Askelmoottorit

Askelmoottori on sähkömekaaninen laite, joka muuntaa sähköiset signaalit akselin erillisiksi kulmaliikkeiksi. Askelmoottoreiden käyttö mahdollistaa koneiden työkappaleiden suorittamisen tiukasti annosteltuina liikkeitä kiinnittämällä asemansa liikkeen lopussa.

Askelmoottorit ovat toimilaitteita, jotka tarjoavat kiinteät kulmaliikkeet (askelmat). Kaikki roottorin kulman muutokset ovat askelmoottorin vastetta tulopulssiin.

Diskreetti sähköinen askelmoottorikäyttö on luonnollisesti yhdistetty digitaalisiin ohjauslaitteisiin, mikä mahdollistaa sen menestyksellisen käytön digitaalisesti ohjatuissa metallinleikkauskoneissa, teollisuusroboteissa ja -manipulaattoreissa, kellomekanismeissa.

Diskreetti sähkökäyttö voidaan toteuttaa myös sarjalla asynkroniset sähkömoottorit, joka erikoisohjauksen ansiosta voi toimia askeltilassa.

Askelmoottoreita käytetään sähkökäytöissä, joiden teho on watin murto-osasta useisiin kilowatteihin.Diskreetin sähkökäytön tehoasteikon laajentaminen voidaan saavuttaa sarjassa olevilla asynkronisilla sähkömoottoreilla, jotka sopivan ohjauksen ansiosta voivat toimia askeltilassa.

Kaikentyyppisten askelmoottoreiden toimintaperiaate on seuraava. Elektronisen kytkimen avulla muodostetaan jännitepulsseja, jotka syötetään askelmoottorin staattorissa oleviin ohjauskeloihin.

Ohjauskäämien viritysjärjestyksestä riippuen moottorin toimintaraossa tapahtuu yksi tai toinen diskreetti muutos magneettikentässä. Askelmoottorin ohjauskäämien magneettikentän akselin kulmasiirrolla sen roottori pyörii diskreetti magneettikenttää seuraten. Roottorin pyörimislaki määräytyy ohjauspulssien järjestyksen, käyttöjakson ja taajuuden sekä askelmoottorin tyypin ja suunnitteluparametrien mukaan.

Askelmoottorin toimintaperiaatetta (saada roottorin diskreetti liike) tarkastellaan kaksivaiheisen askelmoottorin yksinkertaisimman piirin esimerkin avulla (kuva 1).

Riisi. 1. Yksinkertaistettu kaavio askelmoottorista, jossa on aktiivinen roottori

Askelmoottorissa on kaksi paria selkeästi määriteltyjä staattorinapoja, joihin heräte- (ohjaus)käämit sijaitsevat: käämi 3 liittimillä 1H — 1K ja käämi 2 liittimillä 2H — 2K. Jokainen käämi koostuu kahdesta osasta, jotka sijaitsevat staattorin 1 SM vastakkaisissa navoissa.

Tarkastelun kaavion roottori on kaksinapainen kestomagneetti.Kelat saavat virtaa pulsseista ohjauslaitteesta, joka muuntaa yksikanavaisen tuloohjauspulssien sarjan monikanavaiseksi (askelmoottorin vaiheiden lukumäärän mukaan).

Tarkastellaan askelmoottorin toimintaa olettaen, että alkuhetkellä jännite syötetään kelaan 3. Tämän käämin virta magnetoi pystysuorassa olevat navat N ja 8. Magneettikentän ja pysyvän vuorovaikutuksen seurauksena roottorin magneetilla, jälkimmäinen on tasapainoasennossa, jossa staattorin ja roottorin magneettikenttien akselit ovat samat.

Asento on vakaa, koska roottoriin vaikuttaa tahdistusmomentti, joka pyrkii palauttamaan roottorin tasapainoasentoon: M = Mmax x sinα,

missä M.max — suurin momentti, α — staattorin ja roottorin magneettikenttien akselien välinen kulma.

Kun ohjausyksikkö vaihtaa jännitteen kelasta 3 kelaan 2, syntyy magneettikenttä, jossa on vaakasuorat navat, ts. staattorin magneettikenttä pyörii erillisellä neljänneksellä staattorin kehästä. Tässä tapauksessa staattorin ja roottorin akselien välinen erotuskulma α = 90 ° ilmaantuu ja suurin vääntömomentti Mmax vaikuttaa roottoriin. Roottori pyörii kulman α = 90° läpi ja ottaa uuden vakaan asennon. Näin ollen staattorikentän askelliikkeen jälkeen moottorin roottori liikkuu asteittain.

Askelmoottorin päätoimintatapa on dynaaminen. Askelmoottorit, toisin kuin synkroniset moottorit, on suunniteltu siirtymään synkronointiin pysähdyksen ja pakotetun sähköisen jarrutuksen jälkeen.Tämän ansiosta stepper-sähkökäyttö mahdollistaa käynnistyksen, pysäytyksen, peruutuksen ja siirtymisen ohjauspulssien taajuudesta toiselle.

Askelmoottori käynnistetään äkillisesti tai asteittain nostamalla tulosignaalin taajuutta nollasta käyttötaajuuteen, pysäytys tapahtuu nollaa pienentämällä ja päinvastoin muuttamalla askelmoottorin käämien kytkentäjärjestystä.

Askelmoottoreille on tunnusomaista seuraavat parametrit: vaiheiden lukumäärä (ohjauskelat) ja niiden kytkentäkaavio, askelmoottorin tyyppi (aktiivisella tai passiivisella roottorilla), yhden roottorin askel (roottorin pyörimiskulma yhdellä pulssilla ), nimellinen tehonsyöttöjännite, suurin staattinen aikamomentti, nimellismomentti, roottorin hitausmomentti, kiihdytystaajuus.

Askelmoottorit ovat yksivaiheisia, kaksivaiheisia ja monivaiheisia, joissa on aktiivinen tai passiivinen roottori. Askelmoottoria ohjaa elektroninen ohjausyksikkö. Esimerkki askelmoottorin ohjausjärjestelmästä on esitetty kuvassa 2.

Riisi. 2. Avoimen silmukan askelmoottorin sähkökäytön toimintakaavio

Lohkon 1 tuloon syötetään jännitepulssien muodossa oleva ohjaussignaali, joka muuntaa pulssisarjan esimerkiksi nelivaiheiseksi unipolaariseksi pulssijärjestelmäksi (askelmoottorin vaiheiden lukumäärän mukaan) .

Lohko 2 generoi näitä pulsseja sen keston ja amplitudin suhteen, joka on tarpeen normaalin toiminnan kannalta kytkimen 3, jonka lähtöihin on kytketty askelmoottorin 4 käämit. Kytkin ja muut lohkot saavat virran tasavirtalähteestä 5.

Lisättyjen diskreetin käytön laatuvaatimusten myötä käytetään suljettua askelsähkökäyttöä (kuva 3), joka sisältää askelmoottorin lisäksi muuntimen P, kommutaattorin K ja askelanturin DSh. Tällaisessa diskreetissä käytössä tieto työmekanismin RM akselin todellisesta asennosta ja askelmoottorin nopeudesta syötetään automaattisen säätimen tuloon, joka antaa käyttölaitteen liikkeen asetetun luonteen.

Riisi. 3. Suljetun silmukan diskreetin taajuusmuuttajan toimintakaavio

Nykyaikaiset diskreetit käyttöjärjestelmät käyttävät mikroprosessoriohjauksia. Askelmoottorikäyttöjen sovellusvalikoima laajenee jatkuvasti. Niiden käyttö on lupaavaa hitsauskoneissa, synkronointilaitteissa, nauha- ja tallennusmekanismeissa, polttomoottoreiden polttoaineensyötön ohjausjärjestelmissä.

Askelmoottorien edut:

• korkea tarkkuus, jopa avoimen silmukan rakenteella, ts. ilman ohjauskulma-anturia;

• natiivi integrointi digitaalisten hallintasovellusten kanssa;

• mekaanisten kytkimien puute, joka usein aiheuttaa ongelmia muuntyyppisissä moottoreissa.

Askelmoottorien haitat:

• pieni vääntömomentti, mutta verrattuna jatkuvatoimisiin moottoreihin;

• rajoitettu nopeus;

• korkea tärinä nykivän liikkeen vuoksi;

• suuret virheet ja värähtelyt pulssien häviöllä avoimen silmukan järjestelmissä.

Askelmoottoreiden edut ovat paljon suuremmat kuin niiden haitat, joten niitä käytetään usein tapauksissa, joissa käyttölaitteiden pieni teho riittää.

Artikkelissa käytetään materiaaleja kirjasta Daineko V.A., Kovalinsky A.I. Maatalousyritysten sähkölaitteet.