스테퍼 모터
스테퍼 모터는 전기 신호를 샤프트의 이산 각 운동으로 변환하는 전기 기계 장치입니다. 스테퍼 모터를 사용하면 기계의 작동 본체가 움직임이 끝날 때 위치를 고정하여 엄격하게 투여된 움직임을 수행할 수 있습니다.
스테퍼 모터는 고정 각도 이동(스텝)을 제공하는 액추에이터입니다. 회전자 각도의 변화는 입력 펄스에 대한 스테퍼 모터의 응답입니다.
개별 전기 스테퍼 모터 드라이브는 디지털 제어 장치와 자연스럽게 결합되어 디지털 제어 금속 절단기, 산업용 로봇 및 조작기, 시계 메커니즘에서 성공적으로 사용할 수 있습니다.
개별 전기 드라이브는 시리즈를 사용하여 구현할 수도 있습니다. 비동기 전기 모터, 특수 제어로 인해 단계 모드에서 작동할 수 있습니다.
모든 유형의 스테퍼 모터의 작동 원리는 다음과 같습니다. 전자 스위치의 도움으로 스테퍼 모터의 고정자에 위치한 제어 코일에 공급되는 전압 펄스가 생성됩니다.
제어 코일의 여기 순서에 따라 모터의 작동 간격에서 자기장의 하나 또는 다른 이산 변화가 발생합니다. 스테퍼 모터 제어 코일의 자기장 축의 각도 변위로 인해 로터가 자기장을 따라 이산 회전합니다. 회전자의 회전 법칙은 제어 펄스의 순서, 듀티 사이클 및 주파수는 물론 스테퍼 모터의 유형 및 설계 매개변수에 의해 결정됩니다.
스테퍼 모터의 작동 원리(로터의 이산 운동 획득)는 2상 스테퍼 모터의 가장 간단한 회로의 예를 사용하여 고려됩니다(그림 1).
쌀. 1. 활성 회전자가 있는 스테퍼 모터의 단순화된 다이어그램
스테퍼 모터에는 여기(제어) 권선이 있는 두 쌍의 명확하게 정의된 고정자 극이 있습니다. 즉, 단자 1H — 1K가 있는 권선 3과 단자 2H — 2K가 있는 권선 2입니다. 각 권선은 고정자 1 SM의 반대 극에 위치한 두 부분으로 구성됩니다.
고려된 방식의 회전자는 2극 영구 자석입니다.코일은 입력 제어 펄스의 단일 채널 시퀀스를 다중 채널 시퀀스로 변환하는 제어 장치의 펄스에 의해 전원이 공급됩니다(스테퍼 모터의 위상 수에 따라).
회전자를 평형 위치로 되돌리는 경향이 있는 회전자에 작용하는 동기화 모멘트가 있기 때문에 위치는 안정적입니다. M = Mmax x sinα,
여기서 M.max - 최대 모멘트, α - 고정자와 회 전자 자기장의 축 사이의 각도.
제어 장치가 코일 3에서 코일 2로 전압을 전환하면 수평 극이 있는 자기장이 생성됩니다. 고정자 자기장은 고정자 둘레의 1/4로 이산 회전합니다. 이 경우 고정자와 회 전자의 축 사이의 발산 각도 α = 90 °가 나타나고 최대 토크 Mmax가 회 전자에 작용합니다. 로터는 각도 α = 90 °로 회전하고 새로운 안정적인 위치를 차지합니다. 따라서 고정자 필드의 스테핑 동작 후에 모터의 로터가 계단식으로 움직입니다.
스테퍼 모터는 입력 신호의 주파수가 0에서 작동 주파수로 갑자기 또는 점진적으로 증가하여 시작되고 정지는 0을 감소시키는 것이며 그 반대는 스테퍼 모터 권선의 스위칭 순서를 변경하는 것입니다.
스테퍼 모터는 위상 수(제어 코일) 및 연결 방식, 스테퍼 모터 유형(액티브 또는 패시브 로터 포함), 단일 로터 스텝(단일 펄스로 로터의 회전 각도)과 같은 매개변수를 특징으로 합니다. ), 공칭 전원 전압, 최대 정적 시간 모멘트, 정격 토크, 회전자 관성 모멘트, 가속 주파수.
스테퍼 모터는 활성 또는 수동 로터가 있는 단상, 2상 및 다상입니다. 스테퍼 모터는 전자 제어 장치에 의해 제어됩니다. 스테퍼 모터 제어 체계의 예가 그림 2에 나와 있습니다.
쌀. 2. 개방 루프 스테퍼 모터 전기 드라이브의 기능 다이어그램
전압 펄스 형태의 제어 신호가 블록 1의 입력에 공급되어 예를 들어 펄스 시퀀스를 단극 펄스의 4상 시스템(스테퍼 모터의 위상 수에 따라)으로 변환합니다. .
블록 2는 스테퍼 모터 4의 권선이 연결된 출력에 스위치 3의 정상 작동에 필요한 지속 시간 및 진폭에 대해 이러한 펄스를 생성합니다. 스위치 및 기타 블록은 직류 소스에 의해 전원이 공급됩니다. 5.
개별 드라이브의 품질에 대한 요구 사항이 증가함에 따라 스테퍼 모터 외에도 컨버터 P, 정류자 K 및 스텝 센서 DSh를 포함하는 스테퍼 전기 드라이브의 폐쇄 회로(그림 3)가 사용됩니다. 이러한 개별 드라이브에서 작동 메커니즘 RM의 샤프트의 실제 위치와 스테퍼 모터의 속도에 대한 정보는 자동 조절기의 입력에 공급되어 드라이브 이동의 설정 특성을 제공합니다.
쌀. 3. 폐쇄 루프 디스크리트 드라이브의 기능 다이어그램
최신 개별 드라이브 시스템은 마이크로프로세서 컨트롤을 사용합니다. 스테퍼 모터 드라이브의 적용 범위는 지속적으로 확장되고 있습니다. 용접기, 동기화 장치, 테이프 및 녹음 메커니즘, 내연 기관용 연료 공급 제어 시스템에서 사용이 유망합니다.
스테퍼 모터의 장점:
-
개방 루프 구조에서도 높은 정확도, 즉 조향각 센서 없음;
-
디지털 관리 애플리케이션과의 기본 통합;
-
다른 유형의 엔진에 종종 문제를 일으키는 기계식 스위치가 부족합니다.
스테퍼 모터의 단점:
-
낮은 토크, 그러나 연속 구동 모터에 비해;
-
제한된 속도;
-
갑작스런 움직임으로 인한 높은 수준의 진동;
-
개방 루프 시스템에서 펄스 손실로 인한 큰 오류 및 진동.
스테퍼 모터의 장점은 단점보다 훨씬 크기 때문에 구동 장치의 작은 전력으로 충분한 경우에 자주 사용됩니다.
이 기사는 Daineko V.A., Kovalinsky A.I 책의 자료를 사용합니다. 농업 기업의 전기 장비.