Täiturmehanismid-ajamid-mootorid (0)

5 Hindamata

Esitatud küsimused

  • Mitu impulssi tuleb mootorile anda, et sulgeda see objekt haaratsi vahele jõuga 6 N, kui haarats on algpositsioonis 53 mm ?
 
Säutsu twitteris

INTENSIIVKURSUS ”TOOTMISE
AUTOMATISEERIMINE
Intensiivkursus kuulub projekti: „Energia- ja geotehnika doktorikool II”
tegevuskavasse





Ins. Viktor Beldjajev


TÄITURMEHHANISMID




Loengumaterjalid





Tallinn
2010
Sisukord
Tähistused ................................................................................................................................. 5
1. Sissejuhatus ........................................................................................................................... 6
2. Täiturmehhanismide olemus ............................................................................................... 7
2.1. Täiturmehhanismide klassifikatsioon .................................................................................. 7
2.2. Automaatsüsteem ................................................................................................................ 8
2.2.1. Regulaator ........................................................................................................................ 9
2.2.2. Protsess ........................................................................................................................... 10
2.2.3. Mõõteaparatuur .............................................................................................................. 10
2.3. Tagasiside .......................................................................................................................... 10
2.4. Näide ................................................................................................................................. 11
2.5. Täiturmehhanismide valikukriteeriumid ........................................................................... 11
3. Üldprintsiibid...................................................................................................................... 13
3.1. Elektriajami mõiste ........................................................................................................... 13
3.2. Alalisvool .......................................................................................................................... 13
3.3. Vahelduvvool .................................................................................................................... 15
3.4. Mittelineaarsed elemendid vahelduvvooluahelas .............................................................. 16
3.5. Arvutusülesanne ................................................................................................................ 17
3.6. Kolmefaasiline vahelduvvool ............................................................................................ 19
3.7. Elektrienergia muundamine mehaaniliseks energiaks. ..................................................... 20
3.8. Elektrilised täiturid ............................................................................................................ 22
3.8.1. Diood .............................................................................................................................. 22
3.8.2. Transistor ........................................................................................................................ 23
3.8.3. Türistor ........................................................................................................................... 23
4. Elektrimootorid .................................................................................................................. 25
4.1. Elektrimootorite ehitus ...................................................................................................... 25
4.2. Alalisvoolumootorid .......................................................................................................... 25
4.3. Vahelduvvoolumootorid.................................................................................................... 26
4.4. Impulsstoitega mootorid .................................................................................................... 28
4.5. Kaod elektrimootorites ...................................................................................................... 28
4.6. Elektrimootorite talitlusviisid............................................................................................ 28
4.7. Ülekandemehhanismid ...................................................................................................... 30
4.7.1. Hammasrattaülekanne .................................................................................................... 31
4.7.2. Kruviülekanne ................................................................................................................ 32
4.7.3. Rihmülekanne ................................................................................................................. 32
4.7.4. Hammasrihmülekanne .................................................................................................... 33
4.7.5. Tiguülekanne .................................................................................................................. 33
4.7.6. Planetaarülekanne ........................................................................................................... 34
4.7.7. Laineülekanne ................................................................................................................ 34
4.8. Kaitseastmed ..................................................................................................................... 35
5. Asünkroonmootor .............................................................................................................. 37


2
5.1. Asünkroonmootori tööpõhimõte ....................................................................................... 37
5.2. Asünkroonmootori sildiandmed ........................................................................................ 40
5.3. Asünkroonmootori ühendamine toiteallikaga ................................................................... 40
5.3.1. Tähtühendus ................................................................................................................... 41
5.3.2. Kolmnurk ühendus .......................................................................................................... 41
5.4. Arvutusülesanne ................................................................................................................ 43
5.5. Generaatori ja mootori talitlus........................................................................................... 44
5.6. Asünkroonmootori käivitamine ......................................................................................... 45
5.7. Asünkroonmootori pidurdamine ....................................................................................... 46
5.8. Arvutusülesanne ................................................................................................................ 48
6. Sagedusmuunduriga elektriajam ...................................................................................... 49
6.1. Sagedusmuundur ja tema tööpõhimõte ............................................................................. 49
6.2. Sagedusjuhtimine .............................................................................................................. 51
6.3. Väljatugevuse vähenemine nimisagedusest suurematel sagedustel .................................. 51
6.4. Konstantse momendi talitlus kuni 87 Hz sageduseni ........................................................ 52
6.5. Pulsilaiusmodulatsioon...................................................................................................... 53
6.6. Mootori momendi vahetu juhtimine .................................................................................. 54
6.7. Mootori koormused ja nende tunnusjooned ...................................................................... 55
6.8. Sagedusmuunduri funktsioonid ......................................................................................... 57
6.8.1. Ajami käivitamine ja peatamine ..................................................................................... 57
6.8.2. Libistuse kompensatsioon .............................................................................................. 57
6.8.3. IR kompensatsioon ......................................................................................................... 58
6.8.4. Mootori momendikompensatsioon ................................................................................. 58
6.9. Sagedusmuunduri rakendamise näide ............................................................................... 59
6.9.1. Kliimaseadme ventilaator ............................................................................................... 59
6.9.2. Tõstemehhanism............................................................................................................. 60
6.10. Arvutusnäide ................................................................................................................... 60
7. Sujuvkäivitiga ajam ........................................................................................................... 62
7.1. Sujuvkäiviti ja tema tööpõhimõte ..................................................................................... 62
7.2. Sujuvkäiviti ühendamine ................................................................................................... 64
7.2.1. In Line ............................................................................................................................ 64
7.2.2. In Delta ........................................................................................................................... 64
7.3. Asünkroonmootori käivitamine sujuvkäivitiga ................................................................. 65
7.4. Sujuvkäiviti kaitsefunktsioonid ......................................................................................... 67
7.5. Sujuvkäiviti valik .............................................................................................................. 68
7.6. Sujuvkäiviti rakendamise näide: tsentrifugaalventilaator ................................................. 68
8. Sammmootororiga elektriajam ......................................................................................... 70
8.1. Sammmootori ehitus ja tööpõhimõte ................................................................................ 70
8.2. Sammmootori juhtimine .................................................................................................... 71
8.3. Sammmootori koormamine ............................................................................................... 73
8.4. Arvutusülesanne ................................................................................................................ 74


3
8.5. Sammmootori rakendamise näide ..................................................................................... 75
9. Mõisted ................................................................................................................................ 77
Kasutatud kirjandus .............................................................................................................. 81





4
TÄHISTUSED
I voolutugevus (amperage) A amper
t aeg (time) s sekund [SI]
M moment (torque) Nm Njuuton -meetrit
ω nurkkiirus (angular velocity) rad/s radiaani sekundis
W energia (energy) J/ cal džaul/ kalor
l pikkus ( length ) m meeter
T periood ( period ) s sekund
f sagedus (frequency) Hz = 1/s hertz
cos φ võimsustegur ( power factor)
U pinge ( voltage ) V volt
P aktiivvõimsus ( active power) W vatt
Q reaktiivvõimsus ( blind power) VAr Volt-amper reaktiivne
S näivvõimsus VA Volt-amper
magnetvoo tihedus ( magnetic flux
B T tesla
density )
v sirgliikumise kiirus ( linear velocity) m/s meetrit sekundis
Q laeng (charge) C kulon
C mahtuvus (capacity) F farad
L induktiivsus (inductivity) H henri
Q soojushulk (heat energy) J džaul
J Inertsimoment (moment of inertia) kgm2
Wkin Kineetiline energia (kinetic energy) J džaul
Wpot Potentsiaalne energia ( potential energy) J džaul
D Diameeter (diameter) m meeter
H Kõrgus (height) m meeter
Maa raskuskiirendus (gravitational meetrit sekund ruudu
g m/s2
acceleration) kohta





5
1. SISSEJUHATUS
Käesolev õppematerjal on mõeldud projekti „Energia -ja Geotehnika doktorikool II“ projekti
raames läbiviidava intensiivkursuse „Tootmise automatiseerimine: täiturmehhanismid“
loengumaterjalina. Antud õppematerjal hõlmab endast kõige algsemaid põhitõdesid
täiturmehhanismide kohta ning on üles ehitatud selliselt , et täiturmehhanismide
tööpõhimõttetest võiksid aru saada inimesed, kes ei õpi elektrotehnikat. Kuna tänapäeval on
teaduskeeleks inglise keel, siis on tähtsamad mõisted tõlgitud ka inglise keelde sõnavara
arendamiseks.
Materjali alguses on ära toodud kõik kasutatavad tähistused. Teine peatükk keskendub
automaatjuhtimise ning täiturelementide kirjeldamisele. Tuuakse välja automaatsüsteemi
põhikomponendid ning nende kirjeldused, samuti mõningate täiturmehhanismide
omavaheline võrdlus.
Kolmandas peatükis käsitletakse elektrotehnika aluseid, mida on vajalik tunda, saamaks aru,
kuidas elektriga juhitavad täiturmehhanismid töötavad ning millised probleemid sellega
kaasnevad. Neljandas petükkis käsitletakse lähemalt elektrimootoreid, mis on tänapäeval ühed
levinumad elektromehaanilised täiturid.
Viies peatükk kirjeldab tööstuses kõige laiemalt kasutatavat elektrimootorit:
asünkroonmootorit, tema tööpõhimõtet ja töörežiime. Kuuendas peatükis räägitakse
asünkroonmootori juhtimisest sagedusmuunduriga ning sagedusmuunduri tööpõhimõttest ja
funktsioonidest. Seitsmendas peatükis vaadeldakse sujuvkäivitiga elektriajamit kui
täiturmehhanismi, kaheksandas peatükis sammmootoriga elektriajameid. Kõige lõpus on ära
toodud tähtsamad mõisted ja nende selgitused .
Kõik peatükid on lisaks teoreetilisele osale lisatud ka näited nende rakendamisest praktilistes
rakendustes ning toodud mõningad näidisülesanded . Intensiivkursuse raames kindlustatakse
teoreetiline pool praktiliste ülesannetega laboris. Soovitav on kogu materjal enne kursust
iseseisvalt läbi töötada ning huvi tekkimise korral võib ennast täiendada ka kirjanduse
lugemisega, mille loetelu on toodud konspekti lõpus.





6
2. TÄITURMEHHANISMIDE OLEMUS
Täiturmehhanism ehk täitur (actuator) on mehhatroonse süsteemi osa, mis reageerides
käsule (kõige tihedamini on selleks elektriline signaal ) toob kaasa muutuse füüsilises
süsteemis (väljundis) kas jõu, liikumise, soojuse või muu rakendamise tulemusena. Tavaliselt
töötavad täiturmehhanismid koostöös energiaallika ja ülekandemehhanismiga (vt. Joonis 2.1).
Täituriga üksus


Energiaallikas




Kontroller Täitur Ülekanne Juhitav süsteem


Joonis 2.1. Täiturist, energiaallikast ja ülekandest koosnev süsteem


Täituritel on täita tähtis osa süsteemi stabiilsuse tagamisel . Süsteem on stabiilne, kui süsteemi
väljund järgib sisendilt tulevat käsku teatud lineaarsusega. Tihtipeale esineb igas süsteemi
töös häiringuid, mis võivad süsteemi tasakaalust välja viia ning põhjustada sellega kogu
süsteemi ebastabiilse talitluse. Seepärast on väga oluline tajurite abil saada tagasisidet
süsteemi oleku kohta ning sellele vastavalt täiturmehhanisme juhtida.


2.1. Täiturmehhanismide klassifikatsioon

Täiturmehhanisme võib liigitada energialiigi järgi, millega nad töötavad. Nendeks on
elektrilised, elektromehaanilised, elektromagnetilised, hüdraulilised ja pneumaatilised täiturid
[1]. Kaasaegne tehnoloogia võimaldab kasutada teatud materjalide omadusi jõu
rakendamiseks, mida kutsub esile deformatsioon magnetvälja või soojuse rakendamisel.
Vaatleme nüüd lühidalt igat täiturmehhanismide gruppi.
Elektrilisteks täituriteks on erinevad elektriga juhitavad lülitid , näiteks dioodid , transistorid ,
türistorid jne. Neid juhitakse juhtseadme poolt väikese võimsusega elektriliste signaalidega
ning kasutatakse mootorite, ventiilide, soojendite jm sisse- ja väljalülitamiseks
Elektromehaanilised täiturid muundavad elektrilise energia mehaaniliseks. Sellisteks
täituriteks on erinevad elektrimootorid, millest tuleb pikemalt juttu järgnevates punktides.
Elektromagnetilisteks täituriteks on solenoidid ja elektromagnetid , milles on ära kasutatud
elektri magnetilised omadused. Solenoid koosneb ferromagnetilisest materjalist südamikust,
millele on peale mähitud mähis . Kui sellest mähisest läbi lasta elektrivool , siis tekkib rauast südamiku ümber kas tõmbe - või tõukejõud , mis sunnib juhitavat keha oma asukohta muutma.
Peale elektrivoolu katkestamist ennistatakse detaili algne positsioon vedru jõul. Solenoididega
on juhitavad väga paljud releed elektrotehnikas, samuti ventiilid hüdro - ja pneumotehnikas
jpm. Reguleeritava magnetväljatugevusega solenoide nimetatakse elektromagnetiteks, mida
kasutatakse seadmetes , kus on tarvis rakendada suuri jõudusid.
Hüdraulilisteks ja pneumaatilisteks täituriteks on tihtipeale kas pöörlevad mootorid,
lineaarselt liikuvad kolvid / silindrid , või juhtimisventiilid. Pneumaatilised täiturid kasutavad
suruõhku mehaanilise energia tekitamiseks mootori võllil. Nad sobivad väikese kuni keskmise


7
jõudlusega aga ka kiiresti pöörlevate mehhanismide käitamiseks. Pneumaatilised täiturid ei
sobi õhu kokkusurutavuse tõttu positsioneerimiseks ja täpseteks liikumisteks. Hüdraulilised
täiturid töötavad tihtipele rõhu all oleva õliga, mis ei ole kokkusurutav. Hüdraulilised täiturid
võivad arendada väga suuri jõude ning omada suurt kolvikäiku. Hüdrauliliste täiturite
puuduseks pneumaatiliste täiturite ees on nende keeruline ehitus ning suur hooldusvajadus.
Nendele lisaks kasutatakse tänapäeval selliseid täiturmehhanisme, kus jõud saadakse teatud
materjalide deformatsioonil elektromagnetvälja või soojuse toimel. Nendeks on näiteks
piesoelektrilised täiturid, mis deformeeruvad elektrilise pinge rakendamisel sellele. Samuti
kasutatakse magnetostriktiivseid täitureid, mis deformeeruvad kui asetada nad magnetvälja
ning kujusulameid, mis peale deformeerumist taastavad oma algse kuju soojendamisel.


Tabel 2.1. Mõnede täiturmehhanismide omaduste võrdlus [1]
Täpsus
Mitte lineaarsus (Non-linearity)
(Accuracy)
Lineaarsus Hõõrdumine Lõtk Hüsterees
Täitur mm
(Linearity) (Friction) (Backlash) (Hysteresis)
AV ja VV mootor A B-C B-C B-C 0,005...100
Sammmootor A B-C B-C B-C 0,01...50
Hüdrauliline silinder C 0,01...100
Pneumaatiline silinder C 0,1...100
Tähendused: A – hea, ebaoluline; B – keskmine, harilik; C – kehv , oluline;





Joonis 2.2. Mõnede täiturmehhanismide võrdlus jõu ja kiiruse järgi [1]


2.2. Automaatsüsteem

Mõiste automatiseeritud süsteem (automated system) võeti kasutusele kirjeldamaks tehnilist
süsteemi, kus masinatele on usaldatud otsustusõigus. Tehniliste süsteemide all mõistetakse
seadmete kogumit, mis töötavad koos töö eesmärgi saavutamiseks. Kui süsteem ei vasta
soovitud tingimustele, siis tuleb seda mõjutada selliselt, et süsteem soovitud tingimustele




8
vastama hakkaks. Kui süsteem suudab iseseisvalt neid mõjusid rakendada, ilma inimest
kaasamata, on tegemist automaatjuhtimissüsteemiga [3].
Automaatjuhtimissüsteemid jagunevad kaheks: avatud kontuuriga süsteemid ( open loop
control ) ja suletud kontuuriga süsteemid (closed loop control). Avatud kontuuriga
süsteemides juhitakse protsessi eelnevalt määratud matemaatilise mudeli järgi, kontrollimata,
kas juhitava protsessi tulemused vastavad soovitutele. Selline juhtimine sobib lihtsamatele
süsteemidele, sest protsessi tulemustele avaldavad ka soovimatud mõjurid ehk häiringud
mõju.
Suletud kontuuriga süsteemides juhitakse protsessi juba kontrollides, tulemuse vastavust
etteantud kriteeriumitele ehk süsteemis toimub tagasiside tulemuste kohta. Protsessi juhitakse
vea järgi ehk sõltuvalt erinevusest protsessi tegeliku ja soovitud tulemuse vahel. Juhitavat
protsessi või seadet nimetatakse üldiselt juhtimisobjektiks ja selle tulemust väljundiks y.
Seade, mis moodustab juhttoime u nimetatakse kas juhtseadmeks või ka regulaatoriks.
Süsteemile avaldavad mõju sisendid , mis pärinevad väljast poolt süsteemi. Nendeks
sisenditeks on seadesuurus s, mis määratleb mida süsteemilt soovitakse ning häiringud nx, mis
segavad süsteemi talitlust.
Seega alustades kirjeldamist juhtimisobjektist ehk seadmest või protsessist, mida juhtida
soovitakse, siis nagu nimigi ütleb on üks komponentidest juhitav seade, näiteks elektrimootor .
Sellele seadmele mõjuvad nii juhttoimed kui ka häiringud, mille tulemusena muutub
juhtimisobjekti väljund ehk protsessi tulemus. Selleks, et tulemust kontrollida, peab seda
mõõtma, mistõttu kuulub juhtimisobjekti koosseisu ka mõõteaparatuur ehk sensor, millele
mõjuvad sõltuvalt ehituslikest omapäradest kas juhuslikud või süsteemsed vead. Juhuslikuks
veaks võib olla temperatuuri mõju, väliste väljade olemasolu vms. Süsteemsed vead on
tingitud aga mõõteriista täpsusest.
Automaatjuhtimissüsteemi keskuseks võib pidada aga juhtseadet, mis asendab inimest,
otsustades süsteemi väljundi üle, kui tegemist on tagasisidestatud süsteemiga või avatud
süsteemi korral võtab eelnevalt arvesse võimalikud kõrvalekalded . Ka sellele süsteemi osale
mõjuvad erinevad häiringud ning niisamuti, nagu pidi kohandama sensori signaali
juhtseadmele, võib olla vajadus kohandada juhttoimet juhtimisobjektile, mis tähendab teist
signaalimuundurit süsteemis [3].





Joonis 2.3. Automaatjuhtimissüsteem [3]




2.2.1. Regulaator

Regulaator (governor) on automaatjuhtimissüsteemi n.ö. otsustav element, mis moodustab
hälbe alusel juhttoime. Seega kuulub ka regulaatori ees olev summeerimissõlm ehk
võrdlussõlm juhtseadme koosseisu. Samuti kuulub sellesse kooslusesse ka seadesuuruse
tekitamise element, milleks lihtsamal juhul võib olla tavaline lüliti (protsess käivitada või
seisata) või potentsiomeeter, mille liugkontaktiga saab seadesuurust sujuvalt muuta. Üks
lihtne bimetallregulaator (temperatuuri releetoimeline regulaator) on näidatud Joonis 2.4.
Bimetallregulaator koosneb kahest erineva joonpaisumisteguriga metallilehest, mis


9
soojenedes paisuvad erinevalt. Selline regulaator sobib näiteks elektriradiaatorisse.
Temperatuur tõus tingib elemendi kahe erineva metalli erineva deformatsiooni, mistõttu
regulaator üks hetk katkestab ahela. Temperatuuri alanedes laskub kontak jällegi endisesse
asendisse ning vooluahel suletakse.





Joonis 2.4. Bimetallregulaator [3]


Automaatsüsteemides ei ole täiturmehhanismide stabiilne juhtimine muutlikus keskkonnas
regulaatorita võimalik.


2.2.2. Protsess

Protsess ( process ) on üldistatult seade, mida üldse soovitakse juhtida. See on ainuke osa
automaatjuhtimissüsteemist, mille parameetreid ei saa muuta, mistõttu moodustab see
juhtimissüsteemi aluse, mille ümber ehitatakse süsteem. Kõigil teistel süsteemi osadel saab
muuta parameetreid või nad vahetatakse vajadusel välja. Näiteks olgu protsessiks
asünkroonmasina kiiruse reguleerimine, millele võib vabalt valida erinevaid regulaatoreid
( pidevad , diskreetsed jne.), täiturelemente (sagedusmuundur, reostaat jne.) ja mõõteaparatuuri
(tahhogeneraator, impulssandur jne). Nende valikul otsustatakse, kuidas need omavahel ja
masinaga kokku sobivad [3].


2.2.3. Mõõteaparatuur

Mõõteaparatuur ( measuring instrument ) on kõige laiavalikulisem element automaat -
juhtimissüsteemis, sest erinevaid suurusi mida saab ja tuleb mõõta on mitmeid.
Mõõteaparatuuri kasutatakse juhtimissüsteemi parameetrite kohta informatsiooni saamiseks.
Mõõtmisele kuuluvad kõik parameetrid , mis on vajalikud edukaks juhtimiseks . Näiteks
mootori kiiruse juhtimiseks piisab kui mõõta ainult kiirust ja sisendpinget, aga
juhtimisetulemus on parem kui mõõdetakse ka mootori voolu ja reguleeritakse ka seda. Alati
ei ole aga sisendit vaja mõõta, nt. kui see on konstantne või muutub ettemääratud
seaduspärasuse järgi [3].


2.3. Tagasiside

Tagasiside (feedback) on mälu olemasoluks ja mingi tegevuse juhtimiseks vajalik põhimõte.
Tänu tagasisidele saab juhtiv organ (kas inimese aju, arvuti) informatsiooni juhitava süsteemi
oleku kohta ning suudab koordineerida juhitavaid täiturmehhanisme soovitud või
sisseprogrammeeritud tulemuse saavutamiseks. Tänapäeval pole tagasisideta mõeldav enam


10
ükski automaatikasüsteem. Elektriajamites kasutatakse tagasisidet ajami asendi, kiiruse,
kiirenduse, jõu, momendi, voolu, pinge ja muude suuruste juhtimiseks [4].
Tagasisidesignaalide genereerimiseks kasutatakse erinevaid andureid, mis edastavad
juhtseadmele infot mõõdetava suuruse kohta. Juhtseade on varustatud regulaatoriga, mis
võrdleb tagasisideandurilt saadud signaali selle väärtusega, mis on sisse programmeeritud.
Näiteks, kui on tegemist konditsioneeriga, mis hoiab ruumis konstantset temperatuuri, siis
edastab temperatuuriandur juhtseadmele keskkonna hetketemperatuuri. Kui temperatuur on
langenud allapoole vajalikku, siis vähendab juhtseade ventilaatori pöörlemiskiirust.


2.4. Näide

Vaatleme üht isereguleeruvat automatiseeritud süsteemi. Joonis 2.5 on kujutatud James Watti
kesktõmberegulaator, mis oli loodud 1769. aastal auruturbiini kiiruse reguleerimiseks.
Kesktõmberegulaator koosneb kahest kuulikesest, võllist ja libisevast muhvtist. Auruturbini
pöörlemiskiiruse kasvades, suureneb ka tsentrifugaalinertsjõud ning kuulikesed eralduvad
üksteisest kaugemale tõstes samal ajal kõrgemale muhvti, mis omakorda reguleerib
auruturbiinile juhitava auru hulka. Kui juhitava auru hulk on väiksem, väheneb ka aurutirbiini
kiirus ning regulaatori muhvt alaneb suurendades jällegi antava auru hulka.





Joonis 2.5. James Watti kesktõmberegulaator [5]




2.5. Täiturmehhanismide valikukriteeriumid

Täiturmehhanismide valik on tavaliselt väga keeruline ja vastutusrikas töö, sest täiturid
mõjutavad dünaamiliselt tervikut süsteemi. Lisaks sellele määrab täituri valik terve süsteemi
toite (alalisvool, vahelduvvool vm) ning ülekandemehhanismi. Mõnikord, kui on võimalik
saavutada soovitud liikumine otse süsteemi integreerimisega, võib ülekandemehhanismi ka
ära jätta. Näiteks kui kasutada sirgjoonelise liikumise tekitamiseks pöörleva mootori ja
vajaliku ülekandemehhanismi asemel lineaarmootorit.
Täituri valikul peab projekteerija läbi mõtlema järgmised parameetrid:
Võimsus püsirežiimil ( Continuous power output) – Maksimaalne jõud/ moment, mida
täitur saaks arendada püsivalt ilma, et kuumeneks üle.
Töövahemik (Range of motion) – sirgjoonelise või pöörleva liikumise vahemik.
Diskreetsus (Resolution) – arendatava jõu/ momendi väikseim samm.


