Іске қосу құрылғысы ретінде,қадамдық қозғалтқышмехатрониканың негізгі өнімдерінің бірі болып табылады, ол әртүрлі автоматтандыруды басқару жүйелерінде кеңінен қолданылады. Микроэлектроника мен компьютерлік технологияның дамуымен қадамдық қозғалтқыштарға деген сұраныс күн сайын артып келеді және олар әртүрлі ұлттық экономика салаларында қолданылады.
01 дегеніміз не?қадамдық қозғалтқыш
Қадамдық қозғалтқыш - электр импульстарын механикалық қозғалысқа тікелей түрлендіретін электромеханикалық құрылғы. Қозғалтқыш катушкасына қолданылатын электр импульстарының тізбегін, жиілігін және санын басқару арқылы қадамдық қозғалтқыштың рульдік басқаруын, жылдамдығын және айналу бұрышын басқаруға болады. Орналасуды сезу мүмкіндігі бар тұйықталған циклді кері байланысты басқару жүйесін пайдаланбай, дәл позиция мен жылдамдықты басқаруға қадамдық қозғалтқыш пен онымен бірге жүретін драйверден тұратын қарапайым, арзан ашық циклді басқару жүйесін пайдалану арқылы қол жеткізуге болады.
02 қадамдық қозғалтқышнегізгі құрылымы және жұмыс принципі
Негізгі құрылым:
Жұмыс принципі: қадамдық қозғалтқыш сыртқы басқару импульсі мен бағыт сигналына сәйкес ішкі логикалық тізбек арқылы қадамдық қозғалтқыш орамаларын белгілі бір уақыт тізбегінде алға немесе кері қуатпен басқарады, осылайша қозғалтқыш алға / кері айналады немесе құлыпталады.
Мысал ретінде 1,8 градустық екі фазалы қадамдық қозғалтқышты алайық: екі орама да қуатталған және қоздырылған кезде, қозғалтқыштың шығыс білігі қозғалмайтын және бекітілген күйде болады. Қозғалтқышты номиналды токта бекітіп тұратын максималды момент - ұстап тұру моменті. Егер орамалардың біріндегі ток қайта бағытталса, қозғалтқыш берілген бағытта бір қадам (1,8 градус) айналады.
Сол сияқты, егер басқа орамдағы ток бағытын өзгертсе, қозғалтқыш біріншісіне қарама-қарсы бір қадам (1,8 градус) айналады. Катушка орамдары арқылы өтетін токтар қоздыруға рет-ретімен қайта бағытталған кезде, қозғалтқыш берілген бағытта өте жоғары дәлдікпен үздіксіз қадаммен айналады. Екі фазалы қадамдық қозғалтқыштың 1,8 градус айналуы үшін аптасына 200 қадам қажет.
Екі фазалы қадамдық қозғалтқыштардың екі түрлі орамалары бар: биполярлы және бір полярлы. Биполярлы қозғалтқыштарда әр фазада тек бір орама катушкасы болады, қозғалтқыш бір катушкадағы токтың үздіксіз айналуын қамтамасыз етеді, бұл тізбектің айнымалы қозуын қамтамасыз етеді, жетек тізбегін жобалау тізбектей ауыстыру үшін сегіз электрондық қосқыштарды қажет етеді.
Бір полярлы қозғалтқыштардың әр фазасында қарама-қарсы полярлы екі орам катушкасы бар, ал қозғалтқышта
бір фазадағы екі орам катушкасын кезектестіріп қуаттандыру арқылы үздіксіз айналады.
Жетек тізбегі тек төрт электрондық қосқышты қажет ететіндей етіп жасалған. Биполярлық режимде
жетек режимінде қозғалтқыштың шығыс моменті шамамен 40%-ға артады
бірполярлы жетек режимі, себебі әрбір фазаның орама катушкалары 100% қоздырылған.
03, Қадамдық қозғалтқыштың жүктемесі
A. Моменттік жүктеме (Tf)
Tf = G * r
G: Жүк салмағы
r: радиус
B. Инерциялық жүктеме (TJ)
TJ = J * dw/dt
J = M * (R12+R22) / 2 (кг * см)
M: Жүктеме массасы
R1: Сыртқы сақинаның радиусы
R2: Ішкі сақинаның радиусы
dω/dt: Бұрыштық үдеу
04, қадамдық қозғалтқыштың жылдамдық-момент қисығы
Жылдамдық-момент қисығы қадамдық құрылғының шығыс сипаттамаларының маңызды көрінісі болып табылады
қозғалтқыштар.
A. Қадамдық қозғалтқыштың жұмыс жиілігінің нүктесі
Белгілі бір нүктедегі қадамдық қозғалтқыштың жылдамдық мәні.
n = q * Гц / (360 * D)
n: айн/сек
Гц: Жиілік мәні
D: Жетек тізбегінің интерполяциялық мәні
q: қадамдық қозғалтқыштың қадам бұрышы
Мысалы, 1,8° бұрышы бар, 1/2 интерполяциялық жетегі бар қадамдық қозғалтқыш(яғни, әр қадамда 0,9°), 500 Гц жұмыс жиілігінде 1,25 айн/с жылдамдығына ие.
B. Қадамдық қозғалтқыштың өздігінен іске қосылу аймағы
Қадамдық қозғалтқышты тікелей іске қосуға және тоқтатуға болатын аймақ.
