Kako rade koračni motori

U ovom ćemo postu saznati više o koračnom motoru. Istražit ćemo što je koračni motor, njegov temeljni radni mehanizam, vrste koračnih motora, koračni načini i na kraju njegove prednosti i nedostaci.

Što je koračni motor?

Koračni motor je motor bez četkice koje njegovo rotirajuće vratilo (rotor) izvršava jedno okretanje s određenim brojem koraka. Zbog stepenaste prirode rotacije dobiva ime kao koračni motor.

Koračni motor pruža precizna kontrola rotacijskog kuta i brzina. To je dizajn otvorene petlje, što znači da nije primijenjen mehanizam povratne sprege za praćenje rotacije.

Može mijenjati brzinu, promijeniti smjer okretanja i trenutno zaključati u jedan položaj. Broj koraka određuje se brojem zuba prisutnih u rotoru. Na primjer: ako se koračni motor sastoji od 200 zuba,

360 (stupanj) / 200 (bez zuba) = 1,8 stupanj

Dakle, svaki korak bit će 1,8 stupnjeva. Koračnim motorima upravljaju mikrokontroleri i upravljački krug. Široko se koristi u laserskim pisačima, 3D printerima, optičkim pogonima, robotiziranju itd.

Temeljni radni mehanizam:

Koračni motor može se sastojati od nekoliko brojeva stupova namotanih izoliranom bakrenom žicom koji se naziva stator ili nepomični dio motora. Pokretni dio motora naziva se rotor koji se sastoji od nekoliko brojeva zuba.

Kada je jedan pol pod naponom, najbliži zubi će se poravnati s tim naponskim polom, a drugi zub na rotoru malo će se pomaknuti ili poravnati s drugim polovima bez napona.

Sljedeći će se pol naponiti, a prethodni će se deaktivirati, a sada će se nesravnjeni stupovi poravnati s trenutno naponskim polom, to je jedan korak.

Sljedeći pol dobiva energiju, a prethodni pol se deaktivira, to čini još jedan korak i ovaj se ciklus nastavlja nekoliko puta da napravi jednu punu rotaciju.

Evo još jednog vrlo jednostavnog primjera kako funkcionira koračni motor:

Općenito su zubi rotora magneti poredani naizmjenično na sjeverni i južni pol. Kao što se polovi odbijaju i za razliku od privlačenja pola, sada je namot pola 'A' pod naponom i pretpostavlja se da je pol pod naponom kao Sjeverni pol, a rotor kao Južni pol, to privlači južni pol rotora prema statoru pola 'A' kao što je prikazano na slici.

Sada je pol A isključen, a pol 'B' pod naponom, sada će se južni pol rotora poravnati s polom 'B'. Slični pol 'C' i pol 'D' energizirat će se i deaktivirati na isti način da bi se izvršila jedna rotacija.

Do sada biste već shvatili kako koračni motor radi mehanizam.

Vrste koračnih motora:

Postoje tri vrste koračnih motora:

• Steper sa trajnim magnetom
• Promjenjivi nevoljni stepenik
• Hibridni sinkroni steper

Steper sa trajnim magnetom:

Koračni motori s trajnim magnetima koriste zube s trajnim magnetima u rotoru koji su poredani naizmjenično (Sjever-Jug-Sjever-Jug ......), što osigurava veći okretni moment.

Promjenjivi nevoljni stepenik:

Varijabilni nevoljni stepenik koristi mekani željezni materijal kao rotor s nekoliko brojeva zuba i djeluje na principu da se minimalno nevoljko javlja na minimalnom razmaku, što znači da se najbliži zubi rotora privlače prema polu kad je pod naponom, kao što metal privlači prema magnetu.

Hibridni sinkroni steper:

U hibridnom koračnom motoru obje gore spomenute metode kombiniraju se da bi se postigao maksimalan moment. Ovo je najčešći tip koračnog motora i ujedno skupa metoda.
Koračni načini:

Postoje 3 vrste koračnih načina

• Potpuni korak
• Način u pola koraka
• Mikro koračni način

Način punog koraka:

Način punog koraka može se razumjeti na sljedećem primjeru: ako koračni motor ima 200 zuba, tada je jedan puni korak 1,8 stupnjeva (što je dato na početku članka), a neće se okretati za manje ili više od 1,8 stupnjeva.

Cijeli korak dalje se klasificira u dvije vrste:

• Jednofazni način rada
• Dvofazni način rada

U oba fazna načina rotor poduzima jedan puni korak, osnovna razlika između njih dvojice je, jednostruki način daje manji moment, a dvofazni način daje veći moment.

• Jednofazni način rada:

U jednofaznom načinu rada u određeno se vrijeme napaja samo jedna faza (skupina namota / stupa), to je metoda s najmanjom potrošnjom energije, ali također daje i manji moment.

• Dvofazni način rada:

U dvofaznom načinu rada, dvije faze (dvije skupine namotaja / pola) se napajaju u određenom trenutku i proizvode više momenta (30% do 40%) jednofaznog načina rada.

Način u pola koraka:

Način rada u pola koraka radi se za dvostruku razlučivost motora. U pola koraka, kao što naziv govori, potrebno je pola jednog punog koraka, umjesto punih 1,8 stupnjeva, pola koraka treba 0,9 stupnjeva.
Pola koraka postiže se izmjenom jednofaznog i dvofaznog načina rada. Smanjuje opterećenje mehaničkih dijelova i povećava glatkoću rotacije. Pola koraka smanjuje okretni moment za oko 15%. Ali okretni moment se može povećati povećanjem struje koja se primjenjuje na motor.

Mikro koraci:

Mikro koraci se rade za najglatko okretanje. Jedan puni korak podijeljen je na 256 koraka. Za mikro korake potreban mu je poseban kontroler za mikrokorak. Njegov okretni moment iznosi oko 30%.

Pogoni trebaju unijeti sinusni val za rotaciju fluida. Pokretači daju dva sinusna unosa s postupnim ukidanjem od 90 stupnjeva.

Omogućuje najbolju kontrolu rotacije i značajno smanjuje mehanička naprezanja i smanjuje pogonsku buku.

Glavne prednosti i nedostaci koračnog motora mogu se naučiti sa sljedećim točkama:

Prednosti:

• Najbolja kontrola nad kutnom rotacijom.
• Veliki okretni moment pri maloj brzini.
• Trenutna promjena smjera rotacije.
• Minimalna mehanička konstrukcija.

Mane:

• Snaga se troši čak i dok se to ne radi za zaključavanje rotora u fiksni položaj.
• Ne postoji mehanizam povratne sprege koji bi ispravio pogreške rotacije i pratio trenutni položaj.
• Potreban mu je komplicirani sklop vozača.
• Okretni moment se smanjuje pri većoj brzini.
• Nije lako upravljati motorom pri većoj brzini.