Sammmootori juhtimine

Elektrimootorid muudavad elektrienergia mehaaniliseks energiaks ja nagu samm-mootorite puhul, muundavad nad elektriimpulsside energia rootori pöörlevateks liikumisteks. Iga impulsi toimel tekitatud liikumine käivitatakse ja korratakse suure täpsusega, muutes kuulmootoritest tõhusaks ajamiks seadmete jaoks, mis nõuavad täpset positsioneerimist.

Püsimagnetiga sammmootorite hulka kuuluvad: püsimagnetrootor, staatori mähised ja magnetsüdamik. Energiamähised loovad magnetilised põhja- ja lõunapoolused, nagu näidatud. Staatori liikuv magnetväli sunnib rootorit kogu aeg sellega joonduma. Seda pöörlevat magnetvälja saab häälestada, reguleerides rootori pööramiseks staatori mähiste järjestikust ergastust.

Joonisel on kujutatud kahefaasilise mootori tüüpilise ergutusmeetodi diagramm. A-faasis on kaks staatoripooli pingestatud ja see põhjustab rootori ligitõmbamise ja lukustumise, kuna vastassuunalised magnetpoolused tõmbavad üksteist.Kui faasi A mähised on välja lülitatud, lülitatakse faasi B mähised sisse, rootor pöörleb päripäeva (inglise keeles CW - päripäeva, CCW - vastupäeva) 90 °.

Seejärel lülitub faas B välja ja faas A sisse, kuid poolused on nüüd vastupidised sellele, mis nad olid alguses. See viib järgmise 90 ° pöördeni. Seejärel lülitatakse faas A välja ja vastupidise polaarsusega sisse faas B. Nende sammude kordamine põhjustab rootori pöörlemise päripäeva 90° sammuga.

Joonisel kujutatud astmelist juhtimist nimetatakse ühefaasiliseks juhtimiseks. Vastuvõetavam astmelise juhtimise viis on kahefaasiline aktiivjuhtimine, kus mootori mõlemad faasid on alati sees, kuid ühes neist muutub polaarsus, nagu on näidatud joonisel.

See juhtimine paneb samm-mootori rootori liikuma nii, et see joondub iga astmega moodustatud põhja- ja lõunapooluse keskel, magnetahela eendite vahel. Kuna mõlemad faasid on alati sisse lülitatud, annab see juhtimismeetod 41,4% suurema pöördemomendi kui ühe aktiivse faasiga juhtimine, kuid vajab kaks korda rohkem elektrit.

Pool sammu

Sammmootorit saab ka "poolastmeliselt", siis lisatakse faasisiirde ajal väljalülitusaste. See vähendab kaldenurka pooleks. Näiteks 90 ° asemel võib samm-mootor teha igal "poolastmel" 45 ° pöördeid, nagu on näidatud joonisel.

Kuid poolastmeline režiim põhjustab pöördemomendi kadu 15-30%, võrreldes kahe aktiivse faasiga astmelise juhtimisega, kuna üks mähistest on poole sammu jooksul passiivne ja see viib lõpuks elektromagnetilise jõu kadumiseni. rootor, st puhas pöördemomendi kadu.

Bipolaarne mähis

Kahefaasiline astmeline juhtimine eeldab kahepooluselise staatori mähise olemasolu. Igal faasil on oma mähis ja voolu pööramisel läbi poolide muutuvad ka elektromagnetilised polaarsused. Esialgne etapp on tüüpiline kahefaasiline draiver näidatud joonisel. Juhtimisskeem on näidatud tabelis. On näha, kuidas lihtsalt pooli läbiva voolu suuna muutmisega on võimalik muuta faaside magnetilist polaarsust.

Ühepooluseline mähis

Teine tüüpiline mähise tüüp on unipolaarne mähis.Siin on poolid jagatud kaheks osaks ja kui mähise üks osa on pingestatud, tekib põhjapoolus, teise osa pingestamisel lõunapoolus. Seda lahendust nimetatakse unipolaarseks mähiseks, kuna voolu eest vastutav elektriline polaarsus ei muutu kunagi. Juhtimisetapid on näidatud joonisel.

See disain võimaldab kasutada lihtsamat elektroonilist plokki. Võrreldes bipolaarse mähisega läheb siin aga kaotsi ligi 30% pöördemomendist, kuna poolitel on pool traati bipolaarse mähisega.

Muud kaldenurgad

Väiksemate kaldenurkade saamiseks peab nii rootoril kui ka staatoril olema suurem arv poolusi. 7,5° rootoril on 12 pooluste paari ja staatori magnetsüdamikul on 12 eendit. Kaks poolkõrva ja kaks pooli.

See annab 48 posti iga 7,5° astme kohta. Joonisel näete lõikes 4-pooluselisi kinnitusi. Muidugi on võimalik samme kombineerida, et saavutada suuri nihkeid, näiteks kuus 7,5° sammu annab rootori pöörde 45°.

Täpsus

Sammmootorite täpsus on 6-7% sammu kohta (ilma akumulatsioonita). 7,5° sammuga samm-mootor jääb teoreetiliselt prognoositud asendist alati 0,5° piiresse, olenemata sellest, kui palju samme on juba tehtud. Viga ei kogune, sest mehaaniliselt korratakse iga 360 ° samm-sammult. Ilma koormuseta on staatori ja rootori pooluste füüsiline asend üksteise suhtes kogu aeg sama.

Resonants

Sammmootoritel on oma resonantssagedus, kuna need on vedruga sarnased süsteemid. Kui rütm on sama, mis mootori loomulik resonantssagedus, on kuulda mootori tekitatud müra ja vibratsioon võimendub.

Resonantspunkt sõltub mootori rakendusest, selle koormusest, kuid üldiselt jääb resonantssagedus vahemikku 70-120 sammu sekundis. Halvimal juhul kaotab mootor resonantsi sattudes juhtimistäpsuse.

Lihtne viis süsteemi resonantsprobleemide vältimiseks on muuta rütmi resonantspunktist eemale. Pool- või mikrosammurežiimis väheneb resonantsprobleem, kuna kiiruse kasvades resonantsipunkt hüljatakse.

Pöördemoment

Sammmootori pöördemoment sõltub: sammu kiirusest, staatori mähise voolust, mootori tüübist. Nende kolme teguriga on seotud ka konkreetse samm-mootori võimsus.Sammmootori pöördemoment on hõõrdemomendi ja inertsiaalmomendi summa.

Hõõrdemoment grammides sentimeetri kohta on jõud, mis on vajalik teatud arvu grammi kaaluva koormuse liigutamiseks 1 cm pikkuse kangiga.Oluline on märkida, et mootori sammukiiruse kasvades on mootoris tagumine EMF , see tähendab, et mootori tekitatud pinge suureneb. See piirab staatori mähiste voolu ja vähendab pöördemomenti.