11
Täpsus (Accuracy) – sisendi ja väljundi muutumatu suhe.
Maksimaalne jõud / moment (Peak force / torque) – täituri poolt suurim arendatav
jõud / moment.
Soojuse hajutamine (Heat dissipation) – suurim soojuse hajutamise võimsus
püsirežiimil.
Kiiruse karakteristik (Speed characteristics ) – Jõu / momendi ja kiiruse tunnusjoon .
Tühijooksukiirus (No load speed) – töökiirus koormusvabas olekus.
Sagedusvahemik (Frequency response) – Sageduse vahemik, milles väljund reageerib
sisendile korralikult. Kasutatav sirgjooneliselt liikuvatel täituritel.
Toide ( Supply ) – toite tüüp (elektrivool, suruõhk jm), faaside arv, pinge, vool,
sagedus.
Aga lisaks mainitud kriteeriumidele on määrava tähtsusega ülekandemehhanismi valik.
Näiteks kui valitakse ülekandemehhanismiks hammasrattaülekanne, võib lõtku tekkimine
mõjutada täituri täpsust. Sama kehtib näiteks ka rihmülekande puhul, kui rihm peaks hakkama
libisema.





12
3. ÜLDPRINTSIIBID

3.1. Elektriajami mõiste

Elektriajam ( Electrical drive ) on mitmesuguste töömasinate või abimehhanismide käitamiseks
ettenähtud elektromehaaniline süsteem, mis koosneb elektrimootorist, jõuülekandest,
toitemuundurist ja juhtseadmetest. Elektriajami põhifunktsiooniks on liikumise juhtimine
(motion control) Tüüpilise elektriajami üldistatud plokkskeem on näidatud Joonis 3.1.





Joonis 3.1. Elektriajami struktuur [6]


Joonise ülemine pool kujutab elektriajami jõuahelat, alumine pool juhtimissüsteemi.
Jõupooljuhtmuundur, mida toidetakse ühe- või kolmefaasilisest kindla sageduse ja
amplituudiga vahelduvvooluvõrgust, on ette nähtud elektrimasina (mootori) juhtimiseks.
Elektrimootor juhib omakorda töömasina kiirust, momenti ja asendit. Kõik seadmed on
varustatud anduritega, mis edastavad regulaatorile infot süsteemi oleku kohta. Regulaator
võrdleb omavahel anduritelt saadud väärtusi sisendsignaalidega ning juhib sellele vastavalt
jõupooljuhtmuundurit. Paljudes üldotstarbelistes rakendustes, nt ventilaatorid ja pumbad ,
kasutatakse elektriajamite kiiruse ja momendi juhtimiseks avatud juhtimissüsteemi (ilma
tagasisideta anduritelt).
Elektriajamite peamisteks rakendusaladeks on tööstus, energeetika ja elektertransport, kuid
nad leiavad kasutust ka kodumajapidamistes nt külmutites ( kompressorid ), ventilaatorites,
pesumasinates , segistites ( mikserid ). Tänapäeval tarbitakse umbes 60% toodetud
elektrienergiast elektriajamite poolt.
Et paremini aru saada elektril töötavatest täiturmehhanismidest käsitletakse esialgu lihtsamaid
elektrotehnika aluseid ning seejärel kirjeldatakse kolme tihti kasutatavte elektriliste täiturite
(diood, transistor ja türistor) tööpõhimõtet.


3.2. Alalisvool

Elektrivooluks (electrical current ) nimetatakse elektrilaengute (metallis elektronid,
elektrolüüdis ioonid ) suunatud liikumist, mille tekitamiseks on tarvis vooluallikat.


13
Vooluallikat iseloomustab pinge U, mille ühikuks on volt (V) ning mõõdetakse voltmeetriga,
mis ühendatakse vooluringi tarvitiga rööbiti. Kui ühendada vooluallika klemmidele tarviti,
hakkab sellest kulgema läbi vool I, mis teeb tööd. Kui voolu suund ei muutu siis on tegemist
alalisvooluga (DC, direct current), mille mõõduks on voolutugevus . Voolutugevuse ühikuks
on amper (A) ning mõõdetakse ampermeetriga, mis ühendatakse vooluringi tarvitiga jadamisi.
Ampermeetri ühendamisel üksi vooluallikaga võib viia mõõteriista riknemiseni. Elektrivoolu
kokkuleppeline suund on valitud plussklemmilt miinusklemmile ehk suurema potentsiaaliga
klemmilt väiksema potentsiaaliga klemmile (pluss klemmilt miinusele).
Volt- ja ampermeetri ühendamist vooluringi iseloomustab Joonis 3.2.





Joonis 3.2. Volt- ja ampermeetri ühendamine Joonis 3.3. Alalisvool
vooluringi


Vooluringi ühendatud tarviti omab elektritakistust. Takistus iseloomustab juhi mõju
elektrivoolule , mida suurem on takistus, seda väiksem vool ahelas voolab. Takistuse tähiseks
on R ja mõõtühikuks on oom (Ω). Takistus võib olla konstante või muutuv ning sõltuda
temperatuurist, pingest , valgusest jm. Väike takistus põhjustab suurt elektrivoolu ahelas,
millega kaasneb juhtmete kiire kuumenemine ning tihtipeale seadme rike . Takistuse järsku
muutumist väikeseks nimetatakse lühiseks ning tänapäeval on loodud erinevaid
kaitseseadmeid tarvitite kaitseks lühise vastu.
Pinge, vool ja takistus on omavahel seotud Ohmi seaduse järgi järgmiselt
U
I
R
Igasuguses mehhanismis muutub elektrienergia mõneks teiseks energialiigiks: soojuseks,
mehaaniliseks energiaks, valguseks. Seadme võimet teha tööd iseloomustab võimsus, mille
tähiseks on P ja mõõtühikuks vatt (W).


P U I I 2R
Kogu töö, mida seade ära teeb sõltub ka ajast. Töö tähiseks on A ning ühikuks džaul (J) ehk
vattsekund (Ws).
A P t
Alalisvoolu kasutatakse erinevate binaarse loogikaga töötavate täiturmehhanismide
juhtimiseks, nt elektromagnetventiilid, pidurid , solenoidid, sammmootorid. Juhtpinge on
tavaliselt vahemikus 5- 230V. Lisaks nendele töötavad alalisvooluga ka akud .
Alalisvool on kasutatav põhiliselt juhtahelates, suuremat tähtsust igapäevaelus omab aga
vahelduvvool.





14
3.3. Vahelduvvool
Vahelduvvooluks (AC, alternating current) nimetatakse sellist voolu, mille suund ja tugevus
ajas perioodiliselt muutub. Vahelduvvoolu piltlikustamiseks kasutatakse muutuvate suuruste
kõverate muutumist ajateljel. Vahelduvvoolu kuju võib olla väga erinev (saehammas, siinus ,
kolmnurk), kuid käesolevas raamatus keskendutakse ainult siinuselisele vahelduvvoolule (vt.
Joonis 3.4).





Joonis 3.4. Vahelduvpinge muutus faasiteljel


Alalisvoolu puhul kehtivad pinge, voolu, võimsuse ja töö seosed kehtivad ka vahelduvvoolu
puhul. Siinuseline vahelduvvool on kirjeldatav võrrandiga
u U sin
m
kus u on voolu hetkväärtus , Um voolu amplituudväärtus ning sin α faasinihe , kusjuures sama
valem kehtib ka voolu puhul. Faasiga iseloomustatakse pingekõvera väärtust teatud ajahetkel,
näiteks Joonis 3.4 näidatud juhul on faasi 180° puhul pingekõvera väärtus 0, kuid 270° puhul
aga -1. Vahelduvvoolu iseloomustamiseks kasutatakse pinge keskväärtust, efektiivväärtust ja
amplituudväärtust. Amplituudväärtus on pinge suurim väärtus perioodi jooksul. Keskväärtus
näitab pinge hetkväärtuste aritmeetilist keskmist ja on avaldatav valemiga
2
U U 0,637 U
k m m
Vahelduvvoolu iseloomustamiseks energeetilisest seisukohast kasutatakse pinge ruutkeskmist
ehk efektiivväärtust (katkendjoon Joonis 3.4). Voolu efektiivväärtus on võrdne niisuguse
alalisvoolu väärtusega, mis samasuguses takistis eraldab sama aja jooksul sama suure
soojushulga Q. Vahelduvvoolu mõõtmisel ampermeetri või voltmeetriga näitab enamus
mõõteriistadest mõõdetava suuruse efektiivväärtust, mis on avaldatav
U
U m 0,707 U
2 m
Toitepingena on Euroopa elektrivõrgus kasutusel 230 V ± 10 % , Ameerikas 120 V ± 5 %.
Aega, mille jooksul teeb muutuva suunaga vool ära ühe tsükli nimetatakse perioodiks T, mida
mõõdetakse sekundites. Ühe sekundi jooksul sooritatud perioodide arvu nimetatakse
sageduseks. Nende vahel kehtib järgmine seos
1
f
T


15
Tänapäevases elektrisüsteemis on kasutusel vahelduvvool sagedusega 50 Hz Euroopas,
Austraalias ning enamikus riikides Aasias ja Aafrikas ning 60 Hz Ameerikas. Vahelduvvoolu
kasutatakse peaaegu kõikide elektriseadmete toiteks nt soojendid, muundurid , kontrollerid ,
jm. Toitepinge ja -sageduse muutus alla või ülespoole lubatud piiri võib põhjustada mõnede
mehhanismide väära talitlust ning põhjustada nende rivist välja langemist. Kuna aga
täiturmehhanismid on üheks osaks süsteemist , siis võib ühe seadme rike osutuda saatuslikuks
kogu süsteemi korrasolekule. Reeglina on aga tänapäeval kasutatav kaitseaparatuur võimeline
seadmeid selliste olukordade tekkimise eest kaitsma.


3.4. Mittelineaarsed elemendid vahelduvvooluahelas

Vahelduvvooluahela kogutakistus koosneb aktiivtakistuse R ja reaktiivtakistuse X summast.
Reaktiivtakistus on põhjustatud mittelineaarsete elementide ( kondensaator , induktiivpool)
olemasolust vooluringis, mis on võimelised ajutiselt salvestama energiat. Kondensaator on
kahest üksteisest eraldatud, kui kohakuti asetsevast plaadist, mis salvestab elektrienergiat
elektrivälja. Kondensaatorit iseloomustab tema mahtuvus C. Induktiivpool kujutab endast
südamiku peale mähitud juhet, mis salvestab energiat magnetvälja. Induktiivpooli
iseloomustatakse tema induktiivsusega L. Nende elementide takistus sõltub sagedusest . Üks
mittelineaarseid elemente sisaldav vooluring on näidatud Joonis 3.5.





Joonis 3.5. Vahelduvvooluahel . (a) pingelangud kondensaatoril, induktiivpoolil ja takistil; (b) pinge,
voolu ja võimsuse kõverad, faasinihkega voolu ja pinge kõverate vahel [7].

Tabel 3.1. Takistuste avaldised vahelduvvooluringis


Kondensaatori Induktiivpooli
Kogu reaktiivtakistus Ahela kogutakistus
takistus takistus
1
X X 2 fL X X X
c 2 fC L L c Z R2 X2


Vahelduvvooluring on kirjeldatav aktiivvõimsusega, reaktiivvõimsusega ja näivvõimsusega.
Aktiivvõimsus vastab aktiivtakistusel eralduvale võimsusele. Reaktiivvõimsuse tekkimise
tingib pinge ja voolukõvera vahel aset leiduv faasinihe (kõverad u ja i Joonis 3.5, b), mille
tulemusena hakkab teatud osa energiast tarbija ja elektrivõrgu vahel perioodiliselt edasi-
tagasi võnkuma. Faasinihe voolu ja pinge vahel avaldub
XL XC
arctan
R


16
Avaldisest on näha, et reaktiivelementide puudumisel vooluringis, või nende võrdsel väärtusel
on pinge ja voolu vaheline nurk 0° st kõverad on ühes faasis. Juhul kui induktiivtakistus XL ja
mahtuvustakistus XC on üksteisega võrdsed (mis võib juhtuda teatud sageduse juures), siis on
tegemist resonantsiga ehk reaktiivtakistused kompenseerivad üksteist. Sellisel põhimõttel
töötavad võrgufiltrid, mis kaitsevad täiturmehhanisme ja nende juhtimisplokke võrgust
tulevate väliste häiringute eest, mis võivad põhjustada täituri väära talitust .

Tabel 3.2. Vahlduvvoolu ahela võimsuste avaldised

Koguvõimsus Aktiivvõimsus Reaktiivvõimsus


S U I P2 Q2 P U I cos Q U I sin




Tegurit cos φ nimetatakse võimsusteguriks, mis iseloomustab aktiivvõimsuse suhet
koguvõimsusesse.
P
cos
S
Võimsustegur on väga oluline näitaja elektrienergia ülekandel, mida suurem on võimsusteguri
väärtus, seda vähem voolu tarviti tarbib ning seda efektiivsemalt elektrienergiat kasutatakse.
Mootoritel jääb ta nimikoormusel vahemikku 0,8...0,9 ja tühijooksul 0,1...0,3. Aktiiv - ja reaktiivvõimsuse olemasolu tingib ka aktiiv- ja reaktiivenergia tarbimist võrgust.
Reaktiivenergia on vältimatult vajalik enamlevinud vahelduvvoolumootorites –asünkroon- mootorites - magnetvälja loomiseks , kuid põhjustab võrgus suuremaid elektrienergia
võnkumisi ja kadusid. Aktiiv- ja reaktiivenergia avaldatakse vastavalt
W Pt
a
W Qt
r
Mõlema energia tarbimist toitevõrgust mõõdetakse eraldi arvestitega ning tasutakse nende
eest erineva tariifi järgi. Vaatleme nüüd ühte kondensaatorit, induktiivpooli ja takistit
sisaldava vooluringi arvutusnäidet.


3.5. Arvutusülesanne

Joonisel on kujutatud vooluring järgmiste parameetritega : Takisti R = 20 Ω, kondensaatori
mahtuvus C = 100 μF, induktiivpooli induktiivsus L = 150 mH. Vooluringi toidetakse allikast
vahelduvpingega efektiivväärtusega 230 V, sagedusel f = 50 Hz. Arvutada kõigi
reaktiivelementide takistused , ahela kogutakistus, ahelat läbiv vool, pinge takistil,
induktiivpoolil ja kondensaatoril, faasinihe voolu ja pinge vahel. Arvutada eralduv
soojusenergia takistil ja reaktiivelementides.





17
R
I





U L





C




Lahendus:
Kondensaatori takistus
1 1
X 31,83 Ω
c 2 fC 2 50 100 10

Induktiivpooli takistus

X 2 fL 2 50 150 10 3 47,12 Ω
L Vooluringi kogutakistus on aktiiv - ja reaktiivtakistuse ruutsumma.


Z R2 X2 202 (47,12 31,38)2 25,45 Ω
Faasinihe voolu ja pinge vahel
XL XC 47,12 31,83
arctan arctan 37,4
R 20
Vooluringi läbiv vool avaldatakse Ohmi seadusest
U 230
I 9 A
Z 25,45
Kasutades Ohmi seaduse kuju U I R või U I X avaldame pingelangud igal elemendil


Takisti Indutkiivpool Kondensaator
180,0 V 424,0 V 286,5 V


Teades pingelangu takistil avaldame takistil eralduvat soojusenergiat
P U I 180 9 1620 W Reaktiivelementidel - kondensaatoril ja induktiivpoolil- soojusenergiat ei eraldu. Järgmisel
graafikul on ära toodud pinge, voolu ja võimsuskõverad.





18
400 20





200 10





u( t )
0 0 i( t )
p ( t)





200 10





400 20
0 0.01 0.02 0.

t




3.6. Kolmefaasiline vahelduvvool

Tänapäeval kasutatakse elektrienergia ülekandmisel kolmefaasilist voolusüsteemi, kus iga
faasi elektromotoorjõu kõverad on teineteise suhtes nihutatud 120° võrra (vt. Joonis 3.6).
Kolmefaasilise voolu peamiseks eeliseks on suurema võimsuse edastamise ning lihtne
pöörleva magnetvälja tekitamise võimalus, mida on tarvis kolmefaasiliste mootorite toiteks.
Märkigem siinkohal samuti, et pöördvälja loomiseks piisab faaside arvust, mis on suurem 1-
st. Mõnede suuremate masinate puhul kasutatakse ka rohkem kui 3 faasi.





u U sin( t )
1 1m
u U sin( t 120 )
2 2m
u U sin( t 120 )
3 3m


Joonis 3.6. Kolmefaasiline vahelduvvoolusüsteem


Kolmefaasilise süsteemi korral eristatakse liinipinget ja faasipinget, liinivoolu ja faasivoolu.
Liinipinge on pinge kahe erineva faasi vahel, faasipinge on pinge faasi ja nullpunkti vahel
(tähtühenduse korral). Liinivool on vastavalt vool kahe faasi vahel ning faasivool on vool
faasi ja nullpunkti vahel (tähtühenduse korral).


19
Ühefaasilisi tarviteid võib kolmefaasilises süsteemis ühendada kahe faasi vahele, või faasi ja
nulljuhtme vahele. Seadme ühendamisel faasi ja nulljuhtme vahele rakendub tema
klemmidele pinge 230 V (230 V elektrivõrgus), kuid kahe faasi vahele ühendamisel rakendub
tema klemmidele pinge 400 V (230 V elektrivõrgus). Seda asjaolu tuleb silmas pidada
seadmete võrku ühendamisel.


3.7. Elektrienergia muundamine mehaaniliseks energiaks.

Elektrienergiat saab väga hõlpsasti muundada mehaaniliseks energiaks, soojuseks ja
valguseks. Elektromehaaniline energiamuundusprotsess, mis leiab aset elektrimootori staatori
ja rootorivahelises õhupilus, põhineb elektromagnetilise induktsiooni nähtusel, mille korral
indutseeritakse muutuva magnetvälja toimel juhtmesse elektromotoorjõud . Muutuva
magnetväli tekitatakse kas a) juhtme liikumisel paigalseisvas magnetväljas, b) magnetvälja
liikumisel paigalseisva juhtme suhtes, c) voolutugevuse ja magnetvoo tiheduse muutumisel
ajas. Elektromagnetilise induktsiooni nähtust selgitab Joonis 3.7,b. Magneti põhjapooluse (N)
ja lõunapooluse (S) vahel on magnetväli.




N N
i e


B B
F
e v
i


v
F





S S




a b
Joonis 3.7. Elektromagnetilise induktsiooni nähtus. a – jõu tekkimine; b – elektromotoorjõu tekkimine


Lisaks sellele ümbritseb magnetväli ka elektrivooluga juhet, nagu on näidatud Joonis 3.8,a.
Tugevama magnetvälja saamiseks mähitakse juhe ümber südamiku ning saadakse
induktiivpool, milles iga juhtmekeeru magnetväljad summeeruvad. Induktiivpooli magnetväli
on illustreeritud Joonis 3.8,b.





a b
Joonis 3.8. Juhet (a) ja solenoidi (b) ümbritsev magnetväli





20
Indutseeritud elektromotoorjõud on seda suurem, mida suurem on magnetvoo tihedus B ja
juhtme liikumise kiirus v magnetväljas.
E B l v sin
E on indutseeritud elektromotoorjõud voltides (V), B on magnetvoo tihedus ehk induktsioon
teslades (T), l on magnetväljas liikuva juhtme pikkus meetrites (m), v on juhtme
liikumiskiirus (m/s) ja on juhtme liikumissuuna ja magnetvälja jõujoonte vaheline nurk.
Kui indutseeritud elektromotoorjõuga juhe moodustab suletud elektriahela, siis tekib suletud
ahelas elektrivool i, mis on arvutatav Ohmi seaduse järgi i = E / R. Indutseeritud elektrivool,
mida ümbritseb magnetväli, tekitab välise magnetväljaga vastasmõjul omakorda jõu (F), mis
sõltub juhtme pikkusest (l), magnetvoo tihedusest (B) ning voolutugevusest (I). Jõu tekkimine
on näidatud Joonis 3.7,a.
F B I l sin
Jõud põhjustab juhtme korral selle väändumist, mootori korral aga rootori pöörlemist.
Käsitletud nähtused on reverseeritavad. Kui liigutada magnetväljas asuvat juhet mõne välise
jõu toimel, siis indutseeritakse juhtmes elektromotoorjõud, mida saab kasutada voolu
tekitamiseks suletud elektriahelas . Sellisel juhul on tegemist mehaanilise energia
muundamisega elektrienergiaks (elektrienergia generaator ). Kui aga juhtida läbi magnetväljas
asuva juhtme elektrivool, siis liigub juhe mõjuva jõu suunas. Sellisel juhul on tegemist
elektrienergia muundamisega mehaaniliseks (elektrimootor).





Joonis 3.9. Solenoid


Vaatleme nüüd jõu tekkimist solenoidi juhtimisel alalisvooluga. Joonis 3.9 on kujutatud
elektromagnet, kus U- kujulisele ferromagnetilisele südamikule on keritud mähis. Südamiku
otste kohal asub ferromagnetilisest materjalist plaat, mis on vedruga ühendatud jäiga keha
külge. Igat elektrivooluga juhti ümbritseb magnetväli! Kui lasta mähisest läbi elektrivool,
tekkib südamikus magnetvoog , mis läbi õhupilu levib ka plaati. See aga kutsub esile
magnetilise plaadi tõmbumist südamiku otste vastu. Kui nüüd elektriahel katkestada, siis kaob
ka tõmbejõudu põhjustanud magnetvoog ning vedru tõmbab plaadi endisesse asendisse tagasi.





21
3.8. Elektrilised täiturid
Et mõista, kuidas töötavad kaasaegsetes elektriajamites kasutatavad elemendid, nagu
sagedusmuundur, sujuvkäiviti jm, on tarvis enne selgeks saada, kuidas töötavad elektroonikas tihti kasutatavate pooljuhtelementide - diood, transistor ja türistor- tööpõhimõtet. Elektrilisi
täitureid kasutatakse tänapäeval üha enam mehaaniliste lülitite asendamiseks. Elektrilised
täiturid võivad töötada kõrgematel sagedustel, lülituste arv eluea jooksul on mehaanilistega
võrreldes kordades suurem. Samuti on madalam müratase. Elektriliste täiturite omadused
sõltuvad aga temperatuurist, mistõttu tuleb hoolt kanda korraliku jahutuse tagamiseks.


3.8.1. Diood

Diood (diode) on pooljuhtelement, mis juhib elektrit päripingestatuse korral ning blokeerib
elektrivoolu vastupingestatuse korral. Diood koosneb anoodist (A) ja katoodist (C) vt. Joonis

3.10. Päripingestatuse puhul on allika + klemm ühendatud anoodile, - klemm aga katoodile.

Vastupidisel ühendusel diood elektrivoolu ei juhi. Dioode kasutatakse laialdaselt
vahelduvvoolu alalisvooluks muundavates seadmetes (alaldites). Dioodi tööpõhimõte alaldis
on näidatud Joonis 3.11.




A




C





Joonis 3.10. Dioodi tähistus skeemil ja tunnusjoon [8]


Vahelduvvoolu puhul läbib dioodi ainult see komponent , mille puhul on pinge anoodil
suurem kui katoodil . Selle tulemusena on väljundis pulseeriv alalisvool. Diood toimub
alaldina järgmiselt. Diood laseb läbi ainult siinuspinge poolperioodi pärisuunas. Dioodi
eeliseks on lihtsus ning ta ei vaja eraldi juhtimissignaali, mis teeb tema kasutamise
isereguleeruvates süsteemides väga mugavaks.





22
Joonis 3.11. Alaldi tööpõhimõte [9]


3.8.2. Transistor

Transistor (transistor) on elektrilise signaaliga juhitav pooljuhtlüliti. Transistor juhib elektrit
elektrilise signaali rakendamisel Gate ´le (G) vaid siis, kui pinge kollektoril (C) on kõrgem kui
emitteril (E). Joonis 3.12 on toodud üks pooljuhtlüliti- IGBT transistor. Transistori kollektori
(C) klemmile on ühendatud vooluallikas ning emitteri klemmile (E) koormus. Et transistor
hakkaks voolu juhtima juhitakse tema Gate klemmile (G) kontrolleri poolt madala
võimsusega elektriline signaal. Signaali kadumisel läheb seade üle kinnisesse olekusse.
Sellised lülitid on võimelised juhtima väga suuri voolusid (kuni 1000 A) ning töötama
kõrgetel pingetel (üle 1000 V) väga kõrgetel sagedustel (tavaliselt 1- 20kHz). Transistorid on
leidnud laialdast kasutamist sagedusmuundurites kasutatavates vaheldites.





