Hvad er en trinmotor, hvorfor er det nødvendigt, og hvordan fungerer det
DC-steppermotorer bruges i vid udstrækning i numerisk styrede maskiner og robotik. Den største forskel på denne elektriske motor er princippet for dens drift. Skridt på en trinmotor roterer ikke i lang tid, men roterer kun en bestemt vinkel. Dette sikrer nøjagtig placering af arbejdsemnet i rummet. Strømforsyningen til en sådan motor er diskret, dvs. den udføres med impulser. Disse impulser roterer også skaftet med en bestemt vinkel, hver sådan rotation kaldes et trin, deraf navnet. Ofte fungerer disse elektriske motorer i tandem med en gearkasse for at øge nøjagtigheden af installationen og drejningsmomentet på akslen og med en indkoder til at spore positionen af akslen i øjeblikket. Disse elementer er nødvendige for transmission og konvertering af rotationsvinklen. I denne artikel fortæller vi læserne på webstedet electro.tomathouse om enheden, driftsprincippet og formålet med stepmotorer.
Sådan fungerer en trinmotor
I type er det en børsteløs synkron elektrisk motor. Består af stator og rotor. På rotoren er sektioner sædvanligvis placeret, samlet af plader af elektrisk stål (på billedet er dette “gear” -delen), og disse er til gengæld adskilt af permanente magneter. På statoren er der viklinger i form af separate spoler.
Funktionsprincip
Sådan fungerer en trinmotor kan overvejes på en betinget model. I position 1 påføres spænding med en bestemt polaritet til viklingerne A og B. Som et resultat genereres et elektromagnetisk felt i statoren. Da forskellige magnetiske poler tiltrækkes, vil rotoren tage sin position langs magnetfeltets akse. Desuden vil motorens magnetfelt hindre forsøg på at ændre rotorens position udefra. Med enkle ord vil statormagnetfeltet arbejde på at forhindre rotoren i at ændre den indstillede position (f.eks. Under mekaniske belastninger på akslen).
Hvis der anvendes spænding med samme polaritet til viklingerne D og C, skifter det elektromagnetiske felt. Dette får permanentmagnetrotoren til at dreje til position 2. I dette tilfælde er rotationsvinklen 90 °. Denne vinkel er rotorens stigning.
Position 3 opnås ved at påføre omvendt polaritetsspænding til viklingerne A og B. I dette tilfælde vil det elektromagnetiske felt modsættes position 1, motorernes rotor skifter, og den samlede vinkel er 180 °.
Ved påføring af spænding med omvendt polaritet på viklingerne D og C roterer rotoren en vinkel på op til 270 ° i forhold til udgangspositionen. Når positiv spænding er forbundet til viklingerne A og B, indtager rotoren sin udgangsposition - den afslutter en 360 ° omdrejning.Det skal huskes, at rotoren bevæger sig langs den mindste bane, det vil sige fra position 1 til position 4, rotoren kun roterer efter passering af mellemliggende 2 og 3 positioner. Ved tilslutning af viklingerne efter 1 position straks til 4-positionen drejer rotoren mod uret.
Typer og typer efter polaritet eller type viklinger
I trinmotorer bruges bipolære og unipolære viklinger. Funktionsprincippet blev overvejet på grundlag af en bipolær maskine. Dette design involverer brugen af forskellige faser til at drive viklingerne. Kredsløbet er meget komplekst og kræver dyre og kraftfulde kontrolkort.
En enklere kontrolordning i unipolære maskiner. I en sådan ordning er starten af viklingerne forbundet med et fælles "plus". I de anden konklusioner af viklingerne anvendes et minus skiftevis. Dette sikrer rotorens rotation.
Bipolære trinnmotorer er mere kraftfulde, deres drejningsmoment er 40% mere end i unipolar. Unipolare elektriske motorer er meget mere praktiske at betjene.
Typer af motorer til rotordesign
I henhold til typen af rotorkonstruktion deles trinmotorer op i maskiner:
- med en permanent magnet;
- med variabel magnetisk modstand;
- hybrid.
Permanent magnettrinmotor på rotoren er arrangeret på samme måde som i ovenstående eksempler. Den eneste forskel er, at i virkelige maskiner er antallet af magneter meget større. De distribueres normalt på et delt drev. Antallet af poler i moderne motorer når 48. Et trin i sådanne elektriske motorer er 7,5 °.
