Қарау саны: 0 Автор: Сайт редакторы Жариялау уақыты: 18.04.2025 Шығу орны: Сайт
А қадамдық қозғалтқыш - тұрақты қозғалтқыш сияқты үздіксіз айналудан гөрі дәл, бекітілген қадамдармен қозғалатын электр қозғалтқышының бір түрі. Ол әдетте 3D принтерлер, CNC машиналары, робототехника және камера платформалары сияқты позицияны дәл басқару қажет болатын қолданбаларда қолданылады.
Қадамдық қозғалтқыштар - бұл электр энергиясын айналмалы қозғалысқа керемет дәлдікпен түрлендіретін электр қозғалтқышының бір түрі. Үздіксіз айналуды қамтамасыз ететін қарапайым электр қозғалтқыштарынан айырмашылығы, қадамдық қозғалтқыштар дискретті қадамдармен айналады, бұл оларды дәл орналастыруды қажет ететін қолданбалар үшін өте қолайлы етеді.
Драйверден қадамдық қозғалтқышқа жіберілетін электр энергиясының әрбір импульсі нақты қозғалысқа әкеледі - әрбір импульс белгілі бір қадамға сәйкес келеді. Қозғалтқыштың айналу жылдамдығы осы импульстердің жиілігіне тікелей байланысты: импульстар неғұрлым жылдам жіберілсе, соғұрлым айналу жылдамырақ болады.
негізгі артықшылықтарының бірі қадамдық қозғалтқыштар - бұл олардың оңай басқаруы. Көптеген драйверлер жалпы интегралды схемалармен үйлесімді 5 вольтты импульстармен жұмыс істейді. Сіз осы импульстарды генерациялау үшін схеманы жасай аласыз немесе BesFoc сияқты компаниялардың импульстік генераторын пайдалана аласыз.
Кездейсоқ қателіктерге қарамастан — стандартты қадамдық қозғалтқыштарда шамамен ± 3 доғалық минут (0,05°) дәлдік бар — бұл қателер бірнеше қадаммен жинақталмайды. Мысалы, стандартты қадамдық қозғалтқыш бір қадам жасаса, ол 1,8° ± 0,05° айналады. Миллион қадамнан кейін де жалпы ауытқу әлі де ± 0,05° болып қалады, бұл оларды ұзақ қашықтықтарда дәл қозғалыстар үшін сенімді етеді.
Сонымен қатар, қадамдық қозғалтқыштар ротордың төмен инерциясына байланысты жылдам жауап беруі мен үдеуімен танымал, бұл оларға жоғары жылдамдықтарға тез жетуге мүмкіндік береді. Бұл оларды әсіресе қысқа, жылдам қозғалыстарды қажет ететін қолданбалар үшін қолайлы етеді.
А қадамдық қозғалтқыш толық айналымды бірнеше бірдей қадамдарға бөлу арқылы жұмыс істейді. Ол шағын, басқарылатын қадамдармен қозғалыс жасау үшін электромагниттерді пайдаланады.
Қадамдық қозғалтқыш екі негізгі бөліктен тұрады:
Статор – катушкалар (электромагниттер) бар қозғалмайтын бөлік.
Ротор – айналатын бөлік, көбінесе магнит немесе темірден жасалған.
Статор катушкалары арқылы электр тогы өткенде магнит өрістерін жасайды.
Бұл өрістер роторды тартады.
Орамдарды белгілі бір ретпен қосу және өшіру арқылы ротор айналмалы қозғалыспен кезең-кезеңмен тартылады.
Катушкаға қуат берілген сайын ротор кішкене бұрышпен қозғалады (қадам деп аталады).
Мысалы, қозғалтқыштың бір айналымға 200 қадамы болса, әрбір қадам роторды 1,8° жылжытады.
Қозғалтқыш катушкаларға жіберілетін импульстердің ретіне байланысты алға немесе артқа айналуы мүмкін.
А қадамдық қозғалтқыштың драйвері қозғалтқыш катушкаларына электр импульстерін жібереді.
Импульстар неғұрлым көп болса, қозғалтқыш соғұрлым көп айналады.
Микроконтроллерлер (мысалы, Arduino немесе Raspberry Pi) қозғалтқышты дәл жылжыту үшін осы драйверлерді басқара алады.
Төмендегі суретте бірге жұмыс істейтін бірнеше маңызды компоненттерден тұратын стандартты қадамдық қозғалтқыш жүйесі бейнеленген. Әрбір элементтің өнімділігі жүйенің жалпы жұмысына әсер етеді.
Жүйенің негізінде компьютер немесе бағдарламаланатын логикалық контроллер (PLC) орналасқан. Бұл компонент тек қадамдық қозғалтқышты ғана емес, сонымен қатар бүкіл машинаны басқаратын мидың рөлін атқарады. Ол лифтті көтеру немесе конвейерді жылжыту сияқты әртүрлі тапсырмаларды орындай алады. Қажетті күрделілікке байланысты бұл контроллер күрделі ДК немесе PLC-ден оператордың қарапайым түймешігіне дейін болуы мүмкін.
