Bipolární krokový motor: obecné informace, princip motoru

Téměř všechny elektrické spotřebiče pracují s pohonem. Mohou mít jinou strukturu a princip fungování, stejně jako funkce přizpůsobení. Existují různé typy takových zařízení. Jedním z nejoblíbenějších a cenově dostupných je bipolární krokový motor, díky kterému je možné zajistit realizaci přesných polohovacích systémů.

Obecná informace

Existují dva typy zařízení: unipolární krokový motor a bipolární. Zařízení je synchronní bezkomutátorový elektromotor s jedním nebo více vinutími. Proud, který je přiváděn do vinutí statoru, způsobuje fixaci rotoru, díky čemuž se provádějí jeho diskrétní úhlové pohyby nebo kroky.

První modely takových zařízení se objevily ve 30. letech 19. století a byly jakýmsi magnetem, který uvádí do pohybu rohatku. Při zapínání se posunul o hodnotu ozubeného stupně. Dříve byl mechanismus používán na lodích britského námořnictva. aby se torpéda pohybovala správným směrem.

O několik let později toto zařízení přijala americká armáda a začala jej aktivně používat ve svých válečných lodích a dalších mechanismech. V roce 1919 získal Scotsman Walker patent na motor s rotorem.

V současné době jsou takové mechanismy žádané a často se používají. K zajištění hladkého chodu brusek a frézek se používá krokový motor, různé domácí spotřebiče, výrobní mechanismy a doprava, stejně jako pevné disky osobních počítače. Proto je tak žádaný. Zařízení se skládá z několika částí:

• regulátor určený k regulaci činnosti krokového pohonu;
• speciální magnetické části;
• vinutí;
• panel, který funguje jako řídicí jednotka;
• signalizační zařízení a vysílače, díky nimž je provoz zařízení odladěn a nepřerušován.

Bipolární motory mají pouze jedno vinutí v jedné fázi, zatímco unipolární obsahují dvě. První jmenované jsou považovány za obtížnější na ovládání, ale zajišťují hladký chod zařízení.

Princip činnosti

Krokový motor pracuje na jednoduchých principech. Prvním krokem je přivedení napětí na svorky. Díky tomu se kartáčky na samotném zařízení začnou neustále pohybovat. Motor naprázdno má schopnost převádět příchozí impulsy.

Tyto impulsy mají pravoúhlý směr a transformace jde do předem určené polohy hnací hřídele, která je k ní připojena. V důsledku toho se hřídel pohybuje pod určitým úhlem. Zařízení vybavená takovou převodovkou jsou poměrně účinná a spolehlivá za předpokladu, že existuje několik elektromagnetů. Měly by být umístěny kolem centrálního kusu železa, který má ozubený tvar.

Externí řídicí obvod dodává signál magnetu. Pokud je nutné otočit hřídel v jednom nebo druhém směru, elektromagnet, do kterého byl vyslán impuls, začne rychle přitahovat zuby kola. Postupně se vyrovnávají s tímto prvkem, ale pohybují se ve vztahu k ostatním magnetickým částem svítidla.

Po vypnutí prvního elektromagnetu se zapne druhý a začne plynulý pohyb ozubeného kola. Tím se díl zarovná s předchozím kolem. Tento cyklus se opakuje tolikrát, kolikrát je potřeba. Každý z nich se nazývá konstantní krok. Proto dostal motor své jméno. Rychlost jeho práce můžete vypočítat počítáním kroků, které jsou nezbytné k zajištění úplného cyklu.

Činnost zařízení můžete ovládat pomocí speciálního ovladače. To je obvykle nutné v případě nastavování stroje nebo větrné turbíny.

Základní režimy

Produkt funguje v několika režimech, které jsou předem nakonfigurovány v závislosti na potřebách osoby. Nejběžnější jsou následující:

• Vlnový režim zahrnuje tok elektrického proudu pouze jedním vinutím. Dnes se používá zřídka, aby se snížilo zatížení motoru a množství spotřebované elektřiny.
• Full Step - Tento režim se používá mnohem častěji a je považován za standardní režim pro tento typ motoru. Napětí na vinutí při této operaci je stejné a zařízení vyžaduje pro správnou činnost maximální napětí.
• Režim polovičního kroku je jedním z originálních způsobů, jak změnit chod zařízení bez ovlivnění řídicí jednotky. Spočívá v současném buzení všech párů vinutí, což vede k rotaci rotoru o polovinu jeho normálního stoupání. Pomocí této metody je možné získat motor s dvojitým výkonem s minimální spotřebou energie. Bude se nosit méně a vydrží déle než ten, který neustále pracuje v režimu plného kroku.
• Mikrokrokování je dnes nejpoužívanějším krokovým motorem. Princip činnosti spočívá v tom, že na vinutí není aplikován impuls, ale signál připomínající tvar sinusoidy. Díky tomuto režimu je motor plynulejší a přechod z jednoho kroku do druhého je neviditelný. Díky tomu se omezí škubání a skoky přípravku, může fungovat jako běžný stejnosměrný motor.

Druhý režim je výhodný, protože je to spíše způsob napájení motoru než ovládání vinutí. Proto může být použit s vlnovým nebo celokrokovým režimem provozu zařízení. Pokud vezmeme v úvahu schéma zařízení fungujícího v režimu mikrokrokování, může se zdát, že se kroky zvětší. Ve skutečnosti tomu tak není, ale proces se stále stává hladkým a nedochází k trhání.

Odrůdy zařízení

V závislosti na určitých částech se rozlišuje několik typů krokových motorů. Každý z nich má některé zvláštnosti fungování.