Joonis 3.12. IGBT transistori tähistus skeemil ja tema tunnusjoon [8]


3.8.3. Türistor

Türistor (thyristor) on juhitav pooljuhtlüliti, mis juhib voolu, kui tema Gate klemmile (G)
rakendatakse elektriline impulss . Nagu transistori puhulgi, peab türistori avanemiseks olema
anoodile rakendatud pinge kõrgem kui katoodile. Türistor erineb transistorist selle poolest, et
türistor ei sulge, kui juhtsignaal ära kaob. Türistor sulgeb alles siis, kui elektriline pinge
katoodil on kõrgem kui anoodil. Mõningaid türistore on võimalik välja lülitada ka negatiivse
elektrilise impulssiga. Türistore kasutatakse eelkõige vahelduvvooluahelates pinge
reguleerimiseks.





23
A


G


C





Joonis 3.13. Türistori tähistus skeemil ja tema tunnusjoon [8]





24
4. ELEKTRIMOOTORID

4.1. Elektrimootorite ehitus

Elektrimootorid on elektromehaanilised täiturmehhanismid, mis muundavad elektrienergiat
mehaanilisekd energiaks, et panna sellega liikuma töömasinat. Elektrimootorid on tänapäeval
kõige levinumad elektromehaanilised täiturmehhanismid.
Elektrimootorid koosnevad paigalseisvast staatorist ja pöörlevast rootorist. Staatoris
tekitatakse pöörlev magnetväli, mis on vajalik rootori pöörlema panemiseks. Rootor pöörleb
laagritele toetuval võllil, mille külge on omakorda ühendatud mehhanism . Staatori ja rootori
vahel eksisteerib õhupilu, mille kaudu toimub magnetvälja penetratsioon staatorist rootorisse.
Elektrimootori ehitust iseloomustab Joonis 4.1
Mootori pöörlemiseks on vajalik tekitada pöördemoment. Pöördemomendi tekitamiseks on
vaja vooluga juhti ja magnetvälja. Kui asetada magnetvälja raam ning lasta sellest läbi
elektrivool (vt. Joonis 4.1, a), siis mõjub raamile jõud F, mis paneb raami pöörlema ümber
laagritele asetatud telje (vt. Joonis 4.1, b). Pöördemomendiks nimetatakse jõu F ning jõuõõla
D korrutist ning arvutatakse
M F D sin





a b
Joonis 4.1. Pöördemomendi tekkimine alalisvoolumootoris


Elektrimootoreid võib sõltuvalt toitepinge tüübist jagada kolmeks grupiks:
alalisvoolumootorid,
vahelduvvoolumootorid,
impulsstoitega mootorid.


4.2. Alalisvoolumootorid

Alalisvoolumootorid (direct current motors, dc motors) koosnevad õhupiluga üksteisest
eraldatud staatorist ja rootorist. Staatoril paiknevad magnetvälja poolused, milles tekitatakse
magnetväli. Pöörlevat osa nimetatakse ankruks, mis koosneb mitmetest mähistest.
Alalisvoolumootorites kasutatakse magnetvälja tekitamiseks staatoril paiknevat ergutusmähist


25
või püsimagneteid . Kontaktrõngaste ja harjakeste abil juhitakse pöörlevasse raami alalisvool
(vt. Joonis 4.1). Et rootor pöörleks püsivalt ühes suunas, tuleb ankruvoolu suunda iga
poolperioodi tagant reverseerida. Ankruvoolu suuna muutmiseks kasutatakse
alalisvoolumootorites mehaanilist või pooljuhtidega töötavat kommutaatorit.
Sõltuvalt ergutusmähise asukohast võivad alalisvoolumootorid olla kas a) võõrergutusega , kus
ergutsmähist toidetakse eraldi toiteahelast, b) jadaergutusega , kus ergutusmähis on ühendatud
jadamisi ankruga, c) rõõpergutusega, kus ergutusmähis on ühendatud paralleelselt anrkuga, või siis kombineeritult jada - ja rööpergutusega . Lisaks sellele kasutatakse kas
püsimagnetergutust, mille puhul staatoril paiknevate püsimagnetitega tekitatakse ajas
muutumatu magnetväli [4].
Alalisvoolumootorite stabiilsel režiimil kehtib võrrand
U E I a Ra
kus U on mootori klemmidele rakendatud toitepinge, E on anrkus tekitatud vastu-
elektromotoorjõud ning IaRa on pingelang ankrumähistes. Alalisvoolumootoris kehtib kiiruse
n, magnetvoo Φ ja rakendatud pinge U võrdeline seos.
E U I a Ra
n

pöördemomendi M, elektrivoolu I ja magnetvoo Φ vahel kehtib

T Ia
Siit järeldub, et mootori pöörlemiskiirust saab tõsta pinge suurendamisega või magnetvoo
vähendamisega (ergutusmähise toitepinge vähendamisega). Pöördemomenti saab suurendada
kas ankruvoolu või magnetvoo suurendamisega. Siit järeldub, et magnetvoo tugevuse
regulerimine mõjutab korraga kiirust ja moment pöördvõrdeliselt . Alalisvoolumootorite
käivitamine toimub käivitusvoolu piiramiseks läbi anrkuga jadamisi ühendatud takisti.
Mootori kiiruse kasvades tuleb käivitustakisti väärtust vähendada.
Nad olid varem laialdaselt kasutusel reguleeritava kiirusega ajamitena. Vaatamata heale
kasutegurile, mis on tavaliselt üle 90 %, kasutatakse neid tänapäeval järjest harvemini, kuna
mikroprotsessortehnika ja jõuelektroonika areng võimaldab palju efektiivsemalt juhtida
vahelduvvoolumootoreid, mis lisaks heale juhitavusele vajavad vähem hooldust ning on
odavamad. Lisaks sellele pole alalisvoolumootorid kasutatavad keemiliselt agressiivses ja
plahvatusohtlikus keskkonnas, mõnedes kohtades lausa keelatud. Kui on kasutatud harjadega
mehaanilist kommutaatorit, on sädelemine nende vahel täiskoormusel vältimatu [6].


4.3. Vahelduvvoolumootorid

Vahelduvvolumootorid jagunevad omakorda veel ühe- ja kolmefaasilisteks mootoriteks.
Ühefaasilisi mootoreid kasutatakse laialdaselt tööriistades ja kodustes majapidamistes.
Kolmefaasilised vahelduvvoolumootorid on rohkem levinud võimsates tööstuslikes
seadmetes. Ühefaasiliste mootorite käivitamiseks tuleb kasutada pöörleva välja tekitamiseks
käivitusahelat. Käesolevas konspektis keskendutakse kolmefaasilistele mootoritele.
Asünkroonmootor on madala hinna ja lihtsa ehituse pärast tööstuses kõige enam kasutatav
mootor, milles staatoril tekkiv pöörlev magnetväli paneb rootori pöörlema.
Asünkroonmootori tööpõhimõte, juhtimine ja kasutamine on käesoleva konspekti
põhipunktideks.


26
Sünkroonmootori (samuti ka asünkroonmasina) staatorimähis tekitab pöörleva magnetvälja.
Erinevalt asünkroonmootorist tekitatakse aga sünkroonmootori rootoris elektromagnet- või
püsimagnetergutusega veel teine magnetvoog (ergutusvoog), mis magnetahela kaudu aheldub
staatorimähise magnetvooga. Selle tulemusena haarab staatori pöörlev magnetväli rootori
endaga kaasa (s.t staatorivälja N poolused tõmbuvad rootori S poolustega ja vastupidi) ning
rootor hakkab pöörlema staatorivälja sünkroonkiirusel. Rootori ergutamiseks elektromagnetite
abil tuleb ergutusvool juhtida pöörlevasse rootorisse läbi rootoril asuvate kontaktrõngaste.
Püsimagnetite kasutamisel sellist vajadust pole [4].





Joonis 4.2. Sünkroonmootori ehitus, väljepoolustega (vasakul) ja peitepoolustega (paremal) [4].


Sünkroonmootor arendab momenti ainult sünkroontalitluses. Seepärast on omaette problee-
miks sünkroonmootori käivitamine otsevõrkulülituse puhul, milleks kasutatakse asünkroon-
käivitusmähist. Sünkroonmasina kiiruse reguleerimine toimub samuti nagu asünkroonmasina
puhul toitepinge sageduse reguleerimine (vt. Joonis 4.3).


1




f = var


2 Käivitusmähise
momenditunnusjoon


0 Tst Tn Tm T


Joonis 4.3. Sünkroonmootori tunnusjoon. 1 – sünkroontalitluses; 2 – käivitamisel [4].


Püsimagnetitega sünkroonmootoritel ergutusmähis puudub ning ergutusvoog tekitatakse
püsimagnetitega. Püsimagnetitega sünkroonmasina rootori ehitus on lihtne, mistõttu niisugune
mootor on eriti töökindel muutuva kiirusega ajamites.





27
Reluktanstmootor (reluctance motor ) on väljepoolustega sünkroonmasina vorm, milles
puuduvad ergutusmähis ja püsimagnetid . Sellisel mootoril põhineb töö õhupilu magnetilise
takistuse (ehk reluktantsi) muutumisel sõltuvalt rootori asendist.


Sünkroonmasinate põhilised kasutusalad on võimsad kompressorid, laeva veo- ja
tüürimisajamid, veskid , pumbad, paberimasinad jm. Väikesevõimsuselisi
püsimagnetergutusega masinaid kasutatakse tööpinkide ja robotite ajamites. Nad on võrreldes
asünkroonmootoritega kallimad ning konstruktsioonilt keerulisemad [4].


4.4. Impulsstoitega mootorid

Sammmootorid erinevad sünkroonmootori selle poolest, et pöörlev magnetväli tekitatakse
neis mitte kolmefaasisile siinuspingega, vaid järjestikuste impulsside jaotamisega masina
mähistel. Samm-mootorid sobivad kasutamiseks väikese võimsusega positsioonjuhtimisega
ajamites, mil mootorile antud impulsside arv on võrdeline rootori pöördenurga (ehk asendi)
muutusega ning ajami positsioonimiseks pole vaja kasutada täiendavat asendiandurit. Sammu
vähendamiseks ja positsioonimistäpsuse suurendamiseks valmistatakse samm-mootorid suure
pooluste arvuga. Suurema võimsuse korral pole samm-mootorite kasutamine otstarbekas
nende väikese kasuteguri tõttu [4].
Sammmootoriga elektriajam on kirjeldatud pikemalt peatükis 8, lk 70.


4.5. Kaod elektrimootorites

Igas mehhanismis sh elektrimasinas tekkib paratamatult erinevaid kadusid. Kaod võivad
tekkida järgmistel juhtudel [4]:
Elektrivoolu kulgemisel läbi mähiste. Kuna mähistel on teatud aktiivtakistus, siis
eraldub neil soojusenergiat. Kuna mähised koosnevad põhiliselt vasest, siis nimetatakse
neid kadusid ka vaseskadudeks
Magnetsüdamikus ajas muutuva magnetvälja toimel hüstereesist ja pöörisvooludest.
Seda kadu tuntakse masina teraseskaona (ka rauaskaona). Teraseskadu on seda
suurem, mida suurem ja massiivsem on magnetahel ning mida laiem on magnetmaterjali
hüstereesisilmus ja suurem ümbermagneetimise sagedus.
Masinaosade ja õhu vahelisest hõõrdest, mis põhjustab ventilatsioonikao.
Masina laagrite hõõrdest, mis põhjustab hõõrdekao.


Mootori kasutegurit η saab tõsta nende kadude vähendamisega. Et vähendada vaseskadusid,
tuleb kasutada võimalikult väikse aktiivtakistusega juhtmeid . Teraseskao vähendamiseks
kasutatakse magnetmaterjalina ferromagnetilist materjali, vahelduvmagnetväljade puhul
kasutatakse pöörisvoolude vähendmiseks lehtterast. Kuna magnetahelasse kuulub ka õhupilu,
siis üritatakse teha mootori õhupilu võimalikult väikeseks. Hõõrdekadusid saab vähendada
kvaliteetsete laagrite ning määrde valikuga.


4.6. Elektrimootorite talitlusviisid

Töö masinad võivad olla erineva talitusega, milleks elektrimootorid kui täiturmehhanismid
peavad olema õigesti valitud. Sõltuvalt oludest võib muutuda töömasina koormus,
pöörlemiskiirus , pöörlemissuund. Ka nende muutustega peavad mootorid tagama õige töö.


28
Talitused võivad olla järgmised [4]:
ühtlasel püsikiirusel pööreldes (continuous constant speed rotation); ventilaator,
ketassaag, elektertransport,
muutuva kiirusega pööreldes (variable speed rotation); pump (rõhu lang), kõvaketas muutuva kiiruse - ja pöörlemissuunaga (rotation with variable speed in both
directions); tõstemehhanismid: kraanad, liftid, robotid.
ühtlaselt sirgjooneliselt (linear movement with constant speed); konveier perioodiliselt edasi - tagasi (periodical movement); trükkimisseadmed
mitteperioodiliselt edasi tagasi (non- periodical movement). elektriline
roolimehhanism autodes, positsioneerimisseadmed.
Elektrimootori pöörlemist ilma koormuseta nimetatakse tühijooksuks. Sellisel juhul tekib
mootoris madal pöördemoment ning elektrimasin tarbib vähem voolu. Paraku jääb tarbitava
reaktiivenergia kogus samaks, mistõttu on mootori võimsustegur cos φ madal.
Igasuguse mehhanismi töötamisel vabaneb teatud hulk soojust, mis tõstab selle osade (näiteks
täiturmehhanismide) temperatuuri. Üheks temperatuuritundlikumaks osaks on seadme
kunstmaterjalist valmistatud isolatsioon, mis kuumenedes üle teatud piiri võib üles sulada.
Seadmete isolatsiooniklassid on määratud standardiga EN 60034, mis määrab ära ka
elektrimootorite talitlusviisid (vt. Tabel 4.1). Elektriajamid võivad töötada nii püsirežiimis,
kui ka tsükliliselt. Tavaliselt on mootorile märgitud suhteline lülituskestus protsentides, mis
on koormuse kestuse tk ja tsükli (perioodi) T suhe (kataloogis mootori võimsused
standardsete lülituskestuste jaoks 15 %, 25 %, 40 %, 60 %) [6].
tk
q
T
Sageli valitakse mootori võimsus kestevtalitluse jaoks (S1), kuid suur osa elektriajameid
töötavad ka teistes talitlustes. Näiteks tõstemasinad kord tõstavad, kord langetavad, kuid
vahepeal esineb nende töös seisakuid (nt koorma laadimisel). Samuti puurimisseadmed, mis
koormatakse vaid puurimise ajaks, pausi ajal on mootor välja lülitatud. See tähendab, et
mootori võimsus võib erinevate talitlusviiside korral olla erinev, mistõttu tuleb talitlusviis
täpselt ära määrata ajami projekteerimisel. Võimsates rakendustes, nagu tõsteseadmed ja
tööstusrobotid, muutuvad moment ja kiirus talitluskestuse jooksul märgatavalt. Samui
vajatakse kiirenduse ajal suuremat kävitusmomenti ning pidurdamise ajal pidurdusmomenti.


Tabel 4.1. Elektrimootorite erinevad talitlusviisid EN 60034 järgi [6].


Tüüp Nimetus Kirjeldus


Kestevtalitlus Talitlusviis, kus masin töötab pidevalt nimikoormusel,
S1 mille kestus on küllaldane, et masina kõigi osade
Continuous running temperatuurid saavutaksid väljakujunenud väärtuse.
Masina töötamise aeg nimikoormusel on nii lühike, et
Lühiajaline talitlus masina üksikute osade temperatuurid ei jõua välja
S2 kujuneda. Töötamisele järgneb paus , mille vältel masin Short - term jõuab jahtuda temperatuurini, mis on kuni 2 °C kõrgem
väliskeskkonna tempertuurist.




29
Koosneb perioodiliselt vahelduvastest
Vaheajaline talitlus nimikoormusvahemikest ja pausidest, kusjuures tsükli
S3
Intermittent periodic vältus ei ületa 10 minutit. Masin ei saavuta tsükli ühegi osa
vältel püsitemperatuuri.
Vaheajaline talitlus
olulise soojenemisega Koosneb perioodiliselt vahelduvatest käivitus -ja
käivitusel nimikoormusvahemikest ning pausidest. Käivituskadu on
S4
Intermittent periodic selles talitluses suhteliselt suur ja mõjutab oluliselt masina
with a high startup soojenemist.
torque
Vaheajaline talitlus
olulise soojenemisega
käivitusel ja elektrilisel Koosneb perioodiliselt vahelduvatest käivitus-,
pidurdusel nimikoormuse- ja pidurdusvahemikest ning pausidest.
S5
Intermittent periodic Käivitus- ja pidurduskaod on selles talitluses suhteliselt
with a high startup suured ja mõjutavad oluliselt masina soojenemist.
torque and electric
braking


Koormusmuutlik talitlus Pidevalt toitevõrku lülitatud mootori nimikoormus-
vahemikud vahelduvad tühijooksuvahemikega, kusjuures
S6 Continuous-operation masina osade temperatuurid ei jõua koormuse ega
periodic tühijooksu ajal välja kujuneda.
Suunamuutlik talitlus
Lühikesed nimikoormusvahemikud järgnevad üksteisele Continuous - operation pöörlemissuuna vaheldumisega. Pidurdus- ja käivituskaod
S7 periodic with a high on selles talitluses suhteliselt suured ja mõjutavad oluliselt
startup torque and masina soojenemist.
electric braking
Kiirusmuutlik talitlus Lühikesed nimikoormusvahemikud järgnevad pidevlt Continuous - operation üksteisele nimikiiruse vaheldumisega mingi teise kiirusega.
S8
periodic with related Üleminek ühelt kiiruselt teisele on seotud suhteliselt suurte load - speed changes kadudega, mis mõjutavad oluliselt masina soojenemist.


Tabelist võib näha, et talitlusviisid S2, S3 ja S6 võimaldavad väiksemat mootori võimsust kui
S1, sest nende koormamiste ajal ei saavuta mootori osad lubatud suurimat temperatuuri
väärtust. Talitlusviisid S4, S5, S7 ja S8 aga suuremat mootori võimsust kui S1, sest töö ajal
soojenevad nad rohkem kui kestevtalitluse puhul.


4.7. Ülekandemehhanismid

Mehaanilise energia ülekanne elektrimootorilt töömasinale toimub kas töömasina otsesel
ühendamisel mootori võllile või siis mõne ülekandemehhanismi (reduktori) kaudu. Kui
töömasin on ühendatud otse mootori võllile (vt. Joonis 4.4), siis pöörleb töömasin mootoriga
võrdse pöörlemiskiirusega, samas suunas ning mootori poolt arendatav moment sõltub
otseselt töömasinast. Reduktor aga võimaldab muuta liikumise iseloomu (pöörlevast




30
sirgjooneliseks), vähendada mootorile mõjuvat koormusmomenti, mõjuva jõu suunda ning
pöörlemiskiirust [10]. Reduktor aga suurendab ajami massi ning tõstab selle hinda.





Joonis 4.4. Elektrimootori otseühendus töömasinaga, antud juhul pumbaga [11].


4.7.1. Hammasrattaülekanne

Hammasratastel põhinevaid pöörlemiskiirust vähendavaid ja pöördemomenti suurendavaid
ülekandemehhanisme nimetatakse hammasreduktoriteks (vt.
Joonis 4.5). Eristatakse silinder- ja koonusratastega reduktoreid. Silinderreduktorid on ette
nähtud liikumise (momend) ülekandeks rööpsete võllide vahel. Koonusreduktoritega
edastatakse liikumist mitterööpsete sisend -väljundvõllide puhul. Silinder- ja koonusreduktorid võivad samuti olla kas sirg - või kaldhammastega.





a b





c d


Joonis 4.5 Hammasülekannete näited: a – sirghammastega; b – kaldhammastega; c –
silinderülekanne; d – koonusülekanne [10].


Ülekandemehhanismi üheks iseloomustavaks suuruseks on sisend- ja väljundkiiruste suhe,
mida nimetatakse ülekandesuhteks, mida saab leida nurkkiirsute, rataste läbimõõtude või
hammaste arvu suhtena
2 D2 Z2
u
1 D1 Z1
, kus ω1 – sisendkiirus; ω2 – väljundkiirus; D1 – sisendratta läbimõõt; D2 – väljundratta
läbimõõt; Z1 – sisendratta hammaste arv; Z2 – väljundratta hammaste arv.


31
Pöördliikumise taandamise sirgjooneliseks liikumiseks kasutatakse hammasrattast ja
hammaslatist koosnevat ülekannet. Sirgliikumise kiirus avaldatakse seosest
D
v2 1
2
kus v2 – sirgliikumise kiirus; D – hammasratta läbimõõt; ω1 – pöörlemise nurkkiirus.





Joonis 4.6. Hammaslattülekanne [10].


4.7.2. Kruviülekanne

Kruviülekannet (screw transmission ) kasutatakse pöördliikumise muutmiseks sirgjooneliseks liikumiseks.
Kruviülekandemehhanism koosneb sirgjooneliselt liikuvast mutrist ja pöörlevast kruvist, mida mööda
mutter hakkab liikuma (vt.
Joonis 4.7). Mutri sirgjoonelise liikumise ja kruvi pöördliikumise kiiruste suhe on määratud
kruvisammuga skr. Sirgliikumise kiirus avaldub


skr 1
v2
2





Joonis 4.7. Kruviülekanne [10].


4.7.3. Rihmülekanne

Lihtsate ajamite puhul kasutatakse sageli hõõrdumisel põhinevaid rihmülekandeid (belt and
pulley transmission). Sel puhul edastatakse ajami liikumist ühelt rihmarattalt teisele.
Koormuse ülekandmisel tekib rihmratta ja rihma vahel libisemine , mistõttu rihmarataste
nurkkiiruste suhe ei võrdu täpselt nende läbimõõtude suhtega. Rihm on mõningal määral
elastne, ning seetõttu võib salvestada endasse energiat ning põhjustada sellega kiiruse ja
momendi võnkumisi, mistõttu ei sobi nad positsioneerimisseadmetesse.





32
Joonis 4.8. Kiilrihmülekanne [10].


4.7.4. Hammasrihmülekanne

Hammasrihmülekanne (timing belt transmission) on selline rihmülekande liik, mille puhul
rihma siseküljel olevad hambad hambuvad vedava ja veetava hammasrattaga (vt. Joonis 4.9).
Selle ülekande eeliseks tavalise rihmülekande ees on libistuse puudumine. Lisaks sellele
tingib rihma väike mass võimaluse edastada momenti suhteliselt kaugel asuvate rataste vahel.





Joonis 4.9. Hammasrihmülekanne ja hammasrihmad [10].


4.7.5. Tiguülekanne

Tiguülekannet (worm gear) kasutatakse ühe pöördliikumise ülekandmiseks võllide vahel,
mille teljed asuvad samas tasapinnas. Telgede vaheline nurk on tavaliselt 90°. Tiguülekanne
koosneb pöörlevast kruvist ja tigurattast. Vedavaks osaks on pöörlev kruvi. Tiguülekande
eeliseks on sujuv töö, isepidurduvus (omadus olla käitatav ainult mootoripoolse lüli kaudu).
Puudusteks on väike kasutegur, suur kulumine, väike ülekantav võimsus (kuni 70kW).





33
Joonis 4.10. Tiguülekanne


4.7.6. Planetaarülekanne

Planetaarülekandel (planetary gear) on mitu liikuvusastet, mis võimaldab pöördliikumisi liita
ning pöördemomenti üle kanda mitme liikuva lüliga kinemaatilisele ahelale.
Planetaarülekanne koosneb peateljel O1 paiknevast päikeserattast 1, satelliitide raamist 2, mis
saab vabalt pöörelda ümber peatelje, raami külge kinnitatud telgedel vabalt pöörlevattest ning
keskrattaga hambuvatest satelliitidest 3 ja sisehambumisega hammasrattast 4. Rattad 1 ja 3
pöörlevad ümber liikumatu telje O1 kiirustega ω1 ja ω4. Ratas 3 aga pöörleb ümber telje O1
kiirusega ω2 ja ümber telje O2 kiirusega ω3. Ülekandesuhe leitakse järgmiselt
1 2
u14
4 2


Planetaarülekande eelisteks on suurte ülekandesuhete saavutamine (üle 1000), rataste
hambumisel tekkivate jõudude radiaalkomponentide tasakaalustamine ning konstruktsiooni
massi vähendamine. Puudusteks on kõrged täpsusnõuded rataste valmistamisel ning madal
kasutegur suurte ülekandearvude korral.





