Ο βηματικός κινητήρας είναι μια συσκευή διακριτής κίνησης, η οποία έχει ουσιαστική σύνδεση με τη σύγχρονη τεχνολογία ψηφιακού ελέγχου.Στο τρέχον οικιακό ψηφιακό σύστημα ελέγχου, οι βηματικοί κινητήρες χρησιμοποιούνται ευρέως.Με την εμφάνιση όλων των ψηφιακών σερβοκινητήρων εναλλασσόμενου ρεύματος, οι σερβοκινητήρες AC χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο στα ψηφιακά συστήματα ελέγχου.Προκειμένου να προσαρμοστούν στην τάση ανάπτυξης του ψηφιακού ελέγχου, οι βηματικοί κινητήρες ή οι ψηφιακοί σερβοκινητήρες AC χρησιμοποιούνται κυρίως ως εκτελεστικοί κινητήρες σε συστήματα ελέγχου κίνησης.Παρόλο που και τα δύο είναι παρόμοια στη λειτουργία ελέγχου (παλμικό σύστημα και σήμα κατεύθυνσης), υπάρχουν μεγάλες διαφορές στην απόδοση και τις περιπτώσεις εφαρμογής.Συγκρίνετε τώρα την απόδοση των δύο.
Η ακρίβεια ελέγχου είναι διαφορετική
Οι γωνίες βήματος των διφασικών υβριδικών βηματικών κινητήρων είναι γενικά 3,6 μοίρες και 1,8 μοίρες και οι γωνίες βημάτων των πενταφασικών υβριδικών βηματικών κινητήρων είναι γενικά 0,72 μοίρες και 0,36 μοίρες.Υπάρχουν επίσης μερικοί βηματικοί κινητήρες υψηλής απόδοσης με μικρότερες γωνίες βημάτων.Για παράδειγμα, ένας βηματικός κινητήρας που παράγεται από την Stone Company για συρματομηχανές αργής κίνησης έχει γωνία βήματος 0,09 μοίρες.ένας τριφασικός υβριδικός βηματικός κινητήρας που παράγεται από την BERGER LAHR έχει γωνία βήματος 0,09 μοίρες.Ο διακόπτης DIP έχει ρυθμιστεί στις 1,8 μοίρες, 0,9 μοίρες, 0,72 μοίρες, 0,36 μοίρες, 0,18 μοίρες, 0,09 μοίρες, 0,072 μοίρες, 0,036 μοίρες, ο οποίος είναι συμβατός με τη γωνία βήματος των διφασικών και πενταφασικών υβριδικών βηματικών μοτέρ.
Η ακρίβεια ελέγχου του σερβοκινητήρα AC είναι εγγυημένη από τον περιστροφικό κωδικοποιητή στο πίσω άκρο του άξονα του κινητήρα.Για έναν κινητήρα με τυπικό κωδικοποιητή 2500 γραμμών, το ισοδύναμο παλμού είναι 360 μοίρες/10000=0,036 μοίρες λόγω της τεχνολογίας τετραπλής συχνότητας μέσα στον οδηγό.Για έναν κινητήρα με κωδικοποιητή 17 bit, κάθε φορά που ο οδηγός λαμβάνει 217=131072 παλμούς, ο κινητήρας κάνει μία περιστροφή, δηλαδή το ισοδύναμο παλμού του είναι 360 μοίρες/131072=9,89 δευτερόλεπτα.Είναι το 1/655 του ισοδύναμου παλμού ενός βηματικού κινητήρα με γωνία βήματος 1,8 μοίρες.
Τα χαρακτηριστικά χαμηλής συχνότητας είναι διαφορετικά:
Οι βηματικοί κινητήρες είναι επιρρεπείς σε δονήσεις χαμηλής συχνότητας σε χαμηλές ταχύτητες.Η συχνότητα δόνησης σχετίζεται με την κατάσταση του φορτίου και την απόδοση του οδηγού.Γενικά πιστεύεται ότι η συχνότητα δόνησης είναι η μισή της συχνότητας απογείωσης χωρίς φορτίο του κινητήρα.Αυτό το φαινόμενο κραδασμών χαμηλής συχνότητας που καθορίζεται από την αρχή λειτουργίας του βηματικού κινητήρα είναι πολύ δυσμενές για την κανονική λειτουργία του μηχανήματος.Όταν ο βηματικός κινητήρας λειτουργεί σε χαμηλή ταχύτητα, η τεχνολογία απόσβεσης θα πρέπει γενικά να χρησιμοποιείται για να ξεπεραστεί το φαινόμενο των κραδασμών χαμηλής συχνότητας, όπως η προσθήκη αποσβεστήρα στον κινητήρα ή η χρήση τεχνολογίας υποδιαίρεσης στον οδηγό κ.λπ.
