Step motor nedir, neden gereklidir ve nasıl çalışır?
DC step motorlar, sayısal olarak kontrol edilen makinelerde ve robotikte yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu elektrik motorunun ana farkı, çalışma prensibidir. Bir step motorun mili uzun süre dönmez, sadece belirli bir açıyı döndürür. Bu, iş parçasının uzayda doğru konumlandırılmasını sağlar. Böyle bir motorun güç kaynağı ayrıktır, yani darbelerle gerçekleştirilir. Bu darbeler ayrıca şaftı belirli bir açıyla döndürür, bu tür her rotasyona bir adım, dolayısıyla adı denir. Genellikle, bu elektrik motorları, kurulumun doğruluğunu ve şaft üzerindeki torku artırmak için bir şanzımanla ve şaftın o anki konumunu izlemek için bir kodlayıcı ile birlikte çalışır. Bu elemanlar dönüş açısının iletilmesi ve dönüştürülmesi için gereklidir. Bu yazıda sitenin okuyucularına anlatacağız electro.tomathouse cihaz, çalışma prensibi ve step motorların amacı hakkında.
Step motor nasıl çalışır?
Tipte fırçasız senkron elektrik motorudur. Şunlardan oluşur: stator ve rotor. Rotor üzerinde, bölümler genellikle elektrikli çelik levhalardan monte edilir (fotoğrafta bu “dişli” kısmıdır) ve sırayla, sabit mıknatıslarla ayrılır. Statorda ayrı bobinler şeklinde sargılar vardır.
Çalışma prensibi
Bir step motorun nasıl çalıştığı koşullu bir modelde düşünülebilir. Konum 1'de, A ve B sargılarına belirli bir polaritenin voltajı uygulanır. Sonuç olarak, statorda bir elektromanyetik alan üretilir. Farklı manyetik kutuplar çekildiğinden, rotor manyetik alan ekseni boyunca yerini alacaktır. Ayrıca, motorun manyetik alanı, rotorun konumunu dışarıdan değiştirme girişimlerini engelleyecektir. Basit bir ifadeyle, stator manyetik alanı rotorun önceden belirlenmiş pozisyonunu değiştirmesini önlemek için çalışacaktır (örneğin, şaft üzerindeki mekanik yükler altında).
D ve C sargılarına aynı polariteye sahip voltaj uygulanırsa, elektromanyetik alan değişecektir. Bu, sabit mıknatıslı rotorun 2 konumuna dönmesine neden olur. Bu durumda, dönme açısı 90 ° 'dir. Bu açı rotorun dönme adımı olacaktır.
Konum 3, A ve B sargılarına ters polarite gerilimi uygulanarak elde edilir. Bu durumda, elektromanyetik alan konum 1'e zıt olur, motorların rotoru değişir ve toplam açı 180 ° olacaktır.
D ve C sargılarına ters polarite gerilimi uygulandığında, rotor başlangıç pozisyonuna göre 270 ° 'ye kadar bir açı döndürür. A ve B sargılarına pozitif voltaj bağlandığında, rotor başlangıç konumunu alacaktır - 360 ° devrimi tamamlayacaktır.Rotorun en küçük yol boyunca hareket ettiği, yani konum 1'den konum 4'e hareket ettiği unutulmamalıdır, rotor sadece ara 2 ve 3 konumlarını geçtikten sonra dönecektir. Sargıları 1 konumdan sonra, hemen 4 konuma bağlarken, rotor saat yönünün tersine döner.
Kutup veya sargı tipine göre tip ve tipler
Step motorlarda bipolar ve unipolar sargılar kullanılır. Çalışma prensibi iki kutuplu bir makine temelinde değerlendirildi. Bu tasarım, sargılara güç vermek için farklı fazların kullanılmasını içerir. Devre çok karmaşıktır ve pahalı ve güçlü kontrol kartları gerektirir.
Tek kutuplu makinelerde daha basit bir kontrol şeması. Böyle bir şemada, sargıların başlangıcı ortak bir "artıya" bağlanır. Sargıların ikinci sonuçlarında, sırayla bir eksi uygulanır. Bu rotorun dönmesini sağlar.
Bipolar step motorlar daha güçlüdür, torkları tek kutuplu olanlardan% 40 daha fazladır. Tek kutuplu elektrik motorlarının kullanımı çok daha uygundur.
Rotor tasarımı için motor çeşitleri
Rotor tasarımının tipine göre, step motorlar makinelere ayrılır:
- kalıcı bir mıknatıs ile;
- değişken manyetik dirençli;
- melez.
Rotor üzerindeki sabit mıknatıslı step motor, yukarıdaki örneklerle aynı şekilde düzenlenmiştir. Tek fark, gerçek makinelerde mıknatıs sayısının çok daha fazla olmasıdır. Genellikle paylaşılan bir sürücüye dağıtılır. Modern motorlardaki kutup sayısı 48'e ulaşır. Bu tür elektrik motorlarında bir adım 7.5 ° 'dir.
