lietuvių
Peržiūros: 0 Autorius: Jkongmotor Publikavimo laikas: 2025-10-20 Kilmė: Svetainė
Žingsniniai varikliai yra vienas iš plačiausiai naudojamų judesio valdymo įrenginių automatikoje, robotikoje ir tiksliosiose mašinose. Dėl galimybės tiksliai valdyti kampinę padėtį, greitį ir pagreitį jie yra būtini įvairiose pramonės šakose. Tačiau inžinieriams ir entuziastams kyla vienas dažnas klausimas – ar žingsniniai varikliai naudoja kintamą ar nuolatinę srovę? Norint pasirinkti tinkamą tvarkyklę, valdiklį ir maitinimo šaltinį, norint pasiekti optimalų veikimą, labai svarbu suprasti žingsninių variklių naudojamos srovės tipą.
Žingsniniai varikliai yra elektromechaniniai įtaisai , tiksliai paverčiantys elektros energiją mechaniniu judesiu . Skirtingai nuo įprastų nuolatinės srovės variklių, kurie nuolat sukasi, kai įjungiama įtampa, žingsninis variklis juda atskirais, kontroliuojamais žingsniais . Šis žingsnis po žingsnio judesys pasiekiamas nuosekliai įjungiant statoriaus apvijas , leidžiančias tiksliai valdyti padėtį, greitį ir sukimosi kryptį be grįžtamojo ryšio jutiklių.
Iš esmės žingsniniai varikliai veikia nuolatinės srovės elektros energija , kurią paverčia impulsiniais elektros signalais . variklio vairuotojas arba valdiklis Tada šie impulsai tam tikra seka siunčiami į variklio apvijas. Kiekvienas impulsas apvijoje sukuria magnetinį lauką , pritraukiantį rotoriaus dantis, kad jie susilygintų su įtampam statoriaus poliu. Kai seka pasislenka, magnetinis laukas pasislenka, todėl rotorius pasislenka vienu žingsniu į priekį.
Šis procesas tęsiasi tol, kol naudojami impulsai, o jų dažnis tiesiogiai lemia variklio greitį , o impulsų skaičius – atstumą arba sukimosi kampą . Dėl šios tikslios elektros įvesties ir mechaninės išvesties koreliacijos žingsniniai varikliai dažnai pasirenkami didelio tikslumo programoms, tokioms kaip CNC mašinos, 3D spausdintuvai, medicinos prietaisai ir robotika.
Apibendrinant, žingsninio variklio elektrinį pobūdį apibūdina:
DC maitinimo įvestis , paprastai iš reguliuojamo maitinimo šaltinio arba akumuliatoriaus.
Impulsu valdoma operacija , kai kiekvienas impulsas reiškia vieną laipsnišką judesį.
Elektromagnetinė sąveika , paverčianti elektrinius signalus į fizinį sukimąsi.
Šis elektrinio tikslumo ir mechaninio valdymo derinys paverčia žingsninius variklius šiuolaikinių judesio valdymo sistemų kertiniu akmeniu.
Žingsniniai varikliai veikia nuolatinės srovės , o ne kintamosios srovės maitinimu. Tačiau tai, kaip ši nuolatinė srovė naudojama variklyje, gali atrodyti, kad jis elgiasi kaip kintamosios srovės įrenginys, todėl skirtumas dažnai sukelia painiavą. Iš esmės žingsniniai varikliai yra nuolatinės srovės varomos mašinos, kurios remiasi impulsiniais arba moduliuotais nuolatinės srovės signalais . judesiui generuoti Žingsninis vairuotojas arba valdiklis paima nuolatinę įtampą iš maitinimo šaltinio ir paverčia ją elektros impulsų seka . Šie impulsai siunčiami į variklio rites tam tikra tvarka, sukuriant kintamus magnetinius laukus , dėl kurių rotorius juda atskirais žingsniais. Nors šie kintamieji magnetiniai laukai savo išvaizda primena kintamosios srovės bangų formas, jie nėra tikros kintamosios srovės. , Energijos šaltinis išlieka nuolatinė srovė o kintamasis efektas atsiranda dėl to, kaip vairuotojas greitai perjungia srovę tarp skirtingų apvijų.
• Maitinimo šaltinis: DC (iš akumuliatoriaus arba reguliuojamo maitinimo šaltinio) • Valdymo signalai: Impulsinė arba kintamoji nuolatinė srovė (sukurta vairuotojo) • Variklio veikimas: Laipsniškas sukimasis valdomas nuolatinės srovės impulsais Žingsninių variklių negalima tiesiogiai prijungti prie kintamosios srovės maitinimo . Jei kintamoji įtampa naudojama be konvertavimo, ji gali sugadinti apvijas arba vairuotojo grandinę , nes žingsniniai varikliai nėra skirti valdyti nuolatinę kintamąją srovę. Vietoj to, kai naudojamas kintamosios srovės maitinimo šaltinis (pvz., buitinis elektros tinklas), jis pirmiausia ištaisomas ir filtruojamas į DC prieš tiekiant žingsninį tvarkyklę. Apibendrinant galima pasakyti, kad žingsniniai varikliai naudoja nuolatinę srovę , tačiau jie valdomi naudojant kintamas nuolatinės srovės impulsų sekas , kurios imituoja kintamąją srovę. Šis unikalus derinys leidžia jiems pasiekti tikslų padėties valdymą, stabilų veikimą ir puikų pakartojamumą , todėl jie yra tinkamiausias pasirinkimas tais atvejais, kai reikalaujama tikslumo ir patikimumo.
Žingsniniai varikliai veikia paverčiant nuolatinės srovės elektros energiją tiksliu sukimosi judesiu valdomu elektromagnetinių ritių aktyvavimu. Skirtingai nuo įprastų nuolatinės srovės variklių, kurie nuolat sukasi, kai įjungiama įtampa, žingsniniai varikliai juda fiksuotais kampiniais žingsniais , vadinamais žingsniais , kiekvieną kartą, kai gaunamas nuolatinės srovės impulsas.
Štai kaip žingsnis po žingsnio žingsniniai varikliai veikia nuolatinės srovės galia:
Žingsniniam varikliui reikalingas nuolatinės srovės maitinimo šaltinis – paprastai nuo 5 V iki 48 V , priklausomai nuo variklio tipo. Ši nuolatinė įtampa tiekiama į žingsninio variklio tvarkyklę – elektroninę grandinę, kuri valdo, kaip ir kada srovė patenka į kiekvieną variklio ritę.
Vairuotojas ima paprastus žingsnio ir krypties signalus iš valdiklio ir konvertuoja juos į nuolatinės srovės impulsų seką . Šie impulsai nustato greitį, kryptį ir tikslumą . variklio judėjimo
Žingsninio variklio viduje yra kelios statoriaus apvijos (elektromagnetinės ritės), išdėstytos aplink rotorių. Vairuotojas įjungia šias rites tam tikra seka , sukurdamas magnetinius laukus, kurie traukia arba stumia dantytą rotorių į vietą.
Kiekvieną kartą, kai apvija įjungiama nuolatinės srovės impulsu, rotorius susilygina su tuo magnetiniu poliumi. Vykstant dabartinei sekai, rotorius juda po vieną žingsnį, todėl sukasi sklandžiai, laipsniškai.