Joonis 4.11. Planetaarülekanne [10].


4.7.7. Laineülekanne

Laineülekandes (wave gear) edastavad pöördemomenti painduva elemendi deformatsiooni-
lained. Ülekanne koosneb jäigast ja painduvast elemendist ning deformatsioonilainete
generaatorist. Kasutatavaim on hammaslaineülekanne, mille jäik element 1 (circular spline)
on harilikult sisehammastega hammasratas, mis on jäigalt kinnitatud kere külge. Painduvaks
elemendiks (flexspline) on silindriline õhukeseseinaline välishammastega hammasratas 2,
mille hammaste arv on väiksem jäiga ratta omast ja deformatsioonilainete generaatoriks


34
(wave generator) ovaalne nukk 3. Nuki pöörlemisel vastupäeva, pöörleb painduv
hammasratas 2 jäiga hammasratta 1 suhtes päripäeva. Viimasega on ühendatud ülekande
vedav võll. Laineülekande ülekandesuhe on 100 või suurem. Laineülekande eeliseks on
võimalus saada ühes astmes suuri ülekandearve, puudub lõtk ning korraga hambub mitu
hambapaari. Nende kasutegur on üle 0,8. Nende puuduseks on väike jäikus, valmistamise
keerukus ja lühike tööiga.





Joonis 4.12. Laineülekanne [10].


4.8. Kaitseastmed

Täiturmehhanismi ehitus ja töö tingimused sõltuvad asukohast, kuhu nad paigaldatud on.
Sõltuvalt keskkonnast tagatakse neile löögi- ja vibratsioonikindlus, tolmu ja vee kindlus .
Näiteks väga niisketes, keemiliselt agressivsetes, kuumades, kõrge radiatsioonitasemega
keskkondades tuleb seadmeid ümbritseva keskkonna mõjude eest kaitsta. Kaitse tagatakse
kaitsekattega, mille kaitseklass vastab standardile EN 60529 kodeeringuga IP XY
(International Protection), mille tähendused on toodud tabelis 4.2.
Tabel 4.2. Kaitseklassid ja nende tähendused


IP X- kaitse juhupuute eest Y- kaitse vee sissetungi eest

0 Kaitse puudub Kaitse puudub

Esemed ja tahked kehad läbimõõduga

1 Vertikaalselt langevad veetilgad

üle 50 mm
Sõrmed ja tahked kehad läbimõõduga 15° nurga all langevad veetilgad

2
üle 12 mm

Tööriistad ja tahked kehad läbimõõduga Tihedad, kuni 60° nurga all langevad pritsmed

3
üle 2,5 mm (vihm)

4 Tööriistad ja tahked kehad läbimõõduga Kõikidest suundadest pritsiv vesi
üle 1 mm
Kõik esemed ja kahjulikud

5 Veejoad kõikidest suundadest

tolmuosakesed

6 Puutekindel ja tolmukindel Voolav vesi

7 Veekindel, vee all kuni sügavuseni 1 m
8 Surve all langev vesi, või vee all allpool
sügavust 1 m


35
Lisaks tabelis 4.2 mainitud kaitseviisidele tuleb tagada iga elektriga töötava täituri elektriline
kaitse, kas siis kere maandamisega, isolatsiooni tugevdamisega, eraldustrafo kasutamisega või
täieliku puuteohutuse tagamisega.





36
5. ASÜNKROONMOOTOR
Kuna asünkroonmootor on tänapäeval tööstuses kõige enam kasutatav mootor, siis käsitleme
tema tööpõhimõtet ja omadusi veidi lähemalt.


5.1. Asünkroonmootori tööpõhimõte

Asünkroonmootor on tööstuses kõige enam kasutatav elektrimootor, mis on tingitud eelkõige
tema lihtsast konstruktsioonist. Asünkroonmootor koosneb paigalseisvast staatorist ning
pöörlevast rootorist, mis on üksteise suhtes paigutatud nii, et nende vahel eksisteeriks õhupilu
laiusega kuni 0,1…1 mm. Asünkroonmootori ehitus on näidatud Joonis 5.1.


1) mootori kere
2) veerelaagrid
3) laagrikilbid
4) ventilaator
5) ventilaatori
kate
6) klemmikarp
7) staatori
magnetsüdamik
8) staatori mähis
9) rootor
a b 10) võll


Joonis 5.1. Asünkroonmootori ehitus


Asünkroonmootori staator koosneb mitmest vasktraadist mähisest, mis on üksteise suhtes
ruumiliselt nihutatud ning mida toidetakse kolmefaasilisest elektrivõrgust. Mähised võivad
olla ühendtud kas kolmnurka või tähte. Selline paigutus tekitab ümber staatori pöörleva
magnetvälja, mis läbi õhupilu aheldub rootoris olevatel mähistel ning tekitab rootori
elektrivoolu (elektromagnetilise induktsiooni nähtus). Vool tekitab rootoris omakorda
magnetvälja, mille vastasmõjul staatori magnetväljaga tekkib jõud, mis paneb mootori
pöörlema. Rootori pöörlemise kiirus sõltub magnetvälja pöörlemise kiirusest, mis omakorda
sõltub mootori pooluspaaride arvust p ja toitesagedusest f. Joonis 5.2 on näidatud ühe ja kahe
pooluspaariga lühisrootoriga asünkroonmootor, mille pooluspaaride arv on määratud staatori
pooluspaaride arvuga.





37
Kaks poolust Neli poolust
n0 = 3000 p/min n0 = 1500 p/min
Pöördväljamähisega
staator
N
Lühismähisega
N S
rootor
Õhupilu





S N
S


Joonis 5.2. Ühe ja kahe pooluspaariga lühisrootoriga asünkroonmootor


Tänapäeval kasutatakse põhiliselt faasi - ja lühisrootoriga asünkroonmootoreid. Faasirootoriga
mootoris (slip ring rotor) muudetakse rootori kiirust takistuse muutmisega rootori ahelas
kasutades selleks spetsiaalseid harjakesi, mis aga kuluvad kiiresti. Järjest enam leiab kasutust
lühisrootoriga asünkroonmootor ( squirrel cage), kus rootori mähised on omavahel lühistatud
ning kogu elektrilise energia ülekanne toimub läbi õhupilu.





a b
Joonis 5.3. Asünkroonmootorites kasutatavad rootorid. a – lühisrootor; b – faasirootor [11].


Staatori magnetvälja pöörlemise kiirust nimetatakse sünkroonkiiruseks, mis avaldub
60 f
n
s p
kus ns on mootori sünkroonkiirus (p/min), f on toitepinge sagedus ning p on pooluspaaride
arv. Nagu näha, sõltub magnetvälja pöörlemise kiirus ka pooluspaaride arvust. Mida suurem
on pooluspaaride arv, seda väiksem on sünkroonkiirus, kuid suurem arendatav
pöördemoment. Erinevatele pooluspaaride arvule vastavad välja sünkroonkiirused
toitesagedusel 50 Hz on ära toodud Tabel 5.1.
Tabel 5.1. Pooluspaaride arvule vastavad sünkroonkiirused


Sünkroonkiirus
Pooluspaaride arv
p/min
1 3000
2 1500
3 1000
4 750
5 600




38
Mootori pöörlemiskiirust võib anda ka pöörlemisnurkkiirusena ω, mis näitab mootori
pöörlemiskiirust radiaanides sekundi kohta.
2 f
Asünkronmootori tegelik pöörlemiskiirus on staatori magnetvälja pöörlemise kiirusest
väiksem. Seda iseloomustab libistus s, mis näitab mootori pöörlemiskiiruse n erinevust
sünkroonkiirusest ns ja avaldub
ns n s
s
ns s


Koormuse suurenemisega suureneb ka libistus, mille väärtuseks on tavaliselt 1-5 %.
(actuators raamat, sinine). Asünkroonmootori poolt arendatav nimipöördemoment M võllil on
avaldatav
Pmeh Pmeh
M
s 2 f
kus ωs on sünkroonnurkiirus ja Pmeh on mehaaniline võimsus mootori võllil, mis on antud
mootori nimesildil.
Momendi mõjumisel hakkab mootor seisvast asendist ennast kiirendama kiirendusega ε, mis
näitab pöörlemiskiiruse muutumise kiirust ning mõõdetakse radiaanidega sekundruudu kohta.
Teades mootori kiirendust saab välja arvutada mootori käivitamise aja mõne
pöörlemiskiiruseni.
n
t
Iga seadme töös esineb paratamatult kadusid st. osa elektrivõrgust tarbitud energiast kulub
mootori soojenemiseks, jahutamiseks, magneetimiseks, hõõrdumiseks laagrites jm. Mootori
efektiivsust, kasuliku töö ja kogu tarbitud energia suhet, iseloomustab kasutegur η.
Pmeh
Pel
kus Pmeh on mehaaniline võimsus mootori võllil ja Pel mootori poolt tarbitav võimsus
elektrivõrgust. Mida kõrgem on mootori kasutegur, seda rohkem tarbitud energiast läheb
kasulikuks tööks. Elektrimootorite kasutegur jääb tavaliselt vahemikku 0,8...0,95.
Asünkroonmootori pöördemomendi sõltuvust pöörlemissagedusest iseloomustab tema
mehaaniline tunnusjoon, mis on näidatud Joonis 5.4, a. Mootori käivitamiseks on vaja
tekitada mootoris käivitusmoment, mis on mootori nimimomendist 1...3 korda suurem.
Suurimat momenti, mida mootor käivitamisel saavutab nimetatakse vääratusmomendiks.
Nimipöörlemiskiiruse saavutamisel, mis on libistuse s korda väiksem kui sünkroonkiirus,
töötab mootor oma nimirežiimis (nimipöörlemiskiirusel ja nimimomendil).
Asünkroonmootori tööpunkt võib sõltuvalt koormusest varieeruda lubatud libistuse piirides
(2...8 %).





39
a b
Joonis 5.4. Asünkroonmootori tunnusjooned otsevõrku käivitamisel. a – M/n tunnusjoon; b - I/n tunnusjoon [12].


Mootori lubatav ülekoormus momendi järgi on 1,6...1,8 korda suurem nimimomendist.
Suurema koormusmomendi puhul võib mootor nö vääratuda (vääratusmoment). Sel juhul
kiirus väheneb järsult ning mootori mähised hakkavad väga kiiresti kuumenema.
Joonis 5.4, b on näidatud voolu sõltuvust pöörlemiskiirusest. Nagu on näha, võib asünkroon-
mootori otsevõrkkäivitusel käivitusvool olla nimivoolust In 4 ... 8 korda suurem.


5.2. Asünkroonmootori sildiandmed

Igale mootorile on kere külge ühendatud seda mootorit iseloomustavad sildiandmed, millelt
saab kasutaja välja lugeda, kuidas mootorit tuleb kasutada. Lühisrootoriga asünkroonmootori
skeemitähis ja mähiste tähistamine on toodud Joonis 5.5. Samuti on ära märgitud mootori
nimesildile kantavad olulisemad andmed.
U V W U1 V1 W1
Asünkroonmasina sildiandmed
Tootja nimi
Mootori tüüp, sarjanumber
Nimivõimsus Pn
Nimipinge ja mähiste lülitus Un
Sünkroonkiirus (pooluste arv) n0
Nimilibistus sn
U2 V2 W2
Nimikasutegur n
Asünkroonmasina Staatorimähiste Nimivõimsustegur n
skeemitähis klemmide tähistus


Joonis 5.5. Lühisrootoriga asünkroonmootori skeemitähis ja
mähiste tähistamine [4]


5.3. Asünkroonmootori ühendamine toiteallikaga

Asünkroonmootorite (aga ka sünkroonmootorite) ühendamisel eristatakse tähtühendust ja
kolmurkühendust.


40
5.3.1. Tähtühendus
Tähtühenduse korral on mootori mähised ühendatud nii, et kolme mähise lõpud on omavahel
ühes punktis kokku ühendatud. Seda punkti nimetatakse nullpunktiks. Mähiste algused on
ühendatud toitesüsteemiga. Tähtühendust tähistatakse sümboliga Y. Tähtühendus on
illustreeritud Joonis 5.6.




UL


v1
IL UF




v2
IF u2
w2
u1
w1




a b
Joonis 5.6. Asünkroonmootori tähtühendus. (a) skemaatiline tähistus; (b) toitekaabli ühendamine mootori
klemmidele.


Tähtühenduse korral kehtivad järgmised elektrilised seosed: IL I F - faasivool on võrdne liinivooluga.


UL 3 U F – liinipinge on faasipingest teguri 3 korda suurem

S 3 UL I 3 U F I – näivvõimsus


P S cos 3 U L I cos 3 U F I cos – aktiivvõimsus


Q S sin 3 U L I sin 3 U F I sin – reaktiivvõimsus


5.3.2. Kolmnurkühendus

Kolmnurkühenduse korral on mootori mähised ühendatud nii, et ühe mähise algus on
ühendatud teise mähise lõpuga. Nende mähiste ühenduspunktid on ühendatud
toitesüsteemiga, mida illustreerib Joonis 5.7. Tähtühendust tähistatakse sümboliga Δ.





UL




IL
u1 w2
IF


u2 w1


v1 v2





a b
Joonis 5.7. Asünkroonmootori kolmnurkühendus. (a) skemaatiline tähistus; (b) toitekaabli ühendamine
mootori klemmidele.


Kolmunrkühenduse korral kehtivad järgmised elektrilised seosed:
IF 3 I L – faasivool on liinivoolust teguri 3 korda suurem. UL U F - liinipinge on faasipingega võrdne.

S 3 U IL 3 U I F – näivvõimsus


P S cos 3 U I L cos 3 U I F cos – aktiivvõimsus


Q S sin 3 U I L sin 3 U I F sin – reaktiivvõimsus
Kolmnurka ühendatud mootor tabrib võrgust 3 korda suuremat võimsust, kui samasse võrku
ühendatud tähtühenduse korral. Kolmnurka tohib ühendada mootoreid vaid sellisel juhul, kui
mootori mähised vastava pinge ja voolude jaoks ette nähtud on.
Mootori ühendamisel tuleb tähelepanu pöörata mootori sildiandmetele ja mootori ühendamise
viisile. Kui mootori sildiandmetel on kirjas Δ/Y 230 / 400 V, siis tohib Euroopa elektrivõrgus
liinipingega 400 V mootorit ühendada ainult tähte. Tähte ühendamisel langeb igale mähisele
pinge 230 V, kolmnurka ühendamise puhul aga 400 V, mis põhjustab suuri voolusid ning võib
viia mootori ülekuumenemise ja riknemiseni. Sellist mootorit tohib ühendada kolmnurka
ainult kolmefaasilisse võrku liinipingega 230 V, mis võib olla saavutatud näiteks trafo abiga.
Kui mootori sildiandmetel on kirjas Δ/Y 400 / 690 V, siis tuleb mootorit samasse toitevõrku
optimaalse töö tagamiseks ühendada kolmnurka, sest siis langeb igale mähisele pinge 400 V.
Kui ühendada see mootor tähtühendusse langeb mähistele aga pinge 230 V ning mootori
ressurss ei ole optimaalselt ära kasutatud. Sellist mootorit tohib ühendada tähte mõnda
tööstuslikku elektrivõrku, kus on kolmefaasiline toide liinipingega 690 V.
Toome siinkohal ühe arvutusliku näite.





42
5.4. Arvutusülesanne
Kolmefaasilisel lühisrootoriga asünkroonmootoril, mille staatorimähised on ühendatud
kolmnurka, on järgmised sildiandmed. Mootor on ühendatud 3- faasilisse toitevõrku
liinipingega 400 V ja sagedusega 50 Hz. (a) Arvutada otsitavad suurused mootori töötamisel
nimivõimsusel. (b) Kuidas muutuvad võrgust tarbitavad võimsused, kui samasugune mootor
on ühendatud samasse toitevõrku aga tähte?
Sildiandmed Otsitavad suurused
võimsus Pmeh = 5,5 kW Võimsused S, P, Q
pinge U = 400/ 690 V Δ/ Y kasutegur η
vool I = 11/ 6,4 A Δ/ Y pooluspaaride arv p
sagedus f = 50 Hz libistus s
pöörlemiskiirus n = 1460 min-1 võllil arendatav moment M
võimsustegur cos φ = 0,84 tarbitav energia 1,5 h jooksul
elektrienergia hind, kui 1 kWh maksab 1,60 EEK


Lahendus (a):
Võrgust tarbitav koguvõimsus
S 3 UI 3 400 11 7621 VA

Võrgust tarbitav aktiivvõimsus

P S cos 7621 0,84 6402 W

Võrgust tarbitav reaktiivvõimsus

Q S sin S sin(arccos ) 7621 0,543 4135 var

Kasutegur

Pmeh 5500
0,86
Pel 6402
Pooluspaaride arv
nel .väli 3000
p 2
ns 1500
Kuigi staatorivool on nimisildil antud, võib selle läbi teiste parameetrite arvutada ka
Pmeh 5500
I 11 A
3 U cos 3 400 0,86 0,84
Libistus ehk kiiruse erinevus staatorvälja ja rootori pöörlemiskiiruse vahel.
ns n 1500 1460
s 0,027
ns 1500
Võllil arendatav moment
Pmeh Pmeh 5500
M 17,5 Nm
2 f 2 50


43
Tarbitav aktiivenergia 1,5 h jooksul
Wa Pel t 6402 1,5 9603 Wh 9,603 kWh
Elektrienergia hind
Wa 1,60 9,603 1,60 15,36 EEK
Lahendus (b):
Tähtühenduse korral langeb ühele mähisele väiksem pinge
UL 400
UF 230 V
3 3
Et arvutada sellisel pingel mähiseid läbivat voolu, peame esmalt määrama ära ühe faasi
takistuse. Kuna tähtühenduses on liinivool võrdne faasivooluga, milleks nimirežiimil on 6,4
A, ning ühele mähisele langeb pinge 400 V siis saame, et
UF 400
Z 62,5 Ω
IF 6,4
Faasi ja liinivoolu väärtuseks kujuneb Ohmi seaduse järgi, pinge 230 V juures
U 230
I 3,68 A
Z 62,5
Näivvõimsus on seega
S 3 UI 3 400 3,68 2550 VA
Y Nüüd võrreldes tarbitud võimsust täht - ja kolmnurkühenduses saame, et kolmnurkühenduses
arendab mootor (ja tarbib seega võrgust) 3 korda suuremat võimsust.
S 7621

SY 2550

5.5. Generaatori ja mootori talitlus

Elektriajami töös võib muutuda mootori pöörlemiskiirus, koormusmoment ning teatud
juhtudel ka pöörlemissuund. Kui elektrimasin muundab elektrilist energiat mehaaniliseks, siis
töötab ta mootori režiimis. Kui elektrimasin muundab mehaanilist energiat elektriliseks , siis
töötab ta generaatori režiimis. Sõltuvalt režiimist jaotatakse mootori tööd nelja nö kvandrandi
vahel (vt. Joonis 5.8). Mootoritalituse korral toimivad mootori moment ja pöörlemiskiirus
ühes suunas (kvadrandid I ja III, Joonis 5.8). Näiteks koormuse tõstmisel tuleb mootorile
rakendada moment, mis on mootori pöörlemisega samasuunaline . Generaatoritalituse korral
toimivad mootori moment ja pöörlemiskiirus vastassuundades (kvadrandid II ja IV, Joonis

5.8). Näiteks kraana koormuse langetamisel teeb tööd gravitatsioonijõud ning mootor peab

töötama sellele vastu, et koormust mitte liiga kiiresti alla last st pidurdama. See tähendab, et
kuigi mootor pöörleb ühes suunas, peab talle vastu mõjuma pidurdusmoment. Koormuse
langetamisel muundatakse mehaaniline energia elektriliseks.
Lühidalt, mootori generaatoritelitlust võivad ajamis põhjustada alljärgnevad tingimused.





44
Mootorit käitab töömasin (näiteks auruturbiin, sisepõlemismootor ) st kiiruse
suurenemisel üle sünkroonkiiruse arendab mootor töömasinat pidurdavat
generaatormomenti.
Mootorit pidurdatakse rekuperatiivpidurdusega st ajamit peatatakse konstantse
momendiga.




Generaator Mootor
or





Generaator
Mootor


Joonis 5.8. Elektriajami momendi-kiiruse neli kvadranti [4].


Lihtsamad ajamid töötavad tavaliselt I kvadrandis (mootoritalituses), mõnedel ajamitel on
pöörlemissuund muutumatu, kuid muutub momendi suund (nt kiirendamisel ja pidurdamisel).
Samuti esineb olukordi, kus elektriajam töötab muutumatu suunaga momendiga, aga muutub
mootori pöörlemissuund (nt koormuse tõstmisel ja langetamisel). Kui elektriajam on
varustatud vastava muunduriga, siis võib ta talitada kõigis neljas kvadrandis.


5.6. Asünkroonmootori käivitamine

Asünkroonmootori käivitus on eriti problemaatiline suurematel võimsustel. Mootori staa-
torivool ulatub käivituse ajal kuni 7-kordse nimivooluni. Võimsate asünkroonmootorite
otsevõrkukäivitus (direct on-line, DOL) põhjustab elektriliinides suuri voolutõukeid.
Lisagem, et mootori käivitusvoolu tugevus ei sõltu koormusest ning on igal mootoril kindel
suurus. See on antud mootori sildil nimi-käivitusvoolukordsusena Ikäiv/In, mis on tavaliselt

4...7. Pikkade liinide ja suure sisetakistusega võrkude korral põhjustab võimsa mootori

käivitus ajutiselt teiste elektritarvitite pinge olulist vähenemist. Seejuures on asünkroon-
mootori käivitusmoment, võrreldes alalisvoolumootoriga, suhteliselt väike, mistõttu suure
koormuse ja inertsimomendi, s.o raske käivituse, puhul venib käivitusprotsess pikaks. See
asjaolu põhjustab omakorda mootori mähiste olulist kuumenemist käivitusprotsessis ning
sobiva kaitse puudumisel tekib oht mähise isolatsioonile. [4]
Lühisrootoriga asünkroonmootori käivitamiseks on mitu võimalust:
Otsevõrkkäivitus on kõige lihtsam käivitusmeetod, mille puhul ühendatakse mootor otse
võrku, tavaliselt läbi pealüliti ja ülekoormuskaitse. Meetod on lihtne, ega vaja mingeid
keerukaid juhtimissüsteeme, kuid kutsub esile kõige suuremat käivitusvoolu, mis võib olla
kuni 8 korda suurem mootori nimivoolust. Kuna mootor pole algselt pingestatud, siis tegelik
vooluimpulss võib olla kuni 14 korda suurem nimivoolust. Lisaks suurele käivitusvoolule on
vajalik ka suur käivitusmoment, mis on mitu korda kõrgem kui nimitalitluseks vaja ja kutsub
seega esile ebavajalikke jõude ja pingeid mehaanilistes ülekannetes. Sellele vaatamata


45
kasutatakse seda meetodit lihtsuse pärast väga laialt. Otsevõrkkäivituse mehaaniline
tunnusjoon on toodud Joonis 5.4.
Täht-kolmnurkkäivituse meetodiga on võimalik vähendada käivitusvoolu (kuni 30 %) ja
käivitusmomenti (kuni 25 %). Juhtseade koosneb lülitisti, liigkoormuskaitsest ja timerist, kus on programmeeritud aeg täht - kolmnurga ümberlülituseks. Mootorit käivitatakse alguses
tähtühenduses (tähtühenduses jooksevad mootoris väiksemad voolud ) ning lülitatakse hiljem
kolmnurka. Mootor peab eelnevalt olema ühendatud kolmnurka. Kui mootor on paigalseisus
raskelt koormatud , ei sobi see meetod mootori käivitamiseks. Selline meetod sobib aga
ventilaatorite ja pumpade käivitamiseks.
Käivitamine sujuvkäivitiga on võimalik tänu jõuelektroonikale, kus kasutatakse
vahelduvpingeregulaatorit pinge efektiivväärtuse sujuvakd tõstmiseks, mis vähendab
käivitusvoolu ja momenti. Asünkroonmootori käivitamine sujuvkäivitiga on lähemalt
käsitletud punktis 7.3.
Käivitamine sagedusmuunduriga on kõige paremaks viisiks mootori käivitamiseks ning
pöörlemiskiiruse reguleerimiseks. Tänapäeval on sagedusjuhtimisega vahelduvvooluajam
leidnud kasutust peaaegu kõigil aladel, kus traditsiooniliselt rakendati alalisvooluajamit.
Asünkroonmootori käivitamine sagedusmuunduriga on lähemalt käsitletud punktis 6.5.
Tabel 5.2 kirjeldab kõikide eespool mainitud käivitusmeetodite kasutamise iseärasusi ja
probleeme asünkroonmootori käivitamisel ja pidurdamisel.


