Silniki krokowe

Niedawno termin silnik krokowy był znany tylko wąskiemu kręgowi inżynierów elektryków. Teraz silniki krokowe otrzymały zaszczytne prawo do nazywania ich jedynie „inicjałami” - dowód SD na powszechne stosowanie maszyn elektrycznych tego typu.

Wyobraźnia mimowolnie podpowiada obraz kroczącej maszyny elektrycznej z kończynami. Nie, to nie jest robot, chociaż silnik krokowy może kontrolować jedno ze stawów. Sam samochód jest bardzo prosty. Silnik krokowy może być reprezentowany w postaci kilku elektromagnesów z uzwojeniem pulsacyjnym na części stałej (stojanie) i zworą, która podczas przełączania uzwojeń obraca się lub porusza się stopniowo. Do zrozumienia jak działa silnik krokowy, pamiętaj o zasadzie działania innych maszyn elektrycznych, takich jak synchroniczne.

Na stojanie znajdują się dwa lub trzy uzwojenia. Płyną wokół nich płynnie zmieniające się prądy sinusoidalne. Wraz z prądem pulsuje pole elektromagnetyczne pulsowane przez każde uzwojenie. Prądy w uzwojeniach nie rosną i opadają jednocześnie, ale z ściśle określonym opóźnieniem; same uzwojenia są przesunięte względem siebie i zajmują równomiernie naprzemienne sekcje cylindrycznej powierzchni.

Z tego powodu dwie lub trzy pulsujące fale pola (w zależności od liczby zwojów) tworzą jedną falę przemieszczającą się. Dla każdego cyklu całkowitej zmiany prądu w uzwojeniach powstająca fala przebiega wokół całej cylindrycznej powierzchni otworu stojana lub jego części. Pole obraca się równomiernie, przenosząc wraz z nim wirnik. Prądy w uzwojeniach zmieniają się w sposób ciągły, więc pole w szczelinie roboczej i wirnik obracają się w sposób ciągły. Ruch składa się z wielu nieskończenie małych przemieszczeń.

A jeśli w pewnym momencie przestaniesz zmieniać prądy, zamroź je na osiągniętym poziomie, tak czy inaczej, jak w kinie, przez pewien czas pokazuje tę samą klatkę? Wraz z prądami w uzwojeniach fala pola wędrującego zamarznie w pewnym położeniu, a wraz z nim wirnik zatrzyma się. Zmieńmy grupę ramek i zatrzymajmy ostatnią jeszcze raz, wirnik obróci się o określony kąt i znowu zamarznie.

Powtarzaj to raz po raz. Samochód posłusznie kroczył schodami. Okazało się, że bardzo łatwo jest zmieniać prądy w uzwojeniach z dużymi lub małymi skokami, zamrażając proces na dowolnej ramie. Wystarczy przyłożyć do uzwojenia kroki prostokątnych impulsów zamiast ciągle zmieniających się napięć. Każdy impuls jest krokiem, w razie potrzeby można go dokręcić do nieskończoności, to znaczy zatrzymać proces i zablokować wirnik. Podczas gdy impulsy zmieniają się powoli, silnik kroczy wyraźnie.

Nasze oko jest w stanie odróżnić kilkadziesiąt kroków na sekundę. Ale ramki błysnęły: sto, dwieście, tysiąc, kilkadziesiąt tysięcy kroków na sekundę. Nie tylko nasze oczy, ale także wrażliwe instrumenty nie rozróżniają już kroków, ale po prostu widzą rotację.

Silnik krokowy działa jak poprzednio, choć trochę się kołysze, ponieważ każdy następny krok wykonuje dokładnie w momencie nadejścia następnego polecenia, a ten moment może nie być najwygodniejszy. Wewnętrzny automatyzm ruchów zostaje zniszczony i zastąpiony ślepym posłuszeństwem wobec drużyny. Ale w dowolnym momencie i na każdym kroku możemy zamówić: „Zamrożenie!”. Wirnik będzie się obracał i zamarzał dokładnie we wskazanej pozycji.

Spróbuj przenieść go siłą, gdy nie ma drużyny. Będzie zdecydowanie opierał się, a jeśli silnik ma przyzwoitą budowę, nie weźmiesz go gołymi rękami. Pole elektromagnetyczne nie chce się rozdzielić z wirnikiem, ani w ruchu, ani w spoczynku. To właśnie trzyma go w wytrwałym uścisku i sprawia, że ​​powtarza wszystkie swoje kroki.

Nawiasem mówiąc, „zszywanie” poszczególnych kroków, a jeśli chcesz, elementarnych cykli lub cykli ruchu w nieskończoną sekwencję, którą postrzegamy jako ciągły obrót z nieznacznie zauważalnymi pulsacjami prędkości, występuje w maszynie prądu stałego w taki sam sposób, jak w silniku spalinowym. Tylko tam rolą niestrudzonych operatorów nie są szczotki, lecz świece elektryczne.

Kroki w polu, ponieważ klucze elektroniczne są otwierane poleceniami z zewnątrz, uniemożliwiają dostęp prądu do uzwojeń. Silnik krokowy jest zasilany przez elektroniczny mózg, a jego możliwości stają się wyjątkowe, czasem ogromnie.

Schemat jednofazowego silnika krokowego z symetrycznym układem magnetycznym dla zegarków, liczników i urządzeń automatyki przemysłowej.

Silnik krokowy CNC

Nowoczesna technologia jest nie do pomyślenia bez frezowania, toczenia, obróbki elektroerozyjnej i wielu innych maszyn sterowanych cyfrowo. Większość z nich działa dzięki silnikom krokowym.

Silniki krokowe osadzone w mechanizmach sterujących walcowni, pras i innych maszyn metalurgicznych stały się jednym z najczęstszych elementów automatyzacji, pracują w zegarach elektrycznych, licznikach i licznikach, na statkach, samolotach i sztucznych satelitach Ziemi - wszędzie tam, gdzie jest wymagana szybka, dokładna i niezawodna spełnienie woli człowieka.

Wraz z rozwojem zawodów roboczych silnika krokowego powstał niezależny rozwinięty kierunek - dyskretny napęd elektryczny z silnikami krokowymi. Jego początkami byli naukowcy i inżynierowie problematycznego laboratorium elektromechaniki MPEI.

Silnik krokowy odniósł pierwsze zwycięstwo w 1957 r., Kiedy pierwsza na świecie radziecka frezarka sterowana cyfrowo była prezentowana na Wystawie Światowej w Brukseli, na której prezentowane były różne ciekawe stoiska wystawiennicze. Wystawa została nagrodzona Wielkim Złotym Medalem i otworzyła nową stronę w dziedzinie obrabiarek.

Boris Ivobotenko, doktor nauk technicznych