Două tipuri de motoare sunt utilizate în funcționarea mori: motorul pas cu pas este un dispozitiv electromecanic care convertește semnalele în deplasarea unghiulară a rotorului cu o fixare în poziția dată. Servomotoarele - care au feedback și care pot fi controlate prin circuitul controlerului prin creșterea și scăderea curentului. Pașii au mai puțină putere și viteză și sunt mult mai ieftini decât servomotoarele.
În mod tipic, un motor pas cu pas este un dispozitiv electromecanic care convertește semnalele de comandă într-o deplasare unghiulară a rotorului său cu o fixare calitativă într-o poziție predeterminată. Astăzi, motoarele pas cu pas moderne (SHD) sunt, de fapt, motoare sincrone care nu au o rotire de pornire pe rotor, ceea ce este în mod corespunzător explicat prin pornirea în frecvență a SD-ului în sine. Activarea secvențială a înfășurărilor motorului generează deplasări unghiulare discrete (adică - etape) ale rotorului. O caracteristică distinctivă a acestor motoare este capacitatea, fără un senzor de feedback, de a efectua poziționarea pe poziție.
Motorul Stepper aparține clasei așa-numitelor motoare de curent continuu "fără perii". Asemenea motoare ca și alte mașini electrice fără perii au o fiabilitate suficient de ridicată și o viață de serviciu impresionantă, care la rândul lor le permite să fie utilizate într-o varietate de zone industriale. Dacă comparăm motoarele cu curent continuu cu motoare pas cu pas, acestea din urmă necesită scheme de control mai complexe, care efectuează absolut toată comutația înfășurărilor.
Astăzi există trei tipuri principale / tipuri de motoare pas cu pas:
- Motoare hibride - cele mai des utilizate în mașini de frezat cu program numeric de control.
- Motoare cu magneți permanenți.
- Motoare cu rezistență magnetică variabilă.
Motoare pas cu pas hibride
Se crede că motoarele hibride combină cele mai bune caracteristici ale SD cu rezistență magnetică variabilă, precum și motoarele cu magneți permanenți. În motorul hibrid, rotorul are dinți situați în direcție axială. Motoarele hibride Stepper oferă o dimensiune mai mare a pasului, o viteză mai mare și un cuplu mai mare decât alte tipuri / tipuri. De obicei, numărul de pași pentru motoarele hibride poate fi de la 100 la 400 (cu un unghi de treaptă de 3.6 - 0.9o).
Structura motoarelor pas cu pas
Motorul electric pas cu pas constă dintr-un stator, unde înfășurarea câmpului (adică bobine de electromagneți ..), iar rotorul Respectiv, cu magneți permanenți (de asemenea, utilizat rotoare cu reluctanță variabilă - dar foarte rar). stepper motor cu un rotor magnetic permite rotorului pentru a se asigura fixarea la înfășurările deconectate și de a obține un cuplu mai mare. Datorită acestui fapt motoarele pas cu pas sunt adesea folosite în mașinile CNC.
O temperatură suficient de ridicată, care este creată în bobine, se poate disipa cu ușurință prin masa motorului în sine, deci motoarele pas cu pas de încălzire sunt mai puțin predispuse la deteriorări.
Principiile motorului pas cu pas
Ca regulă generală, în conformitate cu ceea ce este statorului bobinele sunt oprite sau, rotorul se va roti, astfel încât să spunem „adapta“ la câmpul magnetic. De exemplu, dacă reprezentăm SE din două bobine în stator și un rotor cu magnet permanent, atunci când bobinele respective ale statorului suficient de excitat rotor în mod necesar magnetizat permanent se rotește într-un câmp magnetic statoric „linia de sus“, în linie. Rotorul va rămâne în această poziție dacă câmpul nu se rotește corespunzător.
Când această energie nu este alimentată pe această bobină și este direcționată direct către bobina următoare, rotorul va reveni din nou pentru a se adapta la câmpul noii poziții. În acest caz, absolut fiecare rotire corespunde în mod necesar unghiului pasului, care la rândul său poate varia de la 180 ° la o fracțiune de grad (adică la 60 °). Apoi, în timp ce a doua bobină este oprită, următoarea se aprinde. Aceasta va determina rotorul să treacă la pasul următor și în aceeași direcție. Acest proces continuă până când o bobină se aprinde, iar cealaltă se oprește.