Kiekvienas vairuotojo elektros impulsas atitinka vieną mechaninį variklio žingsnį. lemia Impulsų dažnis variklio sukimosi greitį:
Didesnis impulsų dažnis → greitesnis sukimosi greitis
Mažesnis impulsų dažnis → lėtesnis judėjimas
diktuoja Siunčiamų impulsų skaičius bendrą sukimosi kampą , leidžiantį tiksliai valdyti padėtį be jokių grįžtamojo ryšio jutiklių.
Pakeitus tvarką , variklis gali lengvai ritės įjungimo pakeisti savo kryptį . Reguliuojant impulsų laiką ir dažnį taip pat galima tiksliai valdyti pagreitį, lėtėjimą ir greitį, todėl žingsniniai varikliai idealiai tinka tikslams ir pakartojamiems darbams..
Šiuolaikinės žingsninės tvarkyklės naudoja techniką, vadinamą mikropakopomis , kai nuolatinė srovė kiekvienoje apvijoje yra moduliuojama, kad būtų sukurti mažesni tarpiniai žingsniai tarp visų žingsnių. Tai leidžia:
Sklandesnis judesys su sumažinta vibracija
Didesnis padėties tikslumas
Geresnis sukimo momento valdymas esant mažam greičiui
Mikropakopa pasiekiama atidžiai kontroliuojant srovės bangos formą , tiekiamą į variklio rites, net jei bendras tiekimas išlieka nuolatinė..
Žingsninių variklių valdymas naudojant nuolatinę srovę suteikia keletą privalumų:
Paprasti maitinimo šaltinio reikalavimai (nereikia kintamosios srovės sinchronizavimo)
Tikslus pulso dažnio ir trukmės valdymas
Suderinamumas su skaitmeniniais valdikliais ir mikrovaldikliais
Didelis patikimumas ir pakartojamumas
Dėl šių savybių žingsniniai varikliai yra puikus pasirinkimas CNC staklėms, 3D spausdintuvams, medicinos instrumentams ir robotikai , kur tikslumas ir nuoseklumas yra labai svarbūs.
Apibendrinant galima pasakyti, kad žingsniniai varikliai veikia nuolatinės srovės maitinimu, naudodami tvarkyklę, kad pastovią nuolatinės srovės įtampą paverstų laiko impulsiniais signalais, kurie nuosekliai įjungia variklio rites. Kiekvienas impulsas pajudina rotorių mažu tiksliu kampu, leidžiančiu labai kontroliuojamą, laipsnišką judesį – esminę žingsninio variklio technologijos savybę.
Žingsniniai varikliai skirti veikti nuolatinės srovės , o ne kintamos srovės maitinimu. Nors jų ritės srovės kinta kryptimi, pats maitinimo šaltinis turi būti nuolatinės srovės . Naudojant kintamosios srovės maitinimą tiesiogiai, būtų trukdoma tiksliai nuosekliai judėti, būtų pažeisti jo komponentai ir būtų neįmanoma tiksliai valdyti. Žemiau pateikiamos pagrindinės priežastys, kodėl žingsniniai varikliai nenaudoja kintamosios srovės tiesiogiai.
Kintamoji srovė (kintamoji srovė) nuolat keičia kryptį ir amplitudę pagal maitinimo šaltinio dažnį – paprastai 50 arba 60 Hz. Tačiau žingsniniai varikliai remiasi tiksliai nustatytais elektros impulsais, kad rotorius judėtų laipsniškai.
Jei kintamosios srovės maitinimas būtų tiekiamas tiesiogiai, variklio ritės įsijungtų nekontroliuojamu, sinusiniu būdu , todėl neįmanoma sinchronizuoti žingsnių . Rotorius prarastų savo išlygiavimą ir galėtų netvarkingai svyruoti, užuot judėjęs atskirais žingsniais.
Žingsninio variklio veikimo raktas yra nuoseklus statoriaus apvijų įjungimas naudojant impulsinius nuolatinės srovės signalus . Šie signalai yra kruopščiai suplanuoti valdyti:
Sukimosi kryptis
greitis Žingsnio
tikslumas Padėties nustatymo
Kintamosios srovės maitinimas iš prigimties negali užtikrinti tokio programuojamo impulsų valdymo . Be valdomų nuolatinės srovės impulsų žingsninis variklis prarastų savo charakteristiką – tikslų žingsninį judėjimą.
Kiekvienam žingsniniam varikliui reikalinga vairuotojo grandinė , kuri konvertuoja nuolatinę įtampą į tinkamą pulsavimo modelį . variklio ritių Šios tvarkyklės yra specialiai sukurtos nuolatinės srovės įėjimui.
Jei kintamosios srovės įtampa buvo įjungta tiesiogiai:
Vairuotojo grandinė gali perkaisti arba sugesti
Vidiniai tranzistoriai ir komponentai gali būti sugadinti
Variklio apvijose gali atsirasti pernelyg didelių srovės šuolių
Taigi tiesioginis kintamosios srovės naudojimas yra neefektyvus ir nesaugus stepper sistemoms.
Kintamosios srovės varikliai ir žingsniniai varikliai iš esmės skiriasi savo konstrukcija ir paskirtimi.
Kintamosios srovės varikliai yra optimizuoti nuolatiniam sukimuisi ir aukštam efektyvumui tokiose srityse kaip ventiliatoriai, siurbliai ir kompresoriai.
Žingsniniai varikliai yra optimizuoti laipsniškam judėjimui , siūlo padėties valdymą ir tikslius kampinius žingsnius.
Dėl šios priežasties žingsniniams varikliams reikalingas valdomas nuolatinės srovės sužadinimas , o ne nekontroliuojamas kintamosios srovės kaitaliojimas.
Sistemose, kuriose kintamosios srovės maitinimas yra vienintelis prieinamas šaltinis (pvz., 110 V arba 230 V kintamosios srovės), pirmiausia reikia konvertuoti kintamąją srovę į nuolatinę srovę . Šis procesas, vadinamas ištaisymu , atliekamas per maitinimo šaltinį arba keitiklio grandinę.
Tada išėjimo nuolatinė įtampa tiekiama į žingsninį tvarkyklę , kuri siunčia reikiamus impulsinius nuolatinės srovės signalus į variklį.
Taigi, net kai įvesties šaltinis yra kintamoji srovė, pats variklis niekada negauna kintamosios srovės tiesiogiai – jis visada veikia iš nuolatinės srovės maitinimo šaltinio . po konvertavimo
Jei kintamosios srovės maitinimas būtų tiekiamas tiesiai į žingsninio variklio apvijas, magnetinis laukas keistųsi kintamosios srovės dažniu, o ne sinchronizuotų su rotoriaus mechaniniais žingsniais. Tai sukeltų:
Nestabilus sukimo momento išėjimas
Vibracija arba nepastovus judėjimas
Ritinių perkaitimas
Sumažėjęs variklio tarnavimo laikas
Trumpai tariant, žingsninis variklis prarastų savo tikslumą ir gali patirti nuolatinę žalą dėl nekontroliuojamo srovės srauto.
