Léptetőmotorok

A léptetőmotor egy elektromechanikus eszköz, amely az elektromos jeleket a tengely diszkrét szögmozgásaivá alakítja. A léptetőmotorok alkalmazása lehetővé teszi, hogy a gépek munkatestei szigorúan adagolt mozgásokat hajtsanak végre a mozgás végén helyzetük rögzítésével.

A léptetőmotorok olyan működtetők, amelyek rögzített szögmozgást (lépéseket) biztosítanak. A forgórész szögének bármilyen változása a léptetőmotor válasza a bemeneti impulzusra.

A diszkrét elektromos léptetőmotoros hajtás természetesen kombinálódik digitális vezérlőberendezésekkel, így sikeresen alkalmazható digitálisan vezérelt fémvágó gépekben, ipari robotokban és manipulátorokban, óraszerkezetekben.

A diszkrét elektromos hajtás sorozat felhasználásával is megvalósítható aszinkron villanymotorok, amely speciális vezérlésnek köszönhetően léptető üzemmódban is működhet.

A léptetőmotorokat olyan elektromos hajtásokban használják, amelyek teljesítménye a watt töredékétől több kilowattig terjed.A diszkrét elektromos hajtás teljesítményskálájának kiterjesztése soros aszinkron villanymotorokkal érhető el, amelyek a megfelelő szabályozásnak köszönhetően léptető üzemmódban is működhetnek.

Az összes típusú léptetőmotor működési elve a következő. Egy elektronikus kapcsoló segítségével feszültségimpulzusok jönnek létre, amelyek a léptetőmotor állórészén található vezérlőtekercsekre jutnak.

A vezérlőtekercsek gerjesztési sorrendjétől függően a mágneses tér diszkrét változása következik be a motor működési résében. A léptetőmotor vezérlőtekercsei mágneses mezejének tengelyének szögeltolódásával forgórésze diszkréten forog a mágneses teret követve. A forgórész forgásának törvényét a vezérlő impulzusok sorrendje, munkaciklusa és frekvenciája, valamint a léptetőmotor típusa és tervezési paraméterei határozzák meg.

A léptetőmotor működési elvét (a forgórész diszkrét mozgását) a kétfázisú léptetőmotor legegyszerűbb áramkörének példáján keresztül vizsgáljuk (1. ábra).

Rizs. 1. Aktív rotorral rendelkező léptetőmotor egyszerűsített diagramja

A léptetőmotornak két pár egyértelműen meghatározott állórész pólusa van, amelyeken a gerjesztő (vezérlő) tekercsek találhatók: a 3. tekercs 1H - 1K kapcsokkal és a 2. tekercs a 2H - 2K kapcsokkal. Mindegyik tekercs két részből áll, amelyek az 1 SM állórész ellentétes pólusain helyezkednek el.

A vizsgált sémában a rotor egy kétpólusú állandó mágnes.A tekercseket egy vezérlőkészülék impulzusai táplálják, amely a bemeneti vezérlőimpulzusok egycsatornás sorozatát alakítja át többcsatornássá (a léptetőmotor fázisainak számától függően).

Tekintsük a léptetőmotor működését, feltételezve, hogy a kezdeti pillanatban a feszültség a 3. tekercsre van kapcsolva. Az ebben a tekercsben lévő áram mágnesezi a függőlegesen elhelyezkedő N és 8 pólusokat. A mágneses tér és az állandó kölcsönhatás eredményeként A forgórész mágnese, az utóbbi olyan egyensúlyi helyzetet foglal el, amelyben az állórész és a forgórész mágneses mezőjének tengelye megegyezik.

A pozíció azért lesz stabil, mert a forgórészen egy szinkronizáló nyomaték hat, amely hajlamos a rotort egyensúlyi helyzetbe hozni: M = Mmax x sinα,

ahol M.max — a maximális nyomaték, α — az állórész és a forgórész mágneses mezőinek tengelyei közötti szög.

Amikor a vezérlőegység átkapcsolja a feszültséget a 3. tekercsről a 2. tekercsre, vízszintes pólusú mágneses mező keletkezik, pl. az állórész mágneses tere diszkrét forgást végez az állórész kerületének negyedével. Ebben az esetben az állórész és a forgórész tengelyei között α = 90 ° eltérési szög jelenik meg, és az Mmax maximális nyomaték hat a forgórészre. A rotor α = 90°-os szögben elfordul, és új stabil pozíciót vesz fel. Így az állórész mező léptető mozgása után a motor forgórésze lépésenként mozog.

