Stegmotor: arbeta princip diagram beskrivning, egenskaper

I moderna elektriska använder massor av olika enheter, varav en del är utformade för att automatisera processen verksamheten. Så är en stegmotor. Principen för drift av denna enhet och den anordning som beskrivs i artikeln.

Vad är det?

Så kallad elektromekanisk anordning för att överföra en styrsignal till den mekaniska rörelsen av rotorn. Varje rörelse slutar i en strikt förutbestämd fixeringsläge. Anordningen är en vinkel- eller linjära. Det är värt att komma ihåg att stegmotorn, principen om vilka kommer att förklaras nedan, är en synkron enhet.

Styrsystem med öppen slinga (utan återkoppling)

Oftast är denna utrustning styrs av en speciell elektronisk krets. Den livnär sig endast växelströmskällan. Sådana motorer används ofta i kretsar som kräver frekvensstyrrotation. Detta eliminerar behovet av dyra och komplicerade återkopplingsslingan och motorskydd är enklare (behöver bara ge snabb avmagnetisering).

Denna princip om operation används i system med öppen kommunikation. Man bör komma ihåg att nämnda krets (utan återkoppling) är fördelaktigt ur ekonomisk synvinkel, men det har vissa betydande begränsningar.

Sålunda, är rotation av rotorn relativt instabila, oscillerande och orsakar rotationsfrekvensen och andra egenskaper hos rörelsen i varje fall får inte vara så korrekt som möjligt, vilket de är i DC-motorer med en återkopplingsslinga. För att utvidga omfattningen av stegmotorn som krävs för att söka vägar för att minska vibrationer.

systemkonfiguration

Att bättre förstå strukturen hos stegmotorn och dess driftsprincip är det möjligt att överväga driften av anordningen under dess styrkrets, som är cirka 20 år sedan användes för tillverkning av stansade kort. För detta ändamål, som vanligen används tre- och fyra-fas stegmotor. Vi anser nu systemet för den första operationen.

Vi har redan nämnt att motorrotom roteras med en förutbestämd distans som svar på varje styrpuls. Värdet av denna rotation uttrycks i grader och kallas ett steg. Logikkretsen aktiveras under signalinhämtning, och sedan omedelbart bestämma den korrekta fasen för aktivering. Efter det, sänder den en signal till växelriktaren, laddningsström, som används stegmotorer. Egenskaperna hos denna utrustning kräver användning av olika typer av styrsystemen. Som regel är de senare monteras i vanliga transistorer, men relativt nyligen används för detta ändamål integrerade kretsar. Med dess höga potentiella produktionen automatiskt önskad fas magnetiseringslindningen (första, till exempel). Om potentialen reduceras, det är en automatisk inaktivering av fasen. Så genomförs motorskydd.

Faserna betecknade med ordningstal 1, 2, 3, etc. eller med bokstäverna A, B, C, etc. Det sista alternativet används endast i fråga om vissa två-fas motorer. Sålunda, vid varje given tidpunkt endast en fas magnetiseras från två, tre eller fyra tillgängliga (beroende på typ av motor). För att förklara principerna för drift av en sådan anordning det är permanent nämnda omständighet, men det bör inses att denna krets är inte en perfekt processtyrning.

Och steg ökning

Det enklaste alternativet är att mata de enskilda pulserna från styrkretsen. I detta fall, till exempel, är motorn på en gång vrider drivhjulet löpande bandet på ett visst avstånd framåt. Det bör noteras att vid tillämpningen massiv mekanism framåt bara ett steg förvärras ytterligare problemet med vibrationer, och en betydande tröghet gör sig påmind.

I sådana fall mycket mer motiverade att använda en stegmotor, som kan i en drivpuls för att göra flera rörelser. gör inte heller ont att använda en stjärna med en fintandad kam. Förresten, är varje sådan rörelse som kallas steg.

