A mathematical model of an electric drive created on the basis of a direct current motor with different types of excitation - independent, parallel and serial - was formed. Their characteristics were studied in the Simulink environment, and how taking into account the variable load of the electric drive caused by the arm of the robot affects this model. Such load is the source of the nonlinear component, which is introduced into the equation of motion of the electric drive and which must be taken into account in the design of the robot arm control system.
PL
Opracowano model matematyczny napędu elektrycznego, stworzony na bazie silnika prądu stałego o różnych rodzajach wzbudzenia – niezależnym, równoległym i szeregowym. Zbadano ich charakterystyki w środowisku Simulink oraz określono, jaki wpływ ma to na model uwzględniający zmienne obciążenie napędu elektrycznego wytwarzane przez ramię robota. Obciążenie to jest źródłem składowej nieliniowej, która jest wprowadzana do równania ruchu napędu elektrycznego i którą należy uwzględnić przy projektowaniu układu sterowania ramieniem robota.
To enhance the performance of humanoids, mobile robots and manipulators, motors are desired to be able to provide high torque without relying on gears. To be able to drive joint motors with high output, the current value that can flow needs to be increased. However, the heat generated by the high current drive can cause motor failure, so cooling is necessary. We used thermoelectric cooling as a new cooling method for high-power drive of motors. By developing a thermoelectric cooling module for motors and conducting experiments, the effectiveness of thermoelectric cooling was verified. In the experiment, the motor was kept running at a high current for a long period of time. The comparison with the motor alone or with water cooling showed that the thermoelectric cooling module can significantly reduce the rise in temperature of the motor. Furthermore, based on the results of the voltage value measurements, it was expected that the increase in coil resistance due to higher coil temperatures would be kept lower than in other cases. The effect on rise in internal temperature was also considered to be greater than that of water cooling. These experimental results show that the thermoelectric cooling module can be used to increase the upper limit of the current at which the motor is continuously driven.
Reliability and maintenance analysis of hydraulic positive machines basicly focused on the processes of their wear and failure. But in order to correctly assess the mechanical and volumetric efficiency of a hydraulic motor, both at the stage of development research or at the stage of control tests during its exploitation, the working volume of this motor must be correctly determined. Therefore this paper proposes a new method of assessment of the size of the working volume of a hydraulic motor. It has been shown that the hydraulic motor absorbency per one revolution of this motor shaft is a non-linear function of pressure drop in working mechanism of the motor and non-linear function of motor rotational speed. Thus the relation between the working volume of a hydraulic motor and the pressure drop in the motor working mechanism is a non-linear function. This working volume as a funcition of pressure drop has been called the actual working volume. The correctness of the proposed method was confirmed experimentally.
The innovative system, which was developed for analysis and correction of motor management, is determined for the solution of practical problems concerning the operation of the piston combustion engines. Programming of the ignition curves and fuel maps without relevant feedback, namely, without information obtained from the engine operation, increases the risk of detonation combustion, which can destroy the combustion engine. However, the main application area of this system is the development of an algorithm, which is specified for control of the combustion process based on the HCCI technology (Homogenous Charge Compression Ignition). Nowadays, the functional principle of the HCCI engine is one of the most effective possibilities on how to reach higher operational efficiency of the gasoline engine, that is, closer to the efficiency level of the diesel driving units.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper summarizes the design and development of the Axial Flux Synchronous Motors Test Stand constructed in the Łukasiewicz Research Network - Institute of Aviation in Warsaw. The test stand is fully automated and capable of measuring a wide variety of motor parameters thanks to high sampling rate of the data acquisition system and sophisticated LabView software tools. The safety of the entire installation is being monitored by an integrated safety system responsible for emergency shutdown of actuating devices when unsafe situation has been detected. The main goal of the presented test stand is to provide the efficiency map of the electrical machine being tested as a result of automatic two-dimensional speed-torque sweep with user defined resolution on both speed and torque axis.