Одан әрі нақты нұсқауларды жіберетін индекстеуіш немесе PLC картасы қадамдық қозғалтқыш . Ол қозғалыс үшін қажетті импульс санын жасайды және қозғалтқыштың үдеуін, жылдамдығын және баяулауын басқару үшін импульс жиілігін реттейді. Индексатор BesFoc сияқты дербес блок немесе PLC-ге қосылатын импульстік генератор картасы болуы мүмкін. Пішініне қарамастан, бұл компонент қозғалтқыштың жұмысы үшін өте маңызды.
Мотор драйвері төрт негізгі бөліктен тұрады:
Фазаны басқару логикасы: Бұл логикалық блок индексатордан импульстарды алады және қозғалтқыштың қай фазасын іске қосу керектігін анықтайды. Мотордың дұрыс жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін фазаларды қуаттандыру белгілі бір ретпен орындалуы керек.
Логикалық қуат көзі: бұл микросхема жиынтығы немесе дизайн негізінде әдетте 5 вольт шамасында жұмыс істейтін драйвер ішіндегі интегралды схемаларды (IC) қуаттандыратын төмен вольтты қуат көзі.
Мотордың қуат көзі: Бұл қуат қозғалтқышты қуаттандыру үшін қажетті кернеуді қамтамасыз етеді, әдетте шамамен 24 В тұрақты ток, бірақ ол қолданбаға байланысты жоғары болуы мүмкін.
Қуат күшейткіші: Бұл компонент токтың қозғалтқыш фазалары арқылы өтуіне мүмкіндік беретін транзисторлардан тұрады. Бұл транзисторлар қозғалтқыштың қозғалысын жеңілдету үшін дұрыс реттілікпен қосылады және өшіріледі.
Соңында, бұл құрамдастардың барлығы жүкті жылжыту үшін бірге жұмыс істейді, ол арнайы қолданбаға байланысты жетекші бұранда, диск немесе конвейер лентасы болуы мүмкін.
Қадамдық қозғалтқыштардың үш негізгі түрі бар:
Бұл қозғалтқыштар ротор мен статорда тістері бар, бірақ тұрақты магнитті қамтымайды. Нәтижесінде оларда ілу моменті жетіспейді, яғни олар қуатсыз кезде өз орнын ұстамайды.
PM қадамдық қозғалтқыштарда роторда тұрақты магнит бар, бірақ тістері жоқ. Олар әдетте қадамдық бұрыштардағы дәлдікті азырақ көрсетсе де, олар қуат өшірілгенде позицияны ұстап тұруға мүмкіндік беретін тежеу моментін қамтамасыз етеді.
BesFoc тек гибридке маманданған қадамдық қозғалтқыш с. Бұл қозғалтқыштар тұрақты магниттердің магниттік қасиеттерін айнымалы қарсылық қозғалтқыштарының тісті дизайнымен біріктіреді. Ротор осьтік магниттелген, яғни әдеттегі конфигурацияда жоғарғы жартысы солтүстік полюс, ал төменгі жартысы оңтүстік полюс болып табылады.
Ротор екі тісті шыныаяқтан тұрады, олардың әрқайсысында 50 тіс бар. Бұл шыныаяқтар дәл орналастыруға мүмкіндік беретін 3,6° ығысқан. Жоғарыдан қараған кезде солтүстік полюс шыныаяқындағы тістің оңтүстік полюс шыныаяқындағы тіске сәйкес келетінін және тиімді беріліс жүйесін жасайтынын көруге болады.
Гибридті қадамдық қозғалтқыштар екі фазалы құрылымда жұмыс істейді, әр фазада бір-бірінен 90 ° қашықтықта орналасқан төрт полюсі бар. Фазадағы әрбір полюстер бір-бірінен 180° қашықтықта орналасқан полюстер бірдей полярлыққа ие болатындай етіп оралған, ал полярлықтар бір-бірінен 90 ° болатын полюстерге қарама-қарсы. Кез келген фазадағы токты кері айналдыру арқылы сәйкес статор полюсінің полярлығын да өзгертуге болады, бұл қозғалтқышқа кез келген статор полюсін солтүстік немесе оңтүстік полюске түрлендіруге мүмкіндік береді.
Қадамдық қозғалтқыштың роторында 50 тіс бар, әр тістің арасындағы қадам 7,2°. Қозғалтқыш жұмыс істеп тұрған кезде, ротор тістерінің статор тістерімен туралануы әртүрлі болуы мүмкін, атап айтқанда, оны тіс қадамының төрттен үшімен, жарты тіс қадамымен немесе тіс қадамының төрттен бір бөлігімен өтеуге болады. Қозғалтқыш қадам жасағанда, ол, әрине, қайта реттеу үшін ең қысқа жолды таңдайды, бұл қадам сайын 1,8° қозғалысты білдіреді (себебі 7,2°-тің 1/4 бөлігі 1,8°-қа тең).