Nuolatinė srovė suteikia galimybę elektroniniu būdu valdyti impulsų plotį, dažnį ir srovės srautą . Šiuos parametrus gali keisti žingsninė tvarkyklė, kad pasiektų:
Mikropakopa užtikrina sklandų judėjimą
Pagreičio ir lėtėjimo profiliai
Sukimo momento optimizavimas esant įvairioms apkrovoms
Toks sudėtingas valdymas neįmanomas naudojant nereguliuojamą kintamąją srovę, kuri atitinka fiksuotą dažnį ir amplitudę, kurią nustato elektros tinklas.
Žingsniniai varikliai negali tiesiogiai naudoti kintamosios srovės, nes jų veikimas priklauso nuo tikslių, nuoseklių nuolatinės srovės impulsų , o ne nuo nekontroliuojamų kintamųjų srovių. Tiesioginis kintamosios srovės naudojimas pašalintų galimybę tiksliai valdyti veiksmus, sukeltų perkaitimą ir sugadintų vairuotojo grandinę. Todėl net sistemose, kuriose pagrindinis maitinimo šaltinis yra kintamoji srovė, paverčiamas nuolatine . prieš įjungiant žingsninį variklį, jis visada
Šis pasitikėjimas DC užtikrina, kad žingsniniai varikliai išlaikytų savo pagrindinius pranašumus – tikslumą, stabilumą ir pakartojamumą – visose judesio valdymo programose.
Žingsninio variklio vairuotojas yra bet kurios žingsninio variklio sistemos širdis , tarnaujanti kaip esminė valdymo elektronikos ir paties variklio sąsaja . Pagrindinis jo tikslas yra mažos galios valdymo signalus paversti tiksliai nustatytais didelės srovės impulsais , kurie gali valdyti žingsninio variklio apvijas. Be tvarkyklės žingsninis variklis negali veikti efektyviai arba net iš viso neveikti, nes tiesioginis valdymas iš mikrovaldiklio arba PLC neužtikrintų pakankamai galios ar laiko nustatymo tikslumo.
Žemiau pateikiamas išsamus paaiškinimas, kaip veikia žingsninių variklių vairuotojai ir kodėl jie yra būtini judesio valdymo sistemose.
Žingsnio tvarkyklė gauna žemo lygio įvesties komandas, pvz., žingsnio , kryptį ir įjungimo signalus, iš valdiklio arba mikrovaldiklio.
Žingsnio signalas nurodo vairuotojui, kada judėti.
Krypties signalas nustato, kuria kryptimi sukasi variklis.
Įjungimo signalas įjungia arba išjungia variklio laikymo momentą.
Tada vairuotojas konvertuoja šiuos skaitmeninius įėjimus į tiksliai nustatytus srovės impulsus , kurie tinkama seka įjungia variklio rites. Taip užtikrinama, kad kiekvienas elektros impulsas lemtų vieną tikslų mechaninį variklio žingsnį.
Žingsniniams varikliams paprastai reikalinga didelė srovė ir valdoma įtampa , kad būtų sukurtas sukimo momentas ir išlaikytas stabilus veikimas. Žingsninio vairuotojo galios pakopa tai atlieka tiekdama reguliuojamą nuolatinę srovę į apvijas pagal norimą judėjimo modelį.
Vairuotojas valdo srovės ribojimą , kad išvengtų variklio perkaitimo ar perkrovos.
Jis taip pat kontroliuoja pagreičio ir lėtėjimo greitį , užtikrindamas sklandų paleidimą ir sustojimą.
Pažangios tvarkyklės apima PWM (impulso pločio moduliaciją) arba skeltuvo grandines , kurios palaiko pastovią srovę net keičiantis variklio greičiui.
Be šio reguliavimo variklis gali prarasti žingsnius , , pernelyg vibruoti arba perkaisti veikimo metu.
Žingsninis variklis juda įjungdamas savo rites tam tikra tvarka, vadinama žingsnių seka . Vairuotojas yra atsakingas už tikslų šios sekos valdymą. Priklausomai nuo variklio tipo – vienpolio ar dvipolio – vairuotojas perjungia srovę per rites vienu iš kelių režimų:
Viso žingsnio režimas: vienu metu įjungia vieną ar dvi rites, kad būtų pasiektas didžiausias sukimo momentas.
Pusės žingsnio režimas: keičia vienos ir dvigubos ritės energiją, kad judėjimas būtų sklandesnis.
Mikropakopų režimas: padalija kiekvieną žingsnį į mažesnius žingsnius, proporcingai valdydamas srovę kiekvienoje ritėje, todėl sukimasis yra labai tikslus, be vibracijos.
Šie žingsniavimo režimai įmanomi tik naudojant išmaniąsias valdymo grandines vairuotojo viduje.
Stepper tvarkyklėse yra įmontuotos apsaugos funkcijos , užtikrinančios sistemos patikimumą ir saugumą. Tai gali būti:
Apsauga nuo viršsrovių ir viršįtampių , kad būtų išvengta komponentų pažeidimo.
Terminis išjungimas, kai aptinkamas per didelis karštis.
Apsauga nuo trumpojo jungimo, apsauganti nuo laidų klaidų.
Žemos įtampos blokavimas , kad būtų išvengta nepastovios elgsenos galios svyravimų metu.
Dėl tokių savybių vairuotojai yra būtini ne tik dėl našumo, bet ir dėl ilgalaikio variklio ir valdymo sistemos patvarumo.
Šiuolaikinės stepper tvarkyklės yra sukurtos naudojant „microstepping“ technologiją , kuri kiekvieną pilną žingsnį padalija į dešimtis ar net šimtus mažesnių žingsnių. Tai pasiekiama kruopščiai moduliuojant srovės bangos formą, taikomą kiekvienai ritei, naudojant pažangią elektroniką.
„Microstepping“ pranašumai yra šie:
Sumažinta vibracija ir triukšmas
Pagerintas padėties tikslumas
Didesnė raiška ir sklandesnis veikimas
Tokiose programose kaip 3D spausdinimas, , CNC apdirbimas ir robotika , mikropakopa užtikrina puikų tikslumą, reikalingą sudėtingam, didelio našumo judesio valdymui.
Daugelyje žingsninių tvarkyklių yra skaitmeninės ryšio sąsajos , pvz. , UART, CAN, RS-485 arba Ethernet , leidžiančios sklandžiai integruoti su PLC, judesio valdikliais ar kompiuterinėmis sistemomis..
Tai leidžia:
realiuoju laiku . grįžtamasis ryšys Srovės, padėties ar temperatūros
Parametrų konfigūracija (pvz., srovės ribos, žingsnio skiriamoji geba, pagreičio profiliai).
Tinklinis judesio valdymas , kai galima sinchronizuoti kelias ašis, kad būtų suderintas judėjimas.
Tokios išmaniosios vairuotojų sistemos atlieka labai svarbų vaidmenį automatizuojant, robotikoje ir pramoniniame valdyme , kur tikslumas ir laikas yra labai svarbūs.