C. Үздіксіз жұмыс аймағы
Бұл аймақта қадамдық қозғалтқышты іске қосу немесе тікелей тоқтату мүмкін емес. Қадамдық қозғалтқыштарбұл аймақ алдымен өздігінен іске қосылу аймағынан өтіп, содан кейін жету үшін жеделдетілуі керекжұмыс аймағы. Сол сияқты, бұл аймақтағы қадамдық қозғалтқышты тікелей тежеу мүмкін емес,әйтпесе, қадамдық қозғалтқыштың істен шығуына әкелуі мүмкін, алдымен оны баяулату керекөздігінен іске қосылатын аймақты басып, содан кейін тежеңіз.
D. Қадамдық қозғалтқыштың максималды іске қосу жиілігі
Қадамдық қозғалтқыштың сатылы жұмысын жоғалтпауын қамтамасыз ету үшін қозғалтқыштың бос күйіимпульстің максималды жиілігі.
E. Қадамдық қозғалтқыштың максималды жұмыс жиілігі
Қозғалтқыш бір қадам жоғалтпай жұмыс істеуге қозған кездегі ең жоғары импульс жиілігіжүктемесіз.
F. Қадамдық қозғалтқыштың іске қосу моменті / тарту моменті
Бастапқы қозғалтқышты белгілі бір импульстік жиілікте іске қосу және іске қосу үшін, онсыз жұмыс істеу үшін қанағаттандырумаксималды жүктеме моментінің сатыларын жоғалту.
G. Қадамдық қозғалтқыштың жұмыс істеу моменті/тарту моменті
Қадамдық қозғалтқыштың тұрақты жұмысын қамтамасыз ететін максималды жүктеме моментіқадамды жоғалтпай белгілі бір импульс жиілігі.
05 Қадамдық қозғалтқыштың үдеу/баяулау қозғалысын басқару
Қадамдық қозғалтқыштың жұмыс жиілігі үздіксіз қозғалтқыштың жылдамдық-момент қисығындағы нүкте болған кездежұмыс аймағы, қозғалтқышты іске қосу немесе тоқтату арқылы үдеуді немесе баяулауды қалай қысқартуға боладыуақыт, сондықтан қозғалтқыш ең жақсы жылдамдық күйінде ұзағырақ жұмыс істейді, осылайша арттырадықозғалтқыштың тиімді жұмыс уақыты өте маңызды.
Төмендегі суретте көрсетілгендей, қадамдық қозғалтқыштың динамикалық момент сипаттамасының қисығы келесідейТөмен жылдамдықтағы көлденең түзу сызық; жоғары жылдамдықта қисық экспоненциалды түрде азаядыиндуктивтіліктің әсерінен.
Біз қадамдық қозғалтқыштың жүктемесі TL екенін білеміз, мысалы, F0-ден F1-ге дейін үдеу алғымыз келеді делікең қысқа уақыт (tr), ең қысқа уақытты tr қалай есептеуге болады?
(1) Әдетте, TJ = 70% Tm
(2) tr = 1.8 * 10 -5 * J * q * (F1-F0)/(TJ -TL)
(3) F (t) = (F1-F0) * t/tr + F0, 0
B. Жоғары жылдамдық жағдайындағы экспоненциалды үдеу
(1) Әдетте
TJ0 = 70%Tm0
TJ1 = 70%Tm1
TL = 60%Tm1
(2)
tr = F4 * [(TJ 0-TL)/(TJ 1-TL)] ішінде
(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 * Дж * q * F2/(TJ 0-TL)
Ескертпелер.
J қозғалтқыш роторының жүктеме астындағы айналу инерциясын көрсетеді.
q - әрбір қадамның айналу бұрышы, ол қадам қозғалтқышының қадам бұрышы болып табылады
бүкіл жетектің жағдайы.
Баяулау операциясында жоғарыдағы үдеу импульсінің жиілігін кері айналдыруға болады
есептелген.
06 қадамдық қозғалтқыштың дірілі және шуы
Жалпы алғанда, қозғалтқыштың жұмыс жиілігі кезіндегі бос жүріс режиміндегі қадамдық қозғалтқышқозғалтқыш роторының ішкі жиілігіне жақын немесе тең болса, резонанс тудырады, елеулі ерік-жігерқадамнан тыс құбылыс пайда болады.
Резонанстың бірнеше шешімі:
A. Діріл аймағынан аулақ болыңыз: қозғалтқыштың жұмыс жиілігі шектен шықпауы үшіндіріл диапазоны
B. Бөлінетін жетек режимін қолданыңыз: дірілді азайту үшін микро-қадамды жетек режимін пайдаланыңыз
әрқайсысының ажыратымдылығын арттыру үшін бастапқы бір қадамды бірнеше қадамға бөлу
қозғалтқыш қадамы. Бұған қозғалтқыштың фаза-ток қатынасын реттеу арқылы қол жеткізуге болады.
Микроқадам қадам бұрышының дәлдігін арттырмайды, бірақ қозғалтқыштың жұмысын жақсартады
тегіс және аз шуылмен. Жартылай сатылы жұмыс кезінде айналу моменті әдетте 15%-ға төмен
толық сатылы жұмысқа қарағанда, ал синусоидалық токты басқару үшін 30%-ға төмен.
Жарияланған уақыты: 09.11.2022