Момент пен дәлдік қадамдық қозғалтқыштарға тіректердің (тістердің) саны әсер етеді. Әдетте полюстер санының жоғарылауы момент пен дәлдіктің жақсаруына әкеледі. BesFoc стандартты үлгілерінің тіс қадамының жартысы болатын 'Жоғары ажыратымдылық' қадамдық қозғалтқыштарын ұсынады. Бұл жоғары ажыратымдылықтағы роторларда 100 тіс бар, нәтижесінде әрбір тістің арасында 3,6° бұрыш болады. Бұл орнату кезінде тіс қадамының 1/4 бөлігінің қозғалысы 0,9° кіші қадамға сәйкес келеді.
Нәтижесінде, 'Жоғары ажыратымдылық' үлгілері стандартты модельдердегі 200 қадаммен салыстырғанда бір айналымға 400 қадамға қол жеткізе отырып, стандартты қозғалтқыштардың екі еселенген ажыратымдылығын қамтамасыз етеді. Кіші қадам бұрыштары да дірілдердің төмендеуіне әкеледі, өйткені әрбір қадам азырақ және біртіндеп болады.
Төмендегі диаграммада 5 фазалы қадамдық қозғалтқыштың көлденең қимасы көрсетілген. Бұл қозғалтқыш негізінен екі негізгі бөліктен тұрады: статор және ротор. Ротордың өзі үш құрамдас бөліктен тұрады: ротор тостаған 1, ротор шыныаяқ 2 және тұрақты магнит. Ротор осьтік бағытта магниттеледі; мысалы, ротордың шыныаяқы 1 солтүстік полюс ретінде белгіленсе, ротордың шыныаяқ 2 оңтүстік полюс болады.
Статорда 10 магниттік полюс бар, олардың әрқайсысы кішкентай тістермен және сәйкес орамдармен жабдықталған. Бұл орамдар әрқайсысы өзінің қарама-қарсы полюсінің орамасына қосылатындай етіп жасалған. Ток жұп орамдар арқылы өткенде, олар байланыстыратын полюстер бір бағытта - солтүстікке немесе оңтүстікке магниттеледі.
Әрбір қарама-қарсы жұп полюстер қозғалтқыштың бір фазасын құрайды. Барлығы 10 магниттік полюс бар екенін ескере отырып, бұл осы 5 фазада бес түрлі фазаға әкеледі. қадамдық қозғалтқыш.
Маңыздысы, әрбір роторлы шыныаяқтың сыртқы периметрі бойынша 50 тіс бар. Ротор тостаған 1 мен 2 ротор тостағанындағы тістер бір-бірінен жарты тіс қадамына механикалық түрде ығысқан, бұл жұмыс кезінде дәл туралау мен қозғалуға мүмкіндік береді.
Жылдамдық-крутящий қисық сызығын қалай оқу керектігін түсіну өте маңызды, өйткені ол қозғалтқыштың қол жеткізе алатыны туралы түсінік береді. Бұл қисықтар белгілі бір драйвермен жұптастырылған кезде белгілі бір қозғалтқыштың өнімділік сипаттамаларын білдіреді. Қозғалтқыш жұмыс істегеннен кейін оның айналу моменті жетек түріне және қолданылатын кернеуге әсер етеді. Нәтижесінде бірдей қозғалтқыш пайдаланылатын драйверге байланысты айтарлықтай әртүрлі жылдамдық-моментті қисықтарды көрсете алады.
BesFoc осы жылдамдық-крутящий қисықтарын анықтама ретінде береді. Кернеу мен ток көрсеткіштері ұқсас драйвері бар қозғалтқышты пайдалансаңыз, салыстырмалы өнімділікті күтуге болады. Интерактивті тәжірибе алу үшін төменде берілген жылдамдық-моментті қисық сызығын қараңыз:
Ұстау моменті
Бұл қозғалтқыштың орамдары арқылы өтетін номиналды токпен тыныштықта болған кезде шығаратын моменттің шамасы.
Іске қосу/тоқтату аймағы
Бұл бөлімде қозғалтқыш бірден іске қосылуы, тоқтауы немесе кері айналуы мүмкін момент пен жылдамдық мәндерін көрсетеді.
Тарту моменті
Бұл кіріс импульстерімен синхрондау кезінде қозғалтқышты іске қосуға, тоқтатуға немесе кері бұруға мүмкіндік беретін момент пен жылдамдық мәндері.
Шығару моменті
Бұл кіріс фазаларымен синхрондауды сақтай отырып, қозғалтқыш тоқтаусыз жұмыс істей алатын момент пен жылдамдық мәндерін білдіреді. Бұл қозғалтқыш жұмыс кезінде жеткізе алатын максималды моментті білдіреді.
Максималды іске қосу жылдамдығы
Бұл қозғалтқыш жүктеме болмаған кезде жұмыс істей бастайтын ең жоғары жылдамдық.
Максималды жұмыс жылдамдығы
Бұл қозғалтқыш жүктемесіз жұмыс істеген кезде қол жеткізе алатын ең жылдам жылдамдықты көрсетеді.
Тарту және тарту моменті арасындағы аймақта жұмыс істеу үшін қозғалтқыш бастапқыда іске қосу/тоқтату аймағында іске қосылуы керек. Қозғалтқыш жұмыс істей бастағанда, импульс жылдамдығы қажетті жылдамдыққа жеткенше біртіндеп артады. Қозғалтқышты тоқтату үшін жылдамдық тартылу моментінің қисығынан төмен түскенше төмендейді.