Elektriske motorer med variabel magnetisk modstand. Rotorerne på disse maskiner er lavet af bløde magnetiske legeringer, de kaldes også "jet step motor". Rotoren er samlet fra individuelle plader og ser i sammenhæng ud som et tandhjul. Dette design er nødvendigt, så magnetisk flux lukker gennem tænderne. Den største fordel ved dette design er fraværet af et låsemoment. Faktum er, at rotoren med permanente magneter tiltrækkes af metaldelene i den elektriske motor. Og at dreje skaftet i fravær af spænding på statoren er ganske vanskeligt. I en trinmotor med variabel magnetisk modstand er der ikke et sådant problem. En betydelig ulempe er imidlertid det lille drejningsmoment. Tonen for sådanne maskiner er normalt fra 5 ° til 15 °.
Hybridstegsmotoren var designet til at kombinere de bedste funktioner i de to foregående typer. Sådanne motorer har en lille stigning i området fra 0,9 til 5 °, har et højt drejningsmoment og fastholdelsesevne. Det vigtigste plus er enhedens høje nøjagtighed. Sådanne elektriske motorer bruges i det mest moderne udstyr med høj præcision. Ved ulemper kan kun tilskrives deres høje omkostninger. Strukturelt set er denne enheds rotor en magnetiseret cylinder, hvorpå magnetisk bløde tænder er placeret.
For eksempel bruges to gearskiver med 50 tænder i en 200-trins stepmotor. Diskene forskydes i forhold til hinanden ved hjælp af en tand, så fordybningen af den positive pol falder sammen med fremspringet af det negative og vice versa. På grund af dette har rotoren 100 poler med omvendt polaritet.
Det vil sige, at syd- og nordpolen kan skifte i forhold til statoren i 50 forskellige positioner, og i alt 100. Og et faseskift på et kvarter giver yderligere 100 positioner, dette gøres på grund af sekventiel excitation.
SD-ledelse
Styring udføres ved følgende metoder:
- Wave. I denne metode påføres spænding kun til en spole, hvortil rotoren tiltrækkes. Da kun en vikling er involveret, er rotormomentet lille og er ikke egnet til transmission af store kræfter.
- Fuld trin. I denne udførelsesform spændes to viklinger på en gang, hvilket sikrer maksimalt drejningsmoment.
- Halvtrin. Kombinerer de to første metoder.I denne udførelsesform påføres spænding først til en af viklingerne og derefter til to. Således realiseres et større antal trin og en maksimal holdekraft, der stopper rotoren ved høje hastigheder.
- Mikrostepping udføres ved at anvende mikrostepimpulser. Denne metode tilvejebringer en jævn rotation af rotoren og reducerer rysten under drift.
Fordele og ulemper ved steppermotorer
Fordelene ved denne type elektriske maskiner inkluderer:
- høj start, stop, omvendt hastighed;
- skaftet roterer i overensstemmelse med kommandoen for styreindretningen i en forudbestemt vinkel;
- klar fastgørelse af position efter stop;
- høj positioneringsnøjagtighed uden strenge feedbackkrav;
- høj pålidelighed på grund af manglen på en samler;
- opretholdelse af maksimalt drejningsmoment ved lave hastigheder.
ulemper:
- muligvis er en overtrædelse af positioneringen under mekanisk belastning på skaftet højere end tilladt for en specifik motormodel;
- sandsynlighed for resonans;
- kompleks kontrolordning;
- lav rotationshastighed, men dette kan ikke tilskrives betydelige ulemper, da steppermotorer ikke bruges til blot at rotere noget lignende børsteløsf.eks. men til positionsmekanismer.
En trinmotor kaldes også en "endelig-rotor position elektrisk motor". Dette er den mest rummelige og samtidig korte definition af sådanne elektriske maskiner. De bruges aktivt i CNC-maskiner, 3D-printere og robotter. Den største konkurrent til stepper motor er servo drev, men hver af dem har sine egne fordele og ulemper, der bestemmer hensigtsmæssigheden af at bruge det ene eller det andet i hvert tilfælde.
Relaterede materialer:
Indlæser ...