Motor s permanentním magnetem je považován za nejoblíbenější, snadno se nastavuje a obsluhuje. Zařízení nese kulatý magnet, který připomíná disk a má různé póly. Když je zařízení zapnuto, vinutí statoru přitahují a odpuzují magnet na rotoru, což zajišťuje torzi mechanismu.

Při použití tohoto typu motoru se měří velikost kroku a indikátor kolísá mezi 45-90 stupni. Díky snadnému použití je zařízení žádané a jeho dlouhá životnost vám umožňuje nemyslet na častou výměnu.

Nástroj s variabilním magnetem

Taková zařízení nemají na rotoru speciální magnet. Tato část je vyrobena z magnetického, měkkého kovu, ve formě ozubeného disku, který připomíná ozubené kolo. Na statoru jsou více než čtyři různá vinutí. Jsou napájeny v opačných párech a přitahují rotor.

Je třeba poznamenat, že velikost točivého momentu je poněkud snížena, protože zařízení nemá permanentní magnet. To je považováno za nevýhodu, ale je to také výhoda, protože během provozu zařízení nedochází k žádnému zastavení.

Zastavovací moment spočívá v rotacivytvořené permanentními magnety umístěnými na rotoru. Jsou přitahovány ke statoru, konkrétně k jeho kotvě, v nepřítomnosti elektrického proudu ve vinutí. Tento okamžik je snadné opravit - musíte se pokusit otočit motor ručně v odpojeném stavu. V tomto případě jsou kliknutí obvykle slyšet na každém kroku. Rozsah kroku v takovém motoru se pohybuje od 5-15 stupňů.

Hybridní modely

Tento typ zařízení získal své jméno kvůli zvláštnosti práce, která zahrnuje kombinaci principů krokového motoru s permanentními a variabilními magnety. Poskytuje dobré držení a dynamický točivý moment. Výhodou zařízení je minimální velikost kroku, který nepřesahuje 5 stupňů. Tím je zajištěna maximální přesnost.

Mechanické části svítidla se otáčejí mnohem rychleji než u jiných modelů s podobným principem činnosti. Často se používá ve výrobních strojích. Hlavní nevýhodou takového motoru je jeho vysoká cena.

Je známo, že běžný motor s 8 vinutími bude mít 50 kladných a záporných pólů, ale takový magnet nelze vyrobit. Proto zařízení hybridního motoru obsahuje 2 magnetické disky, každý s 50 zuby, a také válcový permanentní magnet.

V procesu výroby zařízení jsou disky přivařeny k různým pólům tohoto válcového magnetu a ukázalo se, že jeden z nich na každém z jeho zubů má kladný pól a druhý - záporný. Při pohledu shora vypadá struktura jako jeden disk se 100 zuby.

Na otáčku takového motoru je 75 kroků, z nichž každý má indikátor ne více než 1,5 stupně.

Dvoufázové motory

Dvoufázový krokový motor se velmi snadno používá, jeho instalaci a nastavení zvládne i osoba bez zkušeností a příslušných dovedností. Zařízení má dva typy vinutí cívky:

1. Unipolar spočívá v instalaci jednoho vinutí a speciálního magnetického kohoutu ve středu, který ovlivňuje jakoukoli fázi. Každá sekce je zapnuta, aby poskytovala požadovaný směr magnetického pole. Výhodou tohoto provedení je schopnost fungovat bez speciálního spínání. Pro každé vinutí je potřeba jeden tranzistor, takže instalace zařízení je jednodušší. Na fázi jsou tři vodiče a pro výstupní signál je potřeba šest vodičů. Vinutí lze také propojit propojovacími vodiči s permanentními magnety. Stojí za to pamatovat, že nebude snadné otočit hřídel, když se dotknete svorek. To je způsobeno tím, že společný vodič je o něco delší než část, která se používá pro připojení cívek.
2. Typy bipolárních motorů mají pouze jedno vinutí. Elektrický proud do něj vstupuje speciální metodou přerušování přes pól, který zajišťuje magnet. Každá fáze má dva různé vodiče. Zařízení je poněkud složitější než u unipolárních modelů, ale účinnost je vyšší.

Existují také třífázové motory, které mají úzkou oblast použití: diskové jednotky, různé frézky, tiskárny a některá auta, kde se používá neobvyklý tlumič.

Jiné typy zařízení

Hlavním rysem reaktivních zařízení je malý krok, který nedosahuje více než 1 stupeň, stejně jako umístění zubů umístěných na pólech statoru. Nevýhodou takového motoru je nedostatek synchronizačního momentu v případě výpadku napájení vinutí.

K výrobě takového zařízení budete potřebovat speciální spínač, takže jeho cena je vysoká. Vlastní tvorba je také vyloučena kvůli složitosti designu.

Synchronní lineární krokové motory se používají tam, kde je potřeba automatizovat výrobní proces. K tomu byste měli zajistit pohyb objektů v rovině. K tomuto účelu slouží speciální převodník, který mění rotační pohyb na translační. Toho lze dosáhnout pomocí kinematiky.

Právě k tomuto účelu slouží lineární motor, který převádí impulsy na pohyb po jedné linii. Kromě automatizace procesu zařízení zjednoduší kinematické schéma vodičů. V takovém zařízení je stator vyroben z měkkého magnetického kovu a je zde také permanentní magnet. Stabilní provoz motoru se provádí za podmínky konstantního dodávání impulsů do vinutí.

Krokové motory jsou všestranná zařízení, která zajišťují bezproblémový chod nejrůznějších elektrických spotřebičů a výrobních zařízení.