Cw 3 Napedy hydrauliczne, pneymatyczne i elektryczne.pdf

NAP Ę D ELEKTRYCZNY

Nap ę dem elektrycznym nazywamy zespół urządzeń i aparatów elektrycznych pracujących na

zasadzie wykorzystania energii elektrycznej i słuŜących do nadawania ruchu maszynie roboczej .

W najprostszym układzie napędowym występuje jednokrotne przetwarzanie energii .

Natomiast w złoŜonych układach napędowych , zanim energia elektryczne zostanie przekazana

maszynie roboczej , moŜe być kilkakrotnie przetwarzana lub mogą być zmienione jej parametry

elektryczne . KaŜde przekształcenie energii jest związane ze stratami . Elektryczne układy napędowe

odznaczają się jednak sprawnością energetyczną oraz prostotą budowy i łatwością obsługi .

Elektryczny układ napędowy składa się z następujący części :

1. źródła napięcia (zasilacz)

2. części łączącej silnik z maszyną roboczą , sprzęgła , przekładni pasowej lub przekładni zębatej

3. silnika elektrycznego , w którym doprowadzana energia elektryczna przetwarzana jest na energię

elektryczną wirującego wału

4. maszyny roboczej

ZASILACZ

APARATURA

ŁĄCZENIOWA

SILNIK

MASZYNA

ROBOCZA

Spośród napędowych silników elektrycznych moŜna wyróŜnić :

1. silniki prądu stałego – obcowzbudne , bocznikowe , szeregowe , szeregowo – bocznikowe,

krokowe (skokowe)

2. silniki prądu przemiennego – asynchroniczne klatkowe i pierścieniowe , synchroniczne

Układ napędowy jest zasilany ze źródła energii , które jest charakteryzowane :

1. wartością mocy

2. rodzajem napięcia : stałe lub przemienne

3. wartością napięcia np. 440V , 380V , 220V , 110V , 24V

4. liczbą faz

5. wartością częstotliwości np. 50Hz , 400Hz , 6Hz

6. wartością rezystancji lub impedancji wewnętrznej źródła

7. kształtem napięcia : sinusoidalne , prostokątne , odkształcone

W skład wyposaŜenia układu napędowego wchodzą następujące aparaty elektryczne :

1. łączniki

2. rezystory regulacyjne i rozruchowe

3. dławiki wygładzające

4. układy regulacji napięcia

5. urządzenia rozruchowe

6. urządzenia zabezpieczające

7. urządzenia kontrolujące pracę silnika

8. urządzenia hamujące

9. połączenia pędne

Silniki pr ą du stałego .

Zasada działania .

1,2- boki zezwoju

3- odbiornik

4- szczotki

5- pier ś cienie ś lizgowe

Rozpatrywać będziemy model elementarny składający się z jednego zwoju obracającego się między

dwoma biegunami marginesu . Początek i koniec zwoju są połączone z dwoma pierścieniami

ślizgowymi , po których ślizgają się szczotki odprowadzające prąd do zamkniętego obwodu

zewnętrznego . JeŜeli zwój znajdujący się w polu magnetycznym o indukcji B obraca się z prędkością

v , to w jego bokach o długości l indukuje się siła elektromotoryczna . JeŜeli obwód tego zwoju będzie

zamknięty (przez szczotki i pierścienie ślizgowe) , to popłynie w nim prąd o kierunku zgodnym ze

zwrotem indukowanej siły elektromotorycznej .

Budowa :

1. nieruchomy stojan

2. wirujący wirnik (twornik)

3. bieguny główne

4. bieguny pomocnicze

5. komutator

RozróŜniamy silniki :

1. samowzbudne – bocznikowe , szeregowe , szeregowo – bocznikowe

2. obcowzbudne

Silniki pr ą du przemiennego .

Silniki synchroniczne.

Maszyną synchroniczną nazywa się maszynę prądu przemiennego , której wirnik w stanie ustalonym

obraca się z taką samą prędkością , z jaką wiruje pole magnetyczne .

Maszyny synchroniczne są budowane w dwóch odmianach :

1. z biegunami utajonymi (z wirnikiem cylindrycznym)

2. z biegunami jawnymi (z wirnikiem jawnobiegunowym)

Silniki asynchroniczne.

Maszyna indukcyjne (asynchroniczna) to taka , w której napięcie do obwodu wirnika nie jest

doprowadzone z zewnątrz , lecz pojawia się w wyniku indukcji elektromagnetycznej .

WyróŜnia się silniki :

1. o uzwojeniach klatkowych – uzwojenia wirników silników indukcyjnych mogą być wykonane

podobnie jak w stojanie , z drutu nawojowego , lub z nieizolowanych prętów o duŜym przekroju

całkowicie wypełniający Ŝłobek . Wystające poza rdzeń części poszczególnych prętów są ze sobą

połączone po obu stronach pierścieniami zwierającymi, tworząc wraz z prętami uzwojenia jakby

klatkę , dlatego silnik o takim uzwojeniu nazywamy klatkowym .

2. o uzwojeniach pierścieniowych – jeŜeli uzwojenie wirnika jest wykonane z drutu nawojowego , to

istnieje moŜliwość dołączenia do obwodu wirnika dodatkowych elementów zwiększających

rezystancję kaŜdej fazy . Aby to było moŜliwe , uzwojenie wirnika jest połączone na stałe z

pierścieniami ślizgowymi . Silnik z takim uzwojeniem nazywamy silnikiem indukcyjnym

pierścieniowym .

Silniki krokowe.

