Корачни мотори

Корачни мотор је електромеханички уређај који претвара електричне сигнале у дискретна угаона кретања осовине. Употреба корачних мотора омогућава радним телима машина да изводе стриктно дозиране покрете фиксирајући свој положај на крају покрета.

Корачни мотори су актуатори који обезбеђују фиксна угаона кретања (кораке). Свака промена угла ротора је одговор корачног мотора на улазни импулс.

Дискретни електрични корачни мотор је природно комбинован са дигиталним управљачким уређајима, што му омогућава да се успешно користи у дигитално контролисаним машинама за сечење метала, у индустријским роботима и манипулаторима, у сатним механизмима.

Дискретни електрични погон се такође може имплементирати помоћу серије асинхрони електромотори, који због посебне контроле може да ради у степ моду.

Корачни мотори се користе у електричним погонима снаге од фракције вата до неколико киловата.Проширење скале снаге дискретног електромотора може се постићи коришћењем серијских асинхроних електромотора, који због одговарајуће контроле могу да раде у степенастом режиму.

Принцип рада корачних мотора свих врста је следећи. Уз помоћ електронског прекидача генеришу се напонски импулси који се напајају на контролне намотаје који се налазе на статору корачног мотора.

У зависности од редоследа побуде контролних калемова, у радном зазору мотора долази до једне или друге дискретне промене магнетног поља. Са угаоним померањем осе магнетног поља контролних калемова корачног мотора, његов ротор се дискретно ротира пратећи магнетно поље. Закон ротације ротора одређен је редоследом, радним циклусом и фреквенцијом контролних импулса, као и типом и конструкцијским параметрима корачног мотора.

Принцип рада корачног мотора (добијање дискретног кретања ротора) биће разматран на примеру најједноставнијег кола двофазног корачног мотора (сл. 1).

Пиринач. 1. Поједностављени дијаграм корачног мотора са активним ротором

Корачни мотор има два пара јасно дефинисаних полова статора на којима се налазе побудни (контролни) намотаји: намотај 3 са стезаљкама 1Х — 1К и намотај 2 са стезаљкама 2Х — 2К. Сваки намотај се састоји од два дела која се налазе на супротним половима статора 1 СМ.

Ротор у разматраној шеми је двополни трајни магнет.Намотаји се напајају импулсима из контролног уређаја који претвара једноканални низ улазних контролних импулса у вишеканални (према броју фаза корачног мотора).

Размотримо рад корачног мотора, под претпоставком да је у почетном тренутку напон примењен на калем 3. Струја у овој завојници ће магнетизирати вертикално постављене полове Н и 8. Као резултат интеракције магнетног поља са сталним магнет ротора, овај други ће заузети равнотежни положај у коме су осе магнетног поља статора и ротора исте.

Положај ће бити стабилан јер постоји синхронизујући момент који делује на ротор који тежи да врати ротор у равнотежни положај: М = Ммак к синα,

где је М.мак — максимални момент, α — угао између осе магнетног поља статора и ротора.

Када контролна јединица пребаци напон са калем 3 на калем 2, ствара се магнетно поље са хоризонталним половима, тј. магнетно поље статора врши дискретну ротацију са четвртином обима статора. У овом случају појавиће се угао дивергенције између оса статора и ротора α = 90 ° и максимални обртни момент Ммак ће деловати на ротор. Ротор ће се ротирати за угао α = 90 ° и заузети нову стабилну позицију. Дакле, након корачног кретања поља статора, ротор мотора се креће степенасто.

Главни начин рада корачног мотора је динамичан. Корачни мотори, за разлику од синхроних мотора, дизајнирани су да уђу у синхронизацију из мировања и принудног електричног кочења.Захваљујући томе, корачни електрични погон обезбеђује старт, заустављање, уназад и прелазак са једне фреквенције контролних импулса на другу.

Корачни мотор се покреће наглим или постепеним повећањем фреквенције улазног сигнала са нуле на радну, заустављање је смањењем нуле, а обрнуто променом уклопног низа намотаја корачног мотора.

Корачне моторе карактеришу следећи параметри: број фаза (контролних намотаја) и шема њиховог повезивања, тип корачног мотора (са активним или пасивним ротором), корак са једним ротором (угао ротације ротора са једним импулсом ), називни напон напајања, максимални статички временски момент, називни обртни момент, момент инерције ротора, фреквенција убрзања.

Корачни мотори су једнофазни, двофазни и вишефазни са активним или пасивним ротором. Корачним мотором управља електронска контролна јединица. Пример шеме управљања корачним мотором приказан је на слици 2.

Пиринач. 2. Функционални дијаграм електричног погона корачног мотора отворене петље

Контролни сигнал у облику напонских импулса се доводи на улаз блока 1, који претвара секвенцу импулса, на пример, у четворофазни систем униполарних импулса (у складу са бројем фаза корачног мотора) .

Блок 2 генерише ове импулсе у односу на трајање и амплитуду неопходне за нормалан рад прекидача 3, на чије су излази прикључени намотаји корачног мотора 4. Прекидач и остали блокови се напајају из извора једносмерне струје. 5.

Са повећаним захтевима за квалитетом дискретног погона, користи се затворено коло корачног електричног погона (слика 3), које поред корачног мотора укључује претварач П, комутатор К и сензор корака ДСх. У таквом дискретном погону, информација о стварном положају осовине радног механизма РМ и брзини корачног мотора се доводи на улаз аутоматског регулатора, који обезбеђује задату природу кретања погона.

Пиринач. 3. Функционални дијаграм дискретног погона затворене петље

Модерни системи дискретних погона користе микропроцесорске контроле. Опсег апликација за корачне моторе се стално шири. Њихова употреба је перспективна у машинама за заваривање, уређајима за синхронизацију, тракама и механизмима за снимање, системима за контролу снабдевања горивом за моторе са унутрашњим сагоревањем.

Предности корачних мотора:

• висока тачност, чак и са структуром отворене петље, тј. без сензора угла управљања;

• изворна интеграција са апликацијама за дигитално управљање;

• недостатак механичких прекидача који често изазивају проблеме са другим типовима мотора.

Недостаци корачних мотора:

• мали обртни момент, али у поређењу са моторима са континуалним погоном;

• ограничена брзина;

• висок ниво вибрација услед наглих покрета;

• велике грешке и осцилације са губитком импулса у системима отворене петље.

Предности корачних мотора далеко надмашују њихове недостатке, па се често користе у случајевима када је довољна мала снага погонских уређаја.

У чланку се користе материјали из књиге Даинеко В.А., Ковалински А.И. Електро опрема пољопривредних предузећа.