Eragingailu elektrikoak robotikaren aroan

Automatizazio aurreko eragingailuak

1. irudia. Abiadura-kaxa.

Makinen automatizazioa izugarrizko aurrerapenak ari da egiten azken bi hamarkada hauetan. Elektronika eta informatika aipatzen dira beti aintzinapen horien eragile gisa. Izan ere mekanikak egin ditzakeen berrikuntzak askoz mugatuagoak bait dira. Hala eta guztiz ere, elektronikak eta mikroinformatikak osatzen duten "garunaren" eta mekanikak eskaintzen dituen sostengu eta higidura-organoen artean badira zalaparta handirik gabe aurrerapen bikaina egiten ari diren beste organo batzuk: eragingailuak.

Automatizazioa iritsi baino lehen makinen organo higikorren abiadura aldatu ahal izateko, abiadura finkoko motore elektrikoak eta abiadura-kaxak erabiltzen ziren. Hauetan, eskuz aldatzen ziren engranaje-konbinazioak aurkitzen ziren

Korronte zuzeneko motoreen ekarpena eta hauen eboluzioa

Motore elektrikoen artean korronte zuzenekoak dira abiadura aldatzeko erraztasunik handiena eskaintzen dutenak. Makinen aitzinapenetan, motore hauei esker, abiadura-kaxak kendu ahal izan dira.

Korronte zuzeneko motore konbentzional batek estatore deritzon atal finkoan korronte zuzenez elikatuz fluxu magnetikoa sortzen duen harilkatu bat izaten du; induktore deritzona.

2. irudia. Korronte zuzeneko motorez eta erreguladore elektronikoz osatutako eragingailua.

Errotore esaten zaion atal biragarriak, induzitu izenaz ezagutzen den beste harilkatu bat du.

Motorearen ardatzak mekanikoki dituen ezaugarriak M biraketa-momentua (Nm-tan neurtzen dena) eta n biraketa-abiadura (s ^-1 -etan neurtzen dena) dira.

Magnitude mekaniko hauek magnitude elektromagnetikoekin dituzten erlazioak, erraz ulertzeko moduan jarrita, honako hauek dira:

M = K ₁ I

n = K ₂ V - IR

non:

• V = induzituari ezarritako tentsioa,
I = induzitutako korrontea,
K ₁ eta K ₂ = makinaren egiturari dagozkion konstanteak eta
R = induzitutako zirkuituaren erresistentzia elektrikoak bait dira.

Energiaren banaketa-sareko korronte alternotik abiatuz (demagun 380 V - 50 Hz) korronte zuzeneko tentsio aldagarria lortzeko, tiristorez osatutako artezgailuak erabiltzen dira. Ikus 2. irudia.

Erraz ulertzeko, ardatzak M biraketa-momentu bat emateko ( konstantez) I korronte bat eskatzen du. Baldintza hauetan n biraketa-abiadura aldatzeko U induzituko tentsioa aldatu behar da.

3. irudia. Korronte zuzeneko motoreen hiru belaunaldi. Hirurak biraketa-momentu izendatu beretsukoak. 1. Induktoreduna. 2. Iman zeramikoduna. 3. Lur arrarozko iman iraunkorrezkoa.

Korronte zuzeneko motoretan egindako aurrerapen inportante bat, korronte zuzenez elikatutako induktorearen ordez iman iraunkorrak erabiltzea izan da.

Abantailak nabariak dira:

Induktoreko harilkaturik eta hau elikatzeko tentsio-iturririk eta zirkuiturik ez da behar.
Induktoreko potentzi galerak deuseztea. Horrela, motorea berdin berotuta biraketa-momentu handiagoa lortzen da.
Biraketa-momentuaren eta -abiaduraren erlazioa lineal bihurtzen da, erregulazioa erraztuz.
Motoreak tamaina txikiagoa du.

• Polo gehiagoko motoreak egin daitezke eta horrela abiadura txiki-txikiak ere dardararik gabe lortzen dira.

Iman iraunkorretan bertan, aldaketa handiak egin dira. Hasieran ALNICO (Aluminio/nikel/kobalto/titanio/burdina) aleaziozkoak ziren, gero zeramikoak eta ondoren lur arrarozkoak (samarioa, kobaltoa, etab. dutenak). Aurrerapen honi esker, azeleraziotan eta dezeleraziotan M handiak lortzeko I handiak erabil daitezke, desmagnetizatzen gero eta zailagoak diren imanak egiten direlako.

