מנוע צעד דו קוטבי: מידע כללי, עקרון המנוע

כמעט כל מכשירי החשמל פועלים עם מנגנוני הנעה. הם יכולים להיות בעלי מבנה ועיקרון פעולה שונים, כמו גם תכונות התאמה אישית. ישנם סוגים שונים של מכשירים כאלה. אחד הפופולריים והמשתלמים ביותר הוא מנוע הצעד הדו-קוטבי, שבזכותו ניתן לספק יישום של מערכות מיקום מדויקות.

מידע כללי

ישנם שני סוגים של מכשירים: מנוע צעד חד קוטבי ודו קוטבי. המכשיר הוא מנוע חשמלי ללא מברשות סינכרוני עם פיתול אחד או יותר. הזרם, אשר מסופק לפיתולי הסטטור, גורם לקיבוע הרוטור, שבגללו מתבצעות תנועות או צעדים זוויתיים בדידים.

הדגמים הראשונים של מכשירים כאלה הופיעו בשנות ה-30 של המאה ה-19 והיו מעין מגנט שמניע את גלגל המחגר. במהלך ההפעלה, הוא נע לפי הערך של מדרגת השיניים. בעבר, המנגנון שימש על ספינות של הצי הבריטי. על מנת להזיז את הטורפדות בכיוון הנכון.

כמה שנים מאוחר יותר, צבא ארה"ב אימץ את המכשיר הזה והחל להשתמש בו באופן פעיל בספינות המלחמה שלו ובמנגנונים אחרים. בשנת 1919 קיבל הסקוטסמן ווקר פטנט על מנוע עם רוטור.

נכון לעכשיו, מנגנונים כאלה מבוקשים והם משמשים לעתים קרובות. מנוע הצעד משמש להבטחת תפקוד חלק של מכונות השחזה והטחינה, מכשירי חשמל ביתיים שונים, מנגנוני ייצור ותחבורה, כמו גם כוננים קשיחים של אישיים מחשבים. לכן זה כל כך מבוקש.

המכשיר מורכב ממספר חלקים:

• בקר שנועד לווסת את פעולתו של כונן צעד;
• חלקים מגנטיים מיוחדים;
• פיתולים;
• פאנל המשמש כיחידת בקרה;
• מכשירי איתות ומשדרים, שבזכותם פעולת המכשיר מתבצעת באגים וללא הפרעות.

למנועים דו-קוטביים יש רק פיתול אחד בשלב אחד, בעוד שלמנועים חד-קוטביים יש שניים. הראשונים נחשבים קשים יותר לשליטה, אך מבטיחים פעולה חלקה של המכשיר.

עקרון הפעולה

מנוע צעד פועל על פי עקרונות פשוטים. השלב הראשון הוא הפעלת מתח על המסופים. הודות לכך, המברשות במכשיר עצמו מתחילות לנוע ללא הרף. למנוע הסרק יש את היכולת להמיר פולסים נכנסים.

לפולסים אלה יש כיוון מלבני והטרנספורמציה עוברת למיקום קבוע מראש של פיר ההינע, המחובר אליו. כתוצאה מכך, הפיר נע בזווית מסוימת. מכשירים המצוידים בתיבת הילוכים כזו הם די יעילים ואמינים, בתנאי שיש כמה אלקטרומגנטים. הם צריכים להיות ממוקמים סביב פיסת הברזל המרכזית, בעלת צורת שיניים.

מעגל הבקרה החיצוני מספק אות למגנט. אם יש צורך לסובב את הפיר לכיוון זה או אחר, האלקטרומגנט שאליו נשלח הדחף מתחיל למשוך במהירות את שיני הגלגל. הם מתיישרים בהדרגה עם אלמנט זה, אך נעים ביחס לחלקים מגנטיים אחרים של המתקן.

לאחר כיבוי האלקטרומגנט הראשון, השני נדלק ומתחילה התנועה המתמשכת של הגיר. זה מיישר את החלק עם הגלגל הקודם. מחזור זה חוזר על עצמו כמה פעמים שצריך. כל אחד מהם נקרא צעד קבוע. לכן המנוע קיבל את שמו. אתה יכול לחשב את מהירות עבודתו על ידי ספירת השלבים הדרושים כדי להבטיח מחזור שלם.

אתה יכול לשלוט על פעולת המכשיר באמצעות מנהל התקן מיוחד. זה בדרך כלל הכרחי במקרה של הקמת מכונה או טורבינת רוח.

