Motor stepper
Motor stepper ialah peranti elektromekanikal yang menukar isyarat elektrik kepada gerakan sudut diskret aci. Penggunaan motor stepper membolehkan badan kerja mesin melakukan pergerakan berdos yang ketat dengan menetapkan kedudukannya pada penghujung pergerakan.
Motor stepper adalah penggerak yang menyediakan pergerakan sudut tetap (langkah). Sebarang perubahan dalam sudut pemutar ialah tindak balas motor pelangkah kepada nadi input.
Pemacu motor stepper elektrik diskret digabungkan secara semula jadi dengan peranti kawalan digital, yang membolehkan ia berjaya digunakan dalam mesin pemotong logam yang dikawal secara digital, dalam robot industri dan manipulator, dalam mekanisme jam.
Pemacu elektrik diskret juga boleh dilaksanakan menggunakan siri motor elektrik tak segerak, yang disebabkan oleh kawalan khas boleh berfungsi dalam mod langkah.
Prinsip pengendalian motor stepper semua jenis adalah seperti berikut. Dengan bantuan suis elektronik, denyutan voltan dihasilkan, yang disalurkan ke gegelung kawalan yang terletak pada stator motor stepper.
Bergantung pada urutan pengujaan gegelung kawalan, satu atau satu lagi perubahan diskret dalam medan magnet berlaku dalam jurang operasi motor. Dengan anjakan sudut paksi medan magnet gegelung kawalan motor stepper, pemutarnya berputar secara diskret mengikut medan magnet. Undang-undang putaran rotor ditentukan oleh urutan, kitaran tugas dan kekerapan denyutan kawalan, serta oleh jenis dan parameter reka bentuk motor stepper.
Prinsip pengendalian motor stepper (mendapatkan pergerakan diskret rotor) akan dipertimbangkan menggunakan contoh litar termudah motor stepper dua fasa (Rajah 1).
nasi. 1. Gambar rajah ringkas motor stepper dengan rotor aktif
Motor stepper mempunyai dua pasang tiang stator yang jelas di mana belitan pengujaan (kawalan) terletak: belitan 3 dengan terminal 1H — 1K dan belitan 2 dengan terminal 2H — 2K. Setiap belitan terdiri daripada dua bahagian yang terletak di kutub bertentangan stator 1 SM.
Rotor dalam skema yang dipertimbangkan adalah magnet kekal dua kutub.Gegelung dikuasakan oleh denyutan daripada peranti kawalan yang menukarkan jujukan satu saluran bagi denyutan kawalan input kepada berbilang saluran (mengikut bilangan fasa motor stepper).
Kedudukan akan stabil kerana terdapat momen penyegerak yang bertindak pada pemutar yang cenderung untuk mengembalikan pemutar ke kedudukan keseimbangan: M = Mmaks x sinα,
di mana M.max — momen maksimum, α — sudut antara paksi medan magnet stator dan rotor.
Apabila unit kawalan menukar voltan dari gegelung 3 ke gegelung 2, medan magnet dengan kutub mendatar dihasilkan, i.e. medan magnet stator membuat putaran diskret dengan satu perempat daripada lilitan stator. Dalam kes ini, sudut perbezaan antara paksi stator dan rotor α = 90 ° akan muncul dan tork maksimum Mmax akan bertindak pada rotor. Rotor akan berputar melalui sudut α = 90 ° dan mengambil kedudukan stabil yang baru. Oleh itu, selepas gerakan melangkah medan pemegun, pemutar motor bergerak secara berperingkat.
Motor stepper dimulakan dengan peningkatan secara tiba-tiba atau beransur-ansur dalam kekerapan isyarat input dari sifar kepada yang beroperasi, hentiannya adalah dengan mengurangkan sifar, dan sebaliknya adalah dengan menukar urutan pensuisan lilitan motor stepper.
Motor stepper dicirikan oleh parameter berikut: bilangan fasa (gegelung kawalan) dan skema sambungannya, jenis motor stepper (dengan pemutar aktif atau pasif), langkah pemutar tunggal (sudut putaran pemutar dengan nadi tunggal ), voltan bekalan kuasa nominal, momen masa statik maksimum, tork terkadar, momen inersia pemutar, kekerapan pecutan.
Motor stepper adalah fasa tunggal, dua fasa dan berbilang fasa dengan pemutar aktif atau pasif. Motor stepper dikawal oleh unit kawalan elektronik. Contoh skema kawalan motor stepper ditunjukkan dalam Rajah 2.
nasi. 2. Gambar rajah fungsi pemacu elektrik motor stepper gelung terbuka
Isyarat kawalan dalam bentuk denyutan voltan dibekalkan kepada input blok 1, yang menukar urutan denyutan, sebagai contoh, ke dalam sistem empat fasa denyutan unipolar (mengikut bilangan fasa motor stepper) .
Blok 2 menjana denyutan ini berkenaan dengan tempoh dan amplitud yang diperlukan untuk operasi biasa suis 3, kepada output yang mana belitan motor pelangkah 4 disambungkan. Suis dan blok lain dikuasakan oleh sumber arus terus 5.
Dengan peningkatan keperluan untuk kualiti pemacu diskret, litar tertutup pemacu elektrik stepper (Rajah 3) digunakan, yang, sebagai tambahan kepada motor stepper, termasuk penukar P, komutator K dan sensor langkah DSh. Dalam pemacu diskret sedemikian, maklumat tentang kedudukan sebenar aci mekanisme kerja RM dan kelajuan motor stepper disalurkan kepada input pengatur automatik, yang memberikan sifat set pergerakan pemacu.
nasi. 3. Gambar rajah fungsi pemacu diskret gelung tertutup
Sistem pemacu diskret moden menggunakan kawalan mikropemproses. Pelbagai aplikasi untuk pemacu motor stepper sentiasa berkembang. Penggunaannya menjanjikan dalam mesin kimpalan, peranti penyegerakan, pita dan mekanisme rakaman, sistem kawalan bekalan bahan api untuk enjin pembakaran dalaman.
Kelebihan motor stepper:
-
ketepatan yang tinggi, walaupun dengan struktur gelung terbuka, i.e. tanpa sensor sudut stereng;
-
integrasi asli dengan aplikasi pengurusan digital;
-
kekurangan suis mekanikal yang sering menyebabkan masalah dengan jenis enjin lain.
Kelemahan motor stepper:
-
tork rendah, tetapi dibandingkan dengan motor pemacu berterusan;
-
kelajuan terhad;
-
tahap getaran yang tinggi akibat pergerakan tersentak;
-
ralat besar dan ayunan dengan kehilangan denyutan dalam sistem gelung terbuka.
Kelebihan motor stepper jauh melebihi kelemahannya, jadi ia sering digunakan dalam kes di mana kuasa kecil peranti pemacu adalah mencukupi.
Artikel itu menggunakan bahan dari buku Daineko V.A., Kovalinsky A.I. Peralatan elektrik perusahaan pertanian.