Момент ток күшіне және қозғалтқыштағы сымдардың айналу санына тура пропорционал. Крутящий моментті 20%-ға арттыру үшін токты да шамамен 20%-ға арттыру керек. Керісінше, айналдыру моментін 50% -ға азайту үшін токты 50% -ға азайту керек.
Дегенмен, магниттік қанықтылыққа байланысты токты номиналды токтан екі есе артық арттырудың пайдасы жоқ, өйткені осы нүктеден тыс әрі қарай арттыру моментті күшейтпейді. Номиналды токтың шамамен он есе жоғары жұмыс істеуі ротордың магнитсіздену қаупін тудырады.
Біздің барлық қозғалтқыштар В класты оқшаулаумен жабдықталған, ол оқшаулау нашарлай бастағанға дейін 130 ° C-қа дейінгі температураға төтеп бере алады. Ұзақ өмір сүруді қамтамасыз ету үшін ішкі және сыртқы температураның 30°C айырмашылығын сақтауды ұсынамыз, яғни сыртқы корпустың температурасы 100°C-тан аспауы керек.
Индуктивтілік жоғары жылдамдықты момент өнімділігінде маңызды рөл атқарады. Бұл қозғалтқыштар моменттің шексіз жоғары деңгейлерін неге көрсетпейтінін түсіндіреді. Қозғалтқыштың әрбір орамында индуктивтіліктің және кедергінің нақты мәндері бар. Генристе өлшенген индуктивтілік, Омдағы кедергіге бөлінген, уақыт тұрақтысына (секундпен) әкеледі. Бұл уақыт тұрақтысы катушканың номиналды токтың 63% жетуі үшін қанша уақыт қажет екенін көрсетеді. Мысалы, егер қозғалтқыш 1 ампер үшін есептелсе, бір уақыт тұрақтысынан кейін катушкалар шамамен 0,63 амперге жетеді. Катушканың толық токқа (1 ампер) жетуі үшін әдетте төрт-бес уақыт тұрақтысы қажет. Айналым моменті токқа пропорционал болғандықтан, егер ток тек 63% жетсе, қозғалтқыш бір уақыт тұрақтысынан кейін өзінің максималды моментінің шамамен 63% шығарады.
Төмен жылдамдықта токтың жиналуындағы бұл кідіріс мәселе емес, өйткені ток катушкаларға тиімді кіріп, тез шығып, қозғалтқышқа номиналды моментті жеткізуге мүмкіндік береді. Дегенмен, жоғары жылдамдықта ток келесі фазаның ауысуына дейін жеткілікті жылдам өсе алмайды, нәтижесінде момент азаяды.
Драйвердің кернеуі а-ның жоғары жылдамдықты өнімділігіне айтарлықтай әсер етеді қадамдық қозғалтқыш . Қозғалтқыш кернеуінің қозғалтқыш кернеуіне жоғарырақ қатынасы жоғары жылдамдықты мүмкіндіктердің жақсаруына әкеледі. Себебі, жоғары кернеулер токтың орамдарға бұрын талқыланған 63% шекті мәннен жылдамырақ өтуіне мүмкіндік береді.
Қадамдық қозғалтқыш бір қадамнан келесіге ауысқанда, ротор мақсатты орында бірден тоқтамайды. Оның орнына ол соңғы позициядан өтеді, содан кейін кері тартылып, қарсы бағытта асып түседі және ақырында тоқтағанша алға-артқа тербелуді жалғастырады. 'Шыңғырлау' деп аталатын бұл құбылыс қозғалтқыштың әрбір қадамында орын алады (төмендегі интерактивті диаграмманы қараңыз). Банжи сымы сияқты, ротордың импульсі оны тоқтау нүктесінен асып түседі, бұл оның тыныштыққа отыруға дейін 'секіруін' тудырады. Дегенмен, көп жағдайда қозғалтқыш толық тоқтамай тұрып келесі қадамға өтуге нұсқау береді.
Төмендегі графиктер әртүрлі жүктеу жағдайларындағы қадамдық қозғалтқыштың қоңырау әрекетін көрсетеді. Қозғалтқышты түсірген кезде, ол дірілді жоғарылататын маңызды қоңырауды көрсетеді. Бұл шамадан тыс діріл қозғалтқыштың жүктемесіз немесе аз жүктелген кезде тоқтап қалуына әкелуі мүмкін, себебі ол синхрондауды жоғалтуы мүмкін. Сондықтан әрқашан а тестілеу өте маңызды қадамдық қозғалтқыш . тиісті жүктемесі бар
Қалған екі график қозғалтқыштың жүктелу кезіндегі өнімділігін бейнелейді. Қозғалтқышты дұрыс жүктеу оның жұмысын тұрақтандыруға және дірілді азайтуға көмектеседі. Ең дұрысы, жүктеме қозғалтқыштың максималды айналу моментінің 30% -дан 70% -ға дейін қажет болуы керек. Сонымен қатар, жүктің роторға инерциялық қатынасы 1:1 және 10:1 аралығында болуы керек. Қысқарақ және жылдамырақ қозғалыстар үшін бұл қатынастың 1:1-ден 3:1-ге жақын болғаны жөн.