Tabel 5.2. Erinevate Käivitusmeetoditega kaasnevad probleemid mootorite käivitamisel ja pidurdamisel
[12]


Täht-kolmnurk-
Probleem Otsevõrkkäivitus Sagedusmuundur Sujuvkäiviti
käivitus
Rihma libisemine /
Jah Keskmine Ei Ei
kulumine laagritel
Suur käivitusvool Jah Ei Ei Ei
Ülekandemehhanismi
Jah Jah Ei Ei
suur kulumine
Kauba kahjustamine
Jah Jah Ei Ei
pidurdamisel
Hüdraulilised löögid
Jah Jah Ei, parim lahendus Jah, vähendatud
pidurdamisel
Transmission peaks Jah Jah Ei Ei


Tabelist selgub, et otsevõrkkäivitus on kogu süsteemi mehaanika jaoks kõige
probleemirikkam, samuti ka täht-kolmnurkkäivitus. Parimateks lahendusteks on käivitamine sagedusmuunduri - või sujuvkäivitiga.


5.7. Asünkroonmootori pidurdamine

Elektriline pidurdus kujutab endast talitlusviisi, kus mootori poolt toodetud energia
tagastatakse ümbritsevasse keskkonda. Mootori pöördemoment mõjub sel juhul liikumist
takistavalt (masin töötab generaatori talitluses, vt. pt. 5.5). Selline talitlus esineb juhtudel, kus
koormus järsult aeglustub või peatub, näiteks koormuse langetamisel. Kui koormuse inerts on


46
suur, tuleb sellega arvestada juhul, kui mootorit on tarvis täiskiiruselt kiiresti peatada. Kuna
pidurdamiseks on vajalik täiendav moment, siis tuleb pidruduse vältel koormuse energia
hajutada. Ajamis salvestub kahte tüüpi energiat, mis tuleb pidurduse vältel hajutada:

sirgjooneliselt liikuva keha puhul
mv 2
Wkin
2
kus m on keha mass ja v on sirgliikumise kiirus. Pöörleva keha puhul
2
J
Wkin
2
kus J on keha inertsimoment ja ω on nurkkiirus.

kiireneda aeglaselt. Pidurdamisel tuleb rakendada kogu võimsust, et hoida kiirus
muutumatuna, kui koormus langeb. Ajamis salvestunud potentsiaalne energia avaldub
W pot mgh
kus m on keha mass, g on Maa raskuskiirendus ja h on kõrgus maapinnast.
Võimsuskaod elektriajamis, mehaaniline takistus ja kaod ülekandemehhanismis tulevad
aeglustamisel kasuks, kuna need vähendavad nõutavat pidurdusvõimsust (pratatamatult
põhjustavad seal energia hajumist nt soojusena). Regenereeritud potentsiaalne energia sõltub
maksimaalsest võimsusest ja väljajooksu ning peatumiskestusest.
Ajal, mil mootor pidurdab muundatakse mehaaniline energia (kineetiline või potentsiaalne)
elektrienergiaks ning parimaks võimaluseks oleks see energia tagastada toitevõrku. Energiat
saab hajutada ainult siis, kui energial on nö kuhu minna. Võimaldamaks mootori aeglustamist,
tuleb energia hajutada, mida võib teha seda energiat salvestades või muundades teiseks
energialiigiks. Selleks on mitu võimalust [6]:
Võimalik on tagastada elektrienergiat toitevõrku, kus see energia tarbitakse ära teiste
võrku ühendatud tarbijate poolt seda nimetatakse elektrienergia rekuperatsiooniks.
Elektrienergia muundada soojuseks, lastes elektrivoolul kulgeda läbi pidurdustakisti
(elektrivoolu läbimisel läbi aktiivtakisti eraldub soojusenergiat).
Energiavahetus mitmemootorilistes rakendustes (pidrudusenergiaga toidetakse teisi
sama muunduriga ühendatud mootoreid)
Dünaamiline pidurdus, kus koormuse kineetiline energia muundatakse soojuseks
mootoris endas.
Elektrienergia rekuperatsiooni peamiseks eeliseks on elektrienergia saadavus kõigile samasse
võrku ühendatud seadmetele. Kuna aga selline lahendus on kallim ning suurendab muunduri
massi ja mõõtmeid, siis on see otstarbekas suurte võimsuste puhul nt elektrirongides, suurtes
kraanades.
Dünaamiline pidurduse puhul ei tagastata elektrienergiat toitevõrku, vaid antakse kogu
mootori pöörlemisel tekkiv energia ära pidurdustakistisse, kus see muundatakse ära soojuseks.
Alalisvoolupidurdus on kõige lihtsam pidurdusviis. Alalisvoolupidurduse korral lahutatakse
mootor toitevõrgust ning mähistesse juhitakse alalisvool. Alalisvoolu läbilaskmisel läbi


47
mootori mähiste tekitatakse staatoris paigalseisev magnetväli, mis tekitab rootoris pidurdus-
ja hoidemomendi. Sel ajal energiat võrku tagasi ei anta. Alalisvooluga pidurdamisel ei ole
võimalik määrata mootori pidurdusaega, kuna pinge sagedus on võrdne nulliga (alalisvoolu
puhul f = 0 Hz), mis tähendab, et puudub mootori kiiruse juhtimine. Rootorile mõjub sujuv
pidurdusmoment ning seetõttu kasutatakse rootori pidurdamiseks ja seisval rootoril
pidurdusmomeni hoidmiseks alalisvoolupidurdust lühikeste ajavahemike vältel. Sagedane
alalisvoolupidurdus võib põhjustada mootori liigkuumeemist ning seetõttu on soovitav
kasutada selleks vajalikke kaitseseadmeid.
Aga loomulikult võib ajami peatumine toimuda ka vaba väljajooksu või aeglustusrambiga.
Vaba väljajooksu puhul katkestatakse mootoril toide ning jäetakse mootor jooksma kuni
koormus ja hõõrdejõud teda ei peata. Aeglustusrambi puhul aeglustatakse mootori kiirust
sageduse vähendamisega kuni pidurdussageduseni ja rakendatakse seejärel dünaamilist
pidurdust. Pidurdussageduseks loetakse sagedust, millest allpool rakendatakse mootori
dünaamilist pidurdust [13].


5.8. Arvutusülesanne

Kolmefaasiline asünkroonmootor kiireneb nimikoormusel 1,5 sekundiga pöörlemiskiiruseni
n = 2850 p/min. Määrata mootori pooluspaaride arv p, libistus s, nurkkiirus ω ning
nurkkiirendus ε. Kui suur peab olema staatorivälja pöörlemise kiirus, et rootori
pöörlemiskiirus oleks n = 1000 p/min?
Lahendus:
On ilmselge, et mootori sünkroonpöörlemiskiirus on 3000 p/min. Tabel 5.1 näitab, et mootoril
on 1 pooluspaar.
p 1
Mootori libistus avaldub
ns n 3000 2850
s 0,05
ns 3000
Mootori nurkkiirus
2 n 2 2850
298,5 s-1
60 60
Mootori nurkkiirendus
298,5
199 s-2
t 1,5
Selleks, et rootori pöörlemiskiirus oleks n = 1000 p/min peab staatorvälja pöörlemise kiirus
olema libistuse võrra suurem.
nstaator n (1 s) 1000 (1 0,05) 1050 p/min





48
6. SAGEDUSMUUNDURIGA ELEKTRIAJAM

6.1. Sagedusmuundur ja tema tööpõhimõte

Sagedusmuundur (frequency converter) on tänapäeval kasutatavates elektriajamites põhi-
komponendiks kiiruse reguleerimiseks. Traditsiooniliselt oli sagedusmuundur ette nähtud
mootori toitepinge ja sageduse sujuvaks reguleerimiseks. Tänapäeval kujutab
sagedusmuundur terviklikku ajamiplikki, mis sisaldab toitemuundurit, andureid, juhtseadet
ning võimaldab juhtida elektrimootorit ja tema poolt käitavat töömasinat. Samuti on
võrguliidese abil ajamit rakendada keerukates automaatjuhtimissüsteemides
Tänapäeval kasutatakse erinevat tüüpi sagedusmuundureid, kõige enamasti alalisvoolu
vahelüliga muundurit (vt. Joonis 6.1).




Pidur-
Alaldi Käivitusahel dusahel Vaheldi





Toide Väljund





Juhtplokk


Joonis 6.1. Alalisvoolu vahelüliga sagedusmuunduri ehitus




Sagedusmuundur koosneb mittejuhitavast kolmefaasilisest alaldist, alalisvoolu vahelülist ning
vaheldist.
Alaldi (rectifier) koosneb kuuest dioodist (iga faasi peale 2 dioodi) ning on ette nähtud
vahelduvvoolu muutmiseks alalisvooluks. Alaldi väljundis on pulseeriv alalisvool pingega Uz,
mis kolmefaasilise 400 V süsteemi puhul omab väärtust U Z 565 V.





49
Joonis 6.2. Kolmefaasilise mittejuhitava sildalaldi tööpõhimõte [9]


Alalisvoolu vahelüli (DC link ) koosneb omakorda kondensaatorist, käivitus- ja
pidurdusahelast. Alalisvoolu vahelülis silutakse alalisvoolu pulsatsioonid ära kondensaatori
abil. Kui muundur lülitatakse võrku tekkib kondensaatori laadumise tõttu väga suur
vooluimpulss, mistõttu on alalisvoolu vahelülisse sisse ehitatud türistoriga juhitav
pidurdusahel. Takisti piirab voolu väärtust, kondensaatorid laaduvad aeglasemalt ning ohutult.
Kui kondensaatorid on laetud viiakse türistor kinnisesse olekusse ning takisti lühistatakse.
Pidurdusahelat kasutatakse dünaamilisel pidurdamisel, et ära hajutada pidurdamisel vabanevat
soojusenergiat. Pidurdusahel on juhitav transistoriga. Sagedusmuunduri väljalülitamisel võib
kondensaatorile jääda eluohtlik kõrgepinge veel kuni viieks minutiks, mistõttu tuleb olla eriti
ettevaatlik äsja väljalülitatud seadmega.
Vaheldis (inverter) muundatakse alalisvool muutliku pinge ja sagedusega vahelduvvooluks.
Vaheldi koosneb kuuest transistorist ja antiparalleelselt ühendatud dioodidega. Muundurit
juhitakse transistoride juhtimisega kasutades selleks pulsilaiusmodulatsiooni põhimõtet (vt.
punkt 6.5). Muunduri väljund on ühendatud mootori klemmidega.




Tüübitähis




Liides
EMC - filtri
maandusklemm
Flashmälu ühendus


Varistori maandus


Potentsiomeeter
Analoogsignaali valik


Toiteahelate, mootori ja
Sisendid-väljundid
pidurdustakisti ühendused


Joonis 6.3. ABB komponentajam ACS 150 [4]





50
6.2. Sagedusjuhtimine
Üheks kõige levinumaks vahelduvvoolumootorite kiiruse reguleerimise viisidest on mootori
sagedusjuhtimine (frequency control), kus mootori pinge antakse ette sageduse funktsioonina
U f ( f ) . Kõige lihtsamal juhul hoitakse pinge ja sageduse suhe konstantsena U / f const .
See suhe tuleneb asjaolust, et sageduse kasvades suurenevad ka kaod mootori mähistes (vt.
punkti 3.3), mistõttu tuleb sagedusega f suurendada ka pinget U. Asünkroonmootori pinge-
sageduse juhtimise plokkskeem on toodud Joonis 6.4. Tärn (*) suuruste juures tähendab
etteandesuurust.





Joonis 6.4. Asünkroonmootori pinge- sageduse juhtimise plokkskeem [6]
Sagedusjuhtimist nimetatakse ka skalaarjuhtimiseks või avatud ahelaga juhtimiseks (Open
loop control), kuna sellisel süsteemil puudub tagaside, mistõttu sagedusmuundur ei teagi, kui
kiiresti mootor tegelikult pöörleb ja kas üldse pöörleb. Küll aga tagatakse vastavalt
nimiandmetele mootori liigkoormuskaitse (tavaliselt 150% nimivoolust) voolutugevuse
mõõtmisega ning vajaduse korral väljalülitamisega [18]. Järsk koormuse muutus võib
põhjustada mootori vääratumise st tööpunkti nihkumist väärtuspunkti (vt. Joonis 5.4). Selle
tulemusena mootor seiskub või jääb pöörlema väikesel kiirusel, millega kaasneb mähiste
temperatuuri tõus. Seetõttu on sagedusjuhtimisel (skalaarjuhtimisel) probleemiks koormusele
vastava momendi tekitamine ning selleks sobiva pinge rakendamine mootorile [13]. Sageduse
ja pinge reguleerimine sobib hästi valdavalt püsitalitluses töötavate mootorite puhul, kui
sagedus ja pinge muutuvad suhteliselt aeglaselt [4].
Väikestel sagedustel hakkab mootori moment vähenema, sest üha suuremat tähtsust
etendavad kaod mähise aktiivtakistusel.


6.3. Väljatugevuse vähenemine nimisagedusest suurematel
sagedustel

Mootori sageduse suurenemisel üle nimisageduse peab mootori toitepinge jääma
konstantseks. Sellisel juhul hakkab mootori vool ja järelikult ka magnetvälja tugevus
vähenema ning mootor läheb üle vähendatud väljatugevusega režiimi (field weakening mode).
Mootori poolt arendatav moment hakkab vähenema, kusjuures libistus ja võimsus jäävad
muutumatuks. Välja nõrgenemise väheneb moment pöördvõrdeliselt
1
M
f
ja suurim lubatud moment




51
1
MK
f2
väheneb see ruutkarakteristiku järgi ning selles režiimis väheneb ka mootori taluvus
ülekoormusele, millega tuleb arvestada.





Ülekoormusala




Suurim lubatud moment





Pöördemoment





Joonis 6.5. Momendi tunnusjooned nõrgendatud välja piirkonnas


6.4. Konstantse momendi talitlus kuni 87 Hz sageduseni

Sagedusjuhtimisega ajami põhisagedust võib mõnel juhul suurendada ka kuni 87 Hz, kui
mootori nimisagedus on 50 Hz. Sagedusmuundur peab seda funktsiooni võimaldama. Kui 50
Hz puhul toidetakse mootorit pingega 230 V, siis 87 Hz puhul teguri 3 korda suurema
pingega 400 V. See on võimalik ainult sellisel mootoril, mida võib kolmnurkühenduses toita
pingega 400 V. Kui mootor staatorimähistega 230 / 400 V (Δ / Y). Mähised peavad olema
sellise režiimi jaoks sobivad [14].
On oluline, et mootori pinge suureneb koos sagedusega ning nimipingest 230 V suurematel
pingetel on pinge ja sageduse suhe konstantne ( U / f const ) ning sama väärtusega kui
nimipingest allpool .
Enamike mootorisarjade puhul toodetakse suurema (üle 4 kW) võimsusega mootoreid ka
suuremale toitepingele, nt 400 / 690 V. Nende masinate puhul pole võimalik rakendada
põhisageduse suurenemist kuni 87 Hz. Seepärast tuleb jälgida, et suurendatud põhisagedusega
ajamites kasutataks vaid 230 / 400 V nimipingega mootoreid.
Pinge ja sageduse võrdelisel suurendmisel 50 Hz kuni 87 Hz laieneb ka mootori konstantse
momendiga tööpiirkond kuni 87 Hz ning mootori võimsus suureneb seejuures
nimivõimsusega võrreldes kuni 3 korda. Pöörlemiskiiruse suurenemisel üle 87 Hz läheb
ajam üle nõrgendatud väljatugevusega režiimi. Optimaalselt talitleva sagedusmuunduri korral,
eriti kui töötatakse täispingel ja siinuselise vooluga, võib seda lubada ka lühiajalise
ülekoormuse (short- time duty) puhul. Pöörlemiskiiruse suurenemisel paraneb ka mootori
jahutus, mistõttu on püsitalitluses (S1, vt punkti 4.6) lubatud võimsus kuni 35 % võrra
suurem, mis tähendab, et võib kasutada väiksema suurusastmega mootorit. Näiteks lubatakse
mootorile võimsusega 3 kW kolmnurklülituses püsitalitluses sageduse 87 Hz puhul võimsust

4 kW [14].


52
Joonis 6.6. Elektrimootori talitlus 87 Hz režiimis [9]


6.5. Pulsilaiusmodulatsioon

Pulilaiusmodulatsioon (PWM – Pulse Width Modulation) ühendab endas väljundi pinge ja
sageduse juhtimist ning on tänapäeval rohkesti kasutatud vaheldite juhtimiseks.
Pulsilaiusmodulatsiooni väljundiks on konstantse amplituudiga elektriliste impulsside jada,
kus vajaliku kujuga signaali saamiseks muudetakse impulsside kestust (laiust) konstantse
perioodi korral. Kaasaegsetes muundurites ulatub pulsilaiusmodulatsiooni sagedus mõnedest
kilohertsidest (1 kHz = 103 Hz) mootorite juhtimisea kuni megahertsidesse (1 MHz = 106 Hz)
mõningates muundurites. Pulsi laiusega reguleeritakse mõjuva pinge efektiivväärtust (vt.
Joonis 6.7).


U ton toff





t
Joonis 6.7. Pulsi efektiivsus

Suhteline lülituskestus leitakse

ton
t
ton toff
Pinge efektiivväärtus ühe perioodi jooksul arvutatakse
ton
U eff U
ton toff





53
Siit järeldub, et mida pikem on lülituskestus (mida laiem on pulss), seda suurem on pinge
efektiivväärtus perioodi jooksul.
Ssagedusmuunduri alalisvoolu vahelüli pinge pole sageli juhitav. Pulsilaiusmodulatsiooni
kasutamsiel on võimalik saada transistoride lülitamise abil reguleeritavat väljundpinget.
Eksisteerib mitu erinevat pulsilaiusmodulatsiooni liiki, kuna tänapäeval on kõige tihedamini
kasutatav siinuseline pulsilaiusmodulatsioon, siis vaatleme seda modulatsiooni tüüpi lähemalt.
Siinuselise pulsilaiusmodulatsiooni eesmärgiks on sellise pinge formeerimine, mis oleks
võimalikult lähedane ideaalse siinusega (vt. punkti 3.3). PWM-i genereeritakse juhtsignaalide
kandevsageduse kolmnurkpinge võrdlemisel siinussignaaliga, nagu on näidatud Joonis 6.8,a.
Signaalid võrreldakse elektroonikas kasutatavas elemendis- komparaatoris. Ajahetkel, mil
siinuspinge hetkväärtus on suurem, kui kolmnurksignaali hetkväärtus, on transistor avatud
(transistori baasile on rakendatud pinge Us, vt punkti 3.8.2) ning sellel hetkel jookseb
mootorist läbi elektrivool.


ton toff
U Uk Usin





t
T


Us


t


Joonis 6.8. Ühefaasilise siinuspinge genereerimine pulsilaiusmodulatsiooniga [6]


Pulsilaiusmodulatsiooni kasutatakse kolmefaasilise vahelduvpinge tekitamiseks. Selle tarvis
on ühe siinusseade signaali asemel kasutatud kolm. Mida kõrgem on kandevsignaali
(kolmnukrsignaali) sagedus, seda rohkem sarnaneb väljundis siinuspinge ideaalsele
sinosoidile. Seadesignaali (siinussignaali) sageduse reguleerimisega reguleeritakse
väljundpinge sagedus. Sellise moodusega juhitakse asünkroon- ja sünkroonmootoreid.
Pulsilaiusmodulatsiooni põhimõtet kasutatakse ka alalisvoolumootorite (vt. punkt 4.2)
juhtimiseks. Sellisel juhul genereeritakse pulsi laiust muutes muutuva efektiivväärtusega
alalispinge.


6.6. Mootori momendi vahetu juhtimine

Mootori momendi vahetu juhtimise (DTC, direct torque control) meetod juhib otseselt
staatori voogu Φ ja momenti M ning ei vaja sisemisi vooluregulaatoreid ega
pulsilaiusmodulatsiooni. Selle mooduse koral juhitakse vaheldi lüliteid vahetult mootori pinge
ja voolu mõõtmise kvalitatiivse seaduse alusel. Staatori magnetvoog tuletatakse staatori
pingest, momenti on aga magnetvoo ja mootori voolu produkt . Välja arvutatud voog ja
moment võrreldakse nende etteandesuurustega ning juhul kui need erinevad lubatud tolerantsi
võrra, siis vaheldi transistore juhitakse selliselt, et viia voog ja moment võimalikult kiiresti
lubatud vahemikku [6].


54
Momendi vahetu juhtimise korral on kolmefaasilise asünkroonmootori juhtimine on avatud
ahelaga juhtimine, mis sarnaneb alalisvoolu juhtimisele. Pulsilaiusmodulatsiooniga
juhitavates ajamites juhitakse pinget ja sagedust, mis enne genreerimist läbivad paljusid
matemaatilisi plokke kontrolleris. Kuna DTC puhul juhitakse otse mootorit momenti ja
magnetvälja, mis ise sõltuvad mootori parameetritest, siis ei vaja selline süsteem lisaks
pulsilaiusmodulatsiooniga töötavat modulaatorit. Lisaks sellele võimaldab selline moodus
juhtida momenti ilma tagasisideanduriteta.
Üheks suureks eeliseks on võimalus juhtida mootorit väga väiksestel sagedustel (alla 0,5 Hz)
arendades samal ajal nimimomenti (ettevaatust mootori jahutus!). Ilma tagasisideta ajamites
on pöörlemiskiiruse täpsus tavaliselt 10% mootori nimilibistusest, mis rahuldab 95 %
tööstuses kasutatavate tööde nõudmisi. Momendi juhtimise puhul reageerib süsteem
muutustele 1-2 ms jooksul, samas kui PWMiga juhitavate ajamite puhul on see 100 ms.
Momendi juhtimisel on tagatud ka momendi lineaarsus, mis on eriti oluline täpsetes töödes,
nagu paberikerimisrullides (paper winders).
Üheks piiranguks on DTC meetodi kasutamine mitme mootori paralleelsel juhtimisel. Sellisel
juhul ei ole juhtseadmel infot iga üksiku mootori oleku kohta, sellisel juhul on mõistlikum
kasutada sageusjuhtimist [15].


6.7. Mootori koormused ja nende tunnusjooned

Selleks, et valida töömasina jaoks optimaalne mootor peab tundma erinevate koormuste
karakteristikuid. Mootori sobitamisel koormusega peab jälgima, et mootori käivitusmoment
oleks töömasina käivitusmomendist suurem. Samuti ei tohi töömasin põhjustada rootori
seiskumist ülekoormuse tõttu.
Momendi tunnusjoone järgi jaotatakse koormused neljaks kategooriaks:
konstantse koormusega,
pöörlemiskiirusega võrdeliselt kasvava koormusega,
pöörlemiskiirusega ruutsõltuvalt kasvava koormusega,
konstantse võimsusega töövahemikus.
Loetletud koormuste näited, momendi M ja võimsuse P sõltuvused pöörlemiskiirusest n ja
nende mehaanilised tunnusjooned on ära toodud Tabel 6.1.





55
Tabel 6.1. Erinevad koormuskarakteristikud [9]
valts ( rolling mill), pump (pump),
tõstuk (hoist), puur (borer),
veski (mill), ventilaator (fan),
konveier (conveyor), kerija (winder),
triikimisrull tsentrifuug
robot (robot). press (press).
(calander). (centrifuge).
M = const M~n M ~ n2 M ~ n-1
P~n P ~ n2 P ~ n3 P = const





Konstantse koormuse puhul ei sõltu koormusmoment pöörlemiskiirusest (M = const).
Sellisteks koormusteks on tõstemehhanismid, konveierid ja robotid, mis nõuavad kõrget
lahtimurdmismomenti (moment paigalt nihutamiseks). Seepärast peab ka mootor ja mootorit
juhtiv sagedusmuundur olema võimelised taluma lühiajalisi ülekoormuseid. Juhul, kui suure
koormusmomendiga seadmed töötavad püsivalt madalatel kiirustel, siis tekkib oht mootori
ülekuumenemiseks ning jahutamiseks tuleb kasutada välist jahutust. Kriitilise temperatuurini
kuumenemist, mille puhul mähiste isolatsioon võib sulada, aitab vältida mootorisse
sisseehitatud temperatuuriandur (termistor).
Lineaarselt kasvava koormusmomendiga koormusteks võivad olla valtsid, veskid, paber-
pressid. Nende puhul esineb lahtimurdemoment harva ning on tavaliselt väike. Võimsus
kasvab ruutvõrdeliselt pöörlemiskiirusega st. et kahekordsel nimikiirusel tarbitakse 4 korda
suuremat võimsust.
Ruutvõrdeliselt kasvava koormusmomendiga on ventilaatorid, pumbad ja tsentrifuugid st
seadmed, kus määravaks on õhu või vedeliku takistus. Lahtimurdemoment esineb neis väga
harva ning on tavaliselt väike. Tihtipeale töötavad need seadmed kiiretel pööretel, mistõttu on
tagatud hea jahutus. Võimsus muutub aga pöörlemiskiirusega kuupvõrdeliselt. Kui langetada
ventilaatori pöörlemiskiirust 100 protsendilt 90 protsendile, siis väheneb tarbitav võimsus

0,93·Pn, ehk ligikaudu 70 % peale.

