Detail předmětu
Elektrické servopohony
FSI-RESAk. rok: 2022/2023
Tranzistorové pohony se stejnosměrným motorem – cílem je zopakovat a upevnit dovednosti získané v předchozích bakalářských kursech, frekvenční přenos DC motoru, přenos měniče, přenos všech potřebných čidel, syntéza regulačních smyček proudu a rychlosti.
Zjednodušený návrh EC motoru - Vysvětlení zjednodušeného postupu při návrhu EC motoru, s ohledem na možnosti polovodičového měniče, dimenzování měniče a popis jeho řídicí struktury s přehledem možností její realizace
Řízení pohonů s EC motory a s harmonickými synchronními i motory s permanentními magnety na rotoru - Popis konstrukčního provedení synchronního stroje vzhledem ke způsobu jeho napájení (EC motor/harmonický stroj), přehled variant řídicích algoritmů pro harmonické stroje, popis syntézy rychlostní a polohové regulační smyčky.
Pohony s tyristorovými řízenými usměrňovači, reverzační zapojení - Popis zapojení všech běžných typů řízených usměrňovačů s přehledem jejich běžných průmyslových aplikací. Vysvětlení pojmu okruhový proud, řídicí obvody pro tyristorové řízené usměrňovače
Trakční pohon se stejnosměrným strojem, kombinovaná regulace napětím kotvy a buzením - Vysvětlení funkce kombinované regulace se zvláštním důrazem na trakční aplikace, syntéza regulačních smyček
Měniče pro napájení třífázových strojů, druhy meziobvodů, aktivní usměrňovače - Vysvětlení možností realizace měničů pro třífázové stroje, vysvětlení měniče s napěťovým a proudovým meziobvodem.
Trakční pohony s asynchronními motory, specifika pohonů na malé napětí - Ukázka návrhu nízkonapěťového pohonu s asynchronním motorem, vysvětlení řídicího algoritmu pro trakční účely.
Užití ultrakapacitorů v elektrické trakci - Popis možností ultrkapacitorů s ukázkou aplikace kondenzátorové baterie v trakčním systému, vysvětlení řídicích a regulačních obvodů ultrakapacitorů.
Polohové řízení servopohonů, snímače polohy a rychlosti v elektrických pohonech - Syntéza rychlostní a polohové smyčky elektrického pohonu, popis čidel využívaných v pohonech.
Pohony se spínaným reluktančním motorem - Vysvětlení principu reluktančního motoru, specifika jeho použití, otázka volby počtu fází, měniče pro SRM, řídicí algoritmy pro SRM,
Krokové motory přehled všech používaných typů krokových motorů - vysvětlení způsoby jejich řízení, měniče pro krokové motory, průmyslové aplikace krokových motorů.
Rušení v zařízeních silnoproudé elektrotechniky - Vysvětlení pojmu elektromagnetická kompatibilita, mechanismus vzniku parazitních rušivých vazeb v zařízení výkonové elektroniky, doporučení pro projektování zařízení odolných proti rušení.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
- Nakreslit schémata silových částí tyristorových řízených usměrňovačů a vysvětlit ve kterých kvadrantech jsou schopny pracovat.
- Sestavit matematický model tyristorového řízeného usměrňovače a definovat požadavky na odpovídající adaptivní regulátor proudu.
- Vysvětlit princip, nakreslit náhradní schéma a momentovou charakteristiku a popsat vlastnosti asynchronního motoru z pohledu řízení otáček.
- Nakreslit blokové schéma a vysvětlit princip skalárního řízení asynchronního motoru
- Nakreslit blokové schéma jakéhokoliv druhu vektorového řízení asynchronního motoru
- Ideově popsat postup návrhu synchronního motoru s permanentními magnety
- Nakreslit blokové schéma a vysvětlit princip vektorového řízení synchronního motoru s permanentními magnety
- Vysvětlit princip spínaného reluktančního motoru, popsat jeho vlastnosti a nakreslit blokové schéma odpovídající regulační struktury
- Popsat všechny druhy rušivých vazeb v elektrických zařízeních a stanovit postup jak tyto nežádoucí efekty omezit
Prerekvizity
- aplikovat diferenciální rovnice pro popis elektromechanických systémů jak v časové oblasti, tak v operátorovém tvaru
- Ovládat matematický popis motorů na základě jejich náhradních schémat
- navrhnout kaskádní regulační strukturu
- ovládat softwarový nástroj MATLAB SIMULINK
- studenti musí být přezkoušeni podle vyhlášky 50
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Způsob a kritéria hodnocení
Zkouška má písemnou a ústní část.
Učební cíle
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Základní literatura
Leonhard, W.: Control of Electrical Drives Springer, Berlin 1996
Pavelka, J., Čeřovský, Z., Javůrek, J.: Elektrické pohony, skripta ČVUT Praha, 1996
Skalický, Jiří: Elektrické servopohony skripta VUT v Brně, FEKT, 2001
Doporučená literatura
Souček, P. : Pohony výrobních zařízení. Servomechanizmy
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
2. Zjednodušený návrh EC motoru. Vysvětlení zjednodušeného postupu při návrhu EC motoru, s ohledem na možnosti polovodičového měniče, dimenzování měniče a popis jeho řídicí struktury s přehledem možností její realizace
3. Řízení pohonů s EC motory a s harmonickými synchronními i motory s permanentními magnety na rotoru. Popis konstrukčního provedení synchronního stroje vzhledem ke způsobu jeho napájení (EC motor/harmonický stroj), přehled variant řídicích algoritmů pro harmonické stroje, popis syntézy rychlostní a polohové regulační smyčky.
