Mi az a léptetőmotor, miért van rá szükség és hogyan működik?
Az egyenáramú léptetőmotorokat széles körben használják numerikus vezérlésű gépekben és robotikában. Ennek az elektromos motornak a fő különbsége a működésének alapelve. A léptetőmotor tengelye nem forog hosszú ideig, hanem csak egy bizonyos szöget forgat. Ez biztosítja a munkadarab pontos helymeghatározását az űrben. Az ilyen motor tápellátása diszkrét, azaz impulzusokkal történik. Ezek az impulzusok is forgatják a tengelyt egy bizonyos szöggel, mindegyik ilyen forgást lépésnek nevezik, innen a nevét. Ezek az elektromotorok gyakran együtt működnek egy sebességváltóval, hogy növeljék a telepítés pontosságát és a tengely nyomatékát, és egy kódolóval, amely a tengely pillanatnyi helyzetét követi nyomon. Ezek az elemek szükségesek a forgási szög átviteléhez és konvertálásához. Ebben a cikkben elmondjuk az oldal olvasóinak our.electricianexp az eszközről, a működési elvről és a léptetőmotorok céljáról.
Hogyan működik a léptetőmotor?
Típusában ez egy kefe nélküli szinkron villanymotor. A következőket tartalmazza: állórész és forgórész. A forgórészen a szakaszok általában elhelyezkednek, és elektromos acéllemezből vannak összeállítva (a képen ez a „fogaskerék” része), és ezeket pedig állandó mágnesek választják el. Az állórészen tekercsek vannak külön tekercsek formájában.
A működés elve
Feltételes modellnél megvizsgálhatjuk, hogy egy léptetőmotor működik. Az 1. helyzetben egy bizonyos polaritású feszültség van az A és B tekercsekre. Ennek eredményeként elektromágneses mező jön létre az állórészben. Mivel különböző mágneses pólusok vonzódnak, a rotor pozícióját a mágneses mező tengelye mentén veszi fel. Ezenkívül a motor mágneses tereje akadályozza a rotor helyzetének kívülről történő megváltoztatására irányuló kísérleteket. Egyszerűen fogalmazva: az állórész mágneses tere úgy működik, hogy a forgórész ne változtassa meg előre meghatározott helyzetét (például a tengely mechanikus terhelései alatt).
Ha a D és C tekercsekre azonos polaritású feszültséget alkalmaznak, akkor az elektromágneses mező eltolódik. Ez az állandó mágneses forgórész 2-es helyzetbe forog. Ebben az esetben a forgásszög 90 °. Ez a szög lesz a forgórész forgási lépése.
A 3. helyzetet az A és B tekercsek fordított polaritás feszültségének alkalmazásával érik el. Ebben az esetben az elektromágneses mező ellentétes lesz az 1. helyzettel, a motorok forgórésze eltolódik, és a teljes szög 180 °.
Ha a D és C tekercsekre fordított polaritású feszültséget adnak, a forgórész a kezdeti helyzethez viszonyítva legfeljebb 270 ° -os szöget fog forgatni. Ha az A és B tekercshez pozitív feszültség van csatlakoztatva, a forgórész kiindulási helyzetébe kerül - 360 ° -os fordulatot hajt végre.Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a forgórész a legkisebb út mentén mozog, vagyis az 1. helyzetből a 4. helyzetbe, a forgórész csak akkor forog, ha a 2. és a 3. köztes helyzetet áthaladja. Ha a tekercseket 1 helyzet után azonnal, a 4 helyzetbe kapcsolja, a forgórész az óramutató járásával ellentétesen forog.
Típusok és polaritás vagy tekercsek típusa szerint
A léptetőmotorokban bipoláris és unipoláris tekercseket használnak. A működés elvét egy bipoláris gép alapján vizsgálták meg. Ez a kialakítás különböző fázisok használatát foglalja magában a tekercsek táplálására. Az áramkör nagyon összetett, drága és hatékony vezérlőkártyákat igényel.
Egyszerűbb vezérlési séma egypólusú gépekben. Egy ilyen séma szerint a tekercsek kezdete egy közös "pluszhoz" kapcsolódik. A tekercselés második következtetésein váltakozva mínusz van. Ez biztosítja a forgórész forgását.
A bipoláris léptetőmotorok erősebbek, nyomatékuk 40% -kal nagyobb, mint az egypólusú motoroknál. Az egypólusú villanymotorok sokkal kényelmesebben működtethetők.
A rotorok kialakításához szükséges motorok típusai
A forgórész kialakításának típusa szerint a léptetőmotorokat gépekre osztják:
- állandó mágnessel;
- változó mágneses ellenállású;
- hibrid.
A rotoron lévő állandó mágneses léptetőmotor ugyanúgy van elrendezve, mint a fenti példákban. Az egyetlen különbség az, hogy a valódi gépekben a mágnesek száma sokkal nagyobb. Általában megosztott meghajtón terjesztik őket. A modern motorokban a pólusok száma eléri a 48-at. Az ilyen motorokban egy lépés 7,5 °.