Secvența a șase pași va readuce rotorul la aceeași stare ca și la începutul secvenței. Acum, dacă vă imaginați că la sfârșitul primului pas, în loc să includeți o bobină și să opriți a doua, ambele bobine ar fi pornite. În acest caz, rotorul se va roti doar cu 30 ° (adică numai jumătate de 60 °) pentru alinierea în direcția celei mai mici rezistențe. Astfel, dacă prima bobină este pornită, în timp ce a doua bobină este oprită, rotorul trebuie să se rotească pentru încă 30 °. Aceasta se numește acțiune pe jumătate de pas, care implică direct secvența a opt mișcări.
În timpul secvenței opuse de oprire, rotorul se va roti în direcția opusă. În industrie, cel mai potrivit este motorul pas cu pas, care se deplasează în unghiul de la 1,8 la 7,5, într-un pas complet. Pentru a reduce dimensiunea pașilor, numărul de poli trebuie crescut. Cu toate acestea, există o limită fizică pentru numărul de poli care pot fi utilizați direct.
Pentru a reduce discrepanța deplasării rotorului, SD este folosit, de regulă, în mod microstepping. În mod direct, microstepul se realizează prin controlul autonom al curentului înfășurărilor motorului pas cu pas. Prin controlul raportului curenților în înfășurări, rotorul poate fi fixat între pașii din poziția intermediară. Astfel, este posibil să se mărească finețea rotirii rotorului și, de asemenea, să se obțină o precizie de poziționare ridicată. În plus, în modul microstep, rezoluția poate fi obținută la pasul 51200 / rev, ceea ce va afecta pozitiv funcționarea echipamentului în ansamblu.
Caracteristică mecanică a motorului pas cu pas
O caracteristică foarte importantă a SD este, desigur, caracteristicile lor mecanice.
Controlul pas cu pas
Controlul motorului pas cu pas în forma sa cea mai generală se reduce la sarcina de a realiza numărul determinat de pași în direcția dorită și la viteza necesară.
Unitatea de comandă a motorului pas cu pas (adică șoferul) primește anumite semnale "pas cu pas" - "direcție stabilită". Aceste semnale nu sunt altceva decât - 5B impulsuri.
Aceste impulsuri pot fi obținute direct de la calculator, de exemplu, de la portul LPT, de la un controler specializat pentru controlul pas cu pas sau de a seta semnale independent de generatorul 5V sau sursa de alimentare.
De regulă, un circuit electronic controlează funcționarea SD, iar puterea sa este alimentată de la o sursă de curent continuu. SD este folosit pentru a controla viteza de rotație, pentru a nu aplica bucla de feedback. Această unitate este utilizată exclusiv pentru unitatea cu circuit deschis.
Servomotoare
Servomotorul este direct un motor de reacție, care poate fi controlat pentru a atinge fie viteza necesară (prin urmare, cuplul), fie pentru a obține unghiul necesar de rotație. În acest scop, dispozitivul de feedback trimite anumite semnale circuitului controlerului servomotorului, viteza de raportare și poziția unghiulară în consecință. Dacă, ca rezultat al încărcăturilor cele mai mari, viteza este mult, mai mică decât valoarea necesară, atunci curentul va crește până când viteza va atinge valoarea dorită. Când semnalul de viteză indică faptul că este mai mult decât necesar, curentul, respectiv, scade. Dacă feedback-ul este aplicat prin poziție, atunci semnalul despre acesta este utilizat pentru a opri motorul în momentul în care rotorul se apropie de poziția unghiulară necesară.
Se pot folosi diferite tipuri / tipuri de senzori, inclusiv dispozitive de codificare, de exemplu, potențiometre, tahometre și rezolvatori. Dacă se utilizează un senzor de poziție, cum ar fi un encoder sau un potențiometru, semnalul acestuia poate fi bine diferențiat pentru a genera un semnal de viteză specific.
Până în prezent, servomotoarele sunt utilizate în echipamente de înaltă performanță, de exemplu în industria prelucrătoare, cum ar fi: fabricarea de materiale de construcții, băuturi, ambalare, imprimare și manipulare. De asemenea, recent a existat tendința de a multiplica ponderea servo-drive-urilor în industria alimentară și prelucrarea lemnului.
Factorul decisiv în utilizarea servomotoarelor este nu numai dinamica lor ridicată, ci și posibilitatea de a obține un control extrem de stabil sau precis, o gamă largă de control al vitezei, mărimea și greutatea redusă și imunitatea la zgomot.
Principiile funcționării cu servomotor
Servomotoarele funcționează împreună cu dispozitive numite convertoare (drivere sau drivere cu servomotoare). Aceste convertoare modifică tensiunea pe bobina de excitație (sau la ancora) a servomotorului, în funcție de valoarea tensiunii directe la intrarea motorului în sine. Întregul sistem este de obicei controlat de un rafturi CNC (CNC). Mai mult, este prezentat schematic un sistem cu servomotor. Imediat sub "amplificator" se înțelege driverul servomotorului.