4. Pohony s tyristorovými řízenými usměrňovači, reverzační zapojení. Popis zapojení všech běžných typů řízených usměrňovačů s přehledem jejich běžných průmyslových aplikací. Vysvětlení pojmu okruhový proud, řídicí obvody pro tyristorové řízené usměrňovače
5. Trakční pohon se stejnosměrným strojem, kombinovaná regulace napětím kotvy a buzením Vysvětlení funkce kombinované regulace se zvláštním důrazem na trakční aplikace, syntéza regulačních smyček
6. Měniče pro napájení třífázových strojů, druhy meziobvodů, aktivní usměrňovače. Vysvětlení možností realizace měničů pro třífázové stroje, vysvětlení měniče s napěťovým a proudovým meziobvodem.
7. Trakční pohony s asynchronními motory, specifika pohonů na malé napětí. Ukázka návrhu nízkonapěťového pohonu s asynchronním motorem, vysvětlení řídicího algoritmu pro trakční účely.
8. Užití ultrakapacitorů v elektrické trakci. Popis možností ultrkapacitorů s ukázkou aplikace kondenzátorové baterie v trakčním systému, vysvětlení řídicích a regulačních obvodů ultrakapacitorů.
9. Polohové řízení servopohonů, snímače polohy a rychlosti v elektrických pohonech. Syntéza rychlostní a polohové smyčky elektrického pohonu, popis čidel využívaných v pohonech.
10. Pohony se spínaným reluktančním motorem. Vysvětlení principu reluktančního motoru, specifika jeho použití, otázka volby počtu fází, měniče pro SRM, řídicí algoritmy pro SRM,
11. Krokové motory přehled všech používaných typů krokových motorů, vysvětlení způsoby jejich řízení, měniče pro krokové motory, průmyslové aplikace krokových motorů.
12. Rušení v zařízeních silnoproudé elektrotechniky, vysvětlení pojmu elektromagnetická kompatibilita, mechanismus vzniku parazitních rušivých vazeb v zařízení výkonové elektroniky, doporučení pro projektování zařízení odolných proti rušení
Cvičení
Vyučující / Lektor
Osnova
2. Zjednodušený návrh EC motoru. Vysvětlení zjednodušeného postupu při návrhu EC motoru, s ohledem na možnosti polovodičového měniče, dimenzování měniče a popis jeho řídicí struktury s přehledem možností její realizace
3. Řízení pohonů s EC motory a s harmonickými synchronními i motory s permanentními magnety na rotoru. Popis konstrukčního provedení synchronního stroje vzhledem ke způsobu jeho napájení (EC motor/harmonický stroj), přehled variant řídicích algoritmů pro harmonické stroje, popis syntézy rychlostní a polohové regulační smyčky.
4. Pohony s tyristorovými řízenými usměrňovači, reverzační zapojení. Popis zapojení všech běžných typů řízených usměrňovačů s přehledem jejich běžných průmyslových aplikací. Vysvětlení pojmu okruhový proud, řídicí obvody pro tyristorové řízené usměrňovače
5. Trakční pohon se stejnosměrným strojem, kombinovaná regulace napětím kotvy a buzením Vysvětlení funkce kombinované regulace se zvláštním důrazem na trakční aplikace, syntéza regulačních smyček
6. Měniče pro napájení třífázových strojů, druhy meziobvodů, aktivní usměrňovače. Vysvětlení možností realizace měničů pro třífázové stroje, vysvětlení měniče s napěťovým a proudovým meziobvodem.
7. Trakční pohony s asynchronními motory, specifika pohonů na malé napětí. Ukázka návrhu nízkonapěťového pohonu s asynchronním motorem, vysvětlení řídicího algoritmu pro trakční účely.
8. Užití ultrakapacitorů v elektrické trakci. Popis možností ultrkapacitorů s ukázkou aplikace kondenzátorové baterie v trakčním systému, vysvětlení řídicích a regulačních obvodů ultrakapacitorů.
9. Polohové řízení servopohonů, snímače polohy a rychlosti v elektrických pohonech. Syntéza rychlostní a polohové smyčky elektrického pohonu, popis čidel využívaných v pohonech.
10. Pohony se spínaným reluktančním motorem. Vysvětlení principu reluktančního motoru, specifika jeho použití, otázka volby počtu fází, měniče pro SRM, řídicí algoritmy pro SRM,
11. Krokové motory přehled všech používaných typů krokových motorů, vysvětlení způsoby jejich řízení, měniče pro krokové motory, průmyslové aplikace krokových motorů.
12. Rušení v zařízeních silnoproudé elektrotechniky, vysvětlení pojmu elektromagnetická kompatibilita, mechanismus vzniku parazitních rušivých vazeb v zařízení výkonové elektroniky, doporučení pro projektování zařízení odolných proti rušení
Elektronické učební texty