מצבים בסיסיים

המוצר פועל במספר מצבים המוגדרים מראש בהתאם לצרכי האדם. הנפוצים ביותר הם הבאים:

• מצב גל כולל זרימת זרם חשמלי דרך סלילה אחת בלבד. כיום כמעט ולא משתמשים בו על מנת להפחית את העומס על המנוע ואת כמות החשמל הנצרכת.
• שלב מלא - זה משמש לעתים קרובות יותר ונחשב למצב הסטנדרטי עבור סוג זה של מנוע. המתח על הפיתול במהלך פעולה זו זהה והמכשיר דורש את המתח המרבי לפעולה נכונה.
• מצב חצי צעד הוא אחת הדרכים המקוריות לשנות את פעולת המכשיר מבלי להשפיע על יחידת הבקרה. זה מורכב מהפעלת כל זוגות הפיתולים בו זמנית, מה שמוביל לסיבוב של הרוטור במחצית הגובה הרגיל שלו. בשיטה זו ניתן להשיג מנוע כוח כפול בצריכת אנרגיה מינימלית. הוא יישחק פחות ויחזיק מעמד זמן רב יותר מזה שפועל ללא הרף במצב צעד מלא.
• Microstepping הוא מנוע הצעד הנפוץ ביותר כיום. עקרון הפעולה מורכב מהחלת על הפיתול לא דופק, אלא אות הדומה לצורת סינוסואיד. מצב זה הופך את המנוע לחלק יותר, והמעבר ממדרגה אחת לאחרת אינו נראה לעין. הודות לכך, טלטולים וקפיצות של המתקן מצטמצמים, הוא יכול לתפקד כמנוע DC רגיל.

המצב האחרון הוא יתרון מכיוון שהוא יותר שיטה להזנת המנוע במקום לשלוט בפיתולים. לכן ניתן להשתמש בו עם גל או מצב פעולה מלא של המכשיר. אם ניקח בחשבון את סכימת המכשיר הפועלת במצב microstepping, נראה כי השלבים נעשים גדולים יותר. למעשה, זה לא המקרה, אבל התהליך עדיין הופך חלק ואין טמפרטורות.

מגוון מכשירים

נבדלים בין מספר סוגים של מנועי צעד בהתאם לחלקים מסוימים. לכל אחד מהם יש כמה מוזרויות של תפקוד.

מנוע המגנט הקבוע נחשב לפופולרי ביותר, קל להגדרה ולתפעול. המכשיר נושא מגנט עגול הדומה לדיסק ובעל קטבים שונים. כאשר המכשיר מופעל, פיתולי הסטטור מושכים ודוחים את המגנט על הרוטור, מה שמבטיח את פיתול המנגנון.

כאשר משתמשים בסוג זה של מנוע, גודל הצעד נמדד, והמחוון נע בין 45-90 מעלות. קלות השימוש במכשיר הופכת אותו למבוקש, וחיי השירות הארוכים שלו מאפשרים לך לא לחשוב על החלפה תכופה.

מכשיר מגנט משתנה

למכשירים כאלה אין מגנט מיוחד על הרוטור. חלק זה עשוי מתכת מגנטית ורכה, בצורת דיסק עם שיניים הדומה לגלגל שיניים. יש יותר מארבע פיתולים שונים על הסטטור. הם מופעלים בזוגות מנוגדים ומושכים את הרוטור.

יש לציין כי כמות המומנט מופחתת במקצת, שכן למכשיר אין מגנט קבוע. זה נחשב כחיסרון, אבל יש גם יתרון, שכן אין רגע עצירה במהלך פעולת המכשיר.

רגע העצירה מורכב מסיבובנוצר על ידי מגנטים קבועים הממוקמים על הרוטור. הם נמשכים אל הסטטור, כלומר אל האבזור שלו, בהיעדר זרם חשמלי בפיתולים. זה פשוט לתקן את הרגע הזה - אתה צריך לנסות לסובב את המנוע ביד במצב מנותק. במקרה זה, נשמעות קליקים בדרך כלל בכל שלב. טווח הצעדים במנוע כזה נע בין 5-15 מעלות.

דגמים היברידיים

סוג זה של מכשיר קיבל את שמו בגלל המוזרות של העבודה, הכוללת שילוב של עקרונות מנוע צעד עם מגנטים קבועים ומשתנים. מספק אחיזה טובה ומומנט דינמי. היתרון של המכשיר הוא גודל הצעד המינימלי, שאינו עולה על 5 מעלות. זה מבטיח דיוק מרבי.