A léptetőmotor fő működési módja dinamikus. A léptetőmotorokat a szinkronmotorokkal ellentétben úgy tervezték, hogy álló helyzetből és kényszerű elektromos fékezésből lépjenek be a szinkronba.Ennek köszönhetően a léptető elektromos hajtás indítást, leállítást, hátramenetet és átmenetet biztosít a vezérlőimpulzusok egyik frekvenciájáról a másikra.

A léptetőmotor indítása a bemeneti jel frekvenciájának hirtelen vagy fokozatos nulláról üzemi értékre emelésével történik, a leállítás a nulla csökkentésével, fordítva pedig a léptetőmotor tekercseinek kapcsolási sorrendjének megváltoztatásával történik.

A léptetőmotorokat a következő paraméterek jellemzik: a fázisok száma (vezérlő tekercsek) és csatlakozási séma, a léptetőmotor típusa (aktív vagy passzív rotorral), egy rotor lépés (a rotor elfordulási szöge egyetlen impulzussal ), névleges tápfeszültség, legnagyobb statikus időnyomaték, névleges nyomaték, forgórész tehetetlenségi nyomatéka, gyorsulási frekvencia.

A léptetőmotorok egyfázisúak, kétfázisúak és többfázisúak, aktív vagy passzív rotorral. A léptetőmotort elektronikus vezérlőegység vezérli. A léptetőmotoros vezérlési séma példája a 2. ábrán látható.

Rizs. 2. Nyílt hurkú léptetőmotoros elektromos hajtás működési diagramja

Az 1. blokk bemenetére feszültségimpulzusok formájában vezérlőjel kerül, amely az impulzusok sorozatát például négyfázisú unipoláris impulzusrendszerré alakítja (a léptetőmotor fázisszámának megfelelően) .

A 2. blokk generálja ezeket az impulzusokat a 3 kapcsoló normál működéséhez szükséges időtartam és amplitúdó függvényében, melynek kimeneteire a 4 léptetőmotor tekercselése csatlakozik A kapcsolót és a többi blokkot egyenáramú forrás táplálja 5.

A diszkrét hajtás minőségére vonatkozó megnövekedett követelmények miatt egy léptető elektromos hajtás zárt áramkörét (3. ábra) alkalmazzák, amely a léptetőmotoron kívül P átalakítót, K kommutátort és DSh lépésérzékelőt tartalmaz. Egy ilyen diszkrét hajtásban az RM munkamechanizmus tengelyének tényleges helyzetéről és a léptetőmotor sebességéről információ kerül az automatikus szabályozó bemenetére, amely biztosítja a hajtás mozgásának beállított jellegét.

Rizs. 3. Zárt hurkú diszkrét hajtás működési diagramja

A modern diszkrét meghajtórendszerek mikroprocesszoros vezérlést használnak. A léptetőmotoros hajtások alkalmazási köre folyamatosan bővül. Használatuk ígéretes hegesztőgépekben, szinkronizáló eszközökben, szalagos és rögzítő mechanizmusokban, belső égésű motorok üzemanyag-ellátó vezérlőrendszereiben.

A léptetőmotorok előnyei:

• nagy pontosság még nyitott hurkú szerkezettel is, pl. kormányszög-érzékelő nélkül;

• natív integráció digitális menedzsment alkalmazásokkal;

• mechanikus kapcsolók hiánya, amelyek gyakran problémákat okoznak más típusú motoroknál.

A léptetőmotorok hátrányai:

• alacsony nyomaték, de a folyamatos hajtású motorokhoz képest;

• korlátozott sebesség;

• magas rezgésszint a szaggatott mozgás miatt;

• nagy hibák és oszcillációk impulzusveszteséggel nyílt hurkú rendszerekben.

A léptetőmotorok előnyei messze meghaladják a hátrányaikat, ezért gyakran alkalmazzák olyan esetekben, amikor a meghajtó eszközök kis teljesítménye elegendő.

A cikk a Daineko V.A., Kovalinsky A.I. könyv anyagait használja fel. Mezőgazdasági vállalkozások elektromos berendezései.