Ο σερβοκινητήρας AC λειτουργεί πολύ ομαλά και δεν δονείται ακόμη και σε χαμηλές ταχύτητες.Το σερβο σύστημα AC διαθέτει λειτουργία καταστολής συντονισμού, η οποία μπορεί να καλύψει την έλλειψη ακαμψίας του μηχανήματος και το σύστημα διαθέτει λειτουργία ανάλυσης συχνότητας (FFT) μέσα στο σύστημα, η οποία μπορεί να ανιχνεύσει το σημείο συντονισμού του μηχανήματος και να διευκολύνει τη ρύθμιση του συστήματος.
Τα χαρακτηριστικά ροπής-συχνότητας είναι διαφορετικά:
Η ροπή εξόδου του βηματικού κινητήρα μειώνεται με την αύξηση της ταχύτητας και θα πέσει απότομα σε υψηλότερη ταχύτητα, επομένως η μέγιστη ταχύτητα εργασίας του είναι γενικά 300-600 RPM.Ο σερβοκινητήρας AC έχει σταθερή έξοδο ροπής, δηλαδή μπορεί να δώσει μια ονομαστική ροπή εντός της ονομαστικής του ταχύτητας (γενικά 2000 RPM ή 3000 RPM) και είναι μια σταθερή ισχύς εξόδου πάνω από την ονομαστική ταχύτητα.
Η χωρητικότητα υπερφόρτωσης είναι διαφορετική:
Οι βηματικοί κινητήρες γενικά δεν έχουν δυνατότητα υπερφόρτωσης.Ο σερβοκινητήρας AC έχει ισχυρή ικανότητα υπερφόρτωσης.Πάρτε για παράδειγμα το σερβο σύστημα Panasonic AC, έχει δυνατότητες υπερφόρτωσης ταχύτητας και υπερφόρτωσης ροπής.Η μέγιστη ροπή του είναι τριπλάσια της ονομαστικής ροπής, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ξεπεραστεί η στιγμή αδράνειας του αδρανειακού φορτίου τη στιγμή της εκκίνησης.Επειδή ο βηματικός κινητήρας δεν έχει αυτό το είδος ικανότητας υπερφόρτωσης, για να ξεπεραστεί αυτή η στιγμή αδράνειας κατά την επιλογή ενός μοντέλου, είναι συχνά απαραίτητο να επιλέξετε έναν κινητήρα με μεγαλύτερη ροπή και το μηχάνημα δεν χρειάζεται τόσο μεγάλη ροπή κανονική λειτουργία, οπότε εμφανίζεται η ροπή.Το φαινόμενο των απορριμμάτων.
Η απόδοση του τρεξίματος είναι διαφορετική:
Ο έλεγχος του βηματικού κινητήρα είναι ένας έλεγχος ανοιχτού βρόχου.Εάν η συχνότητα εκκίνησης είναι πολύ υψηλή ή το φορτίο είναι πολύ μεγάλο, θα προκύψει εύκολα απώλεια βήματος ή στάσιμο.Όταν η ταχύτητα είναι πολύ υψηλή, η υπέρβαση θα συμβεί εύκολα όταν η ταχύτητα είναι πολύ υψηλή.Επομένως, για να εξασφαλιστεί η ακρίβεια ελέγχου του, θα πρέπει να γίνεται σωστά.Θέματα ανόδου και επιβράδυνσης.Το σύστημα σερβοκίνησης AC είναι έλεγχος κλειστού βρόχου.Ο ηλεκτροκινητήρας μπορεί να δοκιμάσει απευθείας το σήμα ανάδρασης του κωδικοποιητή κινητήρα και σχηματίζεται ο βρόχος εσωτερικής θέσης και ο βρόχος ταχύτητας.Γενικά, δεν θα υπάρξει απώλεια βήματος ή υπέρβαση του βηματικού κινητήρα και η απόδοση ελέγχου είναι πιο αξιόπιστη.
