Poznámky redaktora
Synchronní servomoto-
ry s permanentními magnety jsou dodávány
pro měničové napájení pro výkony jednotek
až desítek kilowattů mnohdy pro otáčky při-
bližně 10 000 min–1
.
Struktura
řízení
vysoko-
otáčkové-
ho motoru
s regulací
proudu
výpočet
proudu
iγ* = 0
Uδ*
γ, δ
u, w
uu
uv
uw
PWM
6
PMSM
∫dtdt
ω1
φ1
γ, δ
u, w
KpΔpe
Δ
Kp
pe
iδ
iu
iv
iγ
–iδ
ω
PI
PI
Uγ*
–iγ
. kompresor,
– čím větší jsou jmenovité otáčky motoru,
tím menší jmenovitý moment, motory
pro otáčky řádově desítek tisíc min-1
pra-
cují s momenty desetin jednotek new-
tonmetrů výkony jednotky desítky ki-
lowattů, motory pro otáčky stovek ti-
síc min-1
pracují s momenty mnohdy pouze
jednotek milinewtonmetrů,
– čím větší jsou maximální otáčky motoru,
tím více specifik vykazuje výkonová bilan-
ce pohonu s rostoucími otáčkami a frek-
vencí výrazně rostou magnetizační i me-
chanické ztráty, u pohonů pro rychlosti řá-
dově stovek tisíc min–1
představuje výkon
zátěže mnohdy velmi malé procento pří-
konu pouze jednotky procent), u pohonů
pro rychlosti řádově desítek tisíc min-1
jsou
účinnosti srovnatelné s hodnotami u stan-
dardních pohonů,
– vysokootáčkové motory mají malou napě-
ťovou konstantu vinutí, vinutí mají relativ-
Obr. Hor-
ní hranice rychlostí, pro které jsou elektro-
motory používány, leží v oblasti řádů sto-
vek tisíc min–1
.7ELEKTRO 6/2011
vé rovnice pohonu totiž plyne vztah pro pře-
počet momentu zátěže přes převodovku na
hřídel motoru:
**vzorec_1**
nlDBAP 2
stř
**vzorec_2**
pp
z
ηi
M
M
**vzorec_3**
p
2
p
z
ηi
J
J
**vzorec_4**
δδγγe iuiup
**vzorec_5**
δδe iup
**vzorec_6**
acckor011
m
*
δ kkkk
3
2
**vzorec_7**
qmp5,1 ipM
**vzorec_8**
q
dm
q
di
ωLi
ωLiω
ωLi
ωLiU
tgα
**vzorec_9**
MIN
d
f
qMAX
tgα
i
Li
(N·m; N·m, –) (2)
kde
M je moment hřídeli motoru,
Mz moment zátěže,
ip převod převodovky (počítaný jako po-
měr otáček motoru a zátěže),
ηp účinnost převodovky. Násled-
ně obtížné jednoznačně stanovit hrani-
ci rychlosti, které vhodné označovat
motor jako vysokootáčkový. Běžné asynchronní
motory pro síťové i měničové napájení jsou
zpravidla dodávány pro maximální otáčky
4 000 až 6 000 min–1
.
Nejvýznamnější specifika konstrukce a
vlastností pohonů s vysokootáčkovými asyn-
chronními a synchronními motory lze stručně
charakterizovat v těchto bodech:
– extrémní požadavky mechanickou pev-
nost a vyvážení rotoru u synchronních
motorů s permanentními magnety situ-
ace komplikována problémem uchycení
rotorových magnetů, které třeba bandá-
žovat,
– vysokootáčkové motory, zejména asyn-
chronní, pro otáčky nad 50 000 min–1
jsou často dodávány v tzv. Specifika vysokootáčkových
elektromotorů
Hovoří-li o vysokootáčkových elek-
tromotorech, jde o pohonné jednotky, které
mohou být konstruovány pro velmi rozdíl-
né provozní podmínky.
2.
Konstrukce specifika vysokootáčko-
vých elektromotorů jsou dále členěny po
dle způsobu použití podle konkrétních
maximálních otáček. Pro pohony s vyš-
šími rychlostmi pro maximální otáčky
200 000 300 000 min–1
, kdy frekvence
základní harmonické napětí a proudu pohy-
bují v řádech kilohertzů, nutné uplatňovat
specifický přístup jak při konstrukci motoru,
tak při jeho regulaci.
Vzhledem k závislosti působícího mo-
mentu setrvačnosti druhé mocnině pře-
vodu převodovky při použití převodov-
ky dorychla zhoršují dynamické vlastnos-
ti pohonu.
Kromě snížení účinnosti pohonu předsta-
vuje převodovka dorychla člen zmenšující
moment. Vysokootáčkové motory používané při
experimentech ČVUT v Praze
Obr. Kromě zmen-
šení momentu motoru způsobuje převodovka
dorychla výrazné zvětšení momentu setrvač-
nosti, který působí hřídeli elektromotoru,
podle vztahu:
(kg·m2
; kg·m2
, –) (3)
**vzorec_1**
nlDBAP 2
stř
**vzorec_2**
pp
z
ηi
M
M
**vzorec_3**
p
2
p
z
ηi
J
J
**vzorec_4**
δδγγe iuiup
**vzorec_5**
δδe iup
**vzorec_6**
acckor011
m
*
δ kkkk
3
2
**vzorec_7**
qmp5,1 ipM
**vzorec_8**
dmdi ωLiωωLiU
tgα
kde
J je moment setrvačnosti zátěže působící na
hřídeli elektromotoru přes převodovku,
Jz moment setrvačnosti zátěže,
ip převod převodovky (počítaný jako poměr
otáček motoru a zátěže),
ηp účinnost převodovky. V důsledku toho třeba větší mo-
ment motoru, což zvyšuje nároky rozmě-
ry a hmotnost elektromotoru. 5. kategorie
vysokootáčkových strojů lze zpravidla řadit
motory pro otáčky nad 10 000 min–1
.
S výjimkou jednofázových komutátoro-
vých sériových motorů, které používají
pro rychlosti maximálně 30 000 min–1
, se
ve vysokootáčkových pohonech lze setkat té-
měř výhradně s měničově napájenými asyn-
chronními motory nebo synchronními mo-
tory s permanentními magnety. Orientace souřadnicové soustavy
γ, δ při použití struktury s regulací proudu
δ
U
Ui
I
Ψm
I
q
β
d
γ
Obr. Prvky klasické kon
strukce motorů a klasických metod řízení
se uplatňují u pohonů rychlostí přibližně
40 000 000 min–1
. vestavném
provedení rotor a stator dodávají
zvlášť, i bez hřídele, motor montuje
jako uživatelská integrace konkrétní-
ho poháněného zařízení (včetně řešení
ložisek),
– u vysokootáčkových pohonů vždy pro-
blémem provedení mechanických vazeb,
proto systém často řešen společnou
hřídelí, které umístěn rotor motoru
i pracovní stroj, např. Jednofázové komutá-
torové sériově buzené motory používají
pro otáčky i v okolí 20 000 min–1
. Pro dosažení pře-
kročení synchronních otáček podmínkou
měničové napájení