De exemplu, în program, care este încorporat în rackul CNC, există o comandă specială "pentru o distanță de 10 mm - deplasare de-a lungul axei Y". O anumită tensiune se aplică la intrarea conducătorului servomotorului din rackul CNC. Servomotorul începe să rotească șurubul de conectare conectat la encoder și la portalul mașinii (adică partea în mișcare cu axul). Când axul se rotește, codificatorul generează anumite impulsuri pe care le numără rack-ul.
Software-ul rack-ului CNC este de obicei aranjat în așa fel încât rack-ul "să știe" că: o distanță de 10 mm corespunde, de exemplu, 10 000 de impulsuri de la codificator. Prin urmare, în timp ce rack-ul mașinii nu acceptă aceste 10 000 de impulsuri, atunci tensiunea de referință va fi transmisă la intrarea șoferului, adică va fi generată o nepotrivire. Când portalul mașină a avut loc ridicat de 10 mm frontal al mașinii lui 10000 impulsuri primite în ecran complet, astfel încât tensiunea pe intrarea conducătorului auto servomotorului devine egal cu (0), „zero“, motorul se va opri și aparatul îndeplinește perfect strict de 10 mm (și cu absolut nici o reacție) .
Dacă portalul mașinii este deplasat sub orice influență, codificatorul va da imediat impulsuri. Aceste impulsuri sunt numărate rack, iar apoi se va întoarce direct la driverul de tensiune de eroare, care va transforma armătura motorului la un unghi foarte mic pentru nepotrivire este zero. Astfel, portalul mașinii este ținut perfect în apropierea punctului dat cu o precizie suficient de mare.
De asemenea, trebuie remarcat faptul că nu fiecare motor poate să se transforme în unghiuri foarte mici, să asigure cuplul necesar, dinamica accelerației etc. Acesta este principalul motiv pentru care servo-urile aparțin unor dispozitive scumpe.
Servomotoare sincrone
Sincron servo - trei faze motoare sincrone cu senzor de poziție a rotorului (de exemplu, AC-motoare ..) Și excitație cu magneți permanenți. Principalul lor avantaj este un moment de inerție relativ scăzut al rotorului în raport cu cuplul, care la rândul său face posibilă realizarea unei viteze mari. Doar pentru zeci de milisecunde se realizează accelerația la viteza nominală și se inversează cu viteză maximă în prima revoluție a arborelui motorului.
De obicei, principalul domeniu de aplicare a motoarelor este un unități furajere de mașini, precum și unități de proces cu ciclu de timp mai mic de 1 secundă (de exemplu, de mare viteză, depozite de auto care acționează sisteme poziționale, producerea de ambalaje).
Servomotoarele sunt caracterizate de indicatori precum:
- controlul prin cuplu, viteză sau poziție;
- precizia statică de menținere a vitezei direct pe axul motorului nu este mai mare de 0,01%;
- viteză de control mai mare de 1: 1000;
- precizia menținerii poziției de-a lungul arborelui motorului este mai mică de ± 10;
- dimensiune compactă și greutate redusă:
1 - conector pentru conexiuni;
2 - stator cu înfășurare;
3 senzori de viteză și poziție;
4 rotoare cu magneți;
5 - frână electromagnetică.
- absența și lipsa de cunoștințe a site-urilor care necesită întreținere;
- suficient de mare viteză;
- o capacitate semnificativă de supraîncărcare în acest moment (adică, multiplicitatea cuplului de limitare poate depăși pentru scurt timp 3);
- domeniul practic nelimitat (1:10 000 și mai mult) pentru reglarea vitezei;
- motoare fără perii indicatori de eficiență, de obicei, mai mult de 90%, când se schimbă puterea sarcinii motorului la fluctuațiile tensiunii de alimentare a se schimba foarte neimportante, în contrast cu motoare asincrone, în cazul în care eficiența maximă nu depășește 86%, și, de asemenea, depinde de variațiile de încărcare ;
- suficient de scăzut pentru a supraîncălzi motorul supapei, deoarece rotorul motorului nu este de lichidare, care crește în mod semnificativ durata sa de viață, care funcționează în modul de congestie a crescut;
- mai degrabă o densitate mare de cuplu pe unitatea de masă a motorului electric.
Motoare stepper sau servomotoare: selectarea motoarelor pentru mașini de frezat și gravat
În primul rând, trebuie să comparați cele două tipuri de motoare în anumite parametri:
Trimiteți-le prietenilor: