ما هو محرك السائر ، ولماذا هو مطلوب وكيف يعمل
تستخدم محركات السائر DC على نطاق واسع في الآلات التي يتم التحكم فيها رقميًا والروبوتات. الفرق الرئيسي لهذا المحرك الكهربائي هو مبدأ تشغيله. لا يدور عمود محرك السائر لفترة طويلة ، ولكن يدور فقط بزاوية معينة. وهذا يضمن تحديد موقع عنصر العمل بدقة في الفضاء. إن مصدر الطاقة لهذا المحرك منفصل ، أي أنه يتم تنفيذه بواسطة نبضات. تقوم هذه النبضات أيضًا بتدوير العمود بزاوية معينة ، ويطلق على كل دوران مثل هذه الخطوة ، ومن هنا الاسم. غالبًا ما تعمل هذه المحركات الكهربائية جنبًا إلى جنب مع علبة تروس لزيادة دقة التثبيت وعزم الدوران على العمود ، ومع جهاز تشفير لتتبع موضع العمود في الوقت الحالي. هذه العناصر ضرورية لإرسال وتحويل زاوية الدوران. في هذه المقالة سنخبر قراء الموقع Elecroexpert حول الجهاز ومبدأ التشغيل والغرض من محركات السائر.
كيف يعمل محرك السائر
في النوع هو محرك كهربائي متزامن بدون فرش. يتكون من الجزء الثابت والدوار. على الدوار ، توجد الأقسام عادة ، مجمعة من صفائح من الفولاذ الكهربائي (في الصورة هذا هو جزء "الترس") ، ويتم فصل تلك بدورها بمغناطيس دائم. على الجزء الثابت هناك ملفات على شكل ملفات منفصلة.
مبدأ التشغيل
يمكن النظر في كيفية عمل محرك السائر على نموذج شرطي. في الموضع 1 ، يتم تطبيق جهد قطبية معينة على اللفات A و B. ونتيجة لذلك ، يتم إنشاء مجال كهرومغناطيسي في الجزء الثابت. نظرًا لانجذاب أقطاب مغناطيسية مختلفة ، سيأخذ الدوار موقعه على طول محور المجال المغناطيسي. علاوة على ذلك ، فإن المجال المغناطيسي للمحرك سيعيق محاولات تغيير موضع الدوار من الخارج. بكلمات بسيطة ، سيعمل المجال المغناطيسي الثابت على منع الدوار من تغيير موضع المجموعة (على سبيل المثال ، تحت الأحمال الميكانيكية على العمود).
إذا تم تطبيق الجهد من نفس القطبية على اللفات D و C ، فإن المجال الكهرومغناطيسي سيتغير. هذا يتسبب في دوران الدوار المغناطيس الدائم إلى الموضع 2. في هذه الحالة ، زاوية الدوران 90 درجة. ستكون هذه الزاوية خطوة دوران الدوار.
يتم تحقيق الموضع 3 من خلال تطبيق جهد القطبية العكسي على اللفات A و B. في هذه الحالة ، سيصبح المجال الكهرومغناطيسي عكس الموضع 1 ، وسوف يتحول دوار المحركات ، وستكون الزاوية الإجمالية 180 درجة.
عند تطبيق جهد القطبية العكسية على اللفات D و C ، يدور الدوار بزاوية تصل إلى 270 درجة بالنسبة للموضع الأولي. عندما يتم توصيل الجهد الموجب بالملفات A و B ، سيأخذ الدوار موقعه الأولي - سيكمل ثورة 360 درجة.يجب أن يوضع في الاعتبار أن الدوار يتحرك على طول أصغر مسار ، أي من الموضع 1 إلى الموضع 4 ، لن يدور الدوار إلا بعد اجتياز المواضع المتوسطة 2 و 3. عند توصيل اللفات بعد موضع واحد ، فورًا إلى الموضع 4 ، سيتحول الدوار إلى عكس اتجاه عقارب الساعة.
أنواع وأنواع حسب القطبية أو نوع اللفات
في محركات السائر ، يتم استخدام اللفات ثنائية القطب وأحادية القطب. تم النظر في مبدأ التشغيل على أساس آلة ثنائية القطب. يتضمن هذا التصميم استخدام مراحل مختلفة لتشغيل اللفات. الدائرة معقدة للغاية وتتطلب بطاقات تحكم مكلفة وقوية.
مخطط تحكم أبسط في الآلات أحادية القطبية. في مثل هذا المخطط ، ترتبط بداية اللفات بـ "زائد" مشترك. في الاستنتاجات الثانية للملفات ، يتم تطبيق ناقص بالتناوب. هذا يضمن دوران الدوار.
محركات السائر ثنائية القطب أكثر قوة ، وعزم دورانها 40 ٪ أكثر من أحادي القطب. المحركات الكهربائية أحادية القطب أكثر ملاءمة للتشغيل.
أنواع المحركات لتصميم الدوار
وفقًا لنوع تصميم الدوار ، تنقسم محركات السائر إلى آلات:
- بمغناطيس دائم ؛
- مع مقاومة مغناطيسية متغيرة ؛
- هجين.
يتم ترتيب محرك السائر المغناطيس الدائم على الدوار بنفس الطريقة كما في الأمثلة أعلاه. والفرق الوحيد هو أنه في الآلات الحقيقية ، يكون عدد المغناطيس أكبر بكثير. وعادة ما يتم توزيعها على مساحة Drive مشتركة. عدد الأعمدة في المحركات الحديثة يصل إلى 48. خطوة واحدة في مثل هذه المحركات الكهربائية هي 7.5 درجة.