Esan gabe doa, gaur egungo robotetan ezaugarri dinamiko onak, erantzun-denbora laburrak, edo, bestela, J inertzi momentu txikiak eta M biraketa-momentu handiak ezinbesteakoak direla. Gogoan izan azelerazioa

= /J dela.

Ikatzik gabeko motoreak (Brushless motors) eta hauentzako kontrol elektronikoak

4. irudia. Korronte zuzeneko ohizko motore baten kolektorea eta ikatzak dituena.

Orain arte aipatutako korronte zuzeneko motore guztiek errotorean kolektorea eta honekin kontaktua egiten duten ikatzak beharrezkoak dituzte. Hauxe da hain zuzen korronte zuzeneko motoreen erabiltzaileei buruhausterik handienak sortzen dizkien atala: txinpartak, ikatzen eta kolektorearen higadura, ezaugarri dinamiko eskasak, zarata, etab.

Multzo hori konmutadore mekaniko bat da. Konmutazio hori elektronikoki makinatik kanpora eginez gero, ikatzen edo eskuilen beharrik ez da.

Printzipio honetan oinarrituz sortu dira brushless deritzen motoreak. Hauetan motorearen atal nagusiak alderantzikatu egin dira korronte zuzeneko ohizko motoreekiko: induzitua estatorean dago, eta induktorea (iman iraunkorrez egina) biragarria da:

Konmutazio mekanikorik ez dagoenez, motorea elika daiteke sareko tentsioz, burdineko potentzigalerak estatorean bakarrik izaten direnez hozteko sistema eraginkorrak erabil daitezke, harilkatua erraz egiten da (automatikoki ere egin daiteke) eta tenperatura neurtzeko zundaz harilkatu hau babestea erraza da. Abantaila handiak dira hauek denak. Koska errotorearen eraikuntzan dago: imanak hautatzean eta muntatzean bereziki. Lur arrarozko imanak zeramikoak baino askoz ere garestiagoak dira, baina tamaina txikia eta ezaugarri dinamiko onak behar direnean, robotetan esate baterako, beharrezkoak dira.

Iman hauek errotorean era fidagarrian itsastea da beste arazotako bat.

5. irudia. Korronte zuzeneko brushless sistema baten uhin-forma tipikoak.

Apur bat gehiago sakon genezake korronte zuzeneko motoreen eta brushless motoreen arteko konparazioan. Batzuek brushless motoreak konmutazio elektronikodun korronte zuzeneko motoreak direla esaten dute, baina eraikuntzaren aldetik zuzenagoa litzateke agian korronte alternoko motore sinkronoak direla esatea; horixe bait da makina sinkronoen egitura

Ikatzik gabeko motorezko eragingailu hauek, motore sinkrono batez eta hau elikatzen duen erreguladore estatiko (elektroniko) batez osaturik daude, elikaduraren fasea errotorearen posizioarekin lotuta dagoelarik.

Korronte zuzeneko motoretan kolektoreak, induzituarekin mekanikoki bat eginda bait dago, korrontea posizioaren arabera zirkuitutik zirkuiturako konmutazioa egiten du.

Bruhless motoreen erregulazioa

Motoreak eta honi konektatutako oinarrizko elektronikak kanpotik begiratuta dituzten ezaugarriak honako printzipiozko eskema honen bidez ikus ditzakegu:

Indar elektroeragile sinusoidaleko motoreak ardatzei eragiteko

6. irudia.

Zenbakizko kontroldun makinetan eta produkzio-sistema malguetan bihurgailu trifasiko batez (gehienetan transistorez egina) indar elektroeragile sinusoidaleko motore bat elikatzen da.

Gaur egun gehienetan bi erregulazio-bigizta izaten ditu honelako sistema batek. Ikus 6. irudia.

Barnekoa korronte-bigizta da. Sistemaren denbora-konstante mekanikoak ez du eraginik bigizta honen erantzun-denboran. Horregatik oso lasterra da eta biraketa-bigizta da. Honi esker abiadura-gorabeherarik gabe mantentzen da ardatzaren biraketa-abiadura txikitan.

Kasu gehienetan posizio-bigizta batek osatzen du sistema.