I de beskrivna fallen, vi inkrementera = ett och flera steg, respektive. Efter varje cykel motorn när som helst stopp, då allt upprepas igen. Detta kallas inkrementell trafik och inkrementell kontroll, respektive.

Om någon rörelse sker i några få steg (som nämnts ovan), kan rotorvibrationer inte vara. När ett steg rörelsen har svängningar släckning med en speciell elektronisk apparat. Generellt stegmotorer (vars egenskaper vi överväger) är högteknologiska enheter för sitt arbete kräver en hel del komplexa elektroniska "fyllning".

princip övergripande kontrollen

För en ökning av antalet steg under de fyra församlingarna i vissa produktionslinjer, löpande band. Då data från lagringsenheten (det interna flashminnet, dators hårddisk) sänds till styrenheten, de utförs block för block. Var och en av dem innehåller en fast antal symboler (32, 48 eller 64), och i olika system och i olika Tilldelningsenheten denna figur kan allvarligt variera.

Inte överraskande, baserat på hemlagad mikro Arduino blivit vanligt på senare år. En stegmotor är idealisk i denna design, därför att i en sådan bunden det kan rymma både som ett framdrivningssystem för leksaker och för ganska komplicerad industriell utrustning.

Ett datablock överförs före dess användning i ett halvledarminne hos styrenheten, och börjar sedan rörelse i enlighet med instruktioner som har spelats in i det första datablocket (före anslutning elmotorn krävs för att ta reda på dessa egenskaper).

Efter att systemet instruktionsexekverings börjar läsa den andra datauppställningen. Om varje rörelse består av ett flertal små steg, då huvudstyrenheten innan behovet att montera ytterligare kaskad. Oftast är det funktionen som utförs av ingångs controller. Det sänder data till den andra styrslingan med ett visst intervall angivna system (Arduino). Stegmotor i detta fall skyddas mot överbelastning förfrågningar.

Några av detaljerna i användningen av SM

Vi ska berätta om några av de nyanser av att använda stegmotorer, samt ge en definition av vanliga termer inom detta område:

- Liten stigningsvinkel. Som ni vet, efter varje drivpuls motorrotom roteras vid någon viss grad. Planen är mindre, kan högre vara den omedelbara hastigheten. Det är viktigt att veta att stegmotorerna mycket väl kan ge en mycket litet steg. Steg antal i detta fall är antalet varv i ett steg, och detta värde är mycket viktigt för ingenjörer. Den beräknas enligt följande formel:

S = 360 / ös, där S - stegnumret, θ - stegvinkel (rotationsvinkel).

I de flesta fall, kan stegmotordriv utföra 96, 128 eller 132 steg per varv. Modell i fyra faser är ibland en skillnad i 200. Sällsynta arter av precisions motorer för endast en omsättning kan göras omedelbart till 500 eller 1000 steg. Emellertid för enkla arter är ouppnåeligt eftersom de rotationsvinkeln är 90, 45 eller 15 °.

- Hög precision hastighet. Det är denna parameter bestämmer den övergripande kvaliteten på enheten. Du vet redan att arbetet med stegmotorn kräver honom att stanna och låsa på en viss position efter datablocket. Naturligtvis vanliga mekanik berättar tydligt att på grund av tröghet, friktionskrafter och andra faktorer kan alla typer av avvikelser från de förinställda parametrar.

Kampen mot biverkningar

Gapet mellan rotorn och statorn tänder är alltid ett minimum för att öka styvheten hos fixering. Den mycket positioneringsnoggrannhet beror på egenskaperna hos växelriktaren endast andra faktorer den påverkas i mycket mindre grad.

Och nu måste överväga ett antal viktiga funktioner och begrepp, såsom den maximala statiska ögonblick, bestämmelserna i "döda" rotor och positioneringsnoggrannhet av alla dessa bestämmelser. För att bestämma ovanstående villkor, det finns två omedelbart accepterad gemensamt koncept.