Değişken manyetik dirence sahip elektrik motorları. Bu makinelerin rotoru yumuşak manyetik alaşımlardan yapılmıştır, ayrıca "jet step motor" olarak da adlandırılır. Rotor tek tek plakalardan monte edilir ve bağlamda bir dişli çark gibi görünür. Bu tasarım, manyetik akının dişlerden kapanması için gereklidir. Bu tasarımın ana avantajı, kilitleme anının olmamasıdır. Gerçek şu ki, sabit mıknatıslı rotor, elektrik motorunun metal parçalarına çekilir. Ve statorda voltaj yokluğunda şaftı döndürmek oldukça zordur. Değişken manyetik dirence sahip bir step motorda böyle bir problem yoktur. Bununla birlikte, önemli bir dezavantaj küçük torktur. Bu tür makinelerin eğimi genellikle 5 ° ila 15 ° arasındadır.
Hibrid step motor, önceki iki tipin en iyi özelliklerini birleştirmek için tasarlanmıştır. Bu motorlar 0.9 ila 5 ° arasında küçük bir eğime sahiptir, yüksek tork ve tutma kabiliyetine sahiptir. En önemli artı cihazın yüksek doğruluğudur. Bu tür elektrik motorları en modern yüksek hassasiyetli ekipmanlarda kullanılır. Eksileri ile sadece yüksek maliyet atfedilebilir. Yapısal olarak, bu cihazın rotoru, manyetik olarak yumuşak dişlerin bulunduğu mıknatıslanmış bir silindirdir.
Örneğin, 200 kademeli bir step motorda, her biri 50 dişli iki dişli disk kullanılır. Diskler, bir diş tarafından birbirine göre kaydırılır, böylece pozitif kutbun çökmesi, negatifin çıkıntısıyla çakışır ve tersi de geçerlidir. Bu nedenle rotorda ters polariteye sahip 100 kutup vardır.
Yani, hem güney hem de kuzey kutupları 50 farklı pozisyonda ve toplam 100'de statora göre kayabilir. Ve bir çeyrek faz kayması 100 pozisyon daha verir, bu sıralı uyarma ile yapılır.
SD yönetimi
Yönetim aşağıdaki yöntemlerle gerçekleştirilir:
- Dalga. Bu yöntemde, rotorun çekildiği sadece bir bobine voltaj uygulanır. Sadece bir sargı söz konusu olduğundan, rotor torku küçüktür ve büyük güçlerin iletilmesi için uygun değildir.
- Tam adım. Bu düzenlemede, iki sargı aynı anda uyarılır, bu da maksimum tork sağlar.
- Yarım adım. İlk iki yöntemi birleştirir.Bu düzenlemede, önce sargılardan birine, daha sonra ikiye voltaj uygulanır. Böylece, daha fazla sayıda adım ve rotoru yüksek hızlarda durduran maksimum tutma kuvveti gerçekleşir.
- Mikro adım atma, mikro adım atımları uygulanarak gerçekleştirilir. Bu yöntem rotorun düzgün bir şekilde dönmesini sağlar ve çalışma sırasında sarsıntıyı azaltır.
Step motorların avantajları ve dezavantajları
Bu tip elektrikli makinelerin avantajları şunları içerir:
- yüksek başlatma, durdurma, geri vites hızları;
- şaft, kontrol cihazının komutuna göre önceden belirlenmiş bir açıda döner;
- bir duruştan sonra pozisyonun net bir şekilde sabitlenmesi;
- sıkı geribildirim gereksinimleri olmadan yüksek konumlandırma hassasiyeti;
- toplayıcının eksikliği nedeniyle yüksek güvenilirlik;
- düşük hızlarda maksimum torku korur.
dezavantajları:
- muhtemelen şaft üzerindeki mekanik yük sırasında konumlandırmanın ihlali, belirli bir motor modeli için izin verilenden daha yüksektir;
- rezonans olasılığı;
- karmaşık kontrol şeması;
- düşük dönme hızı, ancak bu önemli dezavantajlara atfedilemez, çünkü step motorlar sadece böyle bir şeyi döndürmek için kullanılmaz fırçasızörneğin, ancak konumlandırma mekanizmaları için.
Bir kademeli motora “sonlu rotorlu konum elektrik motoru” da denir. Bu, bu tür elektrikli makinelerin en geniş ve aynı zamanda kısa tanımıdır. CNC makinelerinde, 3D yazıcılarda ve robotlarda aktif olarak kullanılırlar. Step motorun ana rakibi servo sürücüancak her birinin, her durumda birini veya diğerini kullanmanın uygunluğunu belirleyen kendi avantajları ve dezavantajları vardır.
İlgili malzemeler:
Yükleniyor ...
