Pakāpju motori

Pavisam nesen termins pakāpju motors bija pazīstams tikai šauram elektrotehnikas lokam. Tagad pakāpju motori ir saņēmuši godājamās tiesības saukties tikai pēc viņu "iniciāļiem" - SD pierādījumiem par šāda veida elektrisko mašīnu plašu izmantošanu.

Iztēle neviļus liek attēlot uzkāpjošu elektrisko mašīnu ar ekstremitātēm. Nē, tas nav robots, lai gan pakāpju motors var kontrolēt vienu no tā savienojumiem. Pati automašīna ir ļoti vienkārša. Pakāpju motoru var attēlot vairāku elektromagnētu veidā ar impulsa tinumiem uz fiksētas daļas (statora) un armatūru, kas, mainot tinumus, rotē vai virzās pakāpeniski. Lai saprastu kā darbojas pakāpju motors, atcerieties citu elektrisko mašīnu, piemēram, sinhrono, darbības principu.

Uz statora ir divi vai trīs tinumi. Tos plūst apkārt, vienmērīgi mainot sinusoidālās strāvas. Kopā ar strāvu pulsē elektromagnētiskais lauks, ko pulsē katrs tinums. Strāvas tinumos nepalielinās un nekrīt vienlaikus, bet ar stingri noteiktu laika aizkavēšanos; paši tinumi ir nobīdīti attiecībā pret otru un aizņem vienmērīgi mainīgas cilindriskās virsmas sekcijas.

Sakarā ar to divi vai trīs pulsējoši lauka viļņi (pēc tinumu skaita) veido vienu pārvietošanās vilni. Katrā pilnīgas tinumu maiņas ciklā tinumos iegūtais vilnis iet pa visu statora urbuma vai tā daļas cilindrisko virsmu. Lauks griežas vienmērīgi, nesot rotoru sev līdzi. Spoles tinumos mainās nepārtraukti, tāpēc lauks darba spraugā un rotors griežas nepārtraukti. Kustība sastāv no daudziem bezgalīgi maziem pārvietojumiem.

Un, ja kādā brīdī jūs pārtraucat straumju maiņu, iesaldējat tos sasniegtajā līmenī, jebkurā gadījumā, kas, tāpat kā kino, kādu laiku rāda to pašu kadru? Kopā ar straumēm tinumos pārvietošanās lauka vilnis kādā vietā sasalst, un līdz ar to rotors apstāsies. Mainīsim rāmju grupu un atkal apturēsim pēdējo, rotors pagriezīsies noteiktā leņķī un atkal sasalst.

Atkārtojiet to atkal un atkal. Automašīna paklausīgi soļoja soļos. Izrādījās ļoti vienkārši mainīt strāvas tinumos ar lieliem vai maziem lēcieniem, iesaldējot procesu uz jebkura rāmja. Pietiek ar tinumiem piemērot taisnstūra impulsu soļus, nevis nepārtraukti mainīt spriegumu. Katrs impulss ir solis, un, ja vēlaties, to var aizkavēt līdz bezgalībai, tas ir, apturēt procesu un bloķēt rotoru. Kamēr impulsi mainās lēnām, dzinējs darbojas skaidri.

Mūsu acs spēj atšķirt vairākus desmitus soļu sekundē. Bet kadri mirgoja: simts, divi simti, tūkstoš, vairāki desmiti tūkstoši soļu sekundē. Ne tikai mūsu acis, bet arī jutīgie instrumenti vairs neatšķir soļus, bet vienkārši redz pagriešanos.

Pakāpju motors darbojas tāpat kā iepriekš, kaut arī nedaudz šūpojas, jo tas katru nākamo soli stingri veic nākamās komandas saņemšanas brīdī, un šis brīdis var nebūt visērtākais. Kustību iekšējais automātisms tiek iznīcināts un aizstāts ar aklu pakļaušanos komandai. Bet jebkurā brīdī un jebkurā solī mēs varam pasūtīt: "Iesaldēt!". Rotors šūpojas un precīzi sasalst norādītajā stāvoklī.

Mēģiniet viņu pārvietot piespiedu kārtā, kad nav komandas. Viņš apņēmīgi pretosies, un, ja motors ir pienācīgi uzbūvēts, jūs to neuzņemsit ar kailām rokām. Elektromagnētiskais lauks nevēlas atdalīties no rotora ne kustībā, ne miera stāvoklī. Tas ir tas, kas viņu notur izturīgajā apskāvienā un liek atkārtot visas viņa soļa kustības.

Starp citu, atsevišķu soļu un, ja vēlaties, elementāru ciklu vai kustības ciklu “iesiešana” bezgalīgā secībā, ko mēs uztveram kā nepārtrauktu griešanos ar nedaudz pamanāmiem ātruma impulsiem, līdzstrāvas mašīnā notiek tāpat kā iekšdedzes dzinējā. Tikai tur nenogurstošo operatoru loma nav sukas, bet elektriskas sveces.

Lauka pakāpieni, jo elektroniskās atslēgas tiek atvērtas ar komandām no ārpuses, tad tās aizliedz strāvas piekļuvi tinumiem. Stepper motoru darbina elektroniskas smadzenes, un tā iespējas kļūst ārkārtējas, dažreiz pat ārkārtīgi lielas.

Vienfāzes pakāpju motora ar simetrisku magnētisko sistēmu pulksteņiem, skaitītājiem un rūpnieciskās automatizācijas ierīcēm shematiska diagramma.

CNC pakāpju motors

Mūsdienu tehnoloģijas nav iedomājamas bez frēzēšanas, virpošanas, EDM un daudzām citām digitāli vadāmām mašīnām. Lielākā daļa no tām darbojas, pateicoties pakāpju motoriem.

Pakāpju motori, kas apmetās velmētavu, preses un citu metalurģisko mašīnu vadības mehānismos, kļuva par vienu no visizplatītākajiem automatizācijas elementiem - darbs elektriskos pulksteņos, taimeros un skaitītājos, uz kuģiem, lidmašīnās un mākslīgajos Zemes pavadoņos - visur, kur nepieciešams ātrs, precīzs un uzticams cilvēka gribas piepildīšana.

Paplašinoties pakāpju motora darba profesijām, radās neatkarīgs izstrādāts virziens - diskrēta elektriskā piedziņa ar pakāpju motoriem. Tās pirmsākumi bija zinātnieki un inženieri no problemātiskās elektromehānikas laboratorijas MPEI.

Pakāpju motors izcīnīja pirmo uzvaru 1957. gadā, kad pasaules pirmā padomju digitāli kontrolētā frēzmašīna tika izstādīta pasaules izstādē Briselē, kur tika prezentēti dažādi interesanti izstāžu stendi. Šis eksponāts tika apbalvots ar Lielo zelta medaļu un atvēra jaunu lapu darbgaldos.

Boriss Ivobotenko, tehnisko zinātņu doktors