Η απόδοση απόκρισης ταχύτητας είναι διαφορετική:
Χρειάζονται 200-400 χιλιοστά του δευτερολέπτου για να επιταχυνθεί ένας βηματικός κινητήρας από στάση σε ταχύτητα εργασίας (γενικά αρκετές εκατοντάδες στροφές ανά λεπτό).Η απόδοση επιτάχυνσης του σερβο συστήματος AC είναι καλύτερη.Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τον σερβοκινητήρα CRT AC, χρειάζονται μόνο λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου για να επιταχυνθεί από τη στατική στην ονομαστική του ταχύτητα των 3000 RPM, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε περιπτώσεις ελέγχου που απαιτούν γρήγορη εκκίνηση και διακοπή.
Συνοψίζοντας, το σερβο σύστημα AC είναι ανώτερο από τον βηματικό κινητήρα σε πολλές πτυχές της απόδοσης.Αλλά σε ορισμένες λιγότερο απαιτητικές περιπτώσεις, οι βηματικοί κινητήρες χρησιμοποιούνται συχνά ως εκτελεστικοί κινητήρες.Ως εκ τούτου, στη διαδικασία σχεδιασμού του συστήματος ελέγχου, διάφοροι παράγοντες όπως οι απαιτήσεις ελέγχου και το κόστος θα πρέπει να ληφθούν υπόψη πλήρως και να επιλεγεί ένας κατάλληλος κινητήρας ελέγχου.
Ένας βηματικός κινητήρας είναι ένας ενεργοποιητής που μετατρέπει τους ηλεκτρικούς παλμούς σε γωνιακή μετατόπιση.Με απλούς όρους: όταν ο βηματικός οδηγός λαμβάνει ένα σήμα παλμού, οδηγεί τον βηματικό κινητήρα να περιστρέφει μια σταθερή γωνία (και γωνία βήματος) προς την καθορισμένη κατεύθυνση.
Μπορείτε να ελέγξετε τη γωνιακή μετατόπιση ελέγχοντας τον αριθμό των παλμών, έτσι ώστε να επιτευχθεί ο σκοπός της ακριβούς τοποθέτησης.Ταυτόχρονα, μπορείτε να ελέγξετε την ταχύτητα και την επιτάχυνση της περιστροφής του κινητήρα ελέγχοντας τη συχνότητα του παλμού, έτσι ώστε να επιτευχθεί ο σκοπός της ρύθμισης της ταχύτητας.
Υπάρχουν τρεις τύποι βηματικών κινητήρων: μόνιμος μαγνήτης (PM), αντιδραστικός (VR) και υβριδικός (HB).
Το βήμα μόνιμου μαγνήτη είναι γενικά διφασικό, με μικρή ροπή και όγκο και η γωνία βήματος είναι γενικά 7,5 μοίρες ή 15 μοίρες.
Το αντιδραστικό βήμα είναι γενικά τριφασικό, το οποίο μπορεί να πραγματοποιήσει μεγάλη έξοδο ροπής και η γωνία βήματος είναι γενικά 1,5 μοίρες, αλλά ο θόρυβος και οι κραδασμοί είναι πολύ μεγάλοι.Σε ανεπτυγμένες χώρες όπως η Ευρώπη και οι Ηνωμένες Πολιτείες, έχει εξαλειφθεί τη δεκαετία του 1980.
Το υβριδικό stepper αναφέρεται στον συνδυασμό των πλεονεκτημάτων του τύπου μόνιμου μαγνήτη και του αντιδραστικού τύπου.Χωρίζεται σε διφασικό και πενταφασικό: η γωνία βήματος δύο φάσεων είναι γενικά 1,8 μοίρες και η γωνία βήματος πέντε φάσεων είναι γενικά 0,72 μοίρες.Αυτός ο τύπος βηματικού κινητήρα είναι ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος.
Ώρα δημοσίευσης: Μαρ-25-2023