Шта је степпер мотор, зашто је потребан и како функционише
ДЦ степпер мотори се широко користе у нумерички управљаним машинама и роботикама. Главна разлика овог електромотора је принцип његовог рада. Осовина корачног мотора се не окреће дуже време, већ се ротира само под одређеним углом. Ово обезбеђује тачно позиционирање радног предмета у простору. Напајање таквог мотора је дискретно, односно врши се импулсима. Ови импулси такође ротирају осовину за одређени угао, свака таква ротација се назива корак, отуда и назив. Често ови електрични мотори раде у тандему са мењачем како би повећали тачност инсталације и обртног момента на осовини, и помоћу давача за праћење положаја осовине у овом тренутку. Ови елементи су потребни за пренос и претварање угла ротације. У овом чланку ћемо рећи читаоцима странице Елецроекперт о уређају, принципу рада и намену степпер мотора.
Како ради степпер мотор
По типу је синхрони електромотор без четкице. Састоји се од статор и ротор. На ротору се обично налазе секције састављене од листова електричног челика (на фотографији је то део зупчаника), а оне, заузврат, одвојене сталним магнетима. На статору се налазе намотаји у облику засебних завојница.
Принцип рада
Како корачни мотор функционише може се размотрити на условном моделу. У положају 1, напон одређене поларности се примењује на намотаје А и Б. Као резултат тога, у статору се ствара електромагнетно поље. Пошто су привлачени различити магнетни полови, ротор ће заузети свој положај дуж оси магнетног поља. Штавише, магнетно поље мотора ће спречити покушаје промене положаја ротора споља. Једноставно речено, магнетно поље статора ће радити да задржи ротор да не мења свој унапред одређени положај (на пример, под механичким оптерећењима на вратилу).
Ако се напон исте поларности примени на намотаје Д и Ц, електромагнетно поље ће се померати. То узрокује да се ротор сталног магнета окреће у положај 2. У том случају је угао ротације 90 °. Овај угао ће бити корак ротације ротора.
Положај 3 постиже се применом напона обрнуте поларности на намотаје А и Б. У том случају ће електромагнетно поље постати супротно положају 1, ротор мотора ће се померати, а укупни угао ће бити 180 °.
Када применимо напон обрнуте поларности на намотаје Д и Ц, ротор ће закретати угао до 270 ° у односу на почетни положај. Када се позитивни напон повеже са намотима А и Б, ротор ће заузети почетни положај - употпуниће револуцију за 360 °.Треба имати на уму да се ротор креће по најмањој путањи, тј. Од положаја 1 до положаја 4, ротор ће се ротирати тек након што прође између средњих 2 и 3 положаја. При повезивању намотаја после 1 положаја, одмах у 4, ротор ће се окренути у смеру супротном од казаљке на сату.
Врсте и типови по поларитету или врсти намотаја
У степпер моторима користе се биполарни и униполарни намотаји. Принцип рада је разматран на основу биполарне машине. Овај дизајн укључује употребу различитих фаза за напајање намотаја. Круг је веома сложен и захтева скупе и моћне контролне картице.
Једноставнија шема управљања у униполарним машинама. У таквој шеми почетак намотаја је повезан са заједничким "плусом". На другом закључку намотаја, наизменично се примењује минус. То осигурава ротацију ротора.
Биполарни степпер мотори су снажнији, обртни момент за 40% је већи него код униполарних. Униполарни електрични мотори су много практичнији за руковање.
Врсте мотора за дизајн ротора
Према врсти дизајна ротора, степпер мотори се деле на машине:
- са сталним магнетом;
- са променљивим магнетним отпором;
- хибрид.
Степени мотор с трајним магнетом на ротору постављен је на исти начин као у горњим примјерима. Једина разлика је у томе што је у стварним машинама број магнета много већи. Обично се дистрибуирају на заједничкој диск јединици. Број полова у модерним моторима достиже 48. Један корак код таквих електромотора је 7,5 °.
Електрични мотори са променљивим магнетним отпором. Ротор ових машина је направљен од меканих магнетних легура, а називају их и „млазни степпер“. Ротор је састављен од појединачних плоча и у контексту личи на зупчаник. Овај дизајн је неопходан тако да се магнетни ток затвара кроз зубе. Главна предност овог дизајна је непостојање тренутка закључавања. Чињеница је да ротор са сталним магнетима привлачи металне дијелове електромотора. А окренути осовину без напона на статору је прилично тешко. У корачном мотору са променљивим магнетним отпором нема таквих проблема. Међутим, значајан недостатак је мали обртни момент. Напон таквих машина је обично од 5 ° до 15 °.
Хибридни степпер мотор дизајниран је да комбинује најбоље карактеристике два претходна типа. Такви мотори имају мали нагиб у опсегу од 0,9 до 5 °, имају велики обртни момент и способност задржавања. Најважнији плус је велика прецизност уређаја. Такви електромотора користе се у најсавременијој високо прецизној опреми. Противима се може приписати само њихова висока цена. Конструктивно, ротор овог уређаја је магнетизовани цилиндар на коме су смештени магнетно мекани зуби.
На пример, у степпер мотору од 200 корака користе се два диска зупчаника са по 50 зуба. Дискови се померају један према другом зубом тако да се депресија позитивног пола подудара са избочењем негативног и обрнуто. Због тога ротор има 100 полова са обрнутим поларитетом.
Односно, јужни и северни пол се могу померати у односу на статор у 50 различитих положаја, и укупно 100. А фазни помак од четвртине даје још 100 положаја, то се врши услед секвенцијалне побуде.
СД управљање
Управљање се врши следећим методама:
- Талас. У овој методи напон се примењује на само једну завојницу на коју се ротор привлачи. Пошто је укључено само једно навијање, закретни момент ротора је мали и није погодан за пренос великих сила.
- Потпун корак. У овом извођењу, два намотаја су побуђена одједном, што обезбеђује максимални обртни момент.
- Пола корака. Комбинује прве две методе.У овом извођењу, напон се примењује прво на један од намотаја, а затим на два. Тако се остварује већи број корака и максимална сила држања која зауставља ротор при великим брзинама.
- Микростепен се изводи применом микростепских импулса. Ова метода омогућава глатку ротацију ротора и смањује трзање током рада.
Предности и мане корачних мотора
Предности ове врсте електричних машина укључују:
- високи старт, стоп, обрнуте брзине;
- вратило се ротира у складу са командом управљачког уређаја под унапред одређеним углом;
- јасно фиксирање положаја након заустављања;
- висока тачност позиционирања, без строгих захтева за повратним информацијама;
- висока поузданост због недостатка колектора;
- одржавање максималног обртног момента при малим брзинама.
Недостаци:
- евентуално кршење позиционирања током механичког оптерећења на осовини је веће од дозвољеног за одређени модел мотора;
- вероватноћа резонанције;
- сложена контролна шема;
- ниска брзина ротације, али то се не може приписати значајним недостацима, јер се степпер мотори не користе за једноставно окретање било чега без четкицена пример, али за механизме позиционирања.
Степер мотор се назива и „мотор са коначним ротором“. Ово је најпространија и истовремено кратка дефиниција таквих електричних машина. Активно се користе у ЦНЦ машинама, 3Д штампачима и роботима. Главни конкурент степпер мотору је серво, али сваки од њих има своје предности и недостатке који одређују прикладност употребе једног или другог у сваком случају.
Сродни материјали:
Учитавање ...