BesFoc қолданбасының мамандары мен инженерлері қозғалтқышты дұрыс мөлшерлеуге көмектесуге дайын.
А Кіріс импульсінің жиілігі оның табиғи жиілігімен сәйкес келгенде, қадамдық қозғалтқыш айтарлықтай жоғарылаған тербелістерді сезінеді, бұл құбылыс резонанс деп аталады. Бұл жиі 200 Гц шамасында орын алады. Резонанста ротордың шамадан тыс және төмен түсірілуі айтарлықтай күшейіп, қадамдардың болмауы ықтималдығын арттырады. Арнайы резонанстық жиілік жүктеме инерциясына байланысты өзгеруі мүмкін, бірақ ол әдетте 200 Гц шамасында қозғалады.
2 фазалы қадамдық қозғалтқыштар тек төрт топтағы қадамдарды өткізіп жіберуі мүмкін. Төрт еселікте қадамның жоғалуын байқасаңыз, бұл діріл қозғалтқыштың синхрондауды жоғалтуына әкелетінін немесе жүктеме шамадан тыс болуы мүмкін екенін көрсетеді. Керісінше, өткізіп алған қадамдар төртке еселік болмаса, импульс саны дұрыс емес немесе электр шуы өнімділікке әсер етеді деген күшті көрсеткіш бар.
Бірнеше стратегиялар резонанс әсерлерін азайтуға көмектеседі. Ең қарапайым әдіс - резонанстық жылдамдықпен жұмыс істеуден мүлдем аулақ болу. 200 Гц 2 фазалы қозғалтқыш үшін шамамен 60 RPM сәйкес келетіндіктен, бұл өте жоғары жылдамдық емес. Көпшілігі қадамдық қозғалтқыштардың максималды іске қосу жылдамдығы секундына шамамен 1000 импульс (pps) болады. Сондықтан, көптеген жағдайларда қозғалтқыш жұмысын резонанстық жиіліктен жоғары жылдамдықпен бастауға болады.
Қозғалтқышты резонанстық жиіліктен төмен жылдамдықпен іске қосу қажет болса, діріл әсерін азайту үшін резонансты диапазон арқылы жылдам жеделдету маңызды.
Тағы бір тиімді шешім - кішірек қадамдық бұрышты пайдалану. Үлкенірек қадамдық бұрыштар көбірек асып кетуге және төмен түсіруге әкеледі. Қозғалтқышта жүруге қысқа қашықтық болса, ол айтарлықтай асып кету үшін жеткілікті күш (моментті) жасамайды. Қадамдық бұрышты азайту арқылы қозғалтқыш дірілді азайтады. Бұл дірілді азайтуда жартылай қадам және микроқадам әдістерінің соншалықты тиімді болуының бір себебі.
Қозғалтқышты жүктеме талаптары негізінде таңдауды ұмытпаңыз. Қозғалтқыштың дұрыс өлшемдері жалпы өнімділікке әкелуі мүмкін.
Дампферлер қарастырылатын тағы бір нұсқа. Бұл құрылғыларды діріл энергиясының бір бөлігін сіңіру үшін қозғалтқыштың артқы білігіне орнатуға болады, бұл діріл қозғалтқышының жұмысын үнемді түрде тегістеуге көмектеседі.
Салыстырмалы түрде жаңа прогресс қадамдық қозғалтқыш технологиясы 5 фазалы қадамдық қозғалтқыш болып табылады. 2 фазалы және 5 фазалы қозғалтқыштар арасындағы ең елеулі айырмашылық (төмендегі интерактивті диаграмманы қараңыз) статор полюстерінің саны болып табылады: 2 фазалы қозғалтқыштарда 8 полюс (әр фазада 4), ал 5 фазалы қозғалтқыштарда 10 полюс (әр фазада 2) бар. Ротордың дизайны 2 фазалы қозғалтқышқа ұқсас.
2 фазалы қозғалтқышта әрбір фаза роторды 1/4 тіс қадамына жылжытады, ал 5 фазалы қозғалтқышта ротор өзінің конструкциясына байланысты тіс қадамының 1/10 бөлігін жылжытады. 7,2° тіс қадамымен 5 фазалы қозғалтқыштың қадамдық бұрышы 0,72° болады. Бұл конструкция 2 фазалы қозғалтқыштың бір айналымдағы 200 қадамымен салыстырғанда 5 фазалы қозғалтқышқа бір айналымға 500 қадамға жетуге мүмкіндік береді, бұл 2 фазалы қозғалтқыштан 2,5 есе жоғары ажыратымдылықты қамтамасыз етеді.
Жоғары ажыратымдылық дірілді айтарлықтай төмендететін қадамдық бұрыштың кішірек болуына әкеледі. 5 фазалы қозғалтқыштың қадамдық бұрышы 2 фазалы қозғалтқышқа қарағанда 2,5 есе аз болғандықтан, ол әлдеқайда төмен қоңырау мен тербелістерді сезінеді. Қозғалтқыштың екі түрінде де қадамдарды өткізіп алмау үшін ротор 3,6°-тан асуы немесе кемуі керек. 5 фазалы қозғалтқыштың қадамдық бұрышы небәрі 0,72° болғанда, қозғалтқыштың мұндай маржадан асып кетуі немесе төмен түсуі мүмкін емес дерлік болады, нәтижесінде синхрондауды жоғалту ықтималдығы өте төмен.