Maximal statisk effekt

Som vi redan har sagt, det har bara två lägen:

• Fäst. Detta är den maximala effekt som teoretiskt kan anbringas på axeln hos stegmotorn är redan exciterade utan att orsaka rörelse.
• Fastställande. Följaktligen är det också den maximala statiska effekten som teoretiskt kan appliceras på det icke-exciterade motoraxeln utan att förorsaka ytterligare rotation.

Stoppmomentet är högre, desto lägre är sannolikheten för förekomst av positioneringsfel förorsakade av oförutsägbar last (nekas kondensatorer för elektriska motorer, till exempel). Full fästpunkt är möjlig endast i de modeller av motorer som använder permanentmagneter.

"Dead" rotorposition

Det finns bara tre lägen där rotorn stannar helt:

• Jämviktsläget. Det kommer till ett fullständigt stopp av spännande stegmotor.
• Fixering. Också, ett tillstånd i vilket rotorn stannar. Men denna term används endast för de motorer som har en permanentmagnet design.
• I moderna modeller av stegmotorer som uppfyller alla normer för miljö- och energisäkerhet, då rotorn stannat helt strömlös och lindning.

Om positioneringsnoggrannhet

Slutligen, låt oss tala om de viktigaste begreppen. Det handlar om att positionera noggrannhet. Du kan gissa hur viktigt det är när du använder komplicerad industriell utrustning. Det finns två viktiga villkor:

• Fel vinkelläge. Den definieras som den positiva eller negativa avvikelse från den normala vinkel tillstånd, som ofta ses i fall av överföring av rotorn från ett läge till ett annat. Som regel skylla trögheten och dåliga monteringsdelar.
• positioneringsnoggrannhet. Detta är det maximala värdet av vinkelläget hos rotorn av fel som uppstår under hela perioden för stegrörelsen.

Viktigt! Hitta föreskrifter för varje kategori av stegmotorer kan vara både på den officiella sidan av sina producenter, samt från referens dokumentationen som medföljer denna typ av produkter. Typiskt är felvärdet i intervallet från 0,08 till -0,03 °. Enkelt uttryckt, är positioneringsnoggrannheten beräknas som summan av dessa två figurer: 0,08 ° + 0,03 ° = 0,11 °.

Sålunda, stegmotorn, som vi beskriver arbetsprincipen hänvisar till en hög precision utrustning.

Ett högt förhållande av den elektromagnetiska stund att tröghetsmoment

Som ni redan representerar, av en stegmotor krävs så snabbt som möjligt för att börja röra sig omedelbart efter mottagandet av regulatorn av styrpulsen. Det måste vara så snabb att stoppa, har en hög positioneringsnoggrannhet. Om det under rörelsekontroll pulssekvens avbryts, kommer motorn att upphöra att fungera i den position bestäms av den sista pulsen.

Det bör också ha i åtanke att den elektromagnetiska vridmomentet i samband med tröghetsmoment i SE bör vara mycket högre än för konventionella elmotorer.

Stegrotationsfrekvens och frekvensen av pulserna

Eftersom rotationshastigheten i SM är faktiskt ett antal steg per tidsenhet i stället för termen "hastighet" i litteraturen ofta möjligt att uppfyller definitionen av "Stepping hastighet". Innan du ansluter motorn dessa nyanser måste läsa.

Eftersom majoriteten av stegmotorer, är denna frekvens är lika med antalet styrpulser, inte bli överraskad ovanligt dess beteckning i tekniska handböcker. Mer specifikt, för sådana motorer är ofta enheten Hertz (Hz).

Det är viktigt att förstå att steget verkliga hastigheten hos motorn rotorn roterar i alla fall inte reflektera. Experter tror att det inte finns någon anledning att inte använda i beskrivningen av stegmotorn är samma antal varv per minut, som används i beskrivningen av de tekniska egenskaperna hos konventionella motorer. Förhållandet mellan den faktiska hastigheten och dess analog stepper beräknas med hjälp av följande formel:

n = 60f / S, där n - rotationshastighet, uttryckt i varv per minut; f - rotationsfrekvenssteg; S - antal steg.