Nors patys žingsniniai varikliai veikia nuolatinės srovės maitinimu , kai kurios tvarkyklės yra skirtos priimti kintamosios srovės tinklo įvestį (pvz., 110 V arba 230 V). Šios kintamosios srovės įvesties tvarkyklės viduje konvertuoja kintamąją srovę į DC, prieš tiekdamos impulsinę nuolatinę srovę varikliui.
Kintamosios srovės įvesties tvarkyklės yra dažnos didelės galios pramoninėse sistemose.
Nuolatinės srovės įvesties tvarkyklės dažniau naudojamos žemos įtampos, nešiojamose arba įterptosiose programose.
Abiem atvejais vairuotojas užtikrina, kad variklis visada gautų nuolatinės srovės impulsinius signalus ir išlaikytų tikslų valdymą nepriklausomai nuo įvesties šaltinio.
Žingsninio variklio tvarkyklė yra pagrindinis komponentas, leidžiantis veikti žingsninį variklį. Jis tarnauja kaip tiltas tarp valdymo logikos ir variklio galios , tvarko visas laiko, sekos ir dabartinio valdymo užduotis. Tiksliai konvertuojant nuolatinę srovę į kontroliuojamas impulsų sekas, žingsniniai varikliai leidžia sklandžiai, tiksliai ir patikimai judėti įvairiose srityse – nuo robotikos ir CNC staklių iki medicinos prietaisų ir automatizuotų gamybos sistemų.
Trumpai tariant, be vairuotojo žingsninis variklis yra tik ritių ir magnetų rinkinys. Su vairuotoju jis tampa galingu, programuojamu ir itin tiksliu judesio valdymo įrenginiu.
Žingsniniai varikliai būna kelių skirtingų tipų, kurių kiekvienas turi unikalią konstrukciją, veikimą ir galios charakteristikas . Nors visi žingsniniai varikliai veikia nuo nuolatinės srovės ir elektros impulsus paverčia tiksliais mechaniniais žingsniais, jų konstrukcijos skirtumai lemia jų veikimą sukimo momento, greičio, tikslumo ir efektyvumo požiūriu. Šių tipų supratimas padeda pasirinkti tinkamiausią žingsninį variklį bet kokiai konkrečiai programai.
Nuolatinio magneto (PM) žingsniniai varikliai yra paprasčiausias tipas, naudojant nuolatinio magneto rotorių ir elektromagnetines statoriaus rites . Rotorius susilygina su magnetiniais poliais, kuriuos sukuria statoriaus apvijos, kai jie nuosekliai įjungiami.
Maitinimo šaltinis: DC (paprastai nuo 5 V iki 12 V)
Srovės diapazonas: nuo 0,3 A iki 2 A fazei
Sukimo momentas: nuo mažo iki vidutinio, priklausomai nuo dydžio
Greičių diapazonas: geriausiai tinka mažo greičio programoms
Efektyvumas: didelis važiuojant mažu greičiu, tačiau sukimo momentas greitai krenta didėjant greičiui
Sklandus ir stabilus veikimas esant mažam greičiui
Paprastas ir ekonomiškas dizainas
Dažniausiai naudojamas spausdintuvuose, fotoaparatuose ir paprastoje automatikos įrangoje
PM žingsniniai varikliai idealiai tinka mažos galios tikslioms reikmėms, kur kaina ir paprastumas yra svarbesni nei greitis ar didelis sukimo momentas.
Kintamo pasipriešinimo (VR) žingsniniai varikliai turi minkštą geležinį, dantytą rotorių be jokių nuolatinių magnetų. Rotorius juda lygiuodamasis su statoriaus poliais, kurie įmagnetinami srovės impulsais. Veikimas visiškai pagrįstas magnetinio pasipriešinimo principu – rotorius visada siekia mažiausio magnetinio pasipriešinimo kelio.
Maitinimo šaltinis: DC (per tvarkyklę su impulsinės srovės valdymu)
Įtampos diapazonas: nuo 12 V iki 24 V DC (įprasta)
Srovės diapazonas: nuo 0,5 A iki 3 A fazei
Sukimo momentas: vidutinis
Greičių diapazonas: vidutinis greitis pasiekiamas tiksliai valdant žingsnius
Efektyvumas: geresnis esant vidutiniam greičiui nei PM tipai
Didelis žingsniavimo tikslumas dėl smulkių rotoriaus dantų
Nėra magnetinio fiksavimo sukimo momento (rotorius nesipriešina judėjimui, kai maitinimas išjungtas)
Mažesnis sukimo momentas, palyginti su hibridiniais arba PM tipais
VR žingsniniai varikliai naudojami tiksliuose prietaisuose, medicinos prietaisuose ir lengvosiose padėties nustatymo sistemose , kur didelė žingsninė skiriamoji geba . reikalinga
Hibridinis žingsninis variklis sujungia geriausias PM ir VR dizaino savybes. Jame naudojamas nuolatinio magneto rotorius su smulkiai dantyta struktūra , todėl didesnis sukimo momentas, geresnis žingsnių tikslumas ir sklandesnis veikimas. Dėl šios konstrukcijos hibridiniai žingsniniai laipteliai gali būti plačiausiai naudojami pramonėje ir automatizavimo srityse.
Maitinimo šaltinis: DC (paprastai nuo 12 V iki 48 V)
Srovės diapazonas: nuo 1A iki 8A fazei (priklausomai nuo dydžio)
Sukimo momento išvestis: didelis išlaikymo sukimo momentas ir puikus sukimo momento išlaikymas esant mažam greičiui
Greičių diapazonas: nuo vidutinio iki didelio (nors sukimo momentas krenta esant labai dideliam greičiui)
Efektyvumas: Didelis, kai vairuoja „microstepping“ vairuotojai
Maži žingsnių kampai nuo 0,9° iki 1,8° per žingsnį
Sklandus judesys kontroliuojant mikropakopą
Aukštas padėties nustatymo tikslumas ir patikimumas
Hibridiniai žingsniniai varikliai naudojami CNC mašinose, robotikoje, 3D spausdintuvuose, medicininiuose siurbliuose ir kamerų padėties nustatymo sistemose , kur didelis sukimo momentas ir tikslumas . būtinas
Vienpoliai žingsniniai varikliai apibrėžiami pagal apvijų konfigūraciją , o ne pagal rotoriaus konstrukciją. Kiekviena vienpolio variklio ritė turi centrinį čiaupą, leidžiantį srovei vienu metu tekėti per pusę ritės. Dėl to vairavimo grandinės tampa paprastesnės, nes srovės krypties nereikia keisti.
Maitinimo šaltinis: DC (nuo 5 V iki 24 V)
Srovės diapazonas: nuo 0,5 A iki 2 A fazei
Sukimo momentas: vidutinis (mažiau nei panašaus dydžio bipoliniai varikliai)
Efektyvumas: mažesnis dėl dalinio ritės naudojimo vienam žingsniui
Paprastas ir nebrangus vairuotojo dizainas
Lengviau valdyti mikrovaldikliais
Mažesnis sukimo momentas, palyginti su bipoline konfigūracija
Vienpoliai varikliai idealiai tinka nebrangioms programoms, tokioms kaip hobio robotai, braižytuvai ir mokomieji rinkiniai , kur paprastumas nusveria našumą.