المحركات الكهربائية ذات المقاومة المغناطيسية المتغيرة. يتكون دوار هذه الآلات من سبائك مغناطيسية ناعمة ، ويطلق عليها أيضًا "محرك السائر النفاث". يتم تجميع الدوار من لوحات فردية ويبدو في السياق وكأنه عجلة تروس. هذا التصميم ضروري بحيث يغلق التدفق المغناطيسي من خلال الأسنان. الميزة الرئيسية لهذا التصميم هي عدم وجود لحظة قفل. والحقيقة هي أن الدوار مع مغناطيس دائم ينجذب إلى الأجزاء المعدنية للمحرك الكهربائي. ومن الصعب جدًا تحويل العمود في حالة عدم وجود جهد على الجزء الثابت. في محرك السائر ذو المقاومة المغناطيسية المتغيرة ، لا توجد مشكلة من هذا القبيل. ومع ذلك ، فإن العيب الكبير هو عزم الدوران الصغير. عادة ما تكون درجة هذه الآلات من 5 إلى 15 درجة.
تم تصميم محرك السائر الهجين لدمج أفضل ميزات النوعين السابقين. هذه المحركات لها درجة صغيرة في النطاق من 0.9 إلى 5 درجة ، ولها عزم دوران عال وقدرة على التحمل. أهم ميزة هي الدقة العالية للجهاز. يتم استخدام هذه المحركات الكهربائية في أحدث المعدات عالية الدقة. من السلبيات يمكن أن يعزى فقط تكلفتها العالية. من الناحية الهيكلية ، فإن دوار هذا الجهاز عبارة عن أسطوانة ممغنطة توجد عليها أسنان ناعمة مغناطيسيًا.
على سبيل المثال ، في محرك السائر ذي 200 خطوة ، يتم استخدام قرصين تروس مع 50 سنًا لكل منهما. يتم تحويل الأقراص بالنسبة لبعضها البعض عن طريق السن بحيث يتزامن انخفاض القطب الموجب مع بروز السالب والعكس صحيح. ونتيجة لذلك ، يحتوي الدوار على 100 عمود مع قطبية عكسية.
أي أن القطبين الجنوبي والشمالي يمكن أن يتحولا بالنسبة إلى الجزء الثابت في 50 موقعًا مختلفًا ، وفي المجموع 100. وتحول طور ربع يعطي 100 موقعًا آخر ، يتم ذلك عن طريق الإثارة المتسلسلة.
إدارة SD
تتم الإدارة بالطرق التالية:
- موجة. في هذه الطريقة ، يتم تطبيق الجهد على ملف واحد فقط ، والذي ينجذب الدوار إليه. نظرًا لأن هناك لفًا واحدًا فقط ، فإن عزم الدوران صغير ، ولا يناسب نقل القوى الكبيرة.
- الخطوة الكاملة. في هذا النموذج ، يتم تحريك ملفين في وقت واحد ، مما يضمن أقصى عزم دوران.
- نصف خطوة. يجمع بين الطريقتين الأولين.في هذا النموذج ، يتم تطبيق الجهد أولاً على أحد الملفات ، ثم على اثنين. وبالتالي ، يتم تحقيق عدد أكبر من الخطوات ، وأقصى قوة القابضة التي توقف الدوار بسرعات عالية.
- يتم تنفيذ Microstepping عن طريق تطبيق نبضات microstep. توفر هذه الطريقة دورانًا سلسًا للدوار وتقليل الرجيج أثناء التشغيل.
مزايا وعيوب محركات السائر
تشمل مزايا هذا النوع من الآلات الكهربائية ما يلي:
- بداية عالية ، توقف ، سرعات عكسية ؛
- يدور العمود وفقًا لأمر جهاز التحكم بزاوية محددة مسبقًا ؛
- تثبيت واضح للموقف بعد التوقف ؛
- دقة عالية لتحديد المواقع ، دون متطلبات التغذية المرتدة الصارمة ؛
- موثوقية عالية بسبب عدم وجود جامع ؛
- الحفاظ على أقصى عزم دوران بسرعات منخفضة.
العيوب:
- ربما يكون انتهاك الوضع أثناء الحمل الميكانيكي على العمود أعلى مما هو مسموح به لنموذج محرك معين ؛
- احتمال الرنين.
- مخطط تحكم معقد
- سرعة دوران منخفضة ، ولكن لا يمكن أن يعزى ذلك إلى عيوب كبيرة ، حيث لا يتم استخدام محركات السائر لتدوير أي شيء مثل فرش، على سبيل المثال ، ولكن لآليات تحديد المواقع.
يُدعى محرك السائر أيضًا "بمحرك كهربائي ذو موضع محدد". هذا هو التعريف الأكثر قوة وفي نفس الوقت موجز لهذه الآلات الكهربائية. يتم استخدامها بنشاط في آلات CNC والطابعات ثلاثية الأبعاد والروبوتات. المنافس الرئيسي لمحرك السائر هو محرك سيرفوولكن لكل منهم مزاياه وعيوبه التي تحدد مدى ملاءمة استخدام أحدهما أو الآخر في كل حالة.
المواد ذات الصلة:
جار التحميل ...