Silniki krokowe są elementami wykonawczymi przetwarzającymi impulsy elektryczne na przesunięcia

kątowe lub liniowe , nazywane krokami lub skokami . W silnikach tych wykorzystuje się zjawisko

zmiany połoŜenia rdzenia ferromagnetycznego (wirnika) w polu magnetycznym w celu osiągnięcia

optymalnej przewodności obwodu magnetycznego .

Schemat budowy i działania

silnika wysokomomentowego

wielofazowego z wirnikiem

jednobiegunowym i stojanem :

a) dwubiegunowym – silnik

dwufazowy ; b)

trójbiegunowym – silnik

trójfazowy ; c)

pi ę ciobiegunowym – silnik

pi ę ciofazowy ; kolejno ść

zasilania faz w silniku

czterobiegunowym (d) i

trójbiegunowym (e)

Do zalet napędów elektrycznych naleŜy zaliczyć:

1. zwarta konstrukcja napędu i przetworników sterująco – kontrolnych (czujników stanu)

2. duŜa szybkość działania dzięki małej bezwładności elementów ruchomych silnika

3. stałość prędkości obrotowej

4. wysoka maksymalna prędkość obrotowa (do 15000 obr/min)

5. szeroki zakres regulacji rozwijanych momentów

6. małe bezwładności wirników , uzyskiwane dzięki specjalnym konstrukcjom

7. duŜy moment obrotowy przy maksymalnej prędkości

8. bezpieczeństwo pracy

9. niski poziom szumu i wibracji oraz brak zanieczyszczenia otoczenia

10. trwałość i stosunkowo duŜa pojemność cieplna ; umoŜliwia to eksploatację bez nadzoru i

ogranicza czynności obsługi , wymagają niewielkiej liczby zabiegów konserwatorskich

11. łatwy demontaŜ silników w przypadku wystąpienia konieczności ich wymiany bądź remontu

12. ogólnodostępność , taniość i łatwość doprowadzenia energii zasilania

W grupie wad naleŜy wymienić :

1. ograniczoną trwałość szczotek w komutatorach silników prądu stałego

2. ograniczone wykorzystanie w środowisku zagroŜonym wybuchem (moŜliwość wystąpienia

przebić , zwarć)

3. zaleŜność prędkości od obciąŜenia , co wymaga rozbudowy układów regulacji napędu

NAP Ę D HYDRAULICZNY

Nap ę dy hydrauliczne są to urządzenia słuŜące do przekazywania energii mechanicznej z

miejsca jej wytwarzania do urządzenia napędzanego. W napędach tych czynnikiem przenoszącym

energię jest ciecz. Zasada napędu hydraulicznego jest oparta na prawie Pascala, dotyczącym

równomiernego rozchodzenia się ciśnienia w cieczy.

W zaleŜności od sposobu przenoszenia ruchu rozróŜnia się napędy hydrauliczne:

- hydrostatyczne , których działanie opiera się na wykorzystaniu przede wszystkim energii

ciśnienia cieczy

- hydrokinetyczne, których działanie opiera się na wykorzystaniu energii kinetycznej cieczy

W zaleŜności od rodzaju przenoszonego ruchu rozróŜnia się napędy o ruchu obrotowym i o

ruchu postępowym. W napędach hydraulicznych moŜe teŜ następować zamiana ruchu obrotowego na

postępowy bądź ruchu postępowego na obrotowy.

W skład mechanizmu hydraulicznego wchodzą:

- pompy , które zamieniają dostarczoną przez silnik energię mechaniczną na energię

hydrauliczną. W napędach hydrostatycznych stosuje się pompy wyporowe, a w napędach

hydrokinetycznych – pompy wirowe

- silniki hydrauliczne lub siłowniki, zamieniające dostarczaną przez pompę energię

hydrauliczną z powrotem na energię mechaniczną. Silniki hydrauliczne stosowane do

napędu mechanizmów o ruchu obrotowym pod względem budowy są zbliŜone do pomp i

podobnie jak pompy dzieli się je na wyporowe (stosowane w napędach hydrostatycznych )

oraz wirowe (stosowane w napędach hydrokinetycznych). Do napędu mechanizmów o

ruchu postępowym są stosowne wyłącznie silniki hydrauliczne wyporowe, działające na

zasadzie siłowników (cylinder ze szczelnym tłokiem).

- Zawory steruj ą ce przepływem (czynnika energii) w układzie napędu hydraulicznego

Oprócz tych elementów niezbędne są równieŜ elementy pomocnicze: przewody łączące, zbiorniki,

filtry, akumulatory hydrauliczne, chłodnice lub podgrzewacze, a takŜe przyrządy do pomiaru

ciśnienia, natęŜenia przepływu itd.

Zalety układów hydraulicznych:

- moŜliwość uzyskania bardzo duŜych sił, przy małych wymiarach urządzeń

- moŜliwość uzyskania bezstopniowej zmiany prędkości ruchu

- moŜliwość uŜycia małych sił do sterowania pracą cięŜkich maszyn

- moŜliwość zdalnego sterowania

- moŜliwość zastosowania mechanizacji i automatyzacji ruchów

- duŜą trwałość elementów układów hydraulicznych oraz łatwość ich wymiany

Do wad naleŜy zaliczyć:

- trudności związane z uszczelnieniem elementów ruchowych; wszelkie nieszczelności

powodują przedostawanie się powietrza do obiegu, a to z kolei powoduje zakłócenia pracy

układu

- duŜe straty energii na pokonywanie oporów przepływu

Cylindry hydrauliczne

a i b/ cylindry jednostronnego działania tłokowe

c i d/ cylindry jednostronnego działania nurnikowe

f/ cylinder jednostronnego działania teleskopowy

g/ cylinder jednostronnego działania przeponowy

Pompy

Pompa łopatkowa typu Vickersa

1- wirnik, 2- łopatka, 3- obudowa

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: