Bipolárny krokový motor: všeobecné informácie, princíp motora

Takmer všetky elektrické spotrebiče pracujú s hnacím mechanizmom. Môžu mať inú štruktúru a princíp fungovania, ako aj funkcie prispôsobenia. Existujú rôzne typy takýchto zariadení. Jedným z najobľúbenejších a cenovo dostupných je bipolárny krokový motor, vďaka ktorému je možné zabezpečiť realizáciu presných polohovacích systémov.

Všeobecné informácie

Existujú dva typy zariadení: unipolárny krokový motor a bipolárny. Zariadenie je synchrónny bezkomutátorový elektromotor s jedným alebo viacerými vinutiami. Prúd, ktorý sa dodáva do vinutí statora, spôsobuje, že rotor je fixovaný, vďaka čomu sa vykonávajú jeho diskrétne uhlové pohyby alebo kroky.

Prvé modely takýchto zariadení sa objavili v 30. rokoch 19. storočia a boli akýmsi magnetom, ktorý uvádza do pohybu rohatkové koleso. Počas zapínania sa posunul o hodnotu ozubeného kroku. Predtým sa mechanizmus používal na lodiach britského námorníctva. aby sa torpéda pohli správnym smerom.

O niekoľko rokov neskôr americká armáda prijala toto zariadenie a začala ho aktívne používať vo svojich vojnových lodiach a iných mechanizmoch. V roku 1919 dostal Scotsman Walker patent na motor s rotorom.

V súčasnosti sú takéto mechanizmy žiadané a často sa používajú. Krokový motor sa používa na zabezpečenie hladkého fungovania brúsok a fréz, rôzne domáce spotrebiče, výrobné mechanizmy a preprava, ako aj osobné pevné disky počítačov. Preto je taký žiadaný. Zariadenie sa skladá z niekoľkých častí:

• regulátor určený na reguláciu činnosti krokového pohonu;
• špeciálne magnetické časti;
• vinutia;
• panel, ktorý funguje ako riadiaca jednotka;
• signalizačné zariadenia a vysielače, vďaka ktorým je chod zariadenia odladený a nerušený.

Bipolárne motory majú len jedno vinutie v jednej fáze, zatiaľ čo unipolárne obsahujú dve. Prvé sa považujú za ťažšie ovládateľné, ale zabezpečujú plynulú prevádzku zariadenia.

Princíp činnosti

Krokový motor funguje podľa jednoduchých princípov. Prvým krokom je privedenie napätia na svorky. Vďaka tomu sa kefy na samotnom zariadení začnú neustále pohybovať. Motor naprázdno má schopnosť konvertovať prichádzajúce impulzy.

Tieto impulzy majú pravouhlý smer a transformácia prechádza do vopred určenej polohy hnacieho hriadeľa, ktorý je k nemu pripevnený. V dôsledku toho sa hriadeľ pohybuje pod určitým uhlom. Zariadenia vybavené takouto prevodovkou sú pomerne efektívne a spoľahlivé za predpokladu, že existuje niekoľko elektromagnetov. Mali by byť umiestnené okolo centrálneho kusu železa, ktorý má ozubený tvar.

Vonkajší riadiaci obvod dodáva signál magnetu. Ak je potrebné otočiť hriadeľ v jednom alebo druhom smere, elektromagnet, do ktorého bol vyslaný impulz, začne rýchlo priťahovať zuby kolesa. Postupne sa vyrovnávajú s týmto prvkom, ale pohybujú sa vo vzťahu k ostatným magnetickým častiam svietidla.

Po vypnutí prvého elektromagnetu sa zapne druhý a začne sa súvislý pohyb ozubeného kolesa. Tým sa diel zarovná s predchádzajúcim kolesom. Tento cyklus sa opakuje toľkokrát, koľkokrát je potrebné. Každý z nich sa nazýva konštantný krok. Preto dostal motor svoje meno. Rýchlosť jeho práce môžete vypočítať spočítaním krokov, ktoré sú potrebné na zabezpečenie úplného cyklu.

Činnosť zariadenia môžete ovládať pomocou špeciálneho ovládača. To je zvyčajne potrebné v prípade nastavenia stroja alebo veternej turbíny.

Základné režimy

Produkt funguje v niekoľkých režimoch, ktoré sú vopred nakonfigurované v závislosti od potrieb osoby. Najbežnejšie sú nasledujúce:

• Vlnový režim zahŕňa tok elektrického prúdu iba jedným vinutím. Dnes sa používa zriedka, aby sa znížilo zaťaženie motora a množstvo spotrebovanej elektriny.
• Full Step - Používa sa oveľa častejšie a považuje sa za štandardný režim pre tento typ motora. Napätie na vinutí pri tejto operácii je rovnaké a pre správnu činnosť prístroj vyžaduje maximálne napätie.
• Režim polovičného kroku je jedným z originálnych spôsobov, ako zmeniť činnosť zariadenia bez ovplyvnenia riadiacej jednotky. Spočíva v súčasnom napájaní všetkých párov vinutí, čo vedie k rotácii rotora o polovicu jeho normálneho stúpania. Pomocou tejto metódy je možné získať motor s dvojitým výkonom s minimálnou spotrebou energie. Bude sa nosiť menej a vydrží dlhšie ako ten, ktorý neustále beží v režime plného kroku.
• Mikrokrokovanie je dnes najčastejšie používaný krokový motor. Princíp činnosti spočíva v tom, že sa na vinutie neaplikuje impulz, ale signál pripomínajúci tvar sínusoidy. Tento režim robí motor plynulejším a prechod z jedného kroku na druhý je neviditeľný. Vďaka tomu sú znížené trhnutia a skoky prípravku, môže fungovať ako bežný jednosmerný motor.

Posledný režim je výhodný, pretože ide skôr o spôsob napájania motora než riadenia vinutia. Preto je možné ho použiť s vlnovým alebo úplným režimom prevádzky zariadenia. Ak vezmeme do úvahy schému fungovania zariadenia v režime mikrokrokovania, môže sa zdať, že kroky sa zväčšia. V skutočnosti to tak nie je, ale proces sa stále stáva hladkým a nie sú žiadne trhnutia.

Odrody zariadení

V závislosti od určitých častí sa rozlišuje niekoľko typov krokových motorov. Každý z nich má niektoré zvláštnosti fungovania.

Motor s permanentným magnetom je považovaný za najobľúbenejší, ľahko sa nastavuje a obsluhuje. Zariadenie nesie okrúhly magnet, ktorý pripomína disk a má rôzne póly. Keď je zariadenie zapnuté, vinutia statora priťahujú a odpudzujú magnet na rotore, čo zaisťuje krútenie mechanizmu.

Pri použití tohto typu motora sa meria veľkosť kroku a indikátor kolíše medzi 45-90 stupňami. Vďaka jednoduchosti používania je zariadenie žiadané a jeho dlhá životnosť vám umožňuje nemyslieť na častú výmenu.

Nástroj s variabilným magnetom

Takéto zariadenia nemajú na rotore špeciálny magnet. Táto časť je vyrobená z magnetického mäkkého kovu vo forme ozubeného kotúča, ktorý pripomína ozubené koleso. Na statore sú viac ako štyri rôzne vinutia. Sú napájané v opačných pároch a priťahujú rotor.

Treba poznamenať, že množstvo krútiaceho momentu je trochu znížené, pretože zariadenie nemá permanentný magnet. To sa považuje za nevýhodu, ale je tu aj výhoda, pretože počas prevádzky zariadenia neexistuje žiadny zastavovací moment.

Zastavovací moment spočíva v rotáciivytvorené permanentnými magnetmi umiestnenými na rotore. Pri neprítomnosti elektrického prúdu vo vinutí sú priťahované k statoru, konkrétne k jeho kotve. Tento moment je ľahké opraviť - musíte sa pokúsiť otočiť motor ručne v odpojenom stave. V tomto prípade sú kliknutia zvyčajne počuť na každom kroku. Rozsah krokov v takomto motore sa pohybuje od 5 do 15 stupňov.

Hybridné modely

Tento typ zariadenia dostal svoje meno kvôli zvláštnosti práce, ktorá zahŕňa kombináciu princípov krokového motora s permanentnými a variabilnými magnetmi. Poskytuje dobré držanie a dynamický krútiaci moment. Výhodou zariadenia je minimálna veľkosť kroku, ktorá nepresahuje 5 stupňov. To zaisťuje maximálnu presnosť.