Konstantse võimsusega on puurid, freesid, mähkimismasinad jt. Nad töötavad konstantsel
kiirusel ning moment on väike, kuna neid tavaliselt koormatakse hetkel, mil masin on
saavutanud oma nimikiiruse. Moment on pöördvõrdeline pöörlemiskiirusega.
Tavaliselt esinevad praktikas segakarakteristikud ning kõrvalekalded ideaalsetest tunnus-
joontest.


56
6.8. Sagedusmuunduri funktsioonid

6.8.1. Ajami käivitamine ja peatamine

Käivitusmeetodi valikul määratakse juhtimiseks kasutatavate juhtlülitite tüüp ja otstarve. Kiirendus - ja aeglustusrampide kestused töö kiirusele käivitamisel ja pidurdamisel on
sätestatavad laias vahemikus sekundikümnendikest kuni kümnete minutiteni. Käivituse
alghetkel rakendatavat sageduse väärtust nimetatakse stardi- ehk käivitussageduseks.
Ajami peatumine võib toimuda kas vaba väljajooksu või aeglustusrambiga. Aeglustusrambi
puhul aeglustatakse mootori kiirust sageduse vähendamisega kuni pidurdussageduseni ja
rakendatakse seejärel dünaamilist pidurdust. Pidurdussageduseks loetakse sagedust, millest
allpool rakendatakse mootori dünaamilist pidurdust. Pidurduseks kasutatava alalispinge
vaikeväärtus sõltub muunduri võimsusest ja on tavaliselt sätitav vahemikus 1…20%,
kusjuures muunduri suurema võimsuse puhul valitakse väiksem pinge. Samuti saab valida
dünaamilise pidurduse kestuse [4].





Joonis 6.9. Programmeeritavad kiirendus- ja aeglustusrampide, samuti dünaamilise pidurduse kestus [4].


Käivitamise ja pidurdamise rambid peavad olema valitud sobivalt mootori andmetega.
Näiteks ei saa valida kiiret kävitust suure inertsimomendiga mootorile, kuna sellisel juhul
oleks vaja arendada ajamil väga suurt momenti ja ka võimsust. See võib põhjustada
muundurisse sisseehitatud kaitsete rakendumise ja mootori seiskumise. Kui mootorit
peatatakse vaba väljajooksuga, siis tuleb enne mootori taaskäivitamist oodata, kuni mootor on
seisma jäänud, vastasel korral võib rakenduda sagedusmuunduri liigkoormuskaitse [4].


6.8.2. Libistuse kompensatsioon

Libistuse kompensatsioon (slip compensation) võimaldab parandada ajami dünaamilisi
omadusi. Seda moodust kasutatakse suure jõudlusega asünkroonajamites, kus peamiseks
eesmärgiks on kiiruse reguleerimine. Libistuse kompenseerimisel hoitakse mootori kiirus
koormuse suurenemisel tema toitepinge sageduse suurendamisega konstantne (vt. punkt 6.2).
Libistuse kompenseerimine ei anna tulemust anduriteta süsteemides. Tavaliselt valitakse
kompensatsiooni vahemikuks 0...5 %. Ülekompenseerimisel tekkib oht, et mootori töö
muutub ebastabiilseks [4].




57
Joonis 6.10. Libistuse kompensatsiooni põhimõte


6.8.3. IR kompensatsioon

IR kompensatsiooni kasutatakse staatoris tekkiva aktiivpingelangu ΔU kompenseerimiseks
(vt. Joonis 6.11). IR kompensatsioon aitab tagada vajaliku magnetvoo tugevuse ning sellega
mootori parema käivituse. Nagu on näha, ei alustata pinge- sageduse juhtimise puhul pinget
suurendama nullist, vaid teatud pinge väärtusest ΔU = IR, mida kasutaja võib sättida 0...20 %
piires [4].


U
UN





IR


0 fN f


Joonis 6.11. Staatori pingelangu (IR) kompensatsioon


Tabelis 6.2 on toodud firma ABB poolt soovituslikud IR kompensatsiooni väärtused 400 V
pöörlevatele mootoritele kasutades sagedusmuundurit ACS400.


Tabel 6.2. Soovituslikud IR kompensatsiooni väärtused 400V pöörlevatele masinatele


Võimsus [kW] 3 7,5 15 22 37
IR komp. [V] 21 18 15 12 10


6.8.4. Mootori momendikompensatsioon

Momendikompensatsiooni puhul võib sagedusmuundur sõltuvalt koormuse tüübist valida ka
erineva kujuga kiirendusrambi. Kui koormus on pöörlemiskiirusega võrdeline, siis
kasutatakse lineaarset rampi, samas kui koormus on pöörlemiskiirusga ruutvõrdeline,
kasutatakse parabooli kujulist rampi (vt. punkt 6.7).
Mootori pöördemomendi automaatkompensatsiooni puhul vähendab sagedusmuundur
mootori koormuse vähenemisel automaatselt tema toitepinget. Kompensatsiooni parameeterid


58
sätitakse nimivoolu juures vahemikus 0…20 % nimipingest (tavaliselt 3…5 %).
Kompensatsiooni liiga suure väärtuse puhul võib ajam minna mittestabiilseks ja rakenduda
liigvoolukaitse [4].


U U





IR IR


f f
a b
Joonis 6.12. (a) Momendi kompensatsiooni, (b) momendi automaatkompensatsioon




6.9. Sagedusmuunduri rakendamise näide

Selles peatükis käsitletakse kahte näidet sagedusmuundurite kasutamisest tööstuslikes
rakendustest. Esimeseks näiteks on kliimaseadme ventilaator, teiseks on tõstemehhanism.


6.9.1. Kliimaseadme ventilaator

Sagedusjuhtimisega on võimalik reguleerida ventilaatori kiirust, mis sõltub jahutatava /
soojendatava keskkonna temperatuurist. Kliimaseade ja ventilaator on näidatud Joonis 6.13.
Kogu süsteemi toidetakse võrgust ühendatakse võrguga läbi jõulüliti. Soojusvaheti imeb
ümbritsevast keskkonnast õhku ning soojendab või jahutab seda, sõltuvalt sellest, mida on
soovitud saavutada. Süsteem on varustatud erinevate andurite ja regulaatoritega, mis
edastavad muundurile infot hetkeolukorra kohta. Sagedusmuundur reguleerib soojusvaheti
ventilaatorit. Temperatuuriandur edastab juhtseadmele temperatuuri hetkeväärtuse ning
võimaldab sellega vajaduse korral ventilaatori pöörlemiskiirust kas suurendada või
vähendada. Süsteemi eelisteks on konstantse temperatuuri taseme hoidmine ning energiasääst.
Lülitite abiga on võimalik ühendada soojusvaheti ka otse võrku.





59
Lüliti Sagedusmuundur
Toide


Õhuvoolu
regulaator


Rõhuregulaator Õhk


Külma / sooja
allikas Õhk
Soojusvaheti


Etteandeõhk


Joonis 6.13. Kliimaseadme ventilaator [9]


6.9.2. Tõstemehhanism

Tõstemehhanismide puhul on kiiruse reguleerimine väga oluline. Kiiruse reguleerimine
võimaldab juhtida koormat erineval kiirusel suure täpsusega. Selleks on tänapäeval
tõstemehhanismid (vt. Joonis 6.14) varustatud sagedusmuunduritega ning
pidurdusvahelditega. Pidurdusvaheldit kasutatakse rekuperatiivpidurduseks, millega nt suured
kraanad võivad energiat tagasi võrku anda. Suurte kraanade puhul, tõstevõimega 40 tonni
võib võrku tagastatava energia hulk olla 15 % kogu energiavoost.


Lüliti Sagedusmuundur


Toide Mootor


Pidrudusvaheldi





Joonis 6.14. Tõstemehhanism


6.10. Arvutusnäide

On antud mootor võimsusega PN = 2 kW, nm = 1425 p/min, JM = 0,4 kgm2. Ta on läbi
ülekandemehhnismi, mille parameetrid on ηN = 0,95, Jg = 0,15 kgm2, ühendatud töömasinaga.
Töömasina andmed on nN = 2850 p/min ja Jt = 0,19 kgm2. Kui pika käivitusrambi aeg tuleb
sagedusmuundurile ette anda, et kiirendada töömasin 1500 p/min konstantse ajamimomendi


60
M = 1,3 MN ja töömasina momendi Mt = 0,2 MN puhul? Kui kiiresti jääb ajam seisma
nimikiiruselt, juhul kui pidurdusmoment on võrdne käivitusmomendiga ning koormusmoment
ei muutu?
Lahendus:
Kõigepealt leiame kasutatava ülekandemehhanismi ülekandesuhte
nt 2850
u 2
nm 1425
Seejärel avaldame mootori nimimomendi
60 PN 60 2000
MN 13,40 Nm
2 nm 2 1425
Tegelik koormusmoment on 1,3 korda suurem
Mm 1,3M N 1,3 13,40 17,42 Nm
Töömasina moment
Mt 0,2 M N 0,2 13,40 2,68 Nm
Töömasina inertsimoment tuleb nüüd taandada mootori võllile
J* Jt u 2 0,19 22 0,76 kgm2
Summaarne elektriajami inertsimoment on kõigi üksikute inertsimomentide summa
J sum J * JG JM 0,76 0,15 0,40 1,31 kgm2
Nüüd tuleb töömasina moment taandada mootori võllile
1 1
M* Mt u 2,68 2 5,64 Nm
G 0,95
Käivitusaeg kuni 1500 p/min
J sum 1,31 2 1500
ta 17,5 s
MM M * 60 (17,42 5,64)
Pidurdusaeg nimikiiruselt seismajäämiseni
J sum 1,31 2 2850
tb 17,0 s
MM M * 60 (17,42 5,64)





61
7. SUJUVKÄIVITIGA AJAM

7.1. Sujuvkäiviti ja tema tööpõhimõte

Sujuvkäiviti on türistoridel töötav vahelduvpingeregulaator, mis on ette nähtud
asünkroonmootorite sujuvaks käivitamiseks (väikese voolutõukega), pidurdamiseks või
peatamiseks ja energiasäästu saamiseks muutlikul koormusel. Kiirendus –ja aeglustusrambrid
on kasutaja poolt sätitavad. Lisaks sellele võimaldavad sujuvkäivitid dünaamilist pidurdust,
lühiajalist väikekiirusel pöörlemist (kuni 120 s). Raske käivitustalitluse puhul (masina
seisuhõõrde ületamiseks) saab rakendada ka löökkäivitusimpulsi ( kick start). Firma ABB
sujuvkäiviti on näidatud Joonis 7.1.





Joonis 7.1. Firma ABB sujuvkäiviti [12]


Tavaliselt koosneb vahelduvpingeregulaator kahesuunalistest (nt sümistoridest) või
vastuparalleelselt ühendatud pooljuhtventiilidest (nt türistoridest). Pinget muudetakse
türistoride (vt. punkt 3.8.3) tüürnurkade α juhtimisega, millega saavutatakse pinge madalam
efektiivväärtus. Sujuvkäiviti ei muuda sagedust, seega ei sobi sujuvkäiviti kiiruse
reguleerimiseks. Joonis 7.2 on näha, punktiirjoonega pinge muutumist võrgus ning sellest
tekkivat elektrivoolu. Kui teatud momendil, nurk alfa, lülitatakse türistor sisse, siis langeb
mootorile ainult osa tervest siinuspinge poolperioodist. Tüürnurk määrab ära ka pinge ja
voolukõverate vahelise nihke, sest vool tekkib ahelas ainult pinge olemasuolul.





62
uv uv
γ E




α t α t
λ iv λ
iv


φ
t t


Joonis 7.2. Vahelduvpingeregulaatori väljundpinge ja -voolu diagrammid erinevate tüürnurkade
puhul [4]


Sujuvkäivitid võivad olla kas ühe või kolmefaasilised.
Ühefaasiline vahelduvpingeregulaator (vt. Joonis 7.3) koosneb kahest vastuparalleelselt
ühendatud türistorist. Pinge väärtust muudetakse türistoride avamishetke reguleerimisega
faasijuhtimise põhimõttel. Suletavate pooljuhtventiilide (nt transistoride) puhul saab
sujuvkäiviti juhtimiseks kasutada ka pulsilaiusmodulatsiooni põhimõtet. Ühefaasilisi
vahelduvpingeregulaatoreid kasutatakse laialdaselt kodumasinate ja tööriistade, nt
elektritrellide, pesumasinate, tolmuimejate jms universaalmootoritega ajamite kiiruse
reguleerimiseks. Samuti kasutatakse vahelduvpingeregulaatoreid valgustuse reguleerimiseks.
Vahelduvpingeregulaatorite peamiseks rakenduseks võimsates ajamites on sujuvkäivitid [4].
Kolmefaasiline vahelduvpingeregulaator (vt. Joonis 7.3) koosneb kolmest ühefaasilisest
regulaatorist. Kui koormuse keskpunkt on ühendatud neutraaljuhiga N, on kolmefaasilise
pingeregulaatori reguleerimiskarakteristik identne ühefaasilise vaheldupingeregulaatori
omaga . Kui ühendust neutraaljuhiga pole (tihti mootoritel seda ei olegi), peavad türistorid
voolu tekitamiseks sisse lülituma paarikaupa, mis halvendab tunduvalt reguleerimisomadusi.
Mõningaid kolmefaasilisi vahelduvpingeregulaatoreid juhitakse ainult kahe faasi muutmisega
ning kolmas ühendatakse otse võrku. Sellisel juhul tuleb tähelepanu pöörata sellele, et
sujuvkäiviti ühendamisel võib primaarpoole ühendamisel ka sekundaarpool, mis ei
sisalda türistore, sattuda pinge alla.





63
N ~U L N L1 ~3 U1 L2 L3





R


L
3~
i2 M


E1
Rs Ls Es




Joonis 7.3. Vahelduvpingeregulaatorid: (a) ühefaasiline, (b) kolmefaasiline [4]


7.2. Sujuvkäiviti ühendamine

Sujuvkäiviti ühendamiseks on kaks erinevat võimalust- In line, mis on kõige levinuim
ühendamise viis, ja In Delta. Ainult mõned üksikud sujuvkävitid võimaldavad In Delta
ühendamist. Vaatleme mõlemat ühendamise viisi nüüd lähemalt.


7.2.1. In Line

In line on kõige levinuim viis sujuvkäiviti ühendamiseks. 3 faasi on järjestikuliselt ühendatud
liigkoormuskaitselülitiga, põhikontaktoriga ja teiste seadmetega. Sellise ühenduse puhul peab
sujuvkäiviti olema valitud kooskõlas mootori andmetega. Näiteks vooluga 100 A töötav
mootor nõuab 100 A sujuvkäivitit, 100 A kontaktorit.


7.2.2. In Delta

In Delta ühendus võimaldab ühendada mootorit kolmnurka nii, et oleks võimalik asendada
täht-kolmnurk käivitust. Kui sujuvkäiviti on ühendatud In Deltasse, siis on ta ekspluateeritud
kõigest 58 % (1/√3) ulatuses oma täisvõimsusest. Sellepärast on võimalik mootorile valida
väiksema võimsusega sujuvkäivitit ja sellega saavutada odavama lahenduse. Näiteks 100 A
mootor nõuaks käivitamiseks 58 amprilist sujuvkäivitut, 58 amprilist kontaktorit. Sellise
mootori ühendamisel peab olema tagatud ka kuue juhtmeline kaabel.





64
a b
Joonis 7.4. Sujuvkäiviti ühendusviisid: (a) otsekäivitus; (b) täht-kolmnurk ümberlülitusega [12]


7.3. Asünkroonmootori käivitamine sujuvkäivitiga

Mootori käivitamine on üks ülimalt tähtis protsess, kuna see kutsub esile mootori paigaltvõtu
ja kiirendamise, mis omakorda kutsuvad esile suure momendi tekkimise ja suurema voolu
tarbimist võrgust. Igat käivitusprotsessi iseloomustavad pinge voolu, või sageduse momendi
diagrammid. Sujuvkäiviti puhul saab paindlikult valida sobiva käivitusrambi. Kui mootori
käivitamine on raskendatud võib lahtimurdemomendi saavutamiseks rakendada ka hetkelist
täispingega käivitusimpulssi. Lühisrootoriga asünkroonmootori normaalkäivitusel võib
käivitusvool olla 3-4 korda suurem nimivoolust, raskel käivitusel 4-5 korda. Kui võrrelda
käivitamist sujuvkäivitiga teiste käivitusviisidega nagu otsevõrkkäivitus ja täht-
kolmnurkkäivitus, siis võib märgata, et sujuvkäiviti kiirendusramp on tõepoolest sujuvam (vt.
Joonis 7.5). Kiirendusrambi kestus tuleb valida vastavalt koormusele, liiga suurele
koormusele ei tohi määrata lühikese kestusega käivitusrampi, kuna see võib põhjustada
ülekoormuskaitse rakendumise. Samuti ei saa väikesele koormusele programmeerida liiga
pika kestusega käivitusrampi, kuna see võib põhjustada liigkoormuskaitse rakendumise.





65
Otsevõrkukäivitus Täht-kolmnurkkäivitus Käivitus sujuvkäivitiga
U U U
Käivitusimpulss
100 % 100 % 100 %


70 %
58 %


30 % Rambi
reguleerimisala


0 0 0
t t t


Joonis 7.5. Pinge-aja tunnusjooned erinevatel käivitusviisidel


Voolu ja momendi muutumine asünkroonmootori erinevatel käivitusviisidel on näidatud
Joonis 7.6. Nagu võib märgata, on sujuvkäiviti puhul käivitusvool väiksem ning moment
muutud sujuvamalt.


I Vool Moment
I T
6 T
3
5 Otsevõrkukäivitus
4
Sujuvkäivitus 2
Otsevõrkukäivitus
3


2 1 Sujuvkäivitus TY


1 Täht-kolmnurkkäivitus IY
Täht-kolmnurkkäivitus
0 0
ω ω


Joonis 7.6. Voolu ja momendi sõltuvused pöörlemiskiirusest erinevatel käivitusviisidel


Ühe sujuvkäivitiga võib käivitada korraga ka mitu mootorit. Joonis 7.7 on näidatud
sujuvkäiviti kasutamine kahe asünkroonmootori üheaegse käivitamise lülituses. Mõlemat
mootorit toidetakse ühisest toitevõrgust läbi liigvooluvabastiga kaitselüliti ja kontaktori
kontaktide ning sujuvkäiviti. Mootorite liigkoormuskaitse on realiseeritud eraldi
termoreleedega. Mootorite pidurdamiseks võib kasutada mootori vaba väljajooksu,
pidurdamist rambiga, alalisvoolupidurdust ja dünaamilist pidurdust (vt. punkt 5.7)





Toitevõrk


Liigvooluvabastiga
kaitselüliti või
sulavkaitsmed


Kontaktor





Sujuvkäiviti





Liigkoormuskaitse
termoreleed





Mootorid




Joonis 7.7. Kahe asünkroonmootori ühise sujuvkäivitiga rööpkäivituslülitus [4]




7.4. Sujuvkäiviti kaitsefunktsioonid

Tänapäeval täidab sujuvkäivitite juhtimissüsteem mitmeid mootori ja käivitusseadme
kaitsefunktsioone. Kaitsefunktsioonid kaitsevad nii mootorit, aga ka töömasinat, mida mootor
käitab. Nendeks on näiteks
eelnevalt sätestatud maksimaalvoolupiirang, sisend - ja väljundfaasi katkestus,
türistoride lühis (mõned sujuvkäivitid võivad töötada ka lühistatud türistoriga [12]),
liigkuumenemine,
toitepinge väär sagedus,
protsessori rike.
Mõnede sujuvkäivitite puhul lisanduvad loetletud kaitsefunktsioonidele veel voolu kaudset
soojuslikku toimet ja mootori jahtumist arvestav liigkoormuskaitse, mootori liigkuumenemis-
ehk termistorkaitse, seiskunud rootori, koormuse ootamatu kadumise, juhtseadme
mäluvigade, pikaleveninud käivituse ja liiga kaua kestva väikekiirusel talitlusaja funktsioonid.
Näiteks pumpade käivitusrambi sujuv juhtimine võimaldab vältida hüdraulilist lööki torustikes.





67
7.5. Sujuvkäiviti valik
Tavaliselt valitakse sujuvkäiviti mootori nimivõimsuse järgi. Mõningatel juhtudel tuleb valida
suurema võimsusega saujuvkäiviti. Nendeks juhtudeks on kas rasked käivitustingimused või
tihe käivitamine. Tabel 7.1 annab pisikese ülevaate sujuvkäiviti valikust [12]
Tabel 7.1. Sujuvkäiviti valikukriteeriumid


Normaalne käivitus (normal start) Raske käivitus ( Heavy duty start)
Tüüpilised Kompressor , eskalaator, Pikk konveier, purusti, segisti, veski
rakendusalad tsentrifugaalpump, lift.
Valik Sujuvkäiviti valida vastavalt mootori Normaalse käivitusega sujuvkäiviti
nimiandmetele. puhul valida üks suurus suurem
sujuvkäiviti kui mootori
nimivõimsus.
Kui sujuvkäiviti on loodud raske
käivituseks, siis valida sujuvkäiviti
vastavalt mootori nimivõimsusele.


7.6. Sujuvkäiviti rakendamise näide: tsentrifugaalventilaator

Vaatleme järgnevalt tsentrifugaalventilaatorit, mida käitab kolmefaasiline lühisroototiga
asünkroonmootor (vt. Joonis 7.8).





Joonis 7.8. Tsentrifugaalventilaatoriga asünkroonmootor [12]


Mõned masinad on loodud selliselt, et neid käivitatakse vähendatud käivitusmomendiga st
koormusvabalt. Suuri tsentriguaalventilaatoreid käivitatakse tihti kinnises keskkonnas, mis
teeb käivituse lihtsamaks, kuid kuna ventilaatori inertsimoment on küllalt suur, siis võib
käivitus kesta suhteliselt kaua.
Tsentrifugaalnetilaatorid on tihti käitavad rihmadega (vt. punkt 4.7.3). Otsevõrkkäivitusel
kipuvad viimased aga libisema, mis on põhjustatud nende masinate suurest inertsimomendist
(võrreldav hoorattaga), mida ei ole kerge paigalt nihutada. Rihmade libisemine on
ebasoovitav nähtus, mis vajab suuri kulutusi hooldusele ja väljavahetamisele, samas kui
tootmine seisab.


68
Täht-kolmnurk käivitusel on küll käivitusmoment väiksem, aga kuna ventilaatori puhul
suureneb moment pöörlemiskõveraga ruutvõrdeliselt, ei saavuta mootor tähtühenduses
vajalikku momenti, et mootorit piisavalt kiirendada. Ümberlülituse hetkel tekkib aga suur
voolutõuge ja seega ka pinge ülekandes, mis on tihti võrreldavad otsevõrkkäivitusega.
Libisevate rihmade puhul võib see aga tõsta veelgi kõrgemale. Ainus võimalus libisemise
vältimiseks on rihmad rohkem pingule tõmmata.