Változó mágneses ellenállású motorok. Ezeknek a gépeknek a forgórésze lágy mágneses ötvözetekből készül, ezeket "jet stepper motornak" is hívják. A forgórész külön lemezekből van összeállítva, és összefüggésben úgy néz ki, mint egy fogaskerék. Ez a kialakítás szükséges ahhoz, hogy a mágneses fluxus bezáródjon a fogakon. Ennek a kialakításnak a fő előnye a reteszelő momentum hiánya. A helyzet az, hogy az állandó mágnesekkel ellátott rotor vonzza az elektromos motor fém alkatrészeit. És megfordítani a tengelyt, ha nincs feszültség az állórészen, meglehetősen nehéz. A változó mágneses ellenállású léptetőmotorban nincs ilyen probléma. Jelentős hátrány azonban a kis nyomaték. Az ilyen gépek hangmagassága általában 5 ° és 15 ° között van.
A hibrid léptetőmotorot úgy tervezték, hogy a két előző típus legjobb tulajdonságait egyesítse. Az ilyen motorok kis hangmagasságuk 0,9 és 5 ° között van, nagy nyomatékkal és tartóképességgel rendelkeznek. A legfontosabb plusz az eszköz nagy pontossága. Az ilyen villamos motorokat a legmodernebb, nagy pontosságú berendezésekben használják. Hátrányokkal csak a magas költségek tulajdoníthatók. Szerkezetileg ezen eszköz forgórésze mágneses henger, amelyen mágnesesen lágy fogak vannak elhelyezve.
Például egy 200 lépcsős lépcsős motorban két, 50 fogazott fogaskerék van használatban. A tárcsákat egymáshoz képest elmozdítják úgy, hogy a pozitív pólus lenyomása egybeesik a negatív kiálló részével és fordítva. Emiatt a rotornak 100 fordított polaritású pólusa van.
Vagyis a déli és az északi pólus az állórészhez viszonyítva 50 különféle helyzetben mozoghat, összesen 100-ban. És egy negyed fáziseltolása további 100 pozíciót ad, ezt a szekvenciális gerjesztés miatt hajtják végre.
SD menedzsment
Az irányítást a következő módszerekkel hajtják végre:
- Hullám. Ennél a módszernél a feszültséget csak egy tekercsen kell alkalmazni, amelyhez a forgórész vonzódik. Mivel csak egy tekercs van szó, a forgórész nyomatéka kicsi, és nem alkalmas nagy teljesítmény továbbítására.
- Teljes lépés. Ebben a kiviteli alakban két tekercs gerjeszt egyszerre, ami biztosítja a maximális nyomatékot.
- Fél lépés. Az első két módszert kombinálja.Ebben a kiviteli alakban a feszültséget először az egyik tekercsre, majd a kettőre vezetjük. Így nagyobb számú lépcső valósul meg, és a maximális tartóerő megállítja a forgórészt nagy sebességgel.
- A mikrotesztelést mikroszintű impulzusok alkalmazásával hajtjuk végre. Ez a módszer biztosítja a forgórész sima forgását és csökkenti a ráncolást működés közben.
A léptetőmotorok előnyei és hátrányai
Az ilyen típusú elektromos gépek előnyei a következők:
- magas indítás, leállítás, hátrameneti sebesség;
- a tengely a vezérlőkészülék parancsának megfelelően előre meghatározott szögben forog;
- a helyzet egyértelmű rögzítése megállás után;
- magas pozicionálási pontosság, szigorú visszajelzési követelmények nélkül;
- nagy megbízhatóság a kollektor hiánya miatt;
- a maximális nyomaték fenntartása alacsony fordulatszámon.
hátrányai:
- a tengely mechanikus terhelése során a helyzet megsértése valószínűleg nagyobb, mint az adott motortípus esetében megengedett;
- a rezonancia valószínűsége;
- komplex ellenőrzési rendszer;
- alacsony fordulatszám, de ezt nem lehet jelentős hátrányoknak tulajdonítani, mivel a léptetőmotorokat nem arra használják, hogy egyszerűen elforgassák brushlesspéldául a pozicionáló mechanizmusokhoz.
A léptetőmotorot „véges rotoros helyzetű elektromotornak” is nevezik. Ez az ilyen elektromos gépek legteljesebb és egyidejűbb meghatározása. Aktív módon használják őket CNC gépekben, 3D nyomtatókban és robotokban. A léptetőmotor fő versenytársa szervo meghajtó, de mindegyiknek megvannak a maga előnyei és hátrányai, amelyek minden esetben meghatározzák az egyik vagy a másik alkalmazás megfelelőségét.
Kapcsolódó anyagok:
Betöltés ...