PL
Artykuł ten podsumowuje projekt i budowę Hamowni Synchronicznych Silników Elektrycznych o Strumieniu Osiowym, która powstała w Instytucie Lotnictwa w Warszawie będącym częścią Sieci Badawczej Łukasiewicz. Opisywane stanowisko badawcze jest w pełni zautomatyzowany i ma możliwość mierzenia szerokiego zakresu parametrów silnika dzięki zastosowaniu systemu akwizycji danych o wysokiej prędkości próbkowania oraz dzięki opracowaniu zaawansowanych narzędzi programistycznych w środowisku LabView. Nad bezpieczeństwem całej instalacji czuwa zintegrowany ze stanowiskiem system bezpieczeństwa odpowiedzialny za zatrzymanie awaryjne urządzeń wykonawczych w przypadku wykrycia niebezpiecznej sytuacji. Głównym zadaniem prezentowanej hamowni jest opracowanie mapy sprawności badanego silnika jako rezultatu automatycznego przemiatania dwuwymiarowej przestrzeni prędkość-moment obrotowy o ustawianej przez użytkownika rozdzielczości osi prędkości i momentu obrotowego.
The main aim of proposed article is the design of new software system for modelling and control of discrete‐event and hybrid systems using Arduino and similar microcontrollers. In this paper we propose a new tool. It is based on Petri nets and it is called PN2ARDUINO. It offers a capability of communication with the microcontroller. Communication with the microcontroller is based on modified Firmata protocol so control algorithm can be implemented on all microcontrollers that support this type of protocol. The developed software tool was successfully verified for control of laboratory systems. It can also be used for education and also for research purposes as it offers a graphical way for designing control algorithm for hybrid and mainly discrete‐event systems. Proposed tool can enrich education and practice in the field of cyberphysical systems (Industry 4.0).
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
A complex mathematical model of dynamic processes in vibrational mounting device for assembly robot is given. Such mathematical model makes it possible to research the starting process of the mechanism, the steady-state regimes and spatial motions of any points of the assembling part. A rational model for the motor with unbalance at controlled starting is proposed, which lead to spatial oscillations of the grab and part. With the help of ideas of the sensitivity theory the algorithm for parameters synthesis of the device by using natural modes of oscillations is developed. The following results are presented: calculations and experiments of free oscillations; synthesis of device parameters; studies of dynamic processes at the mechanism starting and at steady-state regimes, spatial motions of the characteristic points for assembling part.
PL
Streszczenie. Podano złożony model matematyczny procesów dynamicznych w wibracyjnym urządzeniu dla robota montażowego. Taki model pozwala badać proces uruchomienia mechanizmu, tryby w stanie ustalonym i ruchy przestrzenne dowolnych punktów części złożonej. Zaproponowano model silnika z niewyważeniem przy kontrolowanym starcie, który prowadzi do przestrzennych oscylacji chwytaka i części. Za pomocą koncepcji teorii wrażliwości opracowano algorytm syntezy parametrów urządzenia za pomocą naturalnych trybów oscylacji.
The constant increase of the number of vehicles and agricultural machines powered by internal combustion engines leads to an increase in pollution of the natural environment. This leads to deterioration of air cleanliness and elements of heavy metals emitted by tractors and agricultural machines penetrate into agricultural crops. In addition, the natural resources of the most popular energy source, which is crude oil,are also finite or its extraction becomes not profitable. Therefore, more and more traditional manufacturers of agricultural machinery including agricultural tractors, are testing and developing constructions with an alternative or hybrid drive. The article presents the possibilities of using hybrid drives in modern agricultural tractors. In addition, the efficiency of electric and hybrid drives used in chosen vehicles was compared.
PL
Stale zwiększająca się liczba pojazdów i maszyn rolniczych zasilanych silnikami spalinowymi prowadzi do wzrostu zanieczyszczeń środowiska naturalnego. Prowadzi to do pogorszenia stanu czystości powietrza, a pierwiastki metali ciężkich emitowanych przez ciągniki i maszyny rolnicze przenikają do płodów rolnych. Ponadto zasoby naturalne najpopularniejszego źródła energii, jakim jest ropa naftowa są również skończone albo jej wydobycie staje się nieopłacalne. W związku z tym coraz częściej producenci tradycyjnych maszyn rolniczych, w tym ciągników rolniczych, testują i rozwijają konstrukcje o alternatywnym lub hybrydowym napędzie. W artykule przedstawiono możliwości zastosowania napędów hybrydowych w nowoczesnych ciągnikach rolniczych. Ponadto porównano wydajność napędów elektrycznych i hybrydowych stosowanych w wybranych pojazdach.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono proces budowy modelu magnetycznego dla silnika synchronicznego bezszczotkowego. Przedstawiono pokrótce aparat matematyczny i zrealizowano kolejne etapy modelowania. Osobno analizowano rozkład pola od magnesów trwałych i prądów fazowych. Zaproponowano sposób zamodelowania niejednorodności szczeliny spowodowanej obecnością żłobków stojana. Dokonano porównania wyników otrzymanych z modelu analitycznego i modelu MES.