үшін төрт негізгі жетек әдісі бар қадамдық қозғалтқыштар :
Wave Drive (толық қадам)
2 кезең қосулы (толық қадам)
1-2 фаза қосулы (жарты қадам)
Микроқадам
Төмендегі диаграммада толқындық жетек әдісі оның принциптерін көрсету үшін жеңілдетілген. Суретте көрсетілген әрбір 90° бұрылу нақты қозғалтқыштағы ротордың 1,8° айналуын білдіреді.
Толқынды жетек әдісінде, сондай-ақ 1-фазалы ҚОСУ әдісі ретінде белгілі, бір уақытта тек бір фазаға қуат беріледі. А фазасы іске қосылғанда, ол ротордың солтүстік полюсін тартатын оңтүстік полюсті жасайды. Содан кейін А фазасы өшіріліп, В фазасы қосылып, ротор 90° (1,8°) айналады және бұл процесс әрбір фазаға жеке қуат берілуімен жалғасады.
Толқынды жетек қозғалтқышты айналдыру үшін төрт сатылы электрлік тізбекпен жұмыс істейді.
'2 фаза қосулы' жетек әдісінде қозғалтқыштың екі фазасы да үздіксіз қуатталады.
Төменде көрсетілгендей, әрбір 90° бұрылыс ротордың 1,8° айналуына сәйкес келеді. А және В фазаларының екеуі де оңтүстік полюстер ретінде қуатталғанда, ротордың солтүстік полюсі екі полюске бірдей тартылып, оның тікелей ортасында туралануына әкеледі. Кезектілік алға жылжып, фазалар белсендірілгенде, ротор қуатталған екі полюстер арасындағы теңестіруді сақтау үшін айналады.
'2 фаза қосулы' әдісі қозғалтқышты айналдыру үшін төрт сатылы электрлік тізбекті пайдалану арқылы жұмыс істейді.
BesFoc стандартты 2-фазалы және 2-фазалы M типті қозғалтқыштары осы '2 фаза қосулы' жетек әдісін пайдаланады.
'2 фаза қосулы' әдісінің '1 фаза қосулы' әдісіне қарағанда негізгі артықшылығы айналу моменті болып табылады. '1 фаза қосулы' әдісінде бір уақытта тек бір фаза іске қосылады, нәтижесінде роторға әрекет ететін моменттің бір бірлігі пайда болады. Керісінше, '2 фаза қосулы' әдісі екі фазаны бір уақытта қуаттандырып, екі момент бірлігін шығарады. Бір айналу моментінің векторы сағат 12, екіншісі сағат 3 күйінде әрекет етеді. Осы екі крутящий вектор біріктірілгенде, олар бір вектордың мәнінен 41,4% үлкен шамасы бар 45° бұрышта нәтиже векторын жасайды. Бұл '2 фаза қосулы' әдісін пайдалану бізге '1 фаза қосулы' әдісімен бірдей қадамдық бұрышқа қол жеткізуге және 41% көбірек айналу моментін жеткізуге мүмкіндік береді дегенді білдіреді.
Алайда бес фазалы қозғалтқыштар басқаша жұмыс істейді. '2 фаза қосулы' әдісін қолданудың орнына олар '4 фаза қосулы' әдісін пайдаланады. Бұл тәсілде қозғалтқыш қадам жасаған сайын төрт фаза бір уақытта іске қосылады.
Нәтижесінде бес фазалы қозғалтқыш жұмыс кезінде 10 қадамдық электрлік тізбекті ұстанады.
Жартылай қадам деп те белгілі '1-2 фаза қосулы' әдісі алдыңғы екі әдістің принциптерін біріктіреді. Бұл тәсілде біз алдымен ротордың туралануын тудыратын А фазасына қуат береміз. А фазасын қуаттаған кезде, біз В фазасын белсендіреміз. Бұл кезде ротор екі полюске бірдей тартылып, ортасына тураланады, нәтижесінде 45° (немесе 0,9°) бұрылады. Әрі қарай, қозғалтқышқа тағы бір қадам жасауға мүмкіндік беретін В фазасын қуаттандыруды жалғастыра отырып, А фазасын өшіреміз. Бұл процесс бір фазаны және екі фазаны қуаттандыру арасында ауысып отырады. Осылайша, біз дірілді азайтуға көмектесетін қадам бұрышын тиімді түрде екіге қысқартамыз.
5 фазалы қозғалтқыш үшін біз 4 фаза қосу және 5 фаза арасында ауысу арқылы ұқсас стратегияны қолданамыз.
Жарты қадамдық режим сегіз қадамдық электрлік тізбектен тұрады. '4-5 фаза қосулы' әдісін қолданатын бес фазалы қозғалтқыш жағдайында қозғалтқыш 20-қадамдық электрлік тізбектен өтеді.
(Қажет болса, микро қадам туралы қосымша ақпаратты қосуға болады.)
Микроқадам - кішігірім қадамдарды одан да нәзік ету үшін қолданылатын әдіс. Қадамдар неғұрлым аз болса, ажыратымдылық соғұрлым жоғары болады және қозғалтқыштың діріл сипаттамалары соғұрлым жақсы болады. Микроқадамда фаза толық қосылмаған да, толық өшірілген де емес; оның орнына ол ішінара қуаттандырылады. Синустолқындар фазалар айырмашылығы 90° (немесе бес фазада 0,9°) А және В фазаларына қолданылады. қадамдық қозғалтқыш ).
А фазасына максималды қуат қолданылғанда, В фазасы нөлге тең болады, бұл ротордың А фазасымен туралануына әкеледі. А фазасына ток азайған сайын, В фазасына ток күшейеді, бұл роторға В фазасына қарай аз ғана қадамдар жасауға мүмкіндік береді. Бұл процесс екі фаза арасындағы ток айналымы ретінде жалғасады, нәтижесінде бірқалыпты микро қадам қозғалысы болады.
Дегенмен, микро қадамдар негізінен дәлдік пен моментке қатысты кейбір қиындықтарды тудырады. Фазалар тек ішінара қуатталғандықтан, қозғалтқыш әдетте айналу моменті шамамен 30% төмендейді. Оған қоса, қадамдар арасындағы айналу моментінің дифференциалы минималды болғандықтан, қозғалтқыш жүктемені еңсеру үшін күресуі мүмкін, бұл қозғалтқышқа шын мәнінде қозғала бастағанға дейін бірнеше қадам жылжытуға бұйрық берілген жағдайларға әкелуі мүмкін. Көптеген жағдайларда, кодерлерді қосу жабық жүйені құру үшін қажет, бірақ бұл жалпы шығындарды арттырады.
Ашық циклдік жүйелер
Жабық циклдік жүйелер
Сервожүйелер
қадамдық қозғалтқыштар әдетте ашық контурлы жүйелер ретінде жасалған. Бұл конфигурацияда импульстік генератор импульстерді фазалық реттілік тізбегіне жібереді. Толық қадам және жарты қадам әдістерінде бұрын сипатталғандай, фазалар реттілігі қай фазаларды қосу немесе өшіру керектігін анықтайды. Секвендер қозғалтқышты іске қосу үшін жоғары қуатты FET-терді басқарады.
Дегенмен, ашық цикл жүйесінде позицияны тексеру жоқ, яғни қозғалтқыштың командалық қозғалысты орындағанын растаудың ешқандай жолы жоқ.
Жабық контурлы жүйені іске асырудың ең кең таралған әдістерінің бірі қос білікті қозғалтқыштың артқы білігіне шифрлағышты қосу болып табылады. Кодер таратқыш пен қабылдағыш арасында айналатын сызықтармен белгіленген жұқа дискіден тұрады. Осы екі құрамдас бөліктің арасынан сызық өткен сайын сигнал желілерінде импульс жасайды.
Содан кейін бұл шығыс импульстары олардың санын сақтайтын контроллерге қайта беріледі. Әдетте, қозғалыстың соңында контроллер драйверге жіберілген импульстар санын кодтауыштан алынған импульстар санымен салыстырады. Арнайы жұмыс тәртібі орындалады, оның көмегімен екі санау әртүрлі болса, жүйе сәйкессіздікті түзету үшін реттейді. Егер сандар сәйкес келсе, бұл қатенің орын алмағанын және қозғалыс біркелкі жалғаса алатынын көрсетеді.
Жабық жүйенің екі негізгі кемшілігі бар: құны (және күрделілігі) және жауап беру уақыты. Кодерді қосу жүйенің жалпы шығындарын қосады, сонымен қатар контроллердің жоғарылауы күрделірек, бұл жалпы шығындарға ықпал етеді. Оған қоса, түзетулер қозғалыстың соңында ғана жасалатындықтан, бұл жүйеде кідірістерді енгізіп, жауап беру уақытын ықтимал бәсеңдетуі мүмкін.
Жабық циклды қадамдық жүйелерге балама сервожүйе болып табылады. Сервожүйелер әдетте жоғары жылдамдықты өнімділікке мүмкіндік беретін, бірақ өзіндік орналасу мүмкіндігі жоқ полюстер саны аз қозғалтқыштарды пайдаланады. Сервоны позициялық құрылғыға түрлендіру үшін кері байланыс механизмдері қажет, көбінесе басқару ілмектерімен бірге кодер немесе шешуші қолданылады.
Сервожүйеде қозғалтқыш белгілі бір позицияға жеткенін көрсеткенше іске қосылады және өшіріледі. Мысалы, егер сервоға 100 айналымды жылжытуға нұсқау берілсе, ол нөлдік резолютор санауынан басталады. Қозғалтқыш шешуші саны 100 айналымға жеткенше жұмыс істейді, сол кезде ол өшеді. Позициялық ауысым болса, позицияны түзету үшін қозғалтқыш қайта іске қосылады.
Сервоның позициялық қателерге жауабына күшейту параметрі әсер етеді. Жоғары күшейту параметрі қозғалтқышқа қателік өзгерістеріне жылдам әрекет етуге мүмкіндік береді, ал төмен күшейту параметрі баяу жауап береді. Дегенмен, күшейту параметрлерін реттеу қозғалысты басқару жүйесіне уақыт кідірістерін енгізіп, жалпы өнімділікке әсер етуі мүмкін.
AlphaStep - BesFoc компаниясының жаңашылдығы қадамдық қозғалтқыш шешімі. нақты уақыттағы жағдайға кері байланысты ұсынатын біріктірілген шешуші бар Бұл дизайн ротордың нақты орнының әрқашан белгілі болуын қамтамасыз етеді, жүйенің дәлдігі мен сенімділігін арттырады.
AlphaStep драйверінде дискіге жіберілген барлық импульстарды қадағалайтын кіріс есептегіші бар. Бір уақытта шешушіден кері байланыс ротордың орнын үздіксіз бақылауға мүмкіндік беретін ротор позициясының есептегішіне бағытталады. Кез келген сәйкессіздіктер ауытқу есептегішінде жазылады.
Әдетте, қозғалтқыш ашық цикл режимінде жұмыс істейді, қозғалтқыштың жүруі үшін момент векторларын жасайды. Дегенмен, егер ауытқу есептегіші ±1,8°-тан асатын сәйкессіздікті көрсетсе, фазалық секвенжер крутящий моменттің орын ауыстыру қисығының жоғарғы бөлігіндегі момент векторын белсендіреді. Бұл роторды қайта туралау және оны қайта синхронизмге келтіру үшін максималды айналдыру моментін жасайды. Қозғалтқыш бірнеше қадаммен өшірілсе, секвенсер крутящий моменттің орын ауыстыру қисығының жоғарғы жағындағы бірнеше момент векторларын қуаттандырады. Драйвер шамадан тыс жүктеме жағдайларын 5 секундқа дейін басқара алады; егер ол осы уақыт аралығында синхронизмді қалпына келтіре алмаса, ақаулық пайда болады және дабыл беріледі.
AlphaStep жүйесінің тамаша ерекшелігі кез келген өткізіп алған қадамдар үшін нақты уақытта түзетулер енгізу мүмкіндігі болып табылады. Кез келген қателерді түзету үшін қозғалыстың соңына дейін күтетін дәстүрлі жүйелерден айырмашылығы, AlphaStep драйвері ротор 1,8° диапазонынан тыс түскен кезде түзету әрекетін жасайды. Ротор осы шекке оралғаннан кейін драйвер ашық цикл режиміне оралады және тиісті фазалық қуаттандыруды жалғастырады.
Ілеспе график жүйенің жұмыс режимдерін — ашық және жабық контурды бөлектей отырып, моменттің орын ауыстыру қисығын бейнелейді. Айнымалы моменттің ығысу қисығы ротордың орны 1,8° ауытқыған кезде максималды моментке қол жеткізетін бір фазамен жасалған моментті білдіреді. Қадамды ротор 3,6°-тан асатын болса ғана өткізіп жіберуге болады. Ауытқу 1,8°-тан асқан сайын драйвер крутящий векторды басқаратындықтан, қозғалтқыш 5 секундтан астам уақытқа созылатын шамадан тыс жүктемені сезінбесе, қадамдарды өткізіп жіберуі екіталай.
Көптеген адамдар AlphaStep қозғалтқышының қадам дәлдігі ±1,8° деп қателеседі. Шындығында, AlphaStep 5 доғалық минуттық қадам дәлдігіне ие (0,083°). Ротор 1,8° диапазоннан тыс болған кезде драйвер крутящий векторларды басқарады. Ротор осы диапазонға түскенде, ротор тістері құрылатын момент векторымен дәл тураланады. AlphaStep дұрыс тістің белсенді момент векторымен туралануын қамтамасыз етеді.
AlphaStep сериясы әртүрлі нұсқаларда келеді. BesFoc ажыратымдылық пен айналу моментін жақсарту немесе шағылысқан инерцияны азайту үшін бірнеше беріліс қатынасы бар дөңгелек білік пен беріліс үлгілерін ұсынады. Көптеген нұсқалар ақаусыз магнитті тежегішпен жабдықталуы мүмкін. Сонымен қатар, BesFoc ASC сериясы деп аталатын 24 В тұрақты ток нұсқасын қамтамасыз етеді.
Қорытындылай келе, қадамдық қозғалтқыштар позициялау қолданбалары үшін өте қолайлы. Олар импульс саны мен жиілігін өзгерту арқылы қашықтықты да, жылдамдықты да дәл басқаруға мүмкіндік береді. Олардың жоғары полюстері ашық цикл режимінде жұмыс істегенде де дәлдікке мүмкіндік береді. Арнайы қолданба үшін дұрыс өлшемде болғанда, а қадамдық қозғалтқыш қадамдарды жіберіп алмайды. Оның үстіне, олар позициялық кері байланысты қажет етпейтіндіктен, қадамдық қозғалтқыштар үнемді шешім болып табылады.
