MATERIALS: IV Semester 2007/2008
| No. |
Nastavne
jedinice |
URL |
1. |
OSNOVE
AKTUATORA. Zašto su važni aktuatori?
Definicije i podjele aktuatora. Primjeri različitih vrsta aktuatora:
električki, hidraulički, pneumatski, mikroaktuatori (piezoelektrički,
termalni,...). Pozicija aktuatora u sistemu automatske regulacije.
Komponente aktuatora: pojačalo snage, pogon izvršnog člana i izvršni
član. Primjer upotrebe aktuatora u sistemu regulacije razine tekućine
i protoka. Usporedba aktuatora po različitim parametrima: ovisnost
sile o brzini pozicioniranja, ovisnost sile o intervalu pozicioniranja,
omjer energija/težina. Ulazno-izlazno ponašanje aktuatora. |
PDF |
2. |
ELEKTRIČKI
STROJEVI. Definicija električkih
strojeva. Podjela električkih strojeva: istosmjerni, izmjenični
i koračni. Karakteristike motora i radnih mehanizama. Jednadžbe
kretanja osovine. Određivanje i stabilnost radne tačke. Pokazatelji
kvaliteta regulacije brzine vrtnje. Istosmjerni stroj: konstrukcija,
princip rada, podjela. Modeliranje istosmjernog stroja s serijskom,
paralelnom i nezavisnom uzbudom. Jednadžbe armaturnog i uzbudnog
kruga. |
PDF |
|
3. |
ISTOSMJERNI MOTOR
S NEZAVISNOM UZBUDOM. Matematički
model motora s nezavisnom uzbudom. Mijenjanje brzine vrtnje promjenom
napona armature, otporom armature i magnetskim tokom. Statičke karakteristike
motora: mehanička, elektromehanička, upravljačka i vanjska. Motorski
i generatorski režimi rada motora. Područja regulacije motora. Rad
motora u režimima kočenja: generatorsko, protustrujno i elektrodinamičko
kočenje. Primjene kočenja. Proračun karakteristika motora. Istosmjerni
motor s nezavisnom i konstantnom uzbudom reguliran naponom armature.
Računanje parametara motora: električka i elektromehanička vremenska
konstanta. Motor terećen generatorom. |
PDF |
4. |
ISTOSMJERNI
MOTORI S PERMANENTNIM MAGNETIMA.
Svojstva permanentnih magneta. B-H krivulja i krivulja razmagnetiziranja.
Permanentnomagnetski materijali: alnico, feriti (barij i stroncij),
samarijum-kobalt, neodijum-željezo-bor. Mehanička karakteristika
motora s permanentnim magnetom. DC motori s četkicama. Ograničenja
motora s četkicama. DC motor bez četkica (električki komutiran AC
motor). Primjene motora bez četkica. Matematički model motor s permanentnim
magnetima. Upravljanje DC motora bez četkica: upravljačka struktura,
pretvarački sklop, oblici faznih struja. |
PDF |
5. |
TIRISTORSKA
I TRANZISTORSKA POJAČALA SNAGE (UPRAVLJANJE ISTOSMJERNIM MOTORIMA).
Pojačala snage: električka, pneumatska i hidraulička. Elektronička
pojačala snage: ička pojačala snage: tiratroni, tranzistori i tiristori.
Impulsni uređaj. Tiristorski ispravljač - princip rada. Statičke
karakteristike upravljivog tiristorskog ispravljača. Tiristorski
usmjerivači. Tranzistorski pretvarač - čoper. Rad čopera u četiri
kvadranta. Matematički model čopera. Statičke karakteristike tranzistorski
napajanog elektromotornog pogona. Upravljanje motorom korištenjem
H mosnog spoja. Definicija popunjenosti mosnog spoja. Pulsno-širinska
modulacija. Generiranje PWM signala i izbor njegove frekvencije. |
PDF |
6. |
KORAČNI
MOTORI. Osnove koračnih motora.
Prednosti i nedostaci koračnih motora. Svojstva koračnih motora:
rezolucija, odziv jednog koraka, tačnost, statički moment, dinamički
moment, start stop moment. Podjela koračnih motora po vrsti uzbude,
broju faza, broju polova i načinu kretanja. Permanentnomagnetski
koračni motori: dvofazni, trofazni i višefazni. Princip rada: polukoračni
i koračni hod motora. Primjene permanentnomagnetskih koračnih motora.
Reluktancijski koračni motori: jednopaketski i višepaketski. Rezolucija
reluktancijskih motora. Djelovanje motora s više paketa statora.
Hibridni koračni motor. Matematički model hibridnog koračnog motora. |
PDF |
| 7. |
UPRAVLJANJE
KORAČNIM MOTORIMA. Elementi otvorenog
sistema upravljanja koračnim motorima: upravljački uređaj, kontroler
stanja faza i pojačalo snage. Zatvoreni sistem upravljanja koračnim
motorom - povratna veza s davača impulsa na upravljački uređaj.
Pobudni krugovi koračnih motora (pojačala snage): unipolarna i bipolarna.
Mosni spoj pojačala jedne faze motora. Struja razgradnje mosnog
spoja. Načini ubrzanja smanjenja struje pomoću spojeva dioda-otpornik
i zener dioda - dioda. Dimenzioniranje komponenti motora. Dvostruki
napon napajanja. Regulacija struje faze. Kontroleri stanja faze.
Upravljački uređaj. |
PDF |
8. |
ASINHRONI
MOTOR.