EN
In the paper the process of construction of the analytical magnetic model of brushless synchronous motor was presented. At the beginning a mathematical tools was briefly depicted. Next, all important stages in the development of 2-D motor model were analyzed. Separately was analyzed the magnetic field distribution of the permanent magnets and the phase currents. Effect of a demagnetization of magnets was considered. Concept of the relative permeance function was used to take into consideration a slotting effect. Result from an analytical model was compared with the FEM model results which showed good agreement of both models.
Długookresowe podejście do efektywności energetycznej we wszystkich sektorach przemysłowych objętych dyrektywą IED opiera się na założeniu, że energia jest wykorzystywana w sposób efektywny i zużywana we wszystkich instalacjach oraz że pewne systemy i urządzenia są powszechnie stosowane we wszystkich sektorach przemysłowych, co pozwala ustalić ogólne warianty efektywności energetycznej bez względu na specyfikę danego działania. Realizację tego założenia zapewnia wprowadzenie najlepszych dostępnych technik BAT, które obejmą najbardziej skuteczne środki zmierzające do osiągnięcia wysokiego poziomu efektywności energetycznej w ujęciu całościowym. W artykule przedstawiono systemowe podejście do optymalizacji oszczędności energii w instalacjach przemysłowych, którego podstawą jest zastosowanie BAT, ze szczególnym uwzględnieniem podsystemów napędzanych silnikiem elektrycznym, które zużywają około 65% energii elektrycznej zużywanej w przemyśle Unii Europejskiej i stanowią główny obszar oszczędności energii elektrycznej.
EN
A long-term approach to energy efficiency in all industrial sectors covered by Industrial Emissions Directive (IED) is based on premise that energy should used in an efficient manner and while it is consumed in all installations, certain systems and equipment are commonly used among all sectors of industry. This allows to establish general energy efficiency guidelines regardless of the specific characteristics of certain activities. This assumption shall underline the implementation of Best Available Techniques (BAT) which cover the most effective tools to achieve high level of comprehensive energy efficiency. The article presents systematic approach to attain energy savings optimisations in industrial installations, which is based on the use of BAT, with particular focus on subsystems driven by electric motors. Electric motors use up to 65% of the electricity consumed in industrial applications in the EU, therefore they constitute the main area in which reduction of electricity consumption is desirable.
Diagnosis of electrical direct current motors is essential for industrial plants. The emphasis is put on the development of diagnostic methods of solutions for capturing, processing and recognition of diagnostic signals. This paper presents a technique of early fault diagnosis of a DC motor. The proposed approach is based on acoustic signals. A real-world data of the DC motor were used in the analysis. The work provides an original feature extraction method called the shortened method of frequencies selection (SMoFS-15). The obtained results of the presented analysis show that the early fault diagnostic method can be used for monitoring electrical DC motors. The proposed method can also support other fault diagnosis methods based on thermal, current, and vibration signals.
Podstawowym celem wprowadzenia dyrektywy 94/9/WE (ATEX) było ujednolicenie zasad dotyczących wprowadzania na rynek Unii Europejskiej wyrobów przeznaczonych do pracy w atmosferach potencjalnie wybuchowych. Pomimo, że dyrektywa funkcjonuje już w polskim systemie prawnym od ponad dziesięciu lat, w dalszym ciągu kwestie dotyczące oceny zgodności wyrobów wywołują dyskusje. Jedne z największych kontrowersji dotyczą odpowiedzialności za wyrób oraz dokumentów jakie powinny towarzyszyć wyrobom wprowadzanym na rynek. Kolejnym trudnym zagadnieniem jest ocena czy wyrób podlega wymaganiom dyrektywy ATEX? Celem niniejszego artykułu jest próba udzielenia odpowiedzi na powyższe pytania. W artykule poruszono problematykę tzw. wyrobów z pogranicza dyrektywy ATEX oraz sposobu postępowania w przypadkach wątpliwych.
EN
The primary objective of the introduction of Directive 94/9/EC (ATEX) was to harmonize the rules on the placing on the EU market of products intended for use in potentially explosive atmospheres. Although the directive has been operating in the Polish legal system for more than ten years, still issues concerning the conformity assessment of products cause discussions. One of the biggest controversies concern product liability and documents that should accompany products introduced to the market. Another difficult issue is assessment - whether the product subject to the requirements of the ATEX Directive? The purpose of this article is an attempt to answer above questions. The article is raised the issue of the so-called 'products bordering the ATEX directive' and the way of procedure in cases of doubt.
W artykule przedstawiono wybrane aspekty wykorzystania napędu elektrycznego w obiektach latających, w szczególności w bezzałogowych aparatach latających. Dokonano porównania napędu elektrycznego z napędem opartym na silniku tłokowym, przedstawiono wady i zalety takich rozwiązań. Omówione zostały również charakterystyczne cechy i właściwości stosowanych w lotnictwie silników elektrycznych (w tym ich charakterystyk zewnętrznych) oraz źródeł energii elektrycznej, wykorzystywanych do zasilania tych silników.
EN
The paper presents selected issues of implementing the electric propulsion in flying crafts, particularly in unmanned aerial vehicles. A comparison between electric and piston engine-based systems has been presented. The paper also discusses the properties of electric motors and electrical energy sources for aviation applications.
Ze względu na wielkość silników spalinowych oraz ich zastosowanie, spotyka się różne rozwiązania układów rozruchowych. Najbardziej popularny niezależnie od mocy silnika spalinowego jest rozruch elektryczny. Jednak akumulator wykorzystywany jako źródło energii stanowi duże zagrożenie dla środowiska naturalnego. Ponadto miejsca o szczególnym zagrożeniu pożarowym również uniemożliwiają zastosowanie rozruszników elektrycznych w silnikach spalinowych. W celu ograniczenia niebezpieczeństwa możliwe jest zastosowanie rozruchu hydraulicznego, który wykorzystuje energię wysokiego ciśnienia cieczy roboczej. Obecnie powstało już kilka koncepcji rozruszników hydraulicznych, głownie dla maszyn górniczych. Celem artykułu jest przedstawienie koncepcji rozruchu hydraulicznego silników samochodów lokomotyw, które posiadają instalację hydrauliczną do napędu maszyn pomocniczych.
EN
Because of the size of internal combustion engines and their application, there are various solutions systems start-up. The most popular, regardless of the power of the internal combustion engine is the electric starter. However, the battery used as an energy source is a big threat to the environment. In addition, places of special fire hazard is also impossible to use electric starters of internal combustion engines. To reduce the risk can be used to load a hydraulic system, which harnesses the energy of high pressure working fluid. Currently already created a few concepts of hydraulic starter motors, primarily for mining machines. The purpose of this article is to present the concept of the running hydraulic motors cars, locomotives that have mounting of a hydraulic pump for driving the auxiliary machines.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the paper the results of analysis concerning magnetic circuits with shaping flux density in motor with permanent magnets have been presented. In the research FEM Method has been applied. All simulations used to compute flux density, forces, and torques have been performed in the program Ansys. The application of this method in self-loocking PM Motors was discussed in authors’ previous publications. The simulations showed differences in work of machines with density system. It can be used as the way to increase the desired drives parameters values.
