Start Artyku?y Elektronika Silniki krokowe

Partnerzy

www.prototypy.com

helion

www.elektroda.pl

www.zestawyuruchomieniowe.pl

Kredyty Gdynia

Translate this



Silniki krokowe PDF Drukuj
Ocena użytkowników: / 25
SłabyŚwietny 
środa, 28 lipca 2010 15:34
Silnik krokowyWed?ug normy PN-87/E-01006 silnik krokowy (zwany tak?e skokowym), jest to silnik przekszta?caj?cy ci?g steruj?cych impulsw elektrycznych na ci?g przesuni?? k?towych lub liniowych. Silnik przetwarza sygna? (impuls) steruj?cy na ustalone po?o?enie wa?u bezpo?rednio, bez konieczno?ci stosowania jakichkolwiek sprz??e? zwrotnych.

K?t obrotu wa?u silnika krokowego jest proporcjonalny do liczby sygna?w steruj?cych i mo?e przyjmowa? warto?ci b?d?ce ca?kowit? wielokrotno?ci? minimalnego k?ta obrotu zwanego k?tem krokowym. K?t krokowy (pojedynczy skok) zale?y od konstrukcji silnika. W obecnie dost?pnych na rynku silnikach pojedynczy krok mo?e wynosi? od 0,32 w silnikach 5-cio fazowych do 90 w silnikach jednofazowych.

Silniki krokowe znajduj? coraz cz?stsze zastosowanie ze wzgl?du na swoje zalety, rwnocze?nie silnikw krokowych nie da si? wykorzysta? w pewnych konstrukcjach ze wzgl?du na niektre z ich zasadniczych wady. Do zalet nale?y zaliczy? g?wnie precyzyjne sterowanie, wysoki moment trzymaj?cy i rozruchowy oraz brak konieczno?ci sprz??enia zwrotnego do ustalenia  wirnika wzgl?dem stojana. Niestety szereg wad dyskwalifikuje silniki skokowe w pewnych konstrukcjach. Nale?? do nich g?wnie, ma?a pr?dko?? maksymalna wirnika rz?du kilkuset obrotw na minut?, gwa?townie malej?cy moment przy du?ych pr?dko?ciach obrotowych. Przy du?ych cz?stotliwo?ciach impulsowania mo?e wyst?pi? te? niekorzystne zjawisko gubienia krokw. Silniki te rwnie? nie nale?? do energooszcz?dnych, pobieraj? znaczny pr?d i przy tym emituj? du?o ciep?a.

Silnik krokowy znajduje zastosowanie wsz?dzie tam gdzie wymagana jest precyzja ustawienia wa?u, na przyk?ad do pozycjonowania g?owic w nap?dach DVD, w drukarkach do przesuwania papieru lub kasety z tuszem  czy do szeroko poj?tego sterowania urz?dzeniami automatyki. Ze wzgl?du na wymienione wady silnikw krokowych nie stosuje si? ich do nap?du pojazdw elektrycznych z uwagi na ich du?e zapotrzebowanie na energi? elektryczn? czy w uk?adach nap?dw du?ych mocy poniewa? silniki krokowe budowane s? na stosunkowo niewielkie moce.

Rodzaje silnikw krokowych

Zasadniczo mo?na wyr?ni? trzy rodzaje silnikw krokowych: silniki o wirniku aktywnym, silniki o wirniku biernym i silniki hybrydowe . Czynnikiem decyduj?cym o rodzaju silnika s? rozwi?zania wykorzystane w jego budowie. Obecnie na rynku mo?na spotka? ka?dy z wymienionych typw silnikw krokowych. Mo?na znale??  wiele firm oferuj?cych silniki krokowe.  Przyk?adem mo?e by? firma Wobit, ktra jest jednocze?nie najwi?kszym dostawc? silnikw krokowych na rynek polski [odno?nik].

Silnik o wirniku aktywnym (PM) jest maszyn? posiadaj?ca na wirniku bieguny magnetyczne wykonane z twardej magnetycznie stali (najcz??ciej materia?y z dodatkiem pierwiastkw metali ziem rzadkich, Nd-Fe-B, Alnico, ferryty barowe, strontowe), charakteryzuj? si? du?ym momentem obrotowym i hamuj?cym, co wp?ywa na krtkie czasy rozruchu i zatrzymania, du?? sprawno?ci?, zdolno?ci? do rozwijania du?ego momentu obrotowego przy nieruchomym wirniku, oraz stabilno?ci? pracy ze sta?? pr?dko?ci?. Zaznaczy? nale?y rwnie? t?umi?ce dzia?anie magnesw trwa?ych (moment hamuj?cy dzia?a w bezpr?dowym stanie uzwoje?). Do wad nale?y zaliczy? du?? bezw?adno?? wirnika oraz wp?yw ewentualnych zmian parametrw magnesu trwa?ego na charakterystyki. Typowe warto?ci skoku: 7,518.

Silnik o wirniku biernym (VR) nazywany jest rwnie? silnikiem reluktancyjnymjest maszyn? charakteryzuje si? najprostsz? budow?. Wirnik maszyny wykonany z blachy elektrotechnicznej  jest uz?biony, lecz nie ma ?adnego uzwojenia. W stanie bezpr?dowym, nie wyst?puje ?aden moment obrotowy. Silniki tego typu charakteryzuj? si? ma?? bezw?adno?ci? wirnika, a w zwi?zku z tym, pracuj?c z niewielkimi obci??eniami, zaliczaj? si? do maszyn szybko reaguj?cych (silniki wykonawcze uk?adw automatyki). Do wad nale?y zaliczy? podatno?? na drgania oscylacyjne wirnika. Silniki tego typu pracuj? przy du?ych cz?stotliwo?ciach, dochodz?cych do 20 000 skokw/s i wi?kszych. Typowo spotykane warto?ci skokw to: 1,815.

Silnik hybrydowy (HB) jest najnowsz? konstrukcj? silnikw skokowych. Silniki te wyposa?one s? w wirnik bierny oraz magnesy trwa?e, wzmacniaj?ce przep?yw wywo?any impulsem steruj?cym dla po??danego ustawienia z?bw. Magnesy trwa?e umieszcza si? na stojanie lub wirniku. Cech? charakterystyczn? hybrydowego silnika skokowego jest ma?a warto?? skoku oraz du?a cz?stotliwo?? i du?y moment obrotowy. Z tego te? powodu, maszyny tego typu dominuj? na wsp?czesnym rynku. Do wad tej konstrukcji nale?y zaliczy? du?? bezw?adno?? wirnika oraz pojawiaj?ce si?, znaczne si?y osiowe dzia?aj?ce na ?o?yska. Typowe warto?ci skoku mieszcz? si? w granicach: 0,369.

Kolejny podzia? silnikw krokowych dotyczy sposobu po??czenia i budowy uzwoje? silnika. Silniki skokowe dzieli si? na bipolarne i unipolarne. Silnik bipolarny o dwch fazach ma jedno uzwojenie na faz?, natomiast unipolarny ma jedno uzwojenie z odczepem ?rodkowym (rys. 4.1).

1648761972.gif

Rys. 1.1. Uproszczona budowa silnika a) unipolarnego, b) bipolarnego.

Istniej? tak?e silniki posiadaj?ce po dwa uzwojenia na faz?. Mog? one pracowa? zarwno w trybie unipolarnym jak i bipolarnym. Silniki mo?na zazwyczaj wst?pnie rozpozna? po ilo?ci wyprowadze?, i tak silniki bipolarne posiadaj? 4 przewody (rys. 4.2), silniki unipolarne 5 lub 6  przewodw (rys. 4.3),  a silniki uniwersalne a? 8 przewodw (rys. 4.4. Silniki unipolarne mog? wyst?powa? w wersjach z po??czonymi wyprowadzeniami ?rodkw uzwoje? (5 przewodowe) lub z wyprowadzonymi niezale?nymi odczepami (6 przewodowe). Ka?dy silnik unipolarny mo?e pracowa? jako bipolarny, wystarczy potraktowa? odczepu ?rodkowe jako zb?dne i zasila? tylko ko?ce cewek. Silnik zwany najcz??ciej nie bez powodu uniwersalnym ma mo?liwo?? pracy bipolarnej i unipolarnej. Wyprowadzenia wszystkich ko?cw uzwoje? daje mo?liwo?? ?atwego adaptowania silnika do potrzeb, wystarczy odpowiednio po??czy? wyprowadzenia dla uzyskania silnika bipolarnego lub unipolarnego. Poni?ej przedstawiono schematy wyprowadze? uzwoje? silnikw 4,6 i 8 przewodowych.

3712597885.gif

Rys. 1.2. Schemat uzwoje? i wyprowadze? silnika 4 przewodowego.

773345303.gif

Rys. 1.3. Schemat uzwoje? i wyprowadze? silnika 6 przewodowego.

2246360716.gif

Rys. 1.4. Schemat uzwoje? i wyprowadze? silnika 8 przewodowego.

Przy sterowaniu silnikiem bipolarnym ca?e pasmo uzwojenia bierze jednocze?nie udzia? w pracy, natomiast przy sterowaniu silnikiem unipolarnym jednocze?nie jest w??czona po?owa pasma. Sterowanie silnikami bipolarnymi jest bardziej k?opotliwe od sterowania silnikami unipolarnymi. Wymagany jest bardziej skomplikowany uk?ad sterowania,  ale daje to wymierne korzy?ci. Dzi?ki wykorzystaniu ca?ego pasma w silnikach bipolarnych dost?pny jest maksymalny mo?liwy moment obrotowy w przeciwie?stwie do silnikw unipolarnych gdzie otrzymuje si? jedynie po?ow? dost?pnego momentu poniewa? pole magnetyczne wytwarzane jest tylko przez p? cewki.