Förresten, hur man bestämmer de nödvändiga kondensatorer för elmotorer? Mycket enkelt! Det räcker för att använda denna formel:

C = 66 · Pnom

Det är inte svårt att gissa vad som menas i Pnom Märkeffekt av motorn i kW.

Den enklaste motoranslutningsschema EM-178

Och vi kommer nu att överväga en enkel anslutning av stegmotorn för modellen EM-178, som vanligtvis används i industriella skrivare.

fas 0	vit styrenhet
fas 1	apelsin
fas 2	Du ansluter stegmotorstyrenheten till den röda
fas 3	Den ansluter till den blå kontakten
Total "+" power	brun styrenhet

Måla arbete i större skala helt enkelt inte kommer att fungera, eftersom det finns miljoner av de olika modellerna, vars egenskaper har betydande skillnader.

För närvarande olika typer av motorer av denna design. I denna artikel kommer vi att diskutera de vanligaste.

jetmotorer

Det är den här typen av enheter som vanligen används idag. I själva verket är det nästan en standard trefasmotor, på vilken det finns sex statortänder. Enkelt uttryckt, varannan tänder, mitt emot varandra, hör till samma fas. Begagnade serie- eller parallellkoppling av spolarna.

När det gäller till rotorn, då är det bara fyra tänder. I de flesta fall, tillverkare stator och rötor gjord av magnetiskt material, men kan ofta hittas enbart massiva rotorer av konventionella metaller. Saken är den att de ämnen som går in i deras tillverkning, det finns bara ett viktigt krav: de ska ge bästa möjliga ledningsförmåga magnetfältet. Det är oerhört viktigt om vi betraktar stegmotorn: operation direkt relaterade till styrkan hos det magnetiska fältet.

Enheter med en permanentmagnet

Som en rotor används en magnet med cylindrisk form, på statorn finns fyra tänder med en individuell lindning. För att minska stegvinkeln starkare, är det i dessa modeller av stegmotorer nödvändigt att öka både antalet poler på rotorn och antalet tänder på statorn. Det bör dock komma ihåg att båda dessa parametrar har ganska stränga fysiska begränsningar. I sista stycket i vår artikel finns information om deras alternativa design (bipolär stegmotor), men sådana modeller kan inte hittas så ofta.

Som vi redan har sagt stannar steget med permanenta magneter strikt fast, även i de fall då spänningen från lindningarna avlägsnas. I det här fallet utlöses samma låsningsmekanism som vi diskuterat ovan, fixeringspositionen.

Användningen av permanenta magneter är motiverad från många synvinklar, men samtidigt kan deras tillämpning leda till flera problem omedelbart. För det första är deras pris långt ifrån överkomligt. Förresten, hur mycket är en sådan stegmotor? Priset på modeller med permanenta magneter överstiger 100 tusen rubel.

För det andra kan den maximala densiteten av magnetfältet inte vara för hög eftersom detta värde begränsas av magnetiseringen av bäraren själv. Således tillåter relativt billiga permanenta ferritmagneter inte att erhålla mer eller mindre tillräcklig fältstyrka. Och vilka andra typer av elmotorer arbetar med denna princip?

Hybridinstallationer

Det finns en annan typ av stegmotor, delvis med samma princip. Hybridmodeller arbetar med både reaktiva och magnetiska motorer.

Rotorn har nästan samma design som den reaktiva SHD, men lindningarna tillverkas på ett något annorlunda sätt. Faktum är att vid varje pol är lindningen endast i en spole (trefas-SD). Det är lätt att gissa att två spolar redan är lindade i fyrafasmodeller. Lindningen utförs enligt bifilärsystemet. Det särdrag är att under excitation på spolarna skapas ett magnetfält med olika polariteter (bipolär stegmotor).