PL
Artykuł stanowi analizę przydatności formowania gęstości strumienia w silnikach z magnesami stałymi. Ograniczona gęstość strumienia generowana przez magnesy stałe nie zawsze pozwala na osiągnięcie celów. Zagęszczenie strumienia tak jak przedstawiono to w poprzednich pracach autorów pozwala na intensyfikację zadań stawianych dla maszyn, w konstrukcji których użyto magnesów stałych. W poprzednich pracach autorzy przedstawili układ z koncentratorem magnetycznym. Pozwalało to dopasować kąt opasania nabiegunnika do gabarytu magnesu stałego. Dalszego zagęszczenia strumienia można dokonać poprzez zmniejszenie pola przekroju obwodu magnetycznego. W artykule przedstawiono propozycję takiego rozwiązania, oraz dokonano symulacji i analizy problemu przy pomocy metody elementów skończonych, z użyciem programu Ansys.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the paper the results of analysis concerning magnetic circuits with modelling flux density in hybrid step motor with permanent magnets has been presented. In the research FEM Method has been applied. All simulations for computing flux density, forces, and torques have been performed by the program Ansys. Application of this method in hybrid step PM Motors has been presented in previous publications. The simulations have shown differences in the work of the electrical motor with a density system. It can be used as the way to increase desired parameters of the drives.
PL
Artykuł stanowi analizę przydatności formowania gęstości strumienia w hybrydowych silnikach krokowych z magnesami stałymi. W obliczeniach zastosowano Metodę Elementów Skończonych. Wszystkich symulacji do wyliczenia gęstości strumienia, siły, momentów dokonano w środowisku ANSYS. W poprzednich publikacjach autora przedstawiono zastosowania zmian gęstości strumienia do polepszania właściwości silników z magnesami stałymi. Symulacje pokazują różnice w pracy silnika przy zastosowaniu metody zagęszczania strumienia. Może to być przydatne do poprawiania właściwości silników konstruowanych w oparciu o magnesy stałe.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono napędy liniowe i momentowe stosowane w maszynach i urządzeniach technologicznych. Omówiono budowę i zasadę ich działania. Podkreślono bardzo dobre właściwości kinematyczne i dynamiczne silników liniowych oraz dużą sztywność silników momentowych. Pokazano, że napędy bezpośrednie pozwalaja na radykalną poprawę właściwości eksploatacyjnych.
EN
The paper presents linear and torque drives used on machine tools and other production machines. Explained are engineering design and operating principles of the machines. Outstandingly high kinematic and dynamic properties of linear highlighted. The paper also demonstrates that direct drives generally tend to enhance operating conditions of the machines.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono wymagania stawiane napędom wykorzystywanym przede wszystkim w maszynach i urządzeniach technologicznych. Zdefiniowano pięć najważniejszych cech eksploatacyjnych, pozwalających na porównywanie różnych napędów. Zaproponowano definicję napędu mechatronicznego, przyjmując za główne kryterium jego funkcjonalność. Dokonano podziału napędów według kilku odmiennych kryteriów.
EN
The paper specifies the requimerents for the drives used in machine tools and other production equipment. There are defined five cardinal service features which make it possible to compare different drives. Definition of mechatronic drive is suggested with its functionality considered as fundamental criterion. A classification scheme of the drives is proposed according to different specific characteristics.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono napędy prądu stałego stosowane w maszynach i urządzeniach technologicznych. Omówiono budowę i zasadę działania napędów z komutatorem mechanicznym (ze szczotkami) i elektronicznym (bezszczotkowe). Przedstawiono najważniejsze cechy eksploatacyjne układów napędowych prądu stałego. Oceniono pięć najważniejszych cech eksploatacyjnych napędów, podkreślając szeroką rozpiętość regulacji prędkości i bardzo dobre właściwości dynamiczne.
EN
DC drives are shown on machinery and process equipment. The construction and operation of a mechanical commutator motors (with brushes) and electronics (brushless). The paper presents the main features of supplies DC power circuits. Rated operational characteristics of the five most important drives, highlighting a wide range speed and excellent dynamic properties.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono różne rodzaje silników skokowych stosowanych w maszynach i urządzeniach technologicznych. Omówiono budowę i zasadę działania tych silników oraz ich klasyfikację. Zaprezentowano sposoby sterowania i ich wpływ na elementarny skok silnika. Oceniono pięć najważniejszych cech eksploatacyjnych takich napędów, co pozwala na ich porównywanie z innymi napędami.
EN
The paper presents various stepping motors used in machine tools and other production machines. Specific design features, operating principles and classification grading of such motors are shown. Methods of control and their effect on elementary steps are reviewed. Five most important service features are identified, which makes comparison with other drives possible.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.