როგორც აქტივატორი,საფეხუროვანი ძრავამექატრონიკის ერთ-ერთი ძირითადი პროდუქტია, რომელიც ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა ავტომატიზაციის მართვის სისტემებში. მიკროელექტრონიკისა და კომპიუტერული ტექნოლოგიების განვითარებასთან ერთად, საფეხურებრივ ძრავებზე მოთხოვნა დღითიდღე იზრდება და ისინი გამოიყენება სხვადასხვა ეროვნულ ეკონომიკურ სფეროში.
01 რა არისსაფეხუროვანი ძრავა
საფეხუროვანი ძრავა არის ელექტრომექანიკური მოწყობილობა, რომელიც უშუალოდ გარდაქმნის ელექტრულ იმპულსებს მექანიკურ მოძრაობად. ძრავის ხვეულზე მიწოდებული ელექტრული იმპულსების თანმიმდევრობის, სიხშირისა და რაოდენობის კონტროლით, შესაძლებელია საფეხუროვანი ძრავის საჭის მართვის, სიჩქარისა და ბრუნვის კუთხის კონტროლი. პოზიციის სენსორით დახურული ციკლის უკუკავშირის მართვის სისტემის გამოყენების გარეშე, პოზიციისა და სიჩქარის ზუსტი კონტროლი შესაძლებელია მარტივი, დაბალფასიანი ღია ციკლის მართვის სისტემის გამოყენებით, რომელიც შედგება საფეხუროვანი ძრავისა და მისი თანმხლები დრაივერისგან.
02 საფეხუროვანი ძრავაძირითადი სტრუქტურა და მუშაობის პრინციპი
ძირითადი სტრუქტურა:
მუშაობის პრინციპი: სტეპერ-ძრავის დრაივერი გარე მართვის იმპულსისა და მიმართულების სიგნალის მიხედვით, თავისი შიდა ლოგიკური წრედის მეშვეობით, აკონტროლებს სტეპერ-ძრავის გრაგნილებს გარკვეული დროის თანმიმდევრობით წინ ან უკან, ენერგიით, ისე, რომ ძრავა ბრუნავდეს წინ/უკან, ან იბლოკებოდეს.
მაგალითად ავიღოთ 1.8 გრადუსიანი ორფაზიანი საფეხუროვანი ძრავა: როდესაც ორივე გრაგნილი ჩართულია და აღგზნებულია, ძრავის გამომავალი ლილვი უძრავად და ჩაკეტილი იქნება. მაქსიმალური ბრუნვის მომენტი, რომელიც ძრავას ნომინალურ დენზე ჩაკეტილ მდგომარეობაში შეინარჩუნებს, არის შეკავების ბრუნვის მომენტი. თუ ერთ-ერთ გრაგნილში დენი გადამისამართდება, ძრავა მოცემული მიმართულებით ერთი საფეხურით (1.8 გრადუსით) შემობრუნდება.
ანალოგიურად, თუ სხვა გრაგნილში დენი მიმართულებას შეიცვლის, ძრავა ერთი საფეხურით (1.8 გრადუსით) წინას საპირისპირო მიმართულებით შემობრუნდება. როდესაც ხვეულის გრაგნილებში გამავალი დენი თანმიმდევრულად გადამისამართდება აგზნებისკენ, ძრავა მოცემული მიმართულებით უწყვეტი ნაბიჯით ძალიან მაღალი სიზუსტით შემობრუნდება. ორფაზიანი საფეხუროვანი ძრავის 1.8 გრადუსიანი ბრუნვისთვის კვირაში 200 საფეხურია საჭირო.
ორფაზიან საფეხუროვან ძრავებს აქვთ ორი ტიპის გრაგნილი: ბიპოლარული და უნიპოლარული. ბიპოლარულ ძრავებს აქვთ მხოლოდ ერთი გრაგნილის ხვეული თითო ფაზაში, ძრავა უწყვეტად ბრუნავს დენს იმავე ხვეულში თანმიმდევრულად ცვლადი აგზნებისთვის, წამყვანი წრედის დიზაინი მოითხოვს რვა ელექტრონულ გადამრთველს თანმიმდევრული გადართვისთვის.
