Moteurs pas à pas

Plus récemment, le terme moteur pas à pas n'était connu que d'un cercle restreint d'ingénieurs électriciens. Désormais, les moteurs pas à pas ont reçu le droit honorable d'être appelés uniquement par leurs "initiales" - preuve SD de l'utilisation généralisée de machines électriques de ce type.

L'imagination invite involontairement l'image d'une machine électrique qui marche avec des membres. Non, ce n'est pas un robot, bien qu'un moteur pas à pas puisse contrôler l'une de ses articulations. La voiture elle-même est très simple. Un moteur pas à pas peut être représenté sous la forme de plusieurs électroaimants à enroulements impulsionnels sur une partie fixe (stator) et d'une armature qui, lors de la commutation des enroulements, tourne ou se déplace progressivement. Pour comprendre comment fonctionne un moteur pas à pas, rappelez-vous le principe de fonctionnement des autres machines électriques, telles que synchrones.

Il y a deux ou trois enroulements sur le stator. Ils circulent autour de courants sinusoïdaux qui changent en douceur. Avec le courant, le champ électromagnétique pulsé par chaque enroulement vibre. Les courants dans les enroulements ne montent et ne descendent pas simultanément, mais avec une temporisation strictement définie; les enroulements eux-mêmes sont décalés les uns par rapport aux autres et occupent des sections alternées égales de la surface cylindrique.

Pour cette raison, deux ou trois ondes de champ pulsé (selon le nombre d'enroulements) forment une onde progressive. Pour chaque cycle de changement complet de courant dans les enroulements, l'onde résultante parcourt toute la surface cylindrique de l'alésage du stator ou une partie de celui-ci. Le champ tourne uniformément, entraînant le rotor avec lui. Les courants dans les enroulements changent continuellement, de sorte que le champ dans l'espace de travail et le rotor tournent en continu. Le mouvement consiste en de nombreux déplacements infiniment petits.

Et si à un moment donné vous arrêtez de changer les courants, figez-les au niveau atteint, de toute façon, qui, comme au cinéma, montrent le même cadre pendant un certain temps? Avec les courants dans les enroulements, l'onde du champ mobile gèlera dans une certaine position, et avec elle le rotor s'arrêtera. Modifions le groupe d'images et arrêtons à nouveau la dernière, le rotor tournera d'un certain angle et se figera à nouveau.

Répétez cela encore et encore. La voiture marcha docilement par étapes. Il s'est avéré très simple de changer les courants dans les enroulements avec de grands ou de petits sauts, ce qui gèle le processus sur n'importe quel cadre. Il suffit d'appliquer des pas d'impulsions rectangulaires aux enroulements au lieu de changer continuellement les tensions. Chaque impulsion est une étape, et elle peut être retardée, si vous le souhaitez, à l'infini, c'est-à-dire arrêter le processus et verrouiller le rotor. Alors que les impulsions alternent lentement, le moteur avance distinctement.

Notre œil est capable de distinguer plusieurs dizaines de pas par seconde. Mais les images ont clignoté: cent, deux cents, mille, plusieurs dizaines de milliers de pas par seconde. Non seulement nos yeux, mais aussi les instruments sensibles ne distinguent plus les étapes, mais voient simplement la rotation.

Le moteur pas à pas fonctionne, comme auparavant, bien qu'il oscille un peu, car il prend chaque étape strictement au moment de l'arrivée de la prochaine commande, et ce moment n'est peut-être pas le plus pratique. L'automatisme interne des mouvements est détruit et remplacé par une obéissance aveugle à l'équipe. Mais à tout moment, à tout moment, nous pouvons commander: "Freeze!". Le rotor oscille et gèle exactement dans la position indiquée.

Essayez de le déplacer de force lorsqu'il n'y a pas d'équipe. Il résistera résolument, et si le moteur est d'une construction décente, vous ne le prendrez pas à mains nues. Le champ électromagnétique ne veut pas se séparer du rotor, ni en mouvement ni au repos. C'est lui qui le tient dans son étreinte tenace et lui fait répéter tous ses pas.

Par ailleurs, la «couture» d'étapes individuelles et, si vous le souhaitez, de cycles élémentaires ou de cycles de mouvement en une séquence infinie, que nous percevons comme une rotation continue avec des pulsations de vitesse légèrement perceptibles, se produit dans une machine à courant continu de la même manière que dans un moteur à combustion interne. Seulement là, le rôle des opérateurs infatigables ne sont pas des brosses, mais des bougies électriques.

Les étapes de champ, car les clés électroniques sont ouvertes par des commandes de l'extérieur, puis elles interdisent l'accès du courant aux enroulements. Le moteur pas à pas est alimenté par un cerveau électronique et ses capacités deviennent exceptionnelles, parfois immensément.

Schéma d'un moteur pas à pas monophasé avec un système magnétique symétrique pour montres, compteurs et appareils d'automatisation industrielle.

Moteur pas à pas CNC

La technologie moderne est impensable sans fraisage, tournage, EDM et bien d'autres machines à commande numérique. La plupart d'entre eux fonctionnent grâce à des moteurs pas à pas.

Les moteurs pas à pas installés dans les mécanismes de contrôle des laminoirs, des presses et autres machines métallurgiques, sont devenus l'un des éléments les plus courants de l'automatisation, fonctionnent dans les montres électriques, les minuteries et les compteurs, sur les navires, les avions et les satellites artificiels de la Terre - partout où rapide, précis et fiable est requis l'accomplissement de la volonté de l'homme.

Avec l'expansion des professions de travail du moteur pas à pas, une direction développée indépendante est apparue - entraînement électrique discret avec moteurs pas à pas. Ses origines étaient des scientifiques et des ingénieurs du laboratoire problématique d'électromécanique MPEI.

Le moteur pas à pas a remporté la première victoire en 1957, lorsque la première fraiseuse à commande numérique soviétique au monde a été exposée à l'Exposition universelle de Bruxelles, où divers stands d'exposition intéressants ont été présentés. Cette exposition a reçu la grande médaille d'or et a ouvert une nouvelle page dans les machines-outils.

Boris Ivobotenko, docteur en sciences techniques