Mechanické časti svietidla sa otáčajú oveľa rýchlejšie ako v iných modeloch s podobným princípom fungovania. Často sa používa vo výrobných strojoch. Hlavnou nevýhodou takéhoto motora sú jeho vysoké náklady.

Je známe, že bežný motor s 8 vinutiami bude mať 50 kladných a záporných pólov, ale takýto magnet sa nedá vyrobiť. Preto zariadenie hybridného motora obsahuje 2 magnetické disky, každý s 50 zubami, ako aj valcový permanentný magnet.

V procese výroby zariadenia sú disky privarené k rôznym pólom tohto valcového magnetu a ukazuje sa, že jeden z nich na každom zo svojich zubov má kladný pól a druhý - negatívne. Pri pohľade zhora vyzerá štruktúra ako jeden kotúč so 100 zubami.

Na otáčku takého motora je 75 krokov, z ktorých každý má indikátor nie väčší ako 1,5 stupňa.

Dvojfázové motory

Dvojfázový krokový motor sa veľmi ľahko používa, jeho inštaláciu a nastavenie zvládne aj osoba bez skúseností a príslušných zručností. Zariadenie má dva typy vinutia cievky:

1. Unipolar spočíva v inštalácii jedného vinutia, ako aj špeciálneho magnetického kohútika v strede, ktorý ovplyvňuje akúkoľvek fázu. Každá sekcia je zapnutá, aby poskytovala požadovaný smer magnetického poľa. Výhodou tohto dizajnu je schopnosť fungovať bez špeciálneho prepínania. Pre každé vinutie je potrebný jeden tranzistor, takže inštalácia zariadenia je jednoduchšia. Na každú fázu sú tri vodiče a pre výstupný signál je potrebných šesť vodičov. Vinutia je možné spojiť aj prepojovacími vodičmi s permanentnými magnetmi. Stojí za to pamätať, že nebude ľahké otočiť hriadeľ, keď sa dotknete svoriek. Je to spôsobené tým, že spoločný drôt je o niečo dlhší ako časť, ktorá sa používa na pripojenie cievok.
2. Typy bipolárnych motorov majú iba jedno vinutie. Elektrický prúd do nej vstupuje špeciálnou metódou prerušenia cez pól, ktorý zabezpečuje magnet. Každá fáza má dva rôzne vodiče. Zariadenie je o niečo komplikovanejšie ako v unipolárnych modeloch, ale účinnosť je vyššia.

Existujú aj trojfázové motory, ktoré majú úzku oblasť použitia: diskové jednotky, rôzne frézky, tlačiarne a niektoré autá, kde sa používa nezvyčajný tlmič.

Iné typy zariadení

Hlavným znakom reaktívnych zariadení je malý krok, ktorý nedosahuje viac ako 1 stupeň, ako aj umiestnenie zubov umiestnených na póloch statora. Nevýhodou takéhoto motora je nedostatok synchronizačného krútiaceho momentu v prípade výpadku napájania vinutí.

Na výrobu takéhoto zariadenia budete potrebovať špeciálny prepínač, takže jeho cena je vysoká. Samotvorba je tiež vylúčená z dôvodu zložitosti dizajnu.

Synchrónne lineárne krokové motory sa používajú vtedy, keď je potrebné automatizovať výrobný proces. Aby ste to dosiahli, mali by ste zabezpečiť pohyb predmetov v rovine. Na tento účel sa používa špeciálny prevodník, ktorý mení rotačný pohyb na translačný. To sa dá dosiahnuť pomocou kinematiky.

Práve na tento účel slúži lineárny motor, ktorý premieňa impulzy na pohyb po jednej priamke. Okrem automatizácie procesu zariadenie zjednoduší kinematický diagram vodičov. V takomto zariadení je stator vyrobený z mäkkého magnetického kovu a je tu aj permanentný magnet. Stabilná prevádzka motora sa vykonáva za podmienky neustáleho dodávania impulzov do vinutí.

Krokové motory sú všestranné zariadenia, ktoré zabezpečujú bezproblémový chod rôznych elektrických spotrebičov a výrobných zariadení.