Sterowanie silnikami krokowymi

Silniki skokowe s? sterowane za pomoc? odpowiednich impulsw doprowadzonych do ich uzwoje?. Sposb podawania impulsw i ich przesuni?cia wzgl?dem siebie decyduje o chwilowym po?o?eniu wirnika. Sterowanie silnikami skokowymi mo?na zasadniczo podzieli? na 4 rodzaje. Sterowanie falowe, krokowe, p?krokowe i mikrokrokowe.

Sterowanie falowe zwane tak?e sterowaniem jednofazowym co ma uzasadnione podstawy poniewa?, w jednym chwili zasilana jest tylko jedna faza silnika, w wyniku czego uzyskuje si? obrt wirnika o pe?ny krok. Zalet? takiego sterowania jest jego prostota, poniewa? jednocze?nie nale?y zasila? jedynie jedn? faz? silnika. Wad? natomiast jest niewielki moment trzymaj?cy, poniewa? pole wytwarzane jest tylko w jednej z faz. Przebiegi napi?? w tej metodzie sterowania pokazano na rysunku 4.5.

2618291504.gif

Rys. 1.5. Przebiegi napi?? steruj?cych silnikiem krokowym w trybie fazowym (sterowanie 1/4).


Sterowanie pe?no krokowe zwane tak?e, dwu-fazowym. Sposb sterowania podobny jest do sterowania falowego lecz tym przypadku zasilane s? dwie fazy w tym samym momencie (rys. 4.6). Pozycja wirnika przesuni?ta jest o p? kroku w stosunku do pozycji wirnika w sterowaniu fazowym. Dzi?ki jednoczesnemu przep?ywowi pr?du przez dwa uzwojenia moment trzymaj?cy jest w pe?ni wykorzystywany, wad? takiego rozwi?zania jest wi?kszy pobr pr?du, a co za tym idzie szybkie nagrzewanie si? silnika.

3685715936.gif

Rys. 1.6. Przebiegi napi?? steruj?cych silnikiem krokowym w trybie pe?nokrokowym (sterowanie 2/4).


 

3872368208.gif

Rys. 1.7. Przebiegi napi?? steruj?cych silnikiem krokowym w trybie p?krokowym.


Sterowanie mikrokokrokowe - w sterowaniu tym pr?dy w uzwojeniach zmieniaj? si? p?ynnie rozbijaj?c w ten sposb pe?en krok na wiele mniejszych kroczkw. Praca z mikrokokiem polega na obracaniu polem magnetycznym stojana w sposb bardziej p?ynny ni? w sterowaniu pe?no i p?krokowym powoduje to mniejsze drgania i umo?liwia bezszumowe poruszanie silnika do poziomu cz?stotliwo?ci 0Hz. Dzi?ki pracy z mikrokrokiem mo?liwe jest uzyskanie dok?adniejszego pozycjonowania. Istnieje wiele r?nych typw mikrokroku o podziale od 1/3 do 1/256 pe?nego kroku lub jeszcze mniejszym. Taki typ sterowania daje w?a?ciwie prawie p?ynna prac? silnika bez zauwa?alnych przeskokw k?towych wirnika. Sterowniki mikrokrokowe nale?? do najbardziej skomplikowanych uk?adw. Do niedawna nie by?y cz?sto wykorzystywane z uwagi w?a?nie na skomplikowanie uk?adu steruj?cego. Obecnie dost?pnych na rynku jest ca?y szereg dedykowanych uk?adw elektronicznych do sterowania mikrokrokowego. Dzi?ki temu metoda ta jest coraz cz??ciej stosowana w urz?dzeniach posiadaj?cych silniki krokowe,  bo daje wielkie mo?liwo?ci, a tak?e poprawia dok?adno?? wykonywanych operacji.

DataOdwiedzinKomentarze
Suma245846
Pt. 1570
Cz. 14120
Śr. 1350
Wt. 1290
 

Komentarze  

 
0 #1 Greg 2011-12-05 15:56
Cytować
 
 
0 #2 admin 2011-12-05 17:42
Dzi?kuj? bardzo za trafn? uwag?
Cytować
 
 
+1 #3 djostry 2011-12-07 19:29
Dobry artyku?.
Cytować
 
 
+1 #4 xxx 2015-02-15 10:57
Cytować
 
 
+1 #5 Papaj 2015-11-30 20:29
Cytować
 
 
0 #6 Darude 2015-11-30 22:40
Cytować
 

Dodaj komentarz


Kod antysapmowy
Odśwież

Licznik

Artyku? przeczytano: 24598

Sonda

Sk?d wiesz o www.mikrokontrolery.org
 

Statystyka

Użytkowników : 1
Artykułów : 28
Zakładki : 1
Odsłon : 399494

Facebook

Logowanie



www.mikrokontrolery.org, Powered by Joomla! Designed by SiteGround web hosting