Osnove asinhronih motora. Konstrukcijske izvedbe i podjela asinhronih
motora: kavezni i klizno kolutni motori. Princip rada asinhronih
motora. Modeliranje asinhronog motora: trofazni simetrični asinhroni
motor. Jednadžbe statorskog i rotorskog kruga. Ukupni magnetski
tok. Učlenčeni magnetski tokovi statorskog i rotorskog kruga. Naponske
jednadžbe asinhronog motora. Moment asinhronog motora. Pojednostavljeni
model asinhronog motora. Stacionarni režim rada motora. Proračun
parametara: prekretno klizanje, prekretni moment, nominalna brzina
vrtnje, nominalna struja, ukupna snaga i koeficijent korisnosti
motora. Načini regulacije brzine vrtnje asinhronog motora: promjenom
napona statora, impulsnom promjenom rotorskog otpora, pretvaračem
s međukrugom u rotorskom krugu, promjenom frekvencije statorskog
napona. |
PDF |
| 9. |
PNEUMATSKI
AKTUATORI.
Osnove pneumatskih aktuatora. Jednosmjerno i dvosmjerno djelovanje
pneumatskog aktuatora. Statičke i dinamičke karakteristike. Model
pneumatskog modela s klipom (ventil + cilindar). Vrste pneumatskih
motora: membranski, klipni i motori s mijehom. Regulacijski ventili
i zasuni. Fizikalni opis rada ventila i njegove karakteristične
veličine: hod ventila i koeficijent protoka. Karakteristika protoka
regulacijskog ventila. Pogonske karakteristike regulacijskih ventila.
Klasifikacija ventila. Linerizirani model ventil + motor. Primjeri
pneumatskih aktuatora. Prednosti nedostaci upotrebe pneumatskih
aktuatora. Primjene pneumatskih aktuatora. |
PDF |
10. |
HIDRAULIČKI
AKTUATORI.
Osnove hidrauličkih aktuatora. Vrste hidrauličkih aktuatora: izvori
snage (pumpe), hidraulički ventili i hidraulički motori. Fizikalni
opisi brzine toka mase, pritiska tekućine i jednadžbe kontinuiteta.
Hidrauličke pumpe. Vrste pumpi: zupčaste, klipne i vijačne. Statičke
karakteristike pumpe. Hidraulički ventil. Linerizirana jednadžbe
ventila. Višesmjerni i tlačni hidraulički ventili. Hidraulički servoventili.
Hidraulički motor (cilindar + klip). Klipni i rotacijski klipni
motori. Vrste radnog cilindra hidrauličkog motora. Analiza statičkog
i dinamičkog ponašanja hidrauličkog motora. Hidraulički sistemi
upravljanja: otvoreni i zatvoreni. Elementi hidrauličkih krugova:
hidrauličke energijske jedinice, cjevovodi i priključnice, proporcionalni/servo
ventili i hidraulički aktuatori. Prednosti i nedostaci hidrauličkih
aktuatora. Primjene hidrauličkih aktuatora. |
PDF |
11. |
PIEZOELEKTRIČKI
AKTUATORI.
MEMS aktuatori i tehnologije. Primjeri primjene MEMS aktuatora.
Piezoelektrički efekt. Piezoelektrčki materijali: kvarc, litijum-sulfat,
PZT, PVDF, ... . Polarizacija piezo materijala (Wissove domene).
Piezoelektricitet. Piezoelektričke konfiguracije. Piezoelektrički
element. Konverzacijski i direktni efekt. Piezoelektrički koordinatni
sistem. Piezoelektrički koeficijenti. Pomak uslijed napona. Osjetljivost
- propusni opseg. Tipovi piezo aktuatora: longituadalne i transferzalne
podloge, unimorfni, bimorfni i višeslojni aktuator. Piezo aktuator
kao mikrozvučnik, nanopozicioner. Mikro aktuator za makro sisteme.
Svojstva i karakteristike PZT-a. Statičko ponašanje PZT-a, efekt
naprezanja, drift, histereza. Usporedba piezo aktuatora. Primjene
piezo aktuatora. |
PDF |
|
12. |
ELEKTROSTATIČKI
I ELEKTROMAGNETSKI AKTUATORI.
Mehanika MEMS aktuatora i njihove primjene.
Elektrostatički aktuatori, elektrostatički efekt i aktuacija. Koncept
paralelnih ploča. Izvedbe elektrostatičkih aktuatora: aktuator u
obliku češlja, rotacijski motor i mikroprekidač. Primjena elektrostatičkih
aktuatora, prednosti i nedostaci njihove upotrebe. Elektromagnetski
aktuatori. Magnetska aktuacija. Izvedbe elektromagnetskih aktuatora
i namota. Tehnike površinske obrade elektromagnetskih aktuatora:
litografija dubokim X zrakama i električko oblaganje. Mikronamoti
i njihova fabrikacija. Primjeri realizacije elektromagnetskih aktuatora.
|
PDF |
13. |
TERMALNI
AKTUATORI.
Termalna (toplotna) aktuacija. Efekat toplinskog širenja. Elektrotermalni
efekat. Termalni bimorfizam metala. Horizontalna i vertikalna deflekcija
uslijed zagrijavanja. Podjela i principi rada termalnih aktuatora.
Termoelastični, termalno bimorfni i bimorfno elektrotermalni aktuatori.
Termalni pneumatski ventili, aktuatori za pohranu podataka, memorijsko
oblikovani aktuatori. Prednosti i nedostaci termalnih aktuatora.
|
PDF |
|