החלקים המכניים של המתקן מסתובבים הרבה יותר מהר מאשר בדגמים אחרים עם עקרון פעולה דומה. משמש לעתים קרובות במכונות ייצור. החיסרון העיקרי של מנוע כזה הוא העלות הגבוהה שלו.

ידוע שלמנוע קונבנציונלי עם 8 פיתולים יהיו 50 קטבים חיוביים ושליליים, אך לא ניתן לייצר מגנט כזה. לכן המכשיר של המנוע ההיברידי כולל 2 דיסקים מגנטיים, כל אחד עם 50 שיניים, וכן מגנט קבוע גלילי.

בתהליך ייצור המכשיר, הדיסקים מרותכים לקטבים שונים של מגנט גלילי זה מסתבר שלאחת מהן על כל אחת מהשיניים יש קוטב חיובי, והשנייה - שלילי. במבט מלמעלה, המבנה נראה כמו דיסק בודד עם 100 שיניים.

ישנם 75 צעדים לכל סיבוב של מנוע כזה, שלכל אחד מהם יש מחוון של לא יותר מ-1.5 מעלות.

מנועים דו פאזיים

מנוע הצעד הדו-פאזי קל מאוד לשימוש, ניתן להתקין ולהתאים אותו גם על ידי אדם ללא ניסיון וכישורים רלוונטיים. למכשיר שני סוגים של סליל סליל:

1. Unipolar מורכבת מהתקנת סלילה אחת, כמו גם ברז מגנטי מיוחד במרכז, המשפיע על כל שלב. כל קטע מופעל כדי לספק את הכיוון הנדרש של השדה המגנטי. היתרון של עיצוב זה הוא היכולת לתפקד ללא מיתוג מיוחד. יש צורך בטרנזיסטור אחד לכל סלילה, כך שההתקנה של המכשיר קלה יותר. ישנם שלושה חוטים לכל שלב, ושישה חוטים נדרשים לאות הפלט. ניתן לחבר את הפיתולים גם על ידי חיבור חוטים עם מגנטים קבועים. כדאי לזכור כי לא יהיה קל לסובב את הפיר כאשר אתה נוגע במסופים. זאת בשל העובדה שהחוט המשותף מעט ארוך יותר מהחלק המשמש לחיבור הסלילים.
2. לסוגי מנועים דו-קוטביים יש רק סלילה אחת. זרם חשמלי נכנס אליו בשיטת שבירה מיוחדת דרך עמוד המסופק על ידי מגנט. לכל שלב שני חוטים שונים. המכשיר קצת יותר מסובך מאשר בדגמים חד-קוטביים, אבל היעילות גבוהה יותר.

ישנם גם מנועים תלת פאזיים בעלי אזור שימוש צר: כונני דיסקים, מכונות כרסום שונות, מדפסות וכמה מכוניות בהן נעשה שימוש במנחת יוצא דופן.

סוגים אחרים של מכשירים

המאפיין העיקרי של מכשירים תגובתיים הוא צעד קטן, אשר מגיע ללא יותר ממעלה 1, כמו גם מיקום השיניים הממוקמות על עמודי הסטטור. החיסרון של מנוע כזה הוא היעדר מומנט סנכרון במקרה של הפסקת חשמל של הפיתולים.

כדי לייצר מכשיר כזה, תזדקק למתג מיוחד, ולכן העלות שלו גבוהה. יצירה עצמית אינה נכללת גם בשל מורכבות העיצוב.

מנועי צעד ליניארי סינכרוני משמשים כאשר יש צורך לבצע אוטומציה של תהליך הייצור. כדי לעשות זאת, אתה צריך להבטיח את התנועה של חפצים במטוס. לשם כך, נעשה שימוש במתמר מיוחד, אשר משנה את התנועה הסיבובית ל-transducal. ניתן להשיג זאת באמצעות קינמטיקה.

לשם כך נעשה שימוש במנוע ליניארי, הממיר דחפים לתנועה לאורך קו אחד. בנוסף לאוטומציה של התהליך, המכשיר יפשט את הדיאגרמה הקינמטית של החוטים. במכשיר כזה הסטטור עשוי ממתכת מגנטית רכה ויש גם מגנט קבוע. פעולה יציבה של המנוע מתבצעת בתנאי אספקה ​​מתמדת של פולסים לפיתולים.

מנועי צעד הם מכשירים מגוונים המבטיחים פעולה חלקה של מגוון מכשירי חשמל וציוד ייצור.