უნიპოლარულ ძრავებს თითოეულ ფაზაზე აქვთ ორი საპირისპირო პოლარობის მქონე ხვეული და ძრავა
უწყვეტად ბრუნავს ორი მოსახვევი ხვეულის ერთსა და იმავე ფაზაზე მონაცვლეობით ენერგიით ჩართვით.
წამყვანი წრედი შექმნილია მხოლოდ ოთხი ელექტრონული გადამრთველის საჭიროებისთვის. ბიპოლარულში
მართვის რეჟიმში, ძრავის გამომავალი ბრუნვის მომენტი დაახლოებით 40%-ით იზრდება
უნიპოლარული წამყვანი რეჟიმი, რადგან თითოეული ფაზის დახვევის ხვეულები 100%-ით აღგზნებულია.
03, საფეხუროვანი ძრავის დატვირთვა
ა. მომენტის დატვირთვა (Tf)
Tf = G * r
G: ტვირთის წონა
r: რადიუსი
ბ. ინერციული დატვირთვა (TJ)
TJ = J * dw/dt
J = M * (R12+R22) / 2 (კგ * სმ)
M: დატვირთვის მასა
R1: გარე რგოლის რადიუსი
R2: შიდა რგოლის რადიუსი
dω/dt: კუთხური აჩქარება
04, საფეხუროვანი ძრავის სიჩქარე-ბრუნვის მომენტის მრუდი
სიჩქარე-ბრუნვის მომენტის მრუდი სტეპერის გამომავალი მახასიათებლების მნიშვნელოვანი გამოხატულებაა.
ძრავები.
ა. საფეხუროვანი ძრავის მუშაობის სიხშირის წერტილი
სტეპერიანი ძრავის სიჩქარის მნიშვნელობა გარკვეულ წერტილში.
n = q * Hz / (360 * D)
n: ბრუნვა/წმ
Hz: სიხშირის მნიშვნელობა
D: წამყვანი წრედის ინტერპოლაციის მნიშვნელობა
q: საფეხუროვანი ძრავის საფეხურის კუთხე
მაგალითად, საფეხუროვანი ძრავა 1.8°-იანი დახრილობის კუთხით, 1/2 ინტერპოლაციის ამძრავით(ანუ 0.9° ნაბიჯზე), აქვს 1.25 რ/წმ სიჩქარე 500 ჰც-ის სამუშაო სიხშირით.
B. საფეხუროვანი ძრავის თვითდაქოქვის არე
ადგილი, სადაც შესაძლებელია სტეპერ ძრავის პირდაპირ ჩართვა და გამორთვა.
გ. უწყვეტი მუშაობის არეალი
ამ ზონაში, საფეხუროვანი ძრავის პირდაპირ ჩართვა ან გამორთვა შეუძლებელია. საფეხუროვანი ძრავებიეს არეალი ჯერ თვითდაქოქვის არეალს უნდა გაიაროს და შემდეგ აჩქარდეს, რათა მიაღწიოსსამუშაო არეალი. ანალოგიურად, ამ არეალში სტეპერ ძრავის პირდაპირ დამუხრუჭება შეუძლებელია,წინააღმდეგ შემთხვევაში, სტეპერ ძრავის ტემპის გადახრა მარტივია, ჯერ უნდა შენელდესთვითდაქოქვის არე და შემდეგ დამუხრუჭება.
დ. საფეხუროვანი ძრავის მაქსიმალური გაშვების სიხშირე
ძრავის დატვირთვის გარეშე მდგომარეობა, იმის უზრუნველსაყოფად, რომ საფეხურებრივი ძრავა არ დაკარგოს საფეხურებრივი მუშაობაპულსის მაქსიმალური სიხშირე.
E. საფეხუროვანი ძრავის მაქსიმალური სამუშაო სიხშირე
მაქსიმალური იმპულსის სიხშირე, რომლის დროსაც ძრავა აღგზნებულია საფეხურის დაკარგვის გარეშე მუშაობისთვის.დატვირთვის გარეშე.
ვ. საფეხუროვანი ძრავის გაშვების ბრუნვის მომენტი / ჩასადგმელი ბრუნვის მომენტი
გარკვეული პულსის სიხშირის სტეპერ ძრავასთან დასაკავშირებლად, გაშვებისა და გაშვების გარეშემაქსიმალური დატვირთვის ბრუნვის მომენტის დაკარგვის საფეხურები.
