Servomotorji

Opis predmeta

Predstavimo osnove delovanja električnih motorjev, elektromehanske analogije ter električne in mehanske parametre izbranih vrst servomotorjev. Najprej spoznamo fizikalne osnove delovanja enosmernih električnih motorjev, ocenjevanje izgub ter prenosne funkcije za opis zveze med krmilno in krmiljeno veličino. Obravnavamo segrevanje servomotorjev ter temperaturno odvisnost parametrov in vpliv napajanja na odziv servomotorja, seznanimo se z resonančni pojavi elektromehanskih sklopov. Nadaljujemo z obravnavo asinhronskih indukcijskih motorjev, principa delovanja in glavnih lastnosti ter prednosti in slabostmi v primerjavi z enosmernimi motorji. Spoznamo različne vrste koračnih motorjev (reluktančni in hibridni koračni motorji) in njihove lastnosti ter načine napajanja in krmiljenja. Seznanimo se s fizikalnimi osnovemi pretoka hiravlične tekočine pod tlakom ter spoznamo hidravlične aktuatorje (motorje in valje) ter elektrohidravlične servokrmilnike ter njihovo uporabo v hidravličnih servosistemih.

Predmet učimo na programih

Cilji in kompetence

Spoznati fizikalno ozadje delovanja, ter izvedbe in obratovalne lastnosti različnih vrst električnih in hidravličnih servomotorjev. Pridobiti znanje za matematično modeliranje in določanje prenosnih funkcij servomotorjev ter za uporabo posameznih vrst servomotorjev glede na zahteve.

Metode poučevanja in učenja

Uporabljene bodo naslednje oblike poučevanja in študija: predavanja in laboratorijske vaje.

Predavanja: formalno podajanje ključnih elementov snovi; teoretična matematično podprta razlaga dopolnjena s slikovnim in filmskim gradivom ter računalniškimi simulacijami. Reševanje praktičnih računskih nalog iz analize delovanja servomotorjev kot priprava na izvedbo praktičnega dela.

Laboratorijske vaje: praktični del je sestavljen iz nalog (izvajajo se v parih študentov), ki se navezujejo na obravnavano snov na predavanjih, lahko pa delno tudi iz projektne naloge ki ni nujno vezana na predavanja. Praktično delo vključuje merjenje in določevanje statičnih in dinamičnih lastnosti motorjev ter preizkušanje delovanja elektromehanskih sklopov. Laboratorijske vaje zahtevajo od študentov samostojno predpripravo doma. Pri vseh praktičnih nalogah študenti izdelajo poročilo.

Predvideni študijski rezultati

Po uspešno opravljenem predmetu na bi bili študenti zmožni:

Opisati fizikalno ozadje delovanja različnih izbranih vrst motorjev (actuators) in zveze med vhodnimi električnimi ali hidravličnimi veličinami na eni in izhodnimi mehanskimi veličinami na drugi strani.
Razložiti vpliv različnih parametrov na delovanje motorjev.
Uporabiti prenosne funkcije za matematični opis zveze med krmilno in krmiljeno veličino pri motorju v odprti ali zaprti zanki.
Uporabljati merilno inštrumentacijo na pravilen in varen način.
Uporabiti izbrani motor kot aktuator v reguliranem servosistemu.
Aplicirati matematično modeliranje elektromehanskih in elektrohidravličnih sistemov za opis delovanja teh sistemov.

Temeljni viri in literatura

A. Hughes, B. Drury, Electric motors and drives, 5th ed., Newnes/Elsevier, 2019.
P. Kramar, T. Jarm. Servomotorji : zbirka rešenih nalog. izd. Ljubljana: Založba FE in FRI, 2014.
V. Ambrožič, P. Zajec, Električni servo pogoni. Ljubljana: CIGRE-CIRED, 2016.
N.D. Manring, Hydraulic control systems, Wiley, 2005.
S. Reberšek, Hidravlična krmilja in servosistemi, Založba FER, Ljubljana, 1995
Dodatno neformalno študijsko gradivo na predavanjih in vajah.