Dvipoliuose žingsniniuose varikliuose yra ritės be centrinių čiaupų, o tai reiškia, kad srovė turi pakeisti kryptį, kad pakeistų magnetinį poliškumą. Tam reikia sudėtingesnės tvarkyklės, tačiau galima visapusiškai išnaudoti ritę , todėl didesnis sukimo momentas ir efektyvumas, palyginti su vienpoliais modeliais.
Maitinimo šaltinis: DC (dažniausiai 12V, 24V arba 48V)
Srovės diapazonas: nuo 1A iki 6A fazei
Sukimo momentas: didelis (paprastai 25–40 % didesnis nei lygiaverčiai vienpoliai varikliai)
Efektyvumas: didelis dėl visiško ritės maitinimo
Puikus sukimo momento ir dydžio santykis
Sklandus ir galingas judesių valdymas
Reikia, kad H tilto vairuotojai pakeistų srovės kryptį
Dvipoliai žingsniniai varikliai dažniausiai naudojami CNC mašinose, robotikoje ir tikslioje automatizacijoje , kur didelis sukimo momentas ir našumas . būtinas
Šiuolaikinė žingsninių technologijų pažanga, uždaro ciklo žingsniniai varikliai turi kodavimo įrenginį arba grįžtamojo ryšio jutiklį, kad būtų galima stebėti rotoriaus padėtį realiuoju laiku. Vairuotojas dinamiškai koreguoja srovę, kad ištaisytų visus praleistus žingsnius, derindamas žingsninių variklių tikslumą ir servo sistemų stabilumą.
Maitinimo šaltinis: DC (paprastai nuo 24 V iki 80 V)
Srovės diapazonas: nuo 3A iki 10A fazei
Sukimo momentas: didelis, pastovus sukimo momentas platesniuose greičio diapazonuose
Efektyvumas: labai didelis dėl adaptyvaus srovės valdymo
Jokio žingsnių praradimo esant įvairioms apkrovos sąlygoms
Sumažėjusi šilumos gamyba ir triukšmas
Puikiai tinka dinamiškoms ir didelės spartos programoms
Uždarojo ciklo žingsneliai idealiai tinka didelio našumo automatizavimui , pavyzdžiui, robotizuotoms rankoms, tiksliajai gamybai ir judesio valdymo sistemoms , kur patikimumas ir taisymas realiuoju laiku . reikalingas
Žingsniniai varikliai, nesvarbu, ar jie yra nuolatinio magneto, kintamo pasipriešinimo, hibridiniai, vienpoliai, dvipoliai ar uždaros kilpos , visi turi pagrindines veikimo nuolatinės srovės ypatybes . Tačiau jų galios charakteristikos , įskaitant įtampą, srovę, sukimo momentą ir efektyvumą, labai skiriasi priklausomai nuo konstrukcijos ir taikymo.
PM ir VR žingsniniai varikliai puikiai tinka mažos galios, sąnaudoms jautrioje aplinkoje.
hibridiniai ir bipoliniai žingsneliai Dėl didelio sukimo momento ir tikslumo pramoninėje automatikoje dominuoja .
Uždarojo ciklo žingsniniai varikliai reprezentuoja ateitį ir siūlo servo našumą ir paprastumą.
Šių skirtumų supratimas užtikrina optimalų pasirinkimą bet kokiam projektui, kuriam reikalingas tikslus, pakartojamas ir efektyvus judesio valdymas.
Aptariant žingsninius variklius ir jų maitinimo šaltinius, iškyla dažnas nesusipratimas – mintis, kad žingsniniai varikliai gali būti maitinami tiesiogiai iš kintamosios srovės (kintamoji srovė) . Tiesą sakant, žingsniniai varikliai iš esmės yra nuolatinės srovės varomi įrenginiai , nors kartais gali atrodyti, kad jie veikia į kintamąją srovę panašiose sistemose. Sugriaukime šį klaidingą supratimą ir paaiškinkime, kas iš tikrųjų vyksta kintamosios srovės maitinimo sistemoje.
Žingsniniai varikliai veikia remiantis atskirais elektros impulsais , kai kiekvienas impulsas įjungia tam tikras statoriaus rites, kad sukurtų magnetinį lauką, kuris judina rotorių fiksuotu žingsniu. Šiuos impulsus valdo ir nuosekliai taiko vairuotojo grandinė , o ne nuolatinė kintamoji srovė.
Tikrasis maitinimo šaltinis: nuolatinė elektra (paprastai nuo 5 V iki 80 V DC, priklausomai nuo variklio dydžio)
Vairuotojo funkcija: konvertuoja nuolatinės srovės įvestį į impulsinius srovės signalus kiekvienai variklio fazei
Pagrindinė koncepcija: 'pakaitalas' tarp ritių yra valdomas perjungimas , o ne sinusinė kintamoji srovė
Kitaip tariant, nors variklio fazės keičiasi poliškumu, pavyzdžiui, kintamos srovės, šis kaitaliojimas yra generuojamas skaitmeniniu būdu iš nuolatinės srovės šaltinio.
Yra keletas priežasčių, kodėl kai kurie žmonės klaidingai vadina žingsninius variklius kaip kintamos srovės variklius:
Žingsniniai varikliai naudoja kelias fazes (dažniausiai dvi ar keturias), o srovė šiose fazėse keičia kryptį, kad suktųsi. Stebėtojui tai atrodo panašiai kaip kintamosios srovės bangos forma, ypač dvipoliuose žingsniniuose varikliuose , kur srovė pasikeičia kiekvienoje apvijoje.
Tačiau tai yra valdomi srovės keitimai , o ne nuolatinė kintamoji srovė, tiekiama iš tinklo.
Daugelis pramoninių žingsninių sistemų priima kintamosios srovės įvestį (pvz., 110 V arba 220 V kintamosios srovės).
Tačiau vairuotojas nedelsdamas ištaiso ir filtruoja šią kintamosios srovės įtampą į nuolatinę srovę , kurią vėliau naudoja valdomiems srovės impulsams generuoti.
Taigi, nors sistema gali būti prijungta prie kintamosios srovės lizdo, pats variklis niekada negauna kintamosios srovės tiesiogiai.
Žingsniniai varikliai ir kintamosios srovės sinchroniniai varikliai turi panašias charakteristikas – abu turi sinchroninį sukimąsi su elektromagnetiniu lauku. Toks elgesio panašumas kartais sukelia painiavą, nors jų vairavimo principai visiškai skiriasi.
Štai kaip įprasta vadinamoji 'AC stepper sistema' : iš tikrųjų veikia
Vairuotojas gauna kintamosios srovės įtampą iš tinklo (pvz., 220 V kintamosios srovės).
Vairuotojo vidinis maitinimo šaltinis išlygina kintamosios srovės įvestį į nuolatinę įtampą , paprastai naudojant kondensatorius, skirtus išlyginti.
Vairuotojo valdymo grandinė paverčia šią DC į skaitmeninių srovės impulsų seką , atitinkančią žingsnio komandas.
Vairuotojo viduje esantys tranzistoriai arba MOSFET perjungia srovės kryptį per variklio apvijas, sukurdami magnetinius laukus, kurie žingsnis po žingsnio judina rotorių.
Rotorius seka šiuos laiko impulsus, todėl pasiekiamas tikslus kampinis judėjimas – tai būdingas žingsninio variklio požymis.
Taigi, žingsninis variklis visada maitinamas nuolatine srove , net jei sistema įvestyje naudoja kintamą srovę.
Jei žingsninį variklį prijungtumėte tiesiai prie kintamosios srovės maitinimo šaltinio, jis tinkamai neveiktų ir gali būti sugadintas.
Štai kodėl:
Kintamosios srovės galia kinta sinusiškai ir nekontroliuojamai, o žingsniniams varikliams reikia tikslaus laiko ir fazių sekos.
Rotorius vibruotų arba virpėtų , nesisuktų nuosekliai.
Nebūtų jokios padėties valdymo , nugalėjusios žingsninio variklio paskirtį.
Variklio apvijos gali perkaisti , nes nekontroliuojama srovė neatitiks variklio suprojektuotos žingsnių sekos.
Trumpai tariant, kintamosios srovės maitinimui trūksta diskretiško, programuojamo valdymo, reikalingo žingsniniam darbui.
| aspektas | Kintamosios srovės įvesties žingsninė sistema | Tikroji kintamosios srovės variklio sistema |
|---|---|---|
| Maitinimo įvestis | kintamoji srovė (konvertuojama į DC tvarkyklės viduje) | AC tiesiogiai maitina variklį |
| Variklio tipas | DC varomas žingsninis variklis | Sinchroninis arba indukcinis variklis |
| Kontrolės metodas | Impulsų seka ir mikrožingsniai | Dažnio ir fazės valdymas |
| Padėties nustatymo tikslumas | Labai didelis (žingsniai per apsisukimą) | Vidutinis (priklauso nuo atsiliepimų) |
| Pagrindinis naudojimas | Tikslus padėties nustatymas | Nuolatinis sukimasis arba kintamo greičio pavara |
Taigi, nors žingsninės sistemos gali būti maitinamos kintamosios srovės įvestyje , jų pagrindinė veikla yra visiškai pagrįsta nuolatine srove..
Yra pažangių žingsnių tipo technologijų, kurios dar labiau painioja kintamos ir nuolatinės srovės skirtumą:
Juose naudojamas grįžtamasis ryšys ir kartais sinusinės srovės valdymas, panašus į kintamosios srovės bangų formas, bet vis tiek gaunamas iš nuolatinės srovės.
Jie taip pat naudoja elektroninį komutavimą, kuris imituoja kintamosios srovės elgesį, net jei jie veikia nuolatinės srovės maitinimu.
Abi technologijos imituoja kintamosios srovės elgesį elektroniniu būdu , nenaudojant kintamosios srovės tinklo tiesiogiai variklio ritėms.
Terminas „kintamos srovės žingsninis variklis“ yra klaidingas supratimas.
Nors kai kurios žingsninės sistemos priima kintamosios srovės įvestį , pats variklis visada veikia valdomais nuolatinės srovės impulsais . kintamoji srovė tik konvertuojama į DC tvarkyklės viduje. Prieš įjungiant variklio apvijas,
Žingsniniai varikliai yra nuolatinės srovės varomi įrenginiai, kurie naudoja skaitmeniniu būdu generuojamus kintamos srovės signalus, o ne kintamosios srovės maitinimo šaltinį.
Suprasti šį skirtumą būtina renkantis stepper sistemas, nes tai užtikrina tinkamą tvarkyklės suderinamumą, maitinimo šaltinio dizainą ir sistemos patikimumą..
Pasirinkdami variklį konkrečiai programai, inžinieriai dažnai pasveria žingsninių variklių , , kintamosios srovės variklių ir nuolatinės srovės variklių stipriąsias ir silpnąsias puses . Kiekvienas tipas turi savo unikalius dizaino principus, veikimo charakteristikas ir idealius naudojimo atvejus. Jų skirtumų supratimas padeda pasirinkti tinkamą variklį užduotims, pradedant nuo tikslaus padėties nustatymo iki greito sukimosi..
Žingsniniai varikliai yra elektromechaniniai įtaisai , judantys atskirais žingsniais . Kiekvienas impulsas, siunčiamas iš vairuotojo, nuosekliai įjungia variklio rites, sukeldamas laipsnišką kampinį judėjimą . rotoriaus Tai leidžia tiksliai valdyti padėtį, nereikalaujant grįžtamojo ryšio sistemos.
Kintamosios srovės varikliai veikia kintamąja srove , kur srovės srauto kryptis periodiškai pasikeičia. Jie remiasi besisukančiu magnetiniu lauku, kurį sukuria kintamosios srovės tiekimas, kad sukeltų rotoriaus judėjimą. Kintamosios srovės variklio greitis yra tiesiogiai susijęs su maitinimo dažniu ir polių skaičiumi . statoriaus
Nuolatinės srovės varikliai veikia nuolatine srove , kai srovė teka viena kryptimi. Variklio sukimo momentas ir greitis reguliuojami reguliuojant maitinimo įtampą arba srovę . Skirtingai nuo žingsninių variklių, nuolatinės srovės varikliai užtikrina nuolatinį sukimąsi , o ne atskirus žingsnius.
| Variklio tipas | Galios tipas | Reikalingas galios konvertavimas |
|---|---|---|
| Žingsninis variklis | DC (valdomi impulsai) | Prieš naudojimą kintamosios srovės įvestis turi būti ištaisyta į DC |
| AC variklis | kintamoji srovė (kintamoji srovė) | Nėra (tiesioginis prijungimas prie kintamosios srovės tinklo) |
| DC variklis | DC (nuolatinė nuolatinė srovė) | Gali prireikti nuolatinės srovės maitinimo šaltinio arba akumuliatoriaus šaltinio |
Net jei žingsninės sistemos gali būti prijungtos prie kintamosios srovės lizdo, laiptelių tvarkyklė visada konvertuoja kintamąją srovę į DC, prieš įjungdama rites tiksliais impulsų modeliais.
Suteikite didelį sukimo momentą esant mažam greičiui , tačiau sukimo momentas mažėja didėjant greičiui.
Idealiai tinka mažo ar vidutinio greičio programoms, kurioms reikalingas tikslus judesio valdymas.
Netinka nuolatiniam sukimuisi dideliu greičiu dėl sukimo momento kritimo ir vibracijos.
Suteikite pastovų sukimo momentą ir sklandų sukimąsi didesniu greičiu.
Greitis paprastai nustatomas pagal maitinimo dažnį (pvz., 50 Hz arba 60 Hz).
Puikiai tinka naudoti, kai reikia nuolatinio judėjimo ir didelio efektyvumo.
Pasiūlykite kintamo greičio valdymą su paprastu įtampos reguliavimu.
Sukuria didelį paleidimo sukimo momentą , todėl jie idealiai tinka dinaminei apkrovai.
Reikalinga šepetėlio priežiūra naudojant šepetėlius, nors DC (BLDC) versijos be šepetėlių išsprendžia šią problemą.
Valdomas žingsnio ir krypties signalais . vairuotojo
Gali veikti atviro ciklo režimu , todėl nereikia kodavimo įrenginių.
Padėtis iš esmės nustatoma pagal komanduojamų žingsnių skaičių.
Gali naudoti uždarojo ciklo grįžtamąjį ryšį , kad pagerintų sukimo momentą ir greitį.
Paprastai reikalingas uždaro ciklo valdymas (naudojant jutiklius), kad būtų tikslus.
Greitį valdo kintamo dažnio pavaros (VFD).
Sudėtinga grandinė reikalinga greitėjimui, stabdymui ar atbuline eigai.
Lengva valdyti naudojant PWM (impulso pločio moduliaciją) arba įtampos reguliavimą.
Siekiant tikslumo, kodavimo prietaisai arba tachometrai naudojami uždaro ciklo sistemoje.
Dėl paprastos valdymo grandinės nuolatinės srovės varikliai plačiai naudojami automatikoje ir robotikoje.
| Variklio tipas | Padėties nustatymo tikslumas | reikalingas grįžtamasis ryšys |
|---|---|---|
| Žingsninis variklis | Labai aukštas (0,9–1,8 ° vienam žingsniui tipiškas) | Neprivaloma |
| AC variklis | Žemas (reikalauja jutiklių tikslumui) | Taip |
| DC variklis | Nuo vidutinio iki didelio (priklauso nuo koduotuvo skiriamosios gebos) | Paprastai taip |
Žingsniniai varikliai puikiai tinka atvirojo ciklo padėties nustatymo sistemose , kur judėjimas turi būti tikslus, bet apkrovos nuspėjamos. Kintamosios srovės ir nuolatinės srovės varikliams reikia papildomų grįžtamojo ryšio jutiklių , kad būtų užtikrintas panašus tikslumas.
, Konstrukcija be šepetėlių reiškianti minimalų susidėvėjimą.
praktiškai nereikia jokios priežiūros . Esant normaliai eksploatacijai,
gali nukentėti nuo vibracijos ar rezonanso . Netinkamai sureguliuotas
Labai tvirtas ir patvarus , ilgas tarnavimo laikas.
Reikalinga minimali priežiūra, ypač indukciniams tipams.
Gali prireikti periodiškai sutepti arba pakeisti guolius.
Šlifuotiems nuolatinės srovės varikliams reikalinga šepečio ir komutatoriaus priežiūra.
Bešepetėliai nuolatinės srovės varikliai (BLDC) nereikalauja priežiūros ir yra ilgaamžiai.
Tinka aplinkai, kur galima dažnai atlikti techninę priežiūrą.
Vartokite energiją net stovėdami , kad išlaikytumėte laikymo sukimo momentą.
Efektyvumas paprastai yra mažesnis nei kintamosios srovės arba nuolatinės srovės variklių.
Geriausiai tinka tais atvejais, kai tikslumas viršija efektyvumą.
Labai efektyvus, ypač trifazėse indukcinėse konstrukcijose.
Įprasta pramoninėse mašinose , ŠVOK sistemose ir siurbliuose.
Efektyvumas didėja didėjant apkrovai ir greičio stabilumui.
Efektyvumas priklauso nuo konstrukcijos ir apkrovos sąlygų.
BLDC varikliai pasiekia aukštą efektyvumą, panašų į kintamosios srovės variklius.
Plačiai naudojamas baterijomis maitinamose ir nešiojamose sistemose.
| Variklio tipas | Įprasti pritaikymai |
|---|---|
| Žingsninis variklis | 3D spausdintuvai, CNC staklės, robotika, kamerų sistemos, medicinos prietaisai |
| AC variklis | Ventiliatoriai, siurbliai, kompresoriai, konvejeriai, pramoninės pavaros |
| DC variklis | Elektromobiliai, pavaros, automatikos įranga, nešiojamieji įrenginiai |
Žingsniniai varikliai dominuoja atliekant padėties nustatymo ir tikslumo užduotis.
Kintamosios srovės varikliai valdo didelės galios ir nuolatinio sukimosi pramonę.
Nuolatinės srovės varikliai puikiai tinka kintamo greičio ir nešiojamoms programoms.
Vidutinė kaina tiek varikliui, tiek vairuotojui.
Paprasta atvirojo ciklo sistemų sąranka.
Didesnė kaina naudojant uždarojo ciklo tvarkykles.
Ekonomiškai efektyvus didelės galios sistemoms.
reikalingi VFD arba servo valdikliai . Norint valdyti kintamą greitį,
Sudėtinga įgyvendinti tikslioms judėjimo užduotims.
Mažos pradinės išlaidos, ypač šlifuotų tipų.
Paprasta valdymo elektronika.
Didesnės BLDC konstrukcijų su pažangiais valdikliais kaina.
Kiekvienas variklio tipas turi skirtingus veiklos tikslus:
Pasirinkite žingsninius variklius, kad pasiektumėte tikslumą, pakartojamumą ir kontroliuojamą judesį.
Pasirinkite kintamosios srovės variklius nuolatiniam , efektyviam ir didelės spartos darbui.
Pasirinkite srovės variklius nuolatinės kintamo greičio, dinaminės apkrovos arba nešiojamoms sistemoms.
Iš esmės žingsniniai varikliai užpildo atotrūkį tarp nuolatinės srovės variklių paprastumo ir kintamosios srovės sistemų galios , užtikrindami neprilygstamą valdymą. automatikos, robotikos ir CNC technologijų .
Norint užtikrinti stabilų veikimą, maksimalų sukimo momentą ir tiksliai valdyti , žingsninius variklius, reikalingi tinkamai suprojektuoti ir reguliuojami maitinimo šaltiniai . Kadangi šie varikliai veikia pagal valdomus nuolatinės srovės impulsus , maitinimo šaltinio kokybė ir konfigūracija tiesiogiai veikia jų efektyvumą, greitį ir bendrą patikimumą. suprasti žingsninių variklių įtampos, srovės ir valdymo reikalavimus . Norint sukurti tvirtą judesio valdymo sistemą, labai svarbu
Maitinimo šaltinis tiekia elektros energiją, reikalingą žingsninio vairuotojui generuoti srovės impulsus , kurie maitina variklio apvijas. Skirtingai nuo kintamosios srovės variklių, kurie gali veikti tiesiai iš tinklo, žingsniniams varikliams reikalinga nuolatinė įtampa , kad būtų sukurti magnetiniai laukai, atsakingi už judėjimą.
Pagrindinės žingsninio variklio maitinimo šaltinio pareigos yra šios:
Suteikia stabilią nuolatinę įtampą vairuotojui
užtikrinimas Tinkamos srovės galios visoms fazėms
palaikymas Sklandaus veikimo pagreičio ir apkrovos pokyčių metu
Užkirsti kelią įtampos kritimui ar bangavimui, dėl kurio gali praleisti žingsniai arba perkaisti
Nors kintamosios srovės maitinimo šaltinis (110 V arba 220 V) paprastai yra prieinamas, žingsniniai varikliai negali naudoti kintamosios srovės tiesiogiai . Žingsnio tvarkyklė atlieka kintamosios srovės į nuolatinę srovę konvertavimą taisydama ir filtruodama.
Žingsnio tvarkyklė gauna kintamosios srovės įvestį, viduje konvertuoja ją į nuolatinę ir išveda impulsinius nuolatinės srovės signalus į variklio rites.
