خاطر سرعت ثابت آن، در موارديكه دور ثابت نياز باشد، استفاده می شود. در وسايل دقيق مانند ساعتهای الكتريكی و گرام و ....
كاربرد مهم موتور سنكرون ، برای اصلاح Cosφ است. بار روی آن قرار نداده يعنی موتور بدون بار كار ميكند در اين حالت موتور سنكرون را خازن سنكرون گويند.
معرفی چند دستگاه برای كنترل سرعت موتورهای AC :
اين دستگاهها برای كنترل سرعت موتورهای AC آسنكرون قفس سنجابی و یا سیم پیچی شده ساخته شده اند. ( ساخت شركت پرتو صنعت )

این دستگاهها قابل كنترل از راه دور بوده و می توانند به كامپیوتر یا PLC متصل شوند. همچنین با اتصال چندین دستگاه به هم امكان ایجاد شبكه بر اساس پروتكل RS485 وجود دارد. این دستگاهها می توانند بصورت مستقل و یا در سیستمهای كنترل و اتوماسیون صنعتی مورد استفاده قرار گیرند. سیستم كنترل این دستگاهها میكروپروسسوری بوده و تنظیم تمامی پارامترهای سیستمی دستگاه، بصورت نرم افزاری و از طریق پانل كنترل روی دستگاه انجام می گیرد.

مشخصات فنی و معرفی قابلیتهای دستگاههای PSMC-RM
این دستگاهها در توانهای مختلف از 2.2 تا 11 كیلو وات موجود می باشند. دستگاههای2.2 ،3 و 4 كیلووات فاقد فن خنك كننده و دستگاههای 5.5 ، 7.5 و 11 كیلووات دارای فن خنك كننده می باشند.
برای دریافت pdf یا Word Zip file درباره مشخصات تكنیكی دستگاه PSMC-RM مشخصات فنی و معرفی قابلیتهای دستگاه و نصب و راه اندازی اینجا را کلیک کنید
درایوها چه کاری انجام میدهند؟
درایو یا کنورتور فرکانس و یا کنترل کننده دور موتور برای تنظیم دور الکتروموتورهای AC (موتورهای سه فاز ) استفاده میگردد. درایوها قادرند دور موتور را از صفر تا چندین برابر دور نامی موتور و بطور پیوسته تغییر دهند.
تنظیم دور در الکتروموتورها علاوه بر منعطف نمودن پروسه های صنعتی ، در کاربردهای زیادی منجر به صرفه جوئی انرژی هم میگردد. علاوه بر آن درایوها جریان راه اندازی کشیده شده از شبکه را به میزان زیادی کاهش میدهند. بطوریکه این جریان خیلی کمتر از جریان اسمی موتور است.
درایوها میتوانند موتور را بطور نرم و کاملا کنترل شده استارت و استپ نمایند. زمان استارت و استپ را میتوان بدقت تنظیم نمود. این زمانها میتوانند کسری از ثانیه و یا صدها دقیقه باشد. توانائی درایو در استارت و استپ نرم موجب کاهش قابل ملاحظه تنشهای م

کانیکی در کوپلینگها و سایر ادوات دوار میگردد.
کنترل کننده های دور موتور :
كنترل كننده هاي دور موتورهاي الكتريكي هر چند كه ادوات پيچيده اي هستند ولي چون در ساختمان آنها از مدارات الكترونيك قدرت استاتيك استفاده مي شود و فاقد قطعات متحرك مي باشند، از عمر مفيد بالائي برخوردار هستند . مزيت ديگر كنترل كننده هاي دور موتور توانائي آنها در عودت دادن انرژي مصرفي در ترمزهاي مكانيكي و يا مقاومت هاي الكتريكي به شبكه مي باشد . در چنين شرائطي با استفاده از كنترل كننده هاي دور مدرن مي توان از اين طريق ، در كمتر از يكسال معادل هزينه سرمايه گذاري سيستم بازيافت انرژي مي شود .
کنترل کننده های دور موتور انواع مختلفی دارند. آنها قادرند انواع موتورهای AC و DC را کنترل کنند. قیمت کنترلرها وابسته به نوع تکنولوژی بکار رفته در ساختمان آنها میباشد.
1- روش تثبیت نسبت ولتاژ به فرکانس(یا کنترل V/ F ثابت) : ساده ترین روش کنترل موتورهای AC روش تثبیت نسبت ولتاژ به فرکانس میباشد. اینک این روش، بطور گسترده در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد. این نوع کنترلرها از نوع اسکالر بوده و بصورت حلقه باز با پایداری خوب عمل میکنند. مزیت این روش سادگی سیستمهای کنترلی آن است. در مقابل این نوع کنترلرها برای کاربردهای با پاسخ سریع مناسب نمی باشند.
2- روش کنترل برداری : روبوتها و ماشینهای ابزار نمونه هائی از کاربردهای با دینامیک بالا هستند. در این کاربردها روشهای کنترلی برداری استفاده میشود. در روشهای کنترلی برداری با تفکیک مولفه های جریان استاتور به دو مولفه تورک ساز و فلو ساز، و کنترل آنها با استفاده از رگولاتورهای PI ترتیبی داده میشود که موتور AC نظیر موتور DC کنترل شود. و بدین ترتیب تمام مزایای موتور DC از جمله پاسخ گشتاور سریع آنها در موتورهای AC نیز در دسترس خواهد بود.
3- روش کنترل مستقیم گشتاور (Direct Torque Control ) : پاسخ گشتاور در روشهای برداری حدود 10 – 20msو در روشهای کنترل مستقیم گشتاور (Direct Torque Control ) این زمان حدود 5ms است.
> برای آشنائی بیشتر با مزایای درایو لطفا اینجا را کلیک کنید.
> برای آشنایی با ساختمان درایوهایAC لطفا اینجا را کلیک کنید.
> برای آشنائی با تاثیر درایو در صرفه جوئی انرژی الکتریکی لطفا اینجا را کلیک کنید.
تنظيم دور موتورهای آسنكرون :
در قسمت های قبل انواع راه اندازی اين موتورها گفته شد در اين قسمت انواع روشهای كنترل دور را می نويسم .
با دانستن رابطه Nr=[60f/p](1-S) دور موتور آسنكرون را ميتوان به طريقه های زير تنظيم نمود :
1- تغيير فركانس ولتاژ شبكه
2- تغيير قطبها
3- داخل كردن مقاومت در مدار روتور