I





f
Joonis 7.9. Täht-kolmnurk käivitamisel tekkiv vooluimpulss [12]


Üheks võimalikuks viisiks vähendada käivitusmomenti on kasutada sujuvkäivitit mootori
käivitamiseks. Õigesti valitud sujuvkäiviti puhul on pinge käivitamisel piisavalt madal, et
vältida rihmade libisemist ja piisavalt kõrge, et ventilaator käivitada. Lisaks sellele võimaldab
sujuvkäiviti käivitada masinat tühijooksul ja koormatult.
Sujuvkäiviti valikul tuleb lähtuda mootori nimiandmetest ja käivitusviisist. Normaalsel
käivitusel tuleb sujuvkäiviti valida vastavalt mootori nimiandmetele, raskel käivitusel valida
kas selleks ette nähtud sujuvkäiviti samade mootori parameetritega. Võib ka valida normaalse
käivituse jaoks ette nähtud, aga üks klass kõrgemat , sujuvkäivitit. Soovitavad algparameetrid
oleksid:
Stardirambi kestus: 10 s.
Pidurdusrambi kestus: 0 s (pidurdamine vaba väljajooksuga).
Algpinge: 30 % mootori nimipingest (vt. Joonis 7.5, lk 66).
Soovitav on kasutada ka voolupiirangut.





69
8. SAMMMOOTORORIGA ELEKTRIAJAM

8.1. Sammmootori ehitus ja tööpõhimõte

Sammmootor (Stepper motor) on elektrimasin, mis muudab alalispinge impulsi mootori võlli
mehaaniliseks energiaks. Sammootor sarnaneb sünkroonmootorile, ta koosneb poolusteks
jagatud staatorist ja rootorist kuid ergutusmähise asemel on tema rootor ehitatud
väljaulatuvate poolustega (vt. Joonis 8.2). Rootoril mähis puudub ning poolused tekitatakse
seal ebaühtlase radiaalsuunalise magnetilise takistusega (passiivrootor), püsimagnetitega
(aktiivrootor) või mõlema põhimõtte kombineerimisega. Passiivrootoriga samm-mootori
tööpõhimõte vastab reluktantsmootori talitlusele. Aktiivrootoriga samm-mootor töötab aga
sarnaselt püsimagnetergutusega sünkroonmootoriga. Kuna sammmootor on digitaalselt
juhitav, siis sobib ta ideaalselt kokku diskreetsete juhtimissüsteemidega, näiteks
mikroprotsessoriga. Igale impulssile vastab teatud pöördenurk α, n arvu impulsile aga
pöördenurk n . Siit järeldub, et sammmootorit võib kasutada positsioneerimisel avatud
juhtimisahelaga süsteemides (ilma tagasisideta). Sammmootori positsioneerimise eeliseks on
asjaolu, et ei ole vaja monteerida mootori võllile eraldi tagasisideandurit. Et suurendada
positsioneerimise täpsust, siis luuakse mootorid suurema pooluste arvuga. Kui väikese
kasuteguri tõttu ei kasutata teda suuremate võimsuste korral [4]. Kuna sammmootorit
juhitakse järjestikuste impulssidega, siis võib madalatel pööretel olla sammmootori liikumine
katkendlik.
Sammmootori ühe takti samm α avaldatakse
360
N ph m Z
kus Nph on pooluste arv faasi kohta, m on faaside arv ning Z hammaste arv. Sammmootorid jagunevad reluktants - , püsimagnet - ja neid kahte ühendavateks hübriid-
sammmootoriteks.
Vaatleme nüüd hübriidsammmootori ehitust, vt. Joonis 8.1. Joonisel on kujutatud
hübriidsammmootor kahe erineva poolusega A ja B, millest hakkatakse kordamööda läbi
laskma elektrivool. Mootori rootor koosneb kahest osast. Üks rootori osa on teise suhtes poole
mootori sammu võrra nihutatud. Mõlema rootori keskmes asub püsimagnet.





Joonis 8.1. Hübriidsammmootori ehitus [16]


70
Sama pilt aga ristlõikes on näidatud Joonis 8.2. Kui nüüd läbi poolusel A asuva mähise
lastakse vool (a), tekkib magnetahelas magnetvoog, mis liitub püsimagneti poolt põhjustatud
magnetvooga ja see sättib mootori sellisesse asendisse, mille puhul magnetiline takistus on
kõige väiksem, ehk kui rootori hambad ühtivad staatori omadega (õhupilu on siis kõige
väiksem, õhupilu magnetiline takistus on väga suur). Kui ahelas A lülitatakse vool välja ja
lastakse see läbi mähise B, siis sellisel juhul tekkib staatoris püsimagnetile vastupiduse
suunaga magnetvoog, mis üksteist kustutavad (subtraheeruvad). Sellisel juhul liigub rootor
jällegi väikseima magnetilise takistuse suunas ning rootori hambad ühtivad poolusel B olevate
hammastega. Sellisel juhul liigub mootor veerandi sammu võrra edasi. Seejärel tuleb lasta
vool läbi A ja B aga nüüd eelmisele vastupidises suunas, pärast seda tsükkel kordub.




Poolus A


Poolus B





Rootor

Rootor 1

a b
Joonis 8.2. Sammmootori ehitus. a – pooluse A ergastamisel; b – pooluse B ergasmatmisel [16].


Sammmootoreid kasutatakse positsioneerimissüsteemides, näiteks CNC masinates, lineaarsete
täiturite juhtimiseks, skännerites, printerites jm.


8.2. Sammmootori juhtimine

Et tekitada impulsite jada peab toitemuundur koosnema juhtahelast, mis impulseid genereerib,
ja jõuahelast, mis juhivad suuri voolusid mootorile. Juhtahela tuumaks on tänapäeval peaaegu
kõigis rakendustes mikrokontroller. Selleks, et saaks juhtida elektrivoolu staatori mähiste
mõlemas suunas (et mootorit kahes suunas pöörata) koosneb sammmootori juhtimisskeem kahest H - sillast (H- bridge ) vt. Joonis 8.3.





71
Mähis A Mähis B
Uz





Joonis 8.3. Kahemähiselise sammmootori juhtimine kahe H- sillaga [16]
Juhtimisskeem koosneb kahest H - sillast, mis koosneb kaheksast FET tüüpi transistorist (vt.
punkt 3.8.2) antiparalleelselt ühendatud dioodidega. Transistorid juhivad voolu mootori
mähistele A ja B. Transistoride juhtimine käib sedamoodi: ahelas on juhtsignaalis zA ja /zA.
Signaaliga zA lülitatakse sisse transistorid TA+ ja TA-, /zA signaaliga aga /TA+ ja /TA-, nii et
elektrivool võib liikuda kahes suunas. Sama kehtib ka mähise B kohta. Iga sild omab ka
Enable signaali, mis võimaldab ühe või mõlemad sillad kas sisse või välja lülitada.
Mootori pöörlemisnurkkiiruse ω, pöördenurga α ja impulsi kestuse Tt vahel kehtib järgmine
seos


Tt
Ühe impulsi jooksul lülitatakse mõlemad mähised kordamööda sisse ja välja, mis antud
mootori puhul teeb kokku neli impulssi järjekorras vastavalt zA-/zB-/zA-zB pärisuunaliseks
liikumiseks. Impulsid genereeritakse mikrokontrolleri abil teatud intervalli tagant. Intervalli
määrab ära kontrollerisse sisseehitatud taimer . Juhtsignaalide genereerimine on näidatud
Joonis 8.4





72
Taimeri väärtus
Coff





Con





Joonis 8.4. Juhtimpulsside genereerimine taimeri ühe takti jooksul [16]


Mootori käivitamisel, kui pöörlemiskiirus on väike ning pöördenurk konstante peab impulsi
kestus olema pikem, pikem impulss kutsub esile aga suuri voolusid ning soojuskadusid,
mistõttu tuleb mootorit pidevalt kontrollida ning vajadusel vastu võtma meetmed voolude
vähendamiseks. Suurte voolude tekkimine on tingitud mähise induktiivsusest, mis hakkab
impulsi toimel energiat magnetvälja salvestama. Lisaks sellele tekkib raskusi transistori
väljalülitamisel, sest sellisel juhul hakkab indutkiivpool magnetvälja salvestatud energiat
tagastama. Nende voolude juhtimiseks ühtsesse alalisvoolulülisse on transistoridega
antiparallelselt lülitatud vabavooludioodid.
Lisaks joonisel kujutatud kahefaasilisele mootorile eksisteerib veel kolme, viie või rohkema
faaside arvuga sammmootoreid, mis võimaldavad juhtida mootori väiksemate sammude
kaupa. Kõiki sammmootoreid võib juhtida lisaks täissammtalitlusele ka poolsamm- ja
mikrosammtalitlus.


8.3. Sammmootori koormamine

Kui sammootor viiakse tema nullasendist välja, tekkib rootoris tagastusmoment, mis tõmbab
mootorit tagasi nullasendi poole. Sellega tekkib nn koormusnurk ε. Kui vaadelda
tagastusmomenti kui funktsiooni pöördenurgast, võib märgata siinusekujulist kõverat. Kui
mootori koormusnurk saab võrdseks pöördenurgaga on mootori moment (hoidemoment) Mk
maksimaalne, mis jääb vahemikku 1...20 Nm. Kui nüüd mootorile mõjub veel
koormusmoment, siis saavutab mootor teatud sammude järel pöördenurga n .





73
Joonis 8.5. Sammmootori hoidemomendi – pöördenurga tunnusjoon [16]


Samm-mootori poolt arendatav moment sõltub lülitussagedusest ja järelikult ka mootori
pöörlemiskiirusest. Pöörlemiskiiruse suurenemisel väheneb mootori poolt arendatav moment,
mis teatud kiiruse puhul võib koormuse mõjul minna väära talitlusse, näiteks tekkib
sammuviga (vt. Joonis 8.6).




M





ω




Joonis 8.6. Sammmootori momendi-kiiruse tunnusjoon


Hoidemoment (Holding torque) on suurim moment, mida mootor arendab seisvas režiimis.
Pull-In Curve on regioon, kus mootor käivitub ja peatub ilma, et langeks välja sünkronismist.
Maximum Start Rate on suurim sammu sagedus tühijooksul. Pull- Out curve on regioon, kus
mootor töötab koormatult ilma, et langeks välja sünkronismist. Maximum slew rate on suurim
lubatud töösagedus tühijooksul.


8.4. Arvutusülesanne

Ühe hübriidsammmootori staator koosneb kahest poolusest ja rootor 100-st hambast. Kui suur
on selle mootori samm täissammtalitluses? Kui suur peab olema taktisagedus, et mootor
pöörleks kiirusega n = 500 min-1? [16]





74
Lahendus:
Sammmootori sammu avaldame valemiga
360 k 360 1
0,9
2 m Z 2 2 100
Üks takt Tt koosneb 4-st impulsist, mida pärisuunas liikudes lülitatakse vastavalt zA-/zB-/zA-
zB. Sellele vastab pöördenurk
4 4 0,9 3,6 0,063 rad
Nüüd avaldame rootori pöörlemisnurksageduse
2 n 2 500
52,36 s-1
60 60
Teades seost taktsageduse, pöörlemisnurga ja pöörlemisnurkkiiruse vahel saame avaldada
taktsageduse
4 0,063
Tt 1,2 ms.
52,36


8.5. Sammmootori rakendamise näide

Järgnevalt vaatame sammmootori kasutamist elektrilise haaratsi juhtimisel.
Tööstusroboti haaratsit juhitakse sammootoriga. Kogu süsteemi tunnusjoon on näidatud
järgmisel joonisel. Avatud haaratsi maksimaalne laius on 60 mm. Haaratava objekti laius on

35 mm. Mitu impulssi tuleb mootorile anda, et sulgeda see objekt haaratsi vahele jõuga 6 N,

kui haarats on algpositsioonis 53 mm?
Haaratsi Haaratsi
avanemine surumisjõud
mm N


60 10


40

20


0 0
0 500 1000
Impulsside arv


Lahendus:
Nagu näeme jooniselt, lõikab graafik x telge impulsside arvu 750 juures ning maksimaalse jõu

10 N saavutab 1000 impulssi peal. Et avatud haarats, laiusega 60 mm haaraks 35 mm laia

objekti läheb vaja järgmine arv impulsse:
750
nkinni (53 35) 225 imp
60


75
Et nüüd saavutada jõud 6 N
1000 750
n jõud 6 150 imp
10
Ühtekokku tuleb sellele sammootorile anda
nkokku nkinni n jõud 225 150 375 imp





76
9. MÕISTED
Aktiivvõimsus Võrgust tarbitava võimsuse aktiivkomponent, mida kasutatakse
Active power elektrimootori poolt pöördemomendi arendamiseks.
Alaldi Vahelduv / alalisvoolumuundurid, mis muudavad vahelduva
Rectifier sisendpinge alalispingeks. Võivad olla juhitavad ja mittejuhitavad.
Juhitavate alaldite puhul on võimalik muuta alalispinge – ja voolu
väärtust.
Alalisvool Selline elektrivool, mille suund ja väärtus pikema aja jooksul ei
Direct current muutu.
Alalisvoolumootor Alalisvooluga toidetav mootor, milles ankrumähiste voolusuuna
DC motor muutmiseks ja rootori pöördvälja tekitamiseks on sisse ehitatud harikontakt - või pooljuhtkommutaator. Ergutusväli tekitatakse
püsimagnetitega või eraldi ergutusmähisega. Sõltuvalt
ergutusmähise lülitusviisist eristatakse rööpergutusega,
jadaergutusega ja segaergutusega (e kompaund-) mootoreid. Asünkroonmootor Ühe - või kolmefaasilisel vahelduvpingel töötav mootor, milles
Inductance motor rootori vool tekitatakse elektromagnetilise induktsiooni teel. Rootor
pöörleb staatori ja rootori magnetväljade vastastikmõjul, kusjuures
rootori pöörlemiskiirus on staatori magnetvälja liikumise kiirusest
väiksem.
Automaatjuhtimine Juhtimisprotsess, mil kõiki juhtimisfunktsioone täidab automaat
Automatic control ning süsteem talitleb pikemat aega ilma inimese sekkumiseta selle
juhtimisse.
Elektriajam Mitmesuguste töömasinate või abimehhanismide käitamiseks
Electrical drive ettenähtud elektromehaaniline süsteem, mis koosneb
elektrimootorist, jõuülekandest, toitemuundurist ja juhtseadmetest.
Elektromagnet Magnet, mis omandab magnetilisi omadusi, kui teda ümbritsevat
Electrical magnet mähist läbib elektrivool.
Elektromagnetväli Üksteise suhtes risti liikuv elektro - ja magnetväli, mille mõju
Electromagnetical avaldub läbi õhu või vaakumi.
field
Elektromotoorjõud Töö, mida tuleb teha laengute ümberpaigutamiseks kogu vooluringi
Electromotive force ulatuses.
Ergutusmähis Mähis, mida kasutatakse alalisvoolu -ja sünkroonmootorites või
Excitation coil generaatorites ergutusvälja loomiseks.
Faasirootor Selline asünkroonmootori rootor, kuhu on igasse faasi ühendatud
Slip ring rotor takisti, mille väärtust muudetakse rootori pöörlemiskiiruse
reguleerimiseks.
Generaator Seade, mis muundab mehaanilist energiat elektriliseks
Generator
H Sild Neljast transistorist koosnev jõuelektrooniline ühendus, millega on
H bridge võimalik juhtida alalisvoolumootorit, ühefaasilisi vahelduvvoolu-


77
mootoreid ja sammmootoreid kõigis neljas kvadrandis.
Hüdromootor Masin, mis muudab vedeliku kineetilist energiat mootori võlli
Hydraulic motor mehaaniliseks energiaks.
Induktiivsus Induktiivpool kujutab endast südamiku peale mähitud juhet, mis
Inductance salvestab energiat magnetvälja. Pooli takistus sõltub sagedusest,
alalisvoolu puhul on see võrdne nulliga, suureneb sageduse kasvade.
Induktiivpooli iseloomustatakse tema induktiivsusega L, mille
ühikuks on Henry H.
Inertsimoment Inertsimoment on massiga analoogne suurus pöördliikumise puhul
Moment of inertia fikseeritud telje ümber. Inertsimoment iseloomustab jäiga keha
inertsi pöörlemiskiiruse muutmise suhtes
Jõupooljuhtmuundur Elektroonse süsteemi osa, mis muundab koormust toitvat
Power electronic elektrienergiat. Võivad muundada ja juhtida alalispinget ja
converter vahelduvpinget.
Kaitseklass IP Rahvusvaheliselt kasutatav seadme kaitseastme tähistamise viis IP
International XY, kus X näitab kaitset juhupuute eest, Y aga kaitset vee sissetungi
protection eest.
Kasutegur Tegur, mis iseloomustab tarbija energiakasutamise efektiivsust.
Efficiency factor Mootori puhul on võrdne võllil arendatava mehaanilise võimsuse ja
võrgust tarbitava elektrilise võimsuse suhtega.
Kommutaator Alalisvoolumasinates kasutatav seade, mis muudab elektrivoolu
Commutator suunda vastavalt võlli asendile.
Kondensaator Kahest kohakuti asetsevast plaadist, mis on üksteisest erladatud
Capacitance dielektrikuga, koosnev seade. Kondensaator on võimeline
salvestama energiat elektrivälja. Tema takistus sõltub sagedusest,
alalisvoolu kondensaator läbi ei lase. Kondensaatorit
iseloomustatakse tema mahtuvusega C, mille ühikuks on Farad F.
Libistus Suurus, mille võrra on asünkroonmootori rootori pöörlemiskiirus
Slip väiksem staatorvälja pöörlemiskiirusest.
Lineaarmootor Mootor, mis on ette nähtud sirgjoonelise kulgliikumise tekitamiseks,
Linear motor kasutamata selleks pöörlevaid masinaid ega mehaanilisi ülekandeid.
Lühis Olukord, milles elektriahela takistuse väärtus langeb väga väikeseks
Short cirquit ning tulemuseks on suurte elektrivoolude teke. Lühis võib
kahjustada tarviteid ja vooluallikaid, mistõttu tuleks lühise kaitseks
kasutada kaitseaparaate.
Lühisrootor Rootor, milles mähiste otsad on omavahel kokkuühendatud. Squirrel - cage rotor Tänapäeval väga laialdaselt kasutatav lihtsa konstruktsiooni tõttu,
pöörlemiskiirus on kergesti juhitav sageduse muutmisega.
Magnetvoo tihedus Magnetväljatugevust iseloomustav suurus vaadeldavas kohas.
Magnetic flux density
Magnetvoog Magnetvälja suutlikkus läbida vaadeldavat pinda.
Magnetic flux
Mootor Seade, mis muundab elektrilist energiaks mehaaniliseks ning on
Motor mõeldud mõne töömasina käitamiseks. Mootorid võivad olla


78
pöörlevad või sirgjooneliselt liikuvad.
Näivvõimsus Koguvõimsus, mida seade võrgust tarbib.
Complex power
Pidurdustakisti Alalisvoolu vahelüliga muundurite põhikomponent, mis hajutab
braking resistor pidurdusel vabaneva energia.
Pinge Töö, mida tuleb teha laengute ümberpaigutamiseks ühest punktist
Voltage teise.
Pneumomootor Masin, mis muudab gaasi rõhuenergiat mootori võlli mehaaniliseks
Pneumatic motor energiaks.
Pulsilaiusmodulatsioon Impulssmodulatsiooni liik, mille puhul signaali energiat (keskmist
Pulse width nivood ) reguleeritakse impulsi suhtelise kestuse ehk impulsi laiuse
modulation muutmisega.
Püsimagnet Selline materjal, mille magnetilised omadused on püsivad.
Permanent magnet
Reaktiivvõimsus Võrgust tarbitava võimsuse reaktiivkomponent, mida kasutatakse
Reactive power elektrimootoris magnetvälja tekitamiseks. Tekitab võrgus
ebasoovitavaid energiavõnkumisi ning tekitab lisakadusid.
Reduktor Mehhanism , mida kasutatakse mootori ühendamiseks töömasinaga.
Reducer Reduktori abil on võimalik muuta pöörlemise suunda ja kiirust,
mõjuvat pöördemomenti.
Regulaator Regulaator on automaatjuhtimissüsteemi n.ö. otsustav element, mis
Governor moodustab hälbe alusel juhttoime.
Robotsüsteem Automaatselt toimiv tootmismoodul, mis koosneb omakorda ühest
Robot system või mitmest manipulaatorist, tehnoloogilisest- ja/ või transpordi-
masinast ja töödeldavate detailide hoidmiseks ette nähtud kassetist
või alusest
Rootor Elektrimootori pöörlev osa.
Rotor
Sagedusmuundur Seade vahelduvvooluenergia parameetrite (sageduse, pinge ja voolu)
Frequency converter muundamiseks, mida kasutatakse kolmefaasiliste enamasti
püsikiirusel töötavate vahelduvvoolumootorite juhtimiseks.
Sammmootor Sammmootor on elektrimasin, mis muudab alalispinge impulsi
Stepper motor mootori võlli mehaaniliseks energiaks.
Soojushulk Füüsikaline suurus, mis iseloomustab soojusvahetuse teel ülekantud
energiahulka. Soojushulk eraldub elektrivoolu läbimisel läbi takisti.
Staator Elektrimootori paigalseisev osa, milles tekitatakse mootori
Stator pöörlemise jaoks vajalik magnetväli.
Sujuvkäiviti Seade asünkroonmootori sujuvaks käivitamiseks muutes pinge
Soft starter efektiivväärtust pooljuhtlülitite abil. Sujuvkäivitus vähendab
mootori käivitusvoolu ja käivitusmomenti. Sünkroonmootor Ühe - või kolmefaasilisel vahelduvpingel töötav mootor, milles
Synchronous motor rootori magnetväli tekitatakse ergutusmähise või püsimagnetitega.
Rootor pöörleb staatori ja rootori magnetväljade nakkumisel


79
kiirusega, mis on võrdne staatori magnetvälja kiirusega.
Takistus Juhi omadus avaldada liikuvatele elektrilaengutele takistavat mõju.
Resistance Takistus on pinge, mis tekkib elektrivoolu ühikulisel muutusel.
Termistor Takisti, mille takistuse väärtus muutub sõltuvalt temperatuurist.
Thermistor
Tööstusrobot Automaatselt juhitav, ümberprogrammeeritavat, multifunktionaalne,
Industrial robot mitme vabadusastmega manipulaator, mis on kas paikselt või
mobiilselt installeeritud automatiseeritud tootmissüsteemidesse.
Tööstusrobot Automaatselt juhitav, ümberprogrammeeritav, multifunktionaalne,
Industrial robot mitme vabadusastmega manipulaatorit sisaldavad masin, mis on kas
paikselt või mobiilselt installeeritud automatiseeritud
tootmissüsteemidesse.
Tühijooks Elektrimasina koormuse vaba talitus.
No-load operation
Vaheldi Alalis / vahelduvvoolumuundurid, mis muudavad alalis -
Inverter sisendpinge reguleeritava suuruse -ja sagedusega väljund-
vahelduvpingeks.
Vahelduvvool Selline elektrivool, mille suund ja väärtus aja jooksul perioodiliselt
Alternating current muutuvad.
Voolutugevus Juhi ristlõiget läbiv laeng ajaühikus.
Amperage
Võimsustegur Tegur, mis iseloomustab aktiiv – ja näivvõimsuste suhet ning on
Power factor oluliseks elektrienergia näitajaks.
Diood Diood on pooljuhtelement, mis juhib elektrit päripingestatuse korral
Diode ning blokeerib elektrivoolu vastupingestatuse korral.
Transistor Transistor on elektrilise signaaliga juhitav pooljuhtlüliti. Transistor
Transistor juhib elektrit elektrilise signaali rakendamisel Gate´le (G) vaid siis,
kui pinge kollektoril (C) on kõrgem kui emitteril (E).
Türistor Türistor on juhitav pooljuhtlüliti, mis juhib voolu, kui tema Gate
Thyristor klemmile (G) rakendatakse elektriline impulss





80
KASUTATUD KIRJANDUS
1. Morriss, S. Brian. Automated Manufacturing Systems: Actuators, Controls, Sensors
and Robotics. –USA: Glencoe: McGraw-Hill, 1994.
2. Kreith, F. Mechanical Engineerig Handbook. –USA: CRC Press, 1999. – pp 115.
3. Naadel, R. Automaatjuhtimise Alused. Magistritöö. Elektriajamite ja jõuleketroonika
instituut, Tallinna Tehnikaülikool. –Tallinn, 2006. –pp 140.
4. Lehtla, T. Elektriajamid. Tallinn University of Technology , Department of Electrical
Drives and Power Electronics. –Tallinn, 2007. –pp 190.
5. Bishop R, H. The Mechatronics Handbook. –Austin: CRC Press, 2002. –pp 1229.
6. Vodovozov, V; Vinnikov, D; Jansikene, R. Elektriajamite elektroonsed süsteemid.
Tallinn University of Technology, Department of Electrical Drives and Power
Electronics. –Tallinn, 2008. –pp 236.
7. Lahtmets, R. Elektrotehnika II, Vahelduvvool. –Tartu:. Trükikoda Paar, 2002.
8. Vodovozov, V; Jansikene, R. Electronic Engineering . Tallinn University of
Technology, Department of Electrical Drives and Power Electronics. –Tallinn 2007..
pp 148.
9. Brosch, P, F.Frequenzumrichter. Prinzip, Aufbau, Einsatz. –Augsburg: Verlag
Moderne Industrie, 2000. –pp 83.
10. Lehtla, T. Robotitehnika. Tallinn University of Technology, Department of Electrical
Drives and Power Electronics. –Tallinn, 2003. –pp 104.
11. Agrawal, K.C. Industrial Power Engineering and Applications Handbook. –Delhi: Butterworth - Heinemann, 2001. –pp 973.
12. Softstarter Handbook. ABB Automation Technology Products AB, –Västerås 2004. –
pp 94.
13. Lehtla, T. Jõuelektroonika ja Elektriajamid. Tallinn University of Technology,
Department of Electrical Drives and Power Electronics. –Tallinn 2003. –pp 104.
14. Lehtla, T. Sujuvkäivitid ja Sagedusmuundurid. Tallinn University of Technology,
Department of Electrical Drives and Power Electronics. –Tallinn 2003.
15. Direct Torque Control. ABB Industry Oy. –Helsinki. –pp 31.
16. Garbrecht, F.W. Anwendungsbezogene Auswahl von Elektromotoren. –pp 239.
17. Bird , J. Electrical Circuit Theory and Technology. –London 2003. –pp 984.
18. Barnes, M. Variable Speed Drives and Power Electronics. – London: IDC
Technologies, 2003. – pp 286.
19. Ashfal, C,R. Robots and Manufacturing Automation. – Canada: John Wiley & Sons
Inc, 1992. –pp 485.
20. Norberto Pires, J.; Loureiro, A.; Bölmsjo, G. Welding Robots. Technology, System
Issues and Applications. – London: Springer- Verlag, 2006. – pp 180.
21. Siciliano, B.; Khatib, O. Handbook of Robotics. – Heidelberg: Springer Verlag Berlin,
2008. – pp1628.
22. Colestock, H. Industrial Robots, Selection, Design and Maintenance. – USA: The McGraw - Hill Companies Inc, 2005. – 211 lk.