Kai kurios tvarkyklės yra skirtos tiesioginiam nuolatinės srovės prijungimui (pvz., 24 V, 48 V arba 60 V DC). Ši konfigūracija įprasta įterptosiose arba baterijomis maitinamose sistemose.
Nepriklausomai nuo įvesties tipo, žingsniniai varikliai visada veikia nuolatinės srovės maitinimu , užtikrindami tikslų ir programuojamą valdymą.
Maitinimo įtampa turi įtakos žingsninio variklio greičiui ir dinaminiam veikimui . Didesnė įtampa leidžia greičiau keisti srovę apvijose, todėl:
Patobulintas sukimo momentas dideliu greičiu
Sumažintas žingsnių atsilikimas
Geresnis reagavimas
Tačiau per didelė įtampa gali perkaisti vairuotojo arba variklio apvijas. Ideali įtampa paprastai nustatoma pagal variklio induktyvumą ir srovės stiprumą.
Rekomenduojama įtampa = 32 × √ (variklio induktyvumas mH)
Pavyzdžiui, varikliui su 4 mH induktyvumu reikėtų apytiksliai:
32 × √4 = 64 V DC.
Maži žingsniniai varikliai: 5–24 V DC
Vidutiniai žingsniniai varikliai: 24-48V DC
Pramoniniai žingsniniai varikliai: 60–80 V DC arba aukštesnė
Dabartinis įvertinimas apibrėžia žingsninio variklio sukimo momentą. Kiekvienai apvijai reikalinga tam tikra srovė, kad būtų sukurta pakankamai magnetinės jėgos.
Vairuotojas tiksliai reguliuoja srovę , net jei maitinimo įtampa yra didesnė.
Maitinimo šaltinis turi tiekti bendrą srovę visoms aktyvioms fazėms ir saugos ribą.
Jei žingsninio variklio vardinė srovė yra 2A vienai fazei ir veikia esant dviem fazėms , minimali maitinimo srovė turi būti:
2A × 2 fazės = 4A iš viso
Kad užtikrintumėte patikimumą, pridėkite 25 % saugos ribą , kad maitinimo šaltinis būtų maždaug 5 A.
| parametrų | įtaka variklio veikimui |
|---|---|
| Aukštesnė įtampa | Greitesnė reakcija ir didesnis maksimalus greitis |
| Didesnė srovė | Didesnis sukimo momentas, bet daugiau šilumos generavimo |
| Žemesnė įtampa | Sklandesnis judesys, bet mažesnis sukimo momentas dideliu greičiu |
| Nepakankama srovė | Praleisti žingsniai ir sumažėjęs laikymo momentas |
Optimali sąranka: pakankamai aukšta įtampa greičiui, o srovė reguliuojama pagal vardinę variklio vertę.
Pateikite švarią, žemo triukšmo nuolatinės srovės išvestį
Idealiai tinka tikslioms judėjimo sistemoms arba žemos įtampos varikliams
Sunkesnis ir mažiau efektyvus nei perjungimo tipai
Kompaktiškas, lengvas ir efektyvus
Dažnas pramoniniuose ir įterptiniuose žingsniniuose įrenginiuose
Turi būti parinktas su pakankamu didžiausios srovės valdymu , kad būtų išvengta išjungimo
Naudojamas mobiliojoje robotikoje arba autonominėse platformose
Norint užtikrinti stabilią srovės išvestį, reikalingas įtampos reguliavimas ir apsauga nuo viršįtampių
Žingsniniai varikliai yra srovės , o ne įtampos valdomi įrenginiai. Vairuotojas užtikrina, kad kiekviena apvija gautų tikslią vardinę srovę , nepaisant maitinimo įtampos svyravimų. Šiuolaikinės stepper tvarkyklės naudoja:
Chopper valdymas tiksliai apriboti srovę
Mikrožingsniavimo metodai , skirti padalyti žingsnius, kad judesys būtų sklandesnis
Apsaugos funkcijos, tokios kaip viršsrovių ir viršįtampių išjungimas
Dėl šios priežasties maitinimo įtampa gali būti didesnė už vardinę variklio įtampą, jei vairuotojas tinkamai riboja srovę.
Netinkamo dydžio maitinimo šaltiniai arba nereguliuojama srovė gali sukelti:
Per didelis šilumos kaupimasis apvijose
Vairuotojo perkaitimas arba išjungimas
Sumažėjęs efektyvumas ir variklio tarnavimo laikas
naudokite aušintuvą arba ventiliatorių Didelės srovės sistemoms
Užtikrinkite tinkamą ventiliaciją tiek vairuotojui, tiek tiekimui
Venkite nuolat veikti maksimalia vardine srove
rinkitės vairuotojus su šilumine apsauga Saugumui
Patikimas žingsninio variklio maitinimo šaltinis turi turėti šias apsaugos priemones:
Apsauga nuo viršįtampio (OVP) – apsaugo nuo viršįtampių padarytos žalos
Apsauga nuo viršsrovių (OCP) – riboja per didelę apkrovą
Trumpojo jungimo apsauga (SCP) – apsaugo vairuotojo grandines
Terminis išjungimas – sustabdo veikimą perkaitimo metu
Šios savybės padidina variklio saugumą ir sistemos ilgaamžiškumą.
Tarkime, kad maitinate NEMA 23 žingsninį variklį, kurio nominalioji vertė:
3A per fazę
3,2V ritės įtampa
4 mH induktyvumas
1 veiksmas: įvertinkite optimalią maitinimo įtampą
32 × √4 = 64 V DC
2 veiksmas: nustatykite dabartinį poreikį
3A × 2 fazės = 6A iš viso
3 veiksmas: pridėkite paraštę → 7,5 A rekomenduojama
4 veiksmas: pasirinkite 48–64 V DC, 7,5 A maitinimo šaltinį (apie 480 W) su geromis aušinimo ir apsaugos savybėmis.
Žingsniniai varikliai visada veikia nuolatinės srovės maitinimu , net jei sistemos įvestis yra kintamoji.
Pasirinkite maitinimo šaltinį , kuris tiekia stabilią nuolatinę įtampą, kurios vardinė vertė viršija variklio ritės įtampą.
Užtikrinkite pakankamą srovės galingumą , kad vienu metu maitintumėte visas variklio fazes.
naudokite reguliuojamas tvarkykles . Norėdami valdyti srovę ir apsaugoti variklį,
Tinkama maitinimo šaltinio konstrukcija užtikrina maksimalų sukimo momentą, greičio stabilumą ir variklio tarnavimo laiką.
Apibendrinant galima pasakyti, kad žingsniniai varikliai yra nuolatinės srovės valdomi įrenginiai , kurie remiasi tiksliai nustatytais nuolatinės srovės impulsais, kad pasiektų kontroliuojamą judėjimą. Nors valdymo signalai gali imituoti kintamus modelius, pagrindinis maitinimo šaltinis visada yra nuolatinė srovė. Tinkamai maitinami naudojant tinkamą tvarkyklę, žingsniniai varikliai užtikrina neprilygstamą tikslumą, pakartojamumą ir sukimo momento valdymą įvairiose automatikos ir mechatroninėse srityse.