4- تغيير ولتاژ موتور
1- تغيير دور بوسيله تغيير فركانس : با تغيير فركانس سرعت سنكرون تغيير ميكند و دور موتور تغيير ميكند . ميتوان برای تغيير فركانس از يك مولد يا مبدل فركانس استفاده نمود . و يك يا چند موتور القايی كه در شرايط مشابهی كار می كنند بوسيله آنها تغذيه شوند . مانند موتور ماشينهای كارخانه فولاد سازی و موتورهای محرك ماشين نساجی
2- تغيير دور بوسيله تغيير عده جفت قطبها : اين تغيير را در موتورهای آسنكرونی است كه بتوان با سيم پيچهای‌ آن تغيير قطب داد كه اين حالت در موتورهای دو سرعته ( دالاندر ) ديده می شود كه ميتوان با كليد ( دالاندر ) دور موتور را تغيير داد .
3- تغيير دور با داخل كردن مقاومت در مدار روتور : در موتورهای آسنكرون با روتور سيم پيچر شده با تغيير مقاوت مدار روتور ميتوان سرعت گردش روتور را تنظيم كرد ولی چون راندمان موتور بر اثر تغيير دور تغيير ميكند در نتيجه كاربرد اين روش خيلی كم است .
4- تغيير دور با تغيير ولتاژ : از اين روش در موتورهای كوچك مانند پنكه و ... استفاده ميشود
تنظيم دور موتورهای آسنكرون :
در قسمت های قبل انواع راه اندازی اين موتورها گفته شد در اين قسمت انواع روشهای كنترل دور را می نويسم .
با دانستن رابطه Nr=[60f/p](1-S) دور موتور آسنكرون را ميتوان به طريقه های زير تنظيم نمود :
1- تغيير فركانس ولتاژ شبكه
2- تغيير قطبها
3- داخل كردن مقاومت در مدار روتور
4- تغيير ولتاژ موتور
1- تغيير دور بوسيله تغيير فركانس : با تغيير فركانس سرعت سنكرون تغيير ميكند و دور موتور تغيير ميكند . ميتوان برای تغيير فركانس از يك مولد يا مبدل فركانس استفاده نمود . و يك يا چند موتور القايی كه در شرايط مشابهی كار می كنند بوسيله آنها تغذيه شوند . مانند موتور ماشينهای كارخانه فولاد سازی و موتورهای محرك ماشين نساجی

2- تغيير دور بوسيله تغيير عده جفت قطبها : اين تغيير را در موتورهای آسنكرونی است كه بتوان با سيم پيچهای‌ آن تغيير قطب داد كه اين حالت در موتورهای دو سرعته ( دالاندر ) ديده می شود كه ميتوان با كليد ( دالاندر ) دور موتور را تغيير داد .

3- تغيير دور با داخل كردن مقاومت در مدار روتور : در موتورهای آسنكرون با روتور سيم پيچر شده با تغيير مقاوت مدار روتور ميتوان سرعت گردش روتور را تنظيم كرد ولی چون راندمان موتور بر اثر تغيير دور تغيير ميكند در نتيجه كاربرد اين روش خيلی كم است .

4- تغيير دور با تغيير ولتاژ : از اين روش در موتورهای كوچك مانند پنكه و ... استفاده ميشود
روشهای مختلف راه اندازی موتورهای آسنكرون وبلاگ مطالبی را مشاهده كرديد در اين قسمت از راه اندازی اين موتورها مطالبی‌ را مينويسم اميدوارم مورد توجه تان قرار گيرد .
موتورهای آسنكرون با توجه به قدرت و ولتاژ آن به طرق مختلف راه اندازی ميشوند و با توجه به اينكه موتور در لحظه شروع به كار جريان زيادی ميكشد و اين جريان زياد علاوه بر اينكه به خود موتور صدمه ميزند به مصرف كننده های ديگری كه از اين خط تغذيه می كنند لطمه زده و كار آنها را مختل می سازد.
بنابراين برای كم كردن جريان شروع به كار موتور بايد چاره ای انديشيد؟؟
معمولاً به روشهای زير راه اندازی ميشود در نتيجه جريان راه اندازی‌ كم ميشود :
1- به طور مستقيم
2- توسط كليد يا مدار ستاره – مثلث
3- توسط كمپانساتور
4- راه اندازی بوسيله اضافه كردن مقاومت در مدار روتور

5- راه اندازی بوسيله داخل كردن مقاومت در مدار استاتور
1- راه اندازی موتور به طور مستقيم : برای‌ موتورهايی كه بزرگ نيستند و‌ آمپر زيادی از شبكه نمی كشند بوسيله يك كليد سه قطبی به شبكه متصل ميشوند .
2- راه اندازی ستاره – مثلث : ابتدا ولتاژ اوليه را كه بر هر فاز متصل ميشود ،‌ را كم مى كنيم سپس وقتي كه موتور به دور نرمال خود رسيد ولتاژی كه به هر فاز می رسد را زياد می كنيم .