81

-13200% sisust ei kuvatud. Kogu dokumendi sisu näed kui laed faili alla
Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #1 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #2 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #3 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #4 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #5 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #6 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #7 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #8 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #9 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #10 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #11 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #12 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #13 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #14 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #15 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #16 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #17 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #18 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #19 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #20 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #21 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #22 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #23 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #24 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #25 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #26 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #27 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #28 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #29 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #30 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #31 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #32 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #33 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #34 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #35 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #36 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #37 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #38 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #39 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #40 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #41 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #42 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #43 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #44 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #45 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #46 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #47 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #48 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #49 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #50 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #51 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #52 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #53 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #54 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #55 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #56 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #57 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #58 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #59 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #60 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #61 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #62 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #63 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #64 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #65 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #66 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #67 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #68 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #69 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #70 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #71 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #72 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #73 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #74 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #75 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #76 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #77 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #78 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #79 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #80 Täiturmehanismid-ajamid-mootorid #81
50 punkti Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 50 punkti.
~ 81 lehte Lehekülgede arv dokumendis
2016-06-18 Kuupäev, millal dokument üles laeti
12 laadimist Kokku alla laetud
0 arvamust Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid
vilkoit Õppematerjali autor

Sisukord

  • INTENSIIVKURSUS ”TOOTMISE
  • AUTOMATISEERIMINE
  • Ins. Viktor Beldjajev
  • TÄITURMEHHANISMID
  • Loengumaterjalid
  • Tallinn
  • Sisukord
  • TÄHISTUSED
  • SISSEJUHATUS
  • TÄITURMEHHANISMIDE OLEMUS
  • Täiturmehhanism
  • Täiturmehhanismide klassifikatsioon
  • Elektrilisteks täituriteks
  • Elektromehaanilised
  • Elektromagnetilisteks täituriteks
  • Hüdraulilisteks
  • Energiaallikas
  • Täitur
  • Ülekanne
  • Kontroller
  • Juhitav süsteem
  • Täituriga üksus
  • Mitte lineaarsus (
  • Täpsus
  • Accuracy
  • Lineaarsus
  • Linearity)
  • Hõõrdumine
  • Friction
  • Lõtk
  • Backlash
  • Hüsterees
  • Hysteresis
  • ,005...100
  • Sammmootor
  • ,01...50
  • Hüdrauliline silinder
  • ,01...100
  • Pneumaatiline silinder
  • ,1...100
  • Automaatsüsteem
  • Regulaator
  • Protsess
  • Mõõteaparatuur
  • Tagasiside
  • Näide
  • Täiturmehhanismide valikukriteeriumid
  • ÜLDPRINTSIIBID
  • Elektriajami mõiste
  • Alalisvool
  • Vahelduvvool
  • Mittelineaarsed elemendid vahelduvvooluahelas
  • Arvutusülesanne
  • Kolmefaasiline vahelduvvool
  • Elektrienergia muundamine mehaaniliseks energiaks
  • Elektrilised täiturid
  • Diood
  • Transistor
  • Türistor
  • ELEKTRIMOOTORID
  • Elektrimootorite ehitus
  • Alalisvoolumootorid
  • Alalisvoolumootorid (
  • Vahelduvvoolumootorid
  • Vahelduvvolumootorid
  • Asünkroonmootor
  • Sünkroonmootori
  • Käivitusmähise
  • Püsimagnetitega sünkroonmootoritel
  • Reluktanstmootor (
  • Impulsstoitega mootorid
  • Sammmootorid
  • Kaod elektrimootorites
  • Elektrimootorite talitlusviisid
  • Continuous running
  • Short-term
  • Intermittent periodic
  • Continuous-operation
  • Ülekandemehhanismid
  • Hammasrattaülekanne
  • Kruviülekanne
  • Rihmülekanne
  • Tiguülekanne
  • Planetaarülekanne
  • Laineülekanne
  • Kaitseastmed
  • ASÜNKROONMOOTOR
  • Asünkroonmootori tööpõhimõte
  • mootori kere
  • veerelaagrid
  • laagrikilbid
  • ventilaator
  • ventilaatori
  • klemmikarp
  • staatori
  • staatori mähis
  • rootor
  • võll
  • Kaks poolust
  • Neli poolust
  • Pöördväljamähisega
  • Lühismähisega
  • Õhupilu
  • Asünkroonmootori sildiandmed
  • Asünkroonmasina
  • Staatorimähiste
  • Asünkroonmasina sildiandmed
  • Asünkroonmootori ühendamine toiteallikaga
  • Tähtühendus
  • Kolmnurkühendus
  • Sildiandmed
  • Otsitavad suurused
  • Generaatori ja mootori talitlus
  • Asünkroonmootori käivitamine
  • Otsevõrkkäivitus
  • Generaator
  • Mootor
  • Täht-kolmnurkkäivituse
  • Käivitamine
  • Käivitamine sagedusmuunduriga
  • Probleem
  • Täht-kolmnurk
  • Sagedusmuundur
  • Sujuvkäiviti
  • Rihma libisemine /
  • Keskmine
  • Suur käivitusvool
  • Ülekandemehhanismi
  • Kauba kahjustamine
  • Hüdraulilised löögid
  • Ei, parim lahendus
  • Jah, vähendatud
  • Transmission peaks
  • Asünkroonmootori pidurdamine
  • SAGEDUSMUUNDURIGA ELEKTRIAJAM
  • Sagedusmuundur ja tema tööpõhimõte
  • Alaldi
  • Käivitusahel
  • Vaheldi
  • Juhtplokk
  • Pidur
  • Toide
  • Väljund
  • Alalisvoolu vahelüli
  • Vaheldis
  • Tüübitähis
  • Liides
  • Flashmälu ühendus
  • Potentsiomeeter
  • Sisendid-väljundid
  • EMC-filtri
  • Varistori maandus
  • Analoogsignaali valik
  • Toiteahelate, mootori ja
  • Sagedusjuhtimine
  • Väljatugevuse vähenemine nimisagedusest suurematel
  • Konstantse momendi talitlus kuni 87 Hz sageduseni
  • Ülekoormusala
  • Suurim lubatud moment
  • Pöördemoment
  • Pulsilaiusmodulatsioon
  • Mootori momendi vahetu juhtimine
  • Mootori koormused ja nende tunnusjooned
  • Sagedusmuunduri funktsioonid
  • Ajami käivitamine ja peatamine
  • Libistuse kompensatsioon
  • IR kompensatsioon
  • Mootori momendikompensatsioon
  • Sagedusmuunduri rakendamise näide
  • Kliimaseadme ventilaator
  • Tõstemehhanism
  • Arvutusnäide
  • Etteandeõhk
  • Külma / sooja
  • Soojusvaheti
  • Lüliti
  • Rõhuregulaator
  • Õhuvoolu
  • Pidrudusvaheldi
  • SUJUVKÄIVITIGA AJAM
  • Sujuvkäiviti ja tema tööpõhimõte
  • Vahelduvpingeregulaatori väljundpinge ja -voolu diagrammid erinevate tüürnurkade
  • Vahelduvpingeregulaatorid: (
  • Asünkroonmootori käivitamine sujuvkäivitiga
  • Rambi
  • Käivitusimpulss
  • Moment
  • Otsevõrkukäivitus
  • Sujuvkäivitus
  • Täht-kolmnurkkäivitus
  • Toitevõrk
  • Liigvooluvabastiga
  • Kontaktor
  • Liigkoormuskaitse
  • Mootorid
  • Sujuvkäiviti kaitsefunktsioonid
  • Sujuvkäiviti valik
  • Normaalne käivitus (
  • Raske käivitus (
  • Sujuvkäiviti rakendamise näide: tsentrifugaalventilaator
  • SAMMMOOTORORIGA ELEKTRIAJAM
  • Sammmootori juhtimine
  • Poolus A
  • Poolus B
  • Rootor 1
  • Rootor 2
  • Enable
  • Mähis A
  • Mähis B
  • Sammmootori koormamine
  • Taimeri väärtus
  • Pull-In Curve
  • Maximum Start Rate
  • Sammmootori rakendamise
  • Impulsside arv
  • Haaratsi
  • MÕISTED
  • Active power
  • Rectifier
  • Direct current
  • DC motor
  • Inductance motor
  • Automatic control
  • Electrical drive
  • Electrical magnet
  • Electromagnetical
  • Electromotive force
  • Excitation coil
  • Slip ring rotor
  • Generator
  • H bridge
  • Hydraulic motor
  • Inductance
  • Moment of inertia
  • Power electronic
  • International
  • Efficiency factor
  • Commutator
  • Capacitance
  • Linear motor
  • Short
  • Squirrel-cage rotor
  • Magnetic flux density
  • Magnetic flux
  • Motor
  • Complex power
  • Voltage
  • Pneumatic motor
  • Pulse width
  • Permanent magnet
  • Reactive power
  • Reducer
  • Governor
  • Robot system
  • Rotor
  • Frequency converter
  • Stepper motor
  • Stator
  • Soft starter
  • Synchronous motor
  • Resistance
  • Thermistor
  • Industrial robot
  • No-load operation
  • Inverter
  • Alternating current
  • Amperage
  • Power factor
  • Diode
  • Transistor
  • Thyristor
  • KASUTATUD KIRJANDUS

Teemad

  • Tähistused ................................................................................................................................. 5
  • Sissejuhatus ........................................................................................................................... 6
  • Täiturmehhanismide olemus ............................................................................................... 7
  • Üldprintsiibid ...................................................................................................................... 13
  • Elektrimootorid .................................................................................................................. 25
  • Asünkroonmootor .............................................................................................................. 37
  • Sagedusmuunduriga elektriajam ...................................................................................... 49
  • Sujuvkäivitiga ajam ........................................................................................................... 62
  • Sammmootororiga elektriajam ......................................................................................... 70
  • Mõisted ................................................................................................................................ 77
  • Kasutatud kirjandus .............................................................................................................. 81
  • amperage
  • torque
  • angular velocity
  • energy
  • length
  • period
  • frequency
  • power factor
  • voltage
  • active power
  • blind power
  • magnetic flux
  • density
  • linear velocity
  • charge
  • capacity
  • inductivity
  • heat energy
  • moment of inertia
  • kinetic energy
  • potential energy
  • diameter
  • gravitational
  • acceleration
  • SISSEJUHATUS
  • actuator
  • Joonis 2.1. Täiturist, energiaallikast ja ülekandest koosnev süsteem
  • täituriteks
  • piesoelektrilised
  • magnetostriktiivseid
  • kujusulameid
  • Tabel 2.1. Mõnede täiturmehhanismide omaduste võrdlus
  • Non-linearity
  • Joonis 2.2. Mõnede täiturmehhanismide võrdlus jõu ja kiiruse järgi
  • automated system
  • automaatjuhtimissüsteemiga
  • open loop
  • closed loop control
  • Joonis 2.3. Automaatjuhtimissüsteem
  • Regulaator
  • governor
  • Joonis 2.4. Bimetallregulaator
  • Protsess
  • process
  • measuring instrument
  • Tagasiside
  • feedback
  • Joonis 2.5. James Watti kesktõmberegulaator
  • Continuous power output
  • Range of motion
  • Resolution
  • Peak force / torque
  • dissipation
  • Speed characteristics
  • No load speed
  • Frequency response
  • Supply
  • motion control
  • Joonis 3.1. Elektriajami struktuur
  • Alalisvool
  • electrical current
  • DC, direct current
  • Joonis 3.2. Volt- ja ampermeetri ühendamine
  • vooluringi
  • Joonis 3.3. Alalisvool
  • Vahelduvvool
  • AC, alternating current
  • Joonis 3.4. Vahelduvpinge muutus faasiteljel
  • sin α
  • Mittelineaarsed elemendid vahelduvvooluahelas
  • Joonis 3.5. Vahelduvvooluahel. (a) pingelangud kondensaatoril, induktiivpoolil ja takistil; (b) pinge
  • voolu ja võimsuse kõverad, faasinihkega voolu ja pinge kõverate vahel
  • Tabel 3.1. Takistuste avaldised vahelduvvooluringis
  • Tabel 3.2. Vahlduvvoolu ahela võimsuste avaldised
  • cos φ
  • Kolmefaasiline vahelduvvool
  • Joonis 3.6. Kolmefaasiline vahelduvvoolusüsteem
  • Elektrienergia muundamine mehaaniliseks energiaks
  • Joonis 3.7. Elektromagnetilise induktsiooni nähtus. a – jõu tekkimine; b – elektromotoorjõu tekkimine
  • Joonis 3.8. Juhet (a) ja solenoidi (b) ümbritsev magnetväli
  • i = E / R
  • Joonis 3.9. Solenoid
  • Diood
  • diode
  • Joonis 3.10. Dioodi tähistus skeemil ja tunnusjoon
  • Joonis 3.11. Alaldi tööpõhimõte
  • Transistor
  • transistor
  • Joonis 3.12. IGBT transistori tähistus skeemil ja tema tunnusjoo
  • thyristor
  • Joonis 3.13. Türistori tähistus skeemil ja tema tunnusjoon
  • ELEKTRIMOOTORID
  • Elektrimootorite ehitus
  • Joonis 4.1. Pöördemomendi tekkimine alalisvoolumootoris
  • Alalisvoolumootorid
  • direct current motors, dc motors)
  • Vahelduvvoolumootorid
  • Joonis 4.2. Sünkroonmootori ehitus, väljepoolustega (vasakul) ja peitepoolustega (paremal)
  • f = var
  • Joonis 4.3. Sünkroonmootori tunnusjoon. 1 – sünkroontalitluses; 2 – käivitamisel
  • reluctance motor
  • Impulsstoitega mootorid
  • Kaod elektrimootorites
  • teraseskaona
  • ventilatsioonikao
  • hõõrdekao
  • Elektrimootorite talitlusviisid
  • continuous constant speed rotation
  • variable speed rotation
  • rotation with variable speed in both
  • directions
  • linear movement with constant speed
  • periodical movement
  • non
  • periodical
  • movement
  • cos φ
  • Tabel 4.1. Elektrimootorite erinevad talitlusviisid EN 60034 järg
  • with a high startup
  • torque
  • torque and electric
  • braking
  • periodic
  • periodic with a high
  • startup torque and
  • electric braking
  • periodic with related
  • load-speed changes
  • Joonis 4.4. Elektrimootori otseühendus töömasinaga, antud juhul pumbaga
  • Hammasratastel põhinevaid pöörlemiskiirust vähendavaid ja pöördemomenti suurendavaid
  • ülekandemehhanisme nimetatakse hammasreduktoriteks (vt
  • Joonis 4.5 Hammasülekannete näited: a – sirghammastega; b – kaldhammastega; c
  • silinderülekanne; d – koonusülekanne
  • Joonis 4.6. Hammaslattülekanne
  • kasutatakse pöördliikumise muutmiseks sirgjooneliseks liikumiseks
  • Kruviülekandemehhanism koosneb sirgjooneliselt liikuvast mutrist ja pöörlevast kruvist, mida mööda
  • mutter hakkab liikuma (vt
  • Joonis 4.7. Kruviülekanne
  • belt and
  • pulley transmission
  • Joonis 4.8. Kiilrihmülekanne
  • H
  • ammasrihmülekanne
  • timing belt transmission
  • Joonis 4.9. Hammasrihmülekanne ja hammasrihmad
  • worm gear
  • Joonis 4.10. Tiguülekanne
  • planetary gear
  • Joonis 4.11. Planetaarülekanne
  • wave gear
  • circular spline
  • flexspline
  • wave generator
  • Joonis 4.12. Laineülekanne
  • Kaitseastmed
  • International Protection
  • Tabel 4.2. Kaitseklassid ja nende tähendused
  • Joonis 5.1. Asünkroonmootori ehitus
  • p/min
  • staator
  • rootor
  • Joonis 5.2. Ühe ja kahe pooluspaariga lühisrootoriga asünkroonmootor
  • slip ring rotor
  • squirrel cage
  • Joonis 5.3. Asünkroonmootorites kasutatavad rootorid. a – lühisrootor; b – faasirootor
  • p/min
  • Tabel 5.1. Pooluspaaride arvule vastavad sünkroonkiirused
  • Joonis 5.4. Asünkroonmootori tunnusjooned otsevõrku käivitamisel. a – M/n tunnusjoon;
  • b – I/n tunnusjoon
  • skeemitähis
  • klemmide tähistus
  • Joonis 5.5. Lühisrootoriga asünkroonmootori skeemitähis ja
  • mähiste tähistamine
  • Joonis 5.6. Asünkroonmootori tähtühendus. (a) skemaatiline tähistus; (b) toitekaabli ühendamine mootori
  • klemmidele
  • Joonis 5.7. Asünkroonmootori kolmnurkühendus. (a) skemaatiline tähistus; (b) toitekaabli ühendamine
  • mootori klemmidele
  • väli
  • Generaatori ja mootori talitlus
  • Joonis 5.8. Elektriajami momendi-kiiruse neli kvadranti
  • direct on-line, DOL
  • käiv
  • raske käivituse
  • sujuvkäivitiga
  • Tabel 5.2. Erinevate Käivitusmeetoditega kaasnevad probleemid mootorite käivitamisel ja pidurdamisel
  • ε
  • SAGEDUSMUUNDURIGA ELEKTRIAJAM
  • frequency converter
  • Joonis 6.1. Alalisvoolu vahelüliga sagedusmuunduri ehitus
  • rectifier
  • Joonis 6.2. Kolmefaasilise mittejuhitava sildalaldi tööpõhimõte
  • inverter
  • maandusklemm
  • pidurdustakisti ühendused
  • Joonis 6.3. ABB komponentajam ACS 150
  • Sagedusjuhtimine
  • frequency control
  • const
  • Joonis 6.4. Asünkroonmootori pinge- sageduse juhtimise plokkskeem
  • Open
  • loop control
  • sagedustel
  • field weakening mode
  • Joonis 6.5. Momendi tunnusjooned nõrgendatud välja piirkonnas
  • Konstantse momendi talitlus kuni 87 Hz sageduseni
  • short- time duty
  • Joonis 6.6. Elektrimootori talitlus 87 Hz režiimis
  • Pulsilaiusmodulatsioon
  • Pulse Width Modulation
  • Joonis 6.7. Pulsi efektiivsus
  • komparaatoris
  • Joonis 6.8. Ühefaasilise siinuspinge genereerimine pulsilaiusmodulatsiooniga
  • Mootori momendi vahetu juhtimine
  • DTC, direct torque control
  • paper winders
  • Mootori koormused ja nende tunnusjooned
  • Tabel 6.1. Erinevad koormuskarakteristikud
  • hoist
  • conveyor
  • robot
  • rolling mill
  • calander
  • centrifuge
  • borer
  • winder
  • press
  • Sagedusmuunduri funktsioonid
  • Joonis 6.9. Programmeeritavad kiirendus- ja aeglustusrampide, samuti dünaamilise pidurduse kestus
  • Libistuse kompensatsioon
  • slip compensation
  • Joonis 6.10. Libistuse kompensatsiooni põhimõte
  • IR kompensatsioon
  • Joonis 6.11. Staatori pingelangu (IR) kompensatsioon
  • Tabel 6.2. Soovituslikud IR kompensatsiooni väärtused 400V pöörlevatele masinatele
  • Mootori momendikompensatsioon
  • automaatkompensatsiooni
  • Joonis 6.12. (a) Momendi kompensatsiooni, (b) momendi automaatkompensatsioon
  • Kliimaseadme ventilaator
  • Joonis 6.13. Kliimaseadme ventilaator
  • Joonis 6.14. Tõstemehhanism
  • kick start
  • Joonis 7.1. Firma ABB sujuvkäiviti
  • Joonis 7.2
  • puhul
  • ellisel juhul tuleb tähelepanu pöörata sellele, et
  • sujuvkäiviti ühendamisel võib primaarpoole ühendamisel ka sekundaarpool, mis ei
  • sisalda türistore, sattuda pinge alla
  • Joonis 7.3
  • kolmefaasiline
  • Suj
  • uvkäiviti ühendamine
  • In line
  • In Delta
  • In Line
  • In Delta
  • Joonis 7.4. Sujuvkäiviti ühendusviisid: (a) otsekäivitus; (b) täht-kolmnurk ümberlülitusega
  • Käivitus sujuvkäivitiga
  • reguleerimisala
  • Joonis 7.5. Pinge-aja tunnusjooned erinevatel käivitusviisidel
  • Vool
  • Joonis 7.6. Voolu ja momendi sõltuvused pöörlemiskiirusest erinevatel käivitusviisidel
  • kaitselüliti või
  • sulavkaitsmed
  • termoreleed
  • Joonis 7.7. Kahe asünkroonmootori ühise sujuvkäivitiga rööpkäivituslülitus
  • Tabel 7.1. Sujuvkäiviti valikukriteeriumid
  • normal start
  • Heavy duty start
  • Joonis 7.8. Tsentrifugaalventilaatoriga asünkroonmootor
  • Joonis 7.9. Täht-kolmnurk käivitamisel tekkiv vooluimpulss
  • SAMMMOOTORORIGA ELEKTRIAJAM
  • Sa
  • mmmootori ehitus ja tööpõhimõte
  • Joonis 8.1. Hübriidsammmootori ehitus
  • Joonis 8.2. Sammmootori ehitus. a – pooluse A ergastamisel; b – pooluse B ergasmatmisel
  • Sammmootori juhtimine
  • H- bridge
  • Joonis 8.3. Kahemähiselise sammmootori juhtimine kahe H- sillaga [16]
  • Joonis 8.4. Juhtimpulsside genereerimine taimeri ühe takti jooksul
  • Sammmootori koormamine
  • Joonis 8.5. Sammmootori hoidemomendi – pöördenurga tunnusjoon
  • Joonis 8.6. Sammmootori momendi-kiiruse tunnusjoon
  • Holding torque
  • Pull- Out curve
  • Maximum slew rate
  • Sammmootori rakendamise
  • näide
  • k inni
  • jõud
  • kinni
  • kokku
  • field
  • converter
  • protection
  • cirquit
  • braking resistor
  • modulation

Kommentaarid (0)

Kommentaarid sellele materjalile puuduvad. Ole esimene ja kommenteeri


Sarnased materjalid

240
pdf
138
pdf
34
doc
158
pdf
180
pdf
18
doc
1072
pdf
32
docx





30 päevane VIP +50% ROHKEM

Telli VIP ja ole 30+14 päeva mureta

5.85€

3.9€

Oled juba kasutaja? Logi sisse

Faili allalaadimiseks, pead sisse logima
Kasutajanimi / Email
Parool

Unustasid parooli?

Pole kasutajat?

Tee tasuta konto