A

są trzy główne typy silników krokowych : W automatyce przemysłowej stosowane

1. Silnik krokowy z magnesem trwałym (PM).

• Prosta struktura

• Niski koszt

• Umiarkowana precyzja

2. Silnik krokowy o zmiennej reluktancji (VR).

• Brak magnesu trwałego

• Wysoki współczynnik kroków

• Niższy wyjściowy moment obrotowy

3. Hybrydowy silnik krokowy (najpopularniejszy)

• Łączy technologię PM i VR

• Wysoki moment obrotowy

• Wysoka precyzja (kąt kroku 0,9° i 1,8°)

• Szeroko stosowane w maszynach CNC, robotyce, urządzeniach medycznych i sprzęcie AGV

W nowoczesnych zastosowaniach przemysłowych hybrydowe silniki krokowe są najczęściej stosowanym typem ze względu na ich wydajność i niezawodność.

A

Prędkość silnika krokowego zależy od częstotliwości sterownika, warunków obciążenia i konstrukcji silnika.

Typowy zakres obrotów:

• 0–300 obr./min → Wysoki moment obrotowy i stabilne pozycjonowanie

• 300–1000 obr./min → Standardowa praca przemysłowa

• Do 2000 obr./min lub więcej → Ze sterownikiem wysokiego napięcia i niewielkim obciążeniem

Większość silników krokowych działa najlepiej w zakresie 100–600 obr./min , gdzie moment obrotowy i stabilność są zrównoważone.

W przeciwieństwie do serwomotorów, silniki krokowe są zoptymalizowane pod kątem:

• Precyzyjne pozycjonowanie

• Aplikacje o niskiej i średniej prędkości

• Wysoki moment trzymania przy zerowej prędkości

A

Silnik krokowy zwykle wymaga napięcia znamionowego na fazę od 2 V do 5 V , ale w rzeczywistych zastosowaniach przemysłowych napięcie zasilania sterownika wynosi zwykle 12 V, 24 V lub 48 V DC.

Ważne jest, aby zrozumieć:

• Napięcie znamionowe wydrukowane na silniku opiera się na rezystancji cewki.

• Rzeczywiste napięcie robocze zależy od sterownika krokowego.

• Wyższe napięcie zasilania (np. 24 V lub 48 V) poprawia:

  • Wysoka wydajność

  • Wyjściowy moment obrotowy przy wyższych obrotach

  • Możliwość przyspieszania

W przypadku maszyn CNC, drukarek 3D, robotyki i systemów AGV najczęściej stosowane są układy silników krokowych 24 V i 48 V.

A

Nie ma absolutnie „lepszej” opcji — zależy to od zastosowania:

• Silniki krokowe są lepsze w przypadku taniego, umiarkowanego i precyzyjnego pozycjonowania bez sprzężenia zwrotnego.

• Serwosilniki są lepsze do zastosowań wymagających dużej prędkości, wysokiej wydajności i zamkniętej pętli, wymagających dynamicznej wydajności.

W przypadku prostych systemów pozycjonowania silniki krokowe są często bardziej ekonomiczne. W wymagających systemach automatyki serwomotory zapewniają doskonałą wydajność.

A Typowa żywotność silnika krokowego wynosi od 10 000 do 20 000 godzin pracy , w zależności od obciążenia, temperatury, środowiska i jakości łożysk. Przy odpowiedniej konserwacji i właściwym doborze przemysłowe silniki krokowe mogą przetrwać wiele lat.

A

Zalety:

• Wysoka dokładność pozycjonowania

• Proste sterowanie w otwartej pętli

• Dobry moment obrotowy przy niskich prędkościach

• Ekonomiczne

• Wysoka niezawodność

Wady:

• Niższa wydajność w porównaniu do silników serwo

• Może stracić kroki pod wpływem przeciążenia

• Nie jest idealny do ciągłej pracy z dużą prędkością

• Wytwarza ciepło podczas postoju

A

Oto 10 typowych zastosowań silników krokowych:

1. Maszyny CNC

2. Drukarki 3D

3. Maszyny do cięcia laserowego

4. Robotyka

5. Pompy medyczne

6. Maszyny pakujące

7. Maszyny włókiennicze

8. Drukarki i skanery

9. Systemy obrotu i pochylenia kamery

10. Zautomatyzowane systemy kontroli

Zastosowania te wymagają precyzyjnej kontroli ruchu i powtarzalności.

Silnik krokowy jest siłownikiem , a nie czujnikiem.
Przekształca energię elektryczną w ruch mechaniczny. Czujniki wykrywają sygnały, a siłowniki wywołują ruch. Silniki krokowe wytwarzają precyzyjny ruch obrotowy w odpowiedzi na impulsy elektryczne.

A

Silnik krokowy napędzany jest przez:

• stałego Zasilacz prądu

• krokowego Sterownik silnika

• Kontroler (taki jak PLC lub mikrokontroler)

Sterownik wysyła sygnały impulsowe do sterownika, a sterownik reguluje prąd płynący do uzwojeń silnika.

A

Silniki krokowe najlepiej nadają się do:

• Precyzyjne pozycjonowanie

• Zastosowania z momentem obrotowym przy niskich prędkościach

• Powtarzalna kontrola ruchu

• Systemy sterowania w pętli otwartej

Są powszechnie stosowane w maszynach CNC, drukarkach 3D, robotyce i sprzęcie automatyki.

A

Główną różnicą między silnikiem krokowym a zwykłym silnikiem (takim jak silnik indukcyjny lub szczotkowany silnik prądu stałego) jest sterowanie i styl ruchu:

• Silnik krokowy : Porusza się w dyskretnych krokach z precyzyjną kontrolą położenia.

• Zwykły silnik : Obraca się w sposób ciągły po włączeniu zasilania.

• Silniki krokowe idealnie nadają się do zadań związanych z pozycjonowaniem.

• Zwykłe silniki są lepsze do ciągłego, szybkiego obrotu.

Silniki krokowe nie zawsze wymagają systemów sprzężenia zwrotnego, podczas gdy zwykłe silniki często wymagają enkoderów do precyzyjnego sterowania.

Silnik krokowy jest zwykle zasilany napięciem stałym , ale działa przy użyciu impulsowych sygnałów prądu stałego generowanych przez sterownik. Sterownik elektronicznie przełącza prąd w uzwojeniach, aby wytworzyć zmienne pola magnetyczne. Technicznie rzecz biorąc, jest to silnik zasilany prądem stałym z kontrolowanym przełączaniem , a nie tradycyjny silnik prądu przemiennego.

Zasada działania silnika krokowego opiera się na przyciąganiu i odpychaniu elektromagnetycznym . Kiedy impulsy elektryczne są przykładane do uzwojeń stojana, generują one pole magnetyczne, które oddziałuje z wirnikiem. Wirnik porusza się z precyzyjnymi przyrostami kątowymi (krokami) zgodnie z impulsami wejściowymi. Każdy impuls odpowiada jednemu stałemu krokowi, co w większości zastosowań umożliwia dokładną kontrolę położenia bez sprzężenia zwrotnego.