G. საფეხუროვანი ძრავის მუშაობის ბრუნვის მომენტი/შეყვანის ბრუნვის მომენტი
მაქსიმალური დატვირთვის ბრუნვის მომენტი, რომელიც აკმაყოფილებს სტეპერ ძრავის სტაბილურ მუშაობასგარკვეული იმპულსის სიხშირე ნაბიჯის დაკარგვის გარეშე.
05 საფეხუროვანი ძრავის აჩქარების/შენელების მოძრაობის კონტროლი
როდესაც საფეხუროვანი ძრავის მუშაობის სიხშირის წერტილი სიჩქარე-ბრუნვის მრუდშია უწყვეტიოპერაციული რეგიონი, როგორ შევამციროთ ძრავის დაწყების ან გაჩერების აჩქარება ან შენელებადრო, რათა ძრავა უფრო დიდხანს მუშაობდეს საუკეთესო სიჩქარის მდგომარეობაში, რითაც იზრდებაძრავის ეფექტური მუშაობის დრო ძალიან მნიშვნელოვანია.
როგორც ქვემოთ მოცემულ ფიგურაშია ნაჩვენები, საფეხუროვანი ძრავის დინამიური ბრუნვის მომენტის დამახასიათებელი მრუდი არისდაბალი სიჩქარით ჰორიზონტალური სწორი ხაზი; მაღალი სიჩქარით, მრუდი ექსპონენციალურად მცირდებაინდუქციის გავლენის გამო.
ჩვენ ვიცით, რომ საფეხუროვანი ძრავის დატვირთვა არის TL, დავუშვათ, რომ გვინდა აჩქარება F0-დან F1-მდეუმოკლესი დრო (tr), როგორ გამოვთვალოთ უმოკლესი დრო tr?
(1) ჩვეულებრივ, 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. ექსპონენციალური აჩქარება მაღალი სიჩქარის პირობებში
(1) ჩვეულებრივ
TJ0 = 70%Tm0
TJ1 = 70%Tm1
TL = 60%Tm1
(2)
tr = F4 * In [(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)
შენიშვნები.
J მიუთითებს ძრავის როტორის ბრუნვის ინერციაზე დატვირთვის ქვეშ.
q არის თითოეული საფეხურის ბრუნვის კუთხე, რომელიც წარმოადგენს საფეხურებრივი ძრავის საფეხურის კუთხეს
მთელი დისკის შემთხვევაში.
შენელების ოპერაციის დროს, ზემოთ მოცემული აჩქარების იმპულსის სიხშირის შეცვლა შესაძლებელია
გამოთვლილი.
06 სტეპერ ძრავის ვიბრაცია და ხმაური
ზოგადად, სტეპერიანი ძრავა დატვირთვის გარეშე მუშაობს, როდესაც ძრავის მუშაობის სიხშირეახლოს ან ტოლია ძრავის როტორის თანდაყოლილი სიხშირისა, რეზონანსი იქნება, სერიოზული იქნებამოხდეს არასაფეხურიანი ფენომენი.
რეზონანსის რამდენიმე გადაწყვეტა:
ა. მოერიდეთ ვიბრაციის ზონას: რათა ძრავის მუშაობის სიხშირე არ მოხვდესვიბრაციის დიაპაზონი
B. ქვედანაყოფის მართვის რეჟიმის გამოყენება: ვიბრაციის შესამცირებლად გამოიყენეთ მიკროსაფეხურიანი მართვის რეჟიმი
ორიგინალური ერთი ნაბიჯის რამდენიმე ნაბიჯად დაყოფა თითოეულის გარჩევადობის გასაზრდელად
ძრავის ნაბიჯი. ეს შეიძლება მიღწეული იქნას ძრავის ფაზა-დენის თანაფარდობის რეგულირებით.
მიკროსტეპინგი არ ზრდის ნაბიჯის კუთხის სიზუსტეს, მაგრამ ძრავას უფრო მეტად ამუშავებს.
შეუფერხებლად და ნაკლები ხმაურით. ნახევარსაფეხურიანი მუშაობისას ბრუნვის მომენტი, როგორც წესი, 15%-ით ნაკლებია.
ვიდრე სრულსაფეხურიანი მუშაობისთვის და 30%-ით დაბალია სინუსოიდული ტალღის დენის კონტროლისთვის.
გამოქვეყნების დრო: 2022 წლის 9 ნოემბერი