Trinnmotorer
En trinnmotor er en elektromekanisk enhet som konverterer elektriske signaler til diskrete vinkelbevegelser av en aksel. Bruken av trinnmotorer gjør at maskinens arbeidskropper kan utføre strengt doserte bevegelser ved å fikse posisjonen på slutten av bevegelsen.
Trinnmotorer er aktuatorer som gir faste vinkelbevegelser (trinn). Enhver endring i rotorvinkel er trinnmotorens respons på inngangspulsen.
En diskret elektrisk trinnmotordrift er naturlig kombinert med digitale kontrollenheter, noe som gjør at den kan brukes med hell i digitalt styrte metallskjæremaskiner, i industriroboter og manipulatorer, i klokkemekanismer.
En diskret elektrisk stasjon kan også implementeres ved hjelp av en serie asynkrone elektriske motorer, som på grunn av spesiell kontroll kan fungere i trinnmodus.
Prinsippet for drift av trinnmotorer av alle typer er som følger. Ved hjelp av en elektronisk bryter genereres spenningspulser, som mates til kontrollspolene som er plassert på statoren til trinnmotoren.
Avhengig av eksiteringssekvensen til kontrollspolene, oppstår en eller annen diskret endring i magnetfeltet i motorens driftsgap. Med vinkelforskyvningen av aksen til magnetfeltet til styrespolene til trinnmotoren, roterer rotoren diskret etter magnetfeltet. Rotasjonsloven til rotoren bestemmes av sekvensen, driftssyklusen og frekvensen til kontrollpulsene, samt av typen og designparametrene til trinnmotoren.
Prinsippet for drift av en trinnmotor (oppnå diskret bevegelse av rotoren) vil bli vurdert ved å bruke eksemplet på den enkleste kretsen til en to-fase trinnmotor (fig. 1).
Ris. 1. Forenklet diagram av en trinnmotor med aktiv rotor
Trinnmotoren har to par klart definerte statorpoler som eksitasjons- (kontroll)viklingene er plassert på: vikling 3 med terminaler 1H — 1K og vikling 2 med terminaler 2H — 2K. Hver vikling består av to deler plassert på motsatte poler av statoren 1 SM.
Rotoren i den betraktede ordningen er en to-polet permanent magnet.Spolene drives av pulser fra en kontrollenhet som konverterer en enkeltkanals sekvens av inngangskontrollpulser til en flerkanals (i henhold til antall faser til trinnmotoren).
Posisjonen vil være stabil fordi det er et synkroniseringsmoment som virker på rotoren som har en tendens til å returnere rotoren til likevektsposisjonen: M = Mmax x sinα,
hvor M.max — det maksimale momentet, α — vinkelen mellom aksene til stator- og rotorens magnetfelt.
Når styreenheten skifter spenningen fra spole 3 til spole 2, genereres et magnetfelt med horisontale poler, d.v.s. statormagnetfeltet gjør en diskret rotasjon med en fjerdedel av statoromkretsen. I dette tilfellet vil en divergensvinkel mellom aksene til statoren og rotoren α = 90 ° vises og det maksimale dreiemomentet Mmax vil virke på rotoren. Rotoren vil rotere gjennom en vinkel α = 90 ° og ta en ny stabil posisjon. Således, etter trinnbevegelsen til statorfeltet, beveger rotoren til motoren seg trinnvis.
Trinnmotoren startes av en plutselig eller gradvis økning i frekvensen til inngangssignalet fra null til den som er i drift, stoppet er ved å redusere null, og omvendt er ved å endre byttesekvensen til trinnmotorens viklinger.
Trinnmotorer er preget av følgende parametere: antall faser (kontrollspoler) og deres tilkoblingsskjema, typen trinnmotor (med aktiv eller passiv rotor), enkelt rotortrinn (rotasjonsvinkelen til rotoren med en enkelt puls ), nominell strømforsyningsspenning, maksimalt statisk tidsmoment, nominelt dreiemoment, rotor treghetsmoment, akselerasjonsfrekvens.
Trinnmotorer er enfase, tofase og flerfase med aktiv eller passiv rotor. Trinnmotoren styres av en elektronisk kontrollenhet. Et eksempel på et trinnmotorkontrollskjema er vist i figur 2.
Ris. 2. Funksjonsdiagram av en åpen trinnmotor elektrisk stasjon
Et styresignal i form av spenningspulser tilføres inngangen til blokk 1, som konverterer sekvensen av pulser, for eksempel til et firefasesystem med unipolare pulser (i samsvar med antall faser til trinnmotoren) .
Blokken 2 genererer disse pulsene med hensyn til varigheten og amplituden som er nødvendig for normal drift av bryteren 3, til hvis utganger er koblet viklingene til trinnmotoren 4. Bryteren og de andre blokkene drives av en likestrømkilde 5.
Med økte krav til kvaliteten på en diskret stasjon brukes en lukket krets av en stepper-elektrisk drift (fig. 3), som i tillegg til en steppermotor inkluderer en omformer P, en kommutator K og en trinnsensor DSh. I en slik diskret stasjon mates informasjon om den faktiske posisjonen til akselen til arbeidsmekanismen RM og hastigheten til trinnmotoren til inngangen til den automatiske regulatoren, som gir den innstilte karakteren av bevegelsen til stasjonen.
Ris. 3. Funksjonsdiagram av en diskret stasjon med lukket sløyfe
Moderne diskrete drivsystemer bruker mikroprosessorkontroller. Utvalget av bruksområder for trinnmotordrift utvides stadig. Bruken deres er lovende i sveisemaskiner, synkroniseringsenheter, bånd- og opptaksmekanismer, kontrollsystemer for drivstofftilførsel for forbrenningsmotorer.
Fordelene med trinnmotorer:
-
høy nøyaktighet, selv med en åpen sløyfestruktur, dvs. uten styrevinkelsensor;
-
innfødt integrasjon med digitale administrasjonsapplikasjoner;
-
mangel på mekaniske brytere som ofte gir problemer med andre typer motorer.
Ulemper med trinnmotorer:
-
lavt dreiemoment, men sammenlignet med kontinuerlige drivmotorer;
-
begrenset hastighet;
-
høyt nivå av vibrasjoner på grunn av rykkvis bevegelse;
-
store feil og svingninger med tap av pulser i åpne sløyfesystemer.
Fordelene med trinnmotorer oppveier langt deres ulemper, så de brukes ofte i tilfeller der den lille kraften til drivenhetene er tilstrekkelig.
Artikkelen bruker materialer fra boken Daineko V.A., Kovalinsky A.I. Elektrisk utstyr til landbruksbedrifter.