- Tytuł:
-
Possibilities of obtaining flat static characteristic of DC ferromagnetic actuator
Uzyskiwanie płaskich charakterystyk statycznych ferromagnetycznego siłownika prądu stałego - Autorzy:
-
Doležel, I.
Dvořak, P.
Mach, M.
Ulrych, B. - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/159014.pdf
- Data publikacji:
- 2004
- Wydawca:
- Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Elektrotechniki
- Tematy:
-
regulacja prądu
prąd stały
siłownik ferromagnetyczny - Opis:
-
DC ferromagnetic actuators enter generally into the composition of electric systems, used e.g. in electric apparatus, numerically controlled machines, in various automatons, robots, as well as in nuclear engineering where such kind of equipment, often combined with permanent magnets constitute important elements, of control and safety protection of nuclear reactors. In many applications they should have flat static characteristics, ensuring practically constant force, independently of armature position with respect to the stationary parts of the servo. The paper considers two possibilities of achieving flat characteristics by: a) a special design of the magnetic core, ensuring its constant magnetic resistance at any armature position, and b) excitation current control ensuring a constant magnetic flux in the magnetic core of the servo. In the first case the desired result can be achieved by into the suitable slanting of armature or by placing nonmagnetic inserts moving parts because the excitation current will then remain constant without any control. In the second case the actuator is simple and the practically flat characteristic is achieved by controlling the current according to the instantaneous position of the armature. However, this method requires a highly precise sensor and a sufficiently fast control circuitry. The device can be properly designed only in the way of mathematical and computer-aided modelling. The existing professional programs are usually of no use for solving the problem fully, thus it becomes often necessary to combine a suitable professional tool with a user procedure developed especially for a determined class of tasks. On the basis of a numerical analysis of the problem the following conclusions can be drawn: ź Suitable design modifications of selected parts of the actuator can ensure accurately or approximately flat static characteristic. ź A good method is slanting the front part of the armature. The higher the slanting the flatter is the static characteristic. However this method may be limited by various technological considerations. ź Building the armature of several magnetic and nonmagnetic parts may lead to relatively flat characteristics however there appeare here often sharp minima and maxima which cannot be accepted in some applications. ź A perfectly flat characteristic can be achieved by direct control of the excitation current, depending on the position of the device moving parts. However this method requires a very precise sensor and an adequately fast control system.
Ferromagnetyczne siłowniki (aktuatory) prądu stałego wchodzą powszechnie w skład systemów silnoprądowych, stosowanych np. w aparatach elektrycznych, maszynach sterowanych numerycznie, w różnych automatach, robotach, a także w inżynierii jądrowej, gdzie tego rodzaju przyrządy, często w kombinacji z magnesami trwałymi, są ważnymi elementami regulacji i zabezpieczeń reaktorów jądrowych. W wielu zastosowaniach powinny mieć płaskie charakterystyki statyczne, zapewniając praktycznie stałą siłę, niezależnie od położenia twornika względem części nieruchomych siłownika. W artykule rozważono dwie możliwości uzyskania płaskich charakterystyk poprzez: a) specjalną konstrukcję magnetowodu, zapewniającą stałą jego rezystancję magnetyczną w każdej pozycji twornika, oraz b) regulację prądu wzbudzenia, zapewniając stały strumień magnetyczny w magnetowodzie siłownika. W pierwszym przypadku pożądany wynik można osiągnąć poprzez odpowiednie skoszenie twornika lub umieszczenie niemagnetycznej wkładki w częściach ruchomych; prąd wzbudzenia będzie miał stałą wartość, bez regulacji. W drugim przypadku siłownik jest prosty, a praktycznie stałą charakterystykę osiąga się regulując prąd stosownie do chwilowego położenia twornika. Ten sposób wymaga jednakże wysoce dokładnego czujnika i dostatecznie szybkiego obwodu sterowania. Prawidłowo można zaprojektować przyrząd jedynie drogą matematycznego i komputerowego modelowania. Istniejące programy profesjonalne zazwyczaj są nieprzydatne do pełnego rozwiązania problemu, zachodzi zatem często potrzeba kombinacji odpowiedniego narzędzia profesjonalnego z procedurą użytkownika opracowaną specjalnie dla określonej klasy zadań. Na podstawie analizy numerycznej problemu można wyciągnąć następujące wnioski: ź Odpowiednie modyfikacje konstrukcyjne wybranych części siłownika mogą zaowocować dokładnie bądź przybliżeniu płaską charakterystyką statyczną. ź Dobrą metodą jest skoszenie czoła twornika. Im większy jest stopień skoszenia, tym bardziej płaska będzie charakterystyka statyczna. Sposób ten może być ograniczony jednakże różnymi względami technologicznymi. ź Budowa twornika z kilku części magnetycznych i niemagnetycznych może prowadzić do względnie płaskich charakterystyk, jednak częstokroć występują tu ostre minima i maksima, co jest nie do przyjęcia w niektórych zastosowaniach. ź Doskonale płaska charakterystykę statyczna uzyskuje się poprzez bezpośrednie sterowanie prądu wzbudzenia, zależnie od położenia części ruchomych przyrządu. Ten sposób wymaga jednakże bardzo dokładnego czujnika i odpowiednio szybkiego układu sterowania. - Źródło:
-
Prace Instytutu Elektrotechniki; 2004, 220; 29-39
0032-6216 - Pojawia się w:
- Prace Instytutu Elektrotechniki
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł