Kā izpildmehānisms,soļu motorsir viens no mehatronikas galvenajiem produktiem, ko plaši izmanto dažādās automatizācijas vadības sistēmās. Attīstoties mikroelektronikai un datortehnoloģijām, pieprasījums pēc soļu motoriem pieaug ar katru dienu, un tie tiek izmantoti dažādās tautsaimniecības jomās.
01 Kas irsoļu motors
Soļu motors ir elektromehāniska ierīce, kas tieši pārveido elektriskos impulsus mehāniskā kustībā. Kontrolējot motora spolei pievadīto elektrisko impulsu secību, frekvenci un skaitu, var kontrolēt soļu motora stūrēšanu, ātrumu un rotācijas leņķi. Neizmantojot slēgtas cilpas atgriezeniskās saites vadības sistēmu ar pozīcijas noteikšanu, precīzu pozīcijas un ātruma kontroli var panākt, izmantojot vienkāršu, lētu atvērtas cilpas vadības sistēmu, kas sastāv no soļu motora un tā vadītāja.
02 soļu motorspamatstruktūra un darbības princips
Pamatstruktūra:
Darbības princips: soļu motora vadītājs saskaņā ar ārējo vadības impulsu un virziena signālu caur savu iekšējo loģisko shēmu kontrolē soļu motora tinumus noteiktā laika secībā uz priekšu vai atpakaļ, aktivizējot tos, lai motors grieztos uz priekšu/atpakaļ vai bloķētos.
Kā piemēru var minēt 1,8 grādu divfāžu soļu motoru: kad abi tinumi ir ieslēgti un ierosināti, motora izejas vārpsta būs nekustīga un bloķēta. Maksimālais griezes moments, kas noturēs motoru bloķētu pie nominālās strāvas, ir noturēšanas griezes moments. Ja strāva vienā no tinumiem tiek novirzīta, motors pagriezīsies par vienu soli (1,8 grādiem) noteiktā virzienā.
Līdzīgi, ja strāva otrā tinumā maina virzienu, motors griezīsies par vienu soli (1,8 grādiem) pretējā virzienā nekā pirmais. Kad strāvas caur spoles tinumiem tiek secīgi novirzītas uz ierosmi, motors griezīsies nepārtraukti dotajā virzienā ar ļoti augstu precizitāti. Lai sasniegtu 1,8 grādu divfāžu soļu motora nedēļas rotāciju, nepieciešami 200 soļi.
Divfāžu soļu motoriem ir divu veidu tinumi: bipolārie un vienpolārie. Bipolārajiem motoriem ir tikai viena tinuma spole katrā fāzē, lai motora nepārtrauktā rotācija nodrošinātu strāvas nepārtrauktu mainīgu ierosmi vienā un tajā pašā spolē, un piedziņas ķēdes konstrukcijai ir nepieciešami astoņi elektroniskie slēdži secīgai pārslēgšanai.
Vienpolāriem motoriem ir divas tinumu spoles ar pretēju polaritāti katrā fāzē, un motors
nepārtraukti griežas, pārmaiņus aktivizējot divas tinumu spoles vienā un tajā pašā fāzē.
Piedziņas shēma ir izstrādāta tā, lai tai būtu nepieciešami tikai četri elektroniskie slēdži. Bipolārajā režīmā
piedziņas režīmā motora izejas griezes moments tiek palielināts par aptuveni 40% salīdzinājumā ar
vienpola piedziņas režīms, jo katras fāzes tinumu spoles ir 100% ierosinātas.
03, Soļu motora slodze
A. Momenta slodze (Tf)
Tf = G * r
G: Kravas svars
r: rādiuss
B. Inerces slodze (TJ)
TJ = J * dw/dt
J = M * (R12+R22) / 2 (kg * cm)
M: Kravas masa
R1: ārējā gredzena rādiuss
R2: Iekšējā gredzena rādiuss
dω/dt: leņķiskais paātrinājums
04, soļu motora ātruma un griezes momenta līkne
Ātruma un griezes momenta līkne ir svarīga soļu pārveidotāja izejas raksturlielumu izpausme.
motori.
A. Soļu motora darba frekvences punkts
Soļu motora ātruma vērtība noteiktā punktā.
n = q * Hz / (360 * D)
n: apgr./sek.
Hz: Frekvences vērtība
D: Piedziņas ķēdes interpolācijas vērtība
q: soļu motora soļa leņķis
Piemēram, soļu motors ar 1,8° soļa leņķi un 1/2 interpolācijas piedziņu.(t. i., 0,9° uz soli), tā ātrums ir 1,25 r/s pie darba frekvences 500 Hz.
B. Soļu motora pašpalaišanās zona
Zona, kurā soļu motoru var tieši iedarbināt un apturēt.
C. Nepārtrauktas darbības zona
Šajā zonā soļu motoru nevar tieši iedarbināt vai apturēt. Soļu motori iekšāšai zonai vispirms jāiziet cauri pašatstarta zonai un pēc tam jāpaātrina, lai sasniegtudarbības zona. Līdzīgi, šajā zonā esošo soļu motoru nevar tieši bremzēt,pretējā gadījumā ir viegli izraisīt soļu motora darbības traucējumus, vispirms tas ir jāpalēnina līdzautomātiskās iedarbināšanas zonu un pēc tam bremzēja.
D. Soļu motora maksimālā ieslēgšanas frekvence
Motora bezslodzes stāvoklis, lai nodrošinātu, ka soļu motors nezaudē soļu darbībumaksimālā impulsa frekvence.
E. Soļu motora maksimālā darba frekvence
Maksimālā impulsa frekvence, ar kādu motors tiek ierosināts darboties, nezaudējot nevienu soli.bez slodzes.
F. Soļu motora iedarbināšanas griezes moments / ievilkšanas griezes moments
Lai izpildītu soļu motora darbību noteiktā impulsa frekvencē, lai to iedarbinātu un sāktu darboties, bez tāmaksimālā slodzes griezes momenta zaudēšanas soļi.
G. Soļu motora darbības griezes moments/ievilkšanas griezes moments
Maksimālais slodzes griezes moments, kas nodrošina soļu motora stabilu darbību pienoteikta impulsa frekvence bez soļa zuduma.
05 Soļu motora paātrinājuma/palēninājuma kustības vadība
Kad soļdzinēja darbības frekvences punkts nepārtrauktā ātruma un griezes momenta līknēdarbības reģionā, kā saīsināt motora iedarbināšanas vai apturēšanas paātrinājumu vai palēninājumulaiku, lai motors ilgāk darbotos ar vislabāko ātrumu, tādējādi palielinotMotora efektīvais darbības laiks ir ļoti svarīgs.
Kā parādīts attēlā zemāk, soļu motora dinamiskā griezes momenta raksturlīkne irhorizontāla taisna līnija pie maza ātruma; pie liela ātruma līkne samazinās eksponenciāliinduktivitātes ietekmes dēļ.
Mēs zinām, ka soļu motora slodze ir TL, pieņemsim, ka mēs vēlamies paātrināt no F0 līdz F1Īsākais laiks (tr), kā aprēķināt īsāko laiku tr?
(1) Parasti TJ = 70 % no Tm
(2) tr = 1,8 * 10⁻⁶ * J * q * (F1-F0)/(TJ -TL)
(3) F (t) = (F1-F0) * t/tr + F0, 0
B. Eksponenciāls paātrinājums lielā ātrumā
(1) Parasti
TJ0 = 70 % Tm0
TJ1 = 70 % Tm1
TL = 60% Tm1
(2)
tr = F4 * [(TJ 0-TL)/(TJ 1-TL)]
(3)
F (t) = F2 * [1 - e^ (-t/F4)] + F0, 0
F2 = (TL-TJ 0) * (F1-F0)/TJ 1-TJ 0)
F4 = 1,8 * 10-5 * J * q * F2/(TJ 0-TL)
Piezīmes.
J norāda motora rotora rotācijas inerci slodzes ietekmē.
q ir katra soļa rotācijas leņķis, kas ir soļu motora soļa leņķis
visa diska gadījumā.
Palēninājuma darbībā vienkārši mainiet iepriekš minēto paātrinājuma impulsa frekvenci
aprēķināts.
06 soļu motora vibrācija un troksnis
Vispārīgi runājot, soļu motors darbojas bez slodzes, kad motora darbības frekvenceir tuvu vai vienāda ar motora rotora raksturīgo frekvenci, rezonēs, nopietna gribarasties ārpussoļa parādība.
Vairāki rezonanses risinājumi:
A. Izvairieties no vibrācijas zonas: lai motora darba frekvence neietilpstvibrācijas diapazons
B. Pieņemt sadalīšanas piedziņas režīmu: Izmantojiet mikropakāpju piedziņas režīmu, lai samazinātu vibrāciju,
sadalot sākotnējo vienu soli vairākos soļos, lai palielinātu katra izšķirtspēju
motora solis. To var panākt, pielāgojot motora fāzes un strāvas attiecību.
Mikrosoļu veidošana nepalielina soļa leņķa precizitāti, bet gan liek motoram darboties ātrāk.
vienmērīgi un ar mazāku troksni. Griezes moments parasti ir par 15 % mazāks puspakāpes darbībai.
nekā pilna soļa darbībai un par 30 % zemāka sinusoidālas strāvas vadībai.
Publicēšanas laiks: 2022. gada 9. novembris