स्टेपर मोटर्स
स्टेपर मोटर हे एक इलेक्ट्रोमेकॅनिकल उपकरण आहे जे इलेक्ट्रिकल सिग्नलला शाफ्टच्या स्वतंत्र कोनीय हालचालींमध्ये रूपांतरित करते. स्टेपर मोटर्सचा वापर मशीनच्या कार्यरत संस्थांना हालचालीच्या शेवटी त्यांची स्थिती निश्चित करून काटेकोरपणे डोस केलेल्या हालचाली करण्यास अनुमती देते.
स्टेपर मोटर्स हे अॅक्ट्युएटर आहेत जे निश्चित कोनीय हालचाली (पायऱ्या) प्रदान करतात. रोटर अँगलमधील कोणताही बदल हा इनपुट पल्सला स्टेपर मोटरचा प्रतिसाद असतो.
एक स्वतंत्र इलेक्ट्रिक स्टेपर मोटर ड्राइव्ह नैसर्गिकरित्या डिजिटल कंट्रोल डिव्हाइसेससह एकत्रित केली जाते, ज्यामुळे डिजिटल नियंत्रित मेटल कटिंग मशीनमध्ये, औद्योगिक रोबोट्स आणि मॅनिपुलेटरमध्ये, घड्याळ यंत्रणेमध्ये यशस्वीरित्या वापरला जाऊ शकतो.
मालिका वापरून एक स्वतंत्र इलेक्ट्रिक ड्राइव्ह देखील लागू केली जाऊ शकते असिंक्रोनस इलेक्ट्रिक मोटर्स, जे विशेष नियंत्रणामुळे स्टेप मोडमध्ये कार्य करू शकते.
सर्व प्रकारच्या स्टेपर मोटर्सच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत खालीलप्रमाणे आहे. इलेक्ट्रॉनिक स्विचच्या मदतीने, व्होल्टेज डाळी तयार केल्या जातात, ज्या स्टेपर मोटरच्या स्टेटरवर स्थित कंट्रोल कॉइलला दिले जातात.
कंट्रोल कॉइल्सच्या उत्तेजनाच्या क्रमानुसार, मोटरच्या ऑपरेटिंग गॅपमध्ये चुंबकीय क्षेत्रामध्ये एक किंवा दुसरा वेगळा बदल होतो. स्टेपर मोटरच्या कंट्रोल कॉइल्सच्या चुंबकीय क्षेत्राच्या अक्षाच्या कोनीय विस्थापनासह, त्याचे रोटर चुंबकीय क्षेत्राच्या मागे फिरते. रोटरच्या रोटेशनचा नियम नियंत्रण डाळींचा क्रम, कर्तव्य चक्र आणि वारंवारता तसेच स्टेपर मोटरच्या प्रकार आणि डिझाइन पॅरामीटर्सद्वारे निर्धारित केला जातो.
दोन-फेज स्टेपर मोटर (चित्र 1) च्या सर्वात सोप्या सर्किटचे उदाहरण वापरून स्टेपर मोटरच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत (रोटरची स्वतंत्र हालचाल मिळवणे) विचारात घेतले जाईल.
तांदूळ. 1. सक्रिय रोटरसह स्टेपर मोटरचे सरलीकृत आकृती
स्टेपर मोटरमध्ये स्पष्टपणे परिभाषित केलेल्या स्टेटर पोलच्या दोन जोड्या असतात ज्यावर उत्तेजित (नियंत्रण) विंडिंग असतात: टर्मिनल 1H - 1K सह 3 वाइंडिंग आणि टर्मिनल 2H - 2K सह 2 वाइंडिंग. प्रत्येक विंडिंगमध्ये स्टेटर 1 एसएमच्या विरुद्ध ध्रुवावर स्थित दोन भाग असतात.
विचारात घेतलेल्या योजनेतील रोटर हा दोन-ध्रुवीय स्थायी चुंबक आहे.कॉइल्स एका कंट्रोल डिव्हाईसच्या डाळींद्वारे समर्थित असतात जे इनपुट कंट्रोल डाळींच्या सिंगल-चॅनल सीक्वेन्सला मल्टी-चॅनलमध्ये (स्टेपर मोटरच्या टप्प्यांच्या संख्येनुसार) रूपांतरित करते.
स्थिती स्थिर असेल कारण रोटरवर कार्य करणारा एक समक्रमित क्षण असतो जो रोटरला समतोल स्थितीकडे परत आणतो: M = Mmax x sinα,
जेथे M.max — कमाल क्षण, α — स्टेटर आणि रोटरच्या चुंबकीय क्षेत्रांच्या अक्षांमधील कोन.
जेव्हा कंट्रोल युनिट कॉइल 3 वरून कॉइल 2 वर व्होल्टेज स्विच करते, तेव्हा क्षैतिज ध्रुवांसह चुंबकीय क्षेत्र तयार होते, म्हणजे. स्टेटरचे चुंबकीय क्षेत्र स्टेटर परिघाच्या एक चतुर्थांश भागासह एक स्वतंत्र रोटेशन करते. या प्रकरणात, स्टेटर आणि रोटरच्या अक्षांमधील विचलनाचा कोन α = 90 ° दिसेल आणि जास्तीत जास्त टॉर्क Mmax रोटरवर कार्य करेल. रोटर α = 90 ° कोनातून फिरेल आणि नवीन स्थिर स्थिती घेईल. अशा प्रकारे, स्टेटर फील्डच्या स्टेपिंग मोशननंतर, मोटरचा रोटर पायरीच्या दिशेने फिरतो.
स्टेपर मोटर इनपुट सिग्नलची वारंवारता शून्य ते ऑपरेटिंग एक पर्यंत अचानक किंवा हळूहळू वाढवून सुरू होते, स्टॉप शून्य कमी करून होते आणि उलट स्टेपर मोटरच्या विंडिंग्सचा स्विचिंग क्रम बदलून होतो.
स्टेपर मोटर्स खालील पॅरामीटर्सद्वारे दर्शविले जातात: टप्प्यांची संख्या (नियंत्रण कॉइल) आणि त्यांची कनेक्शन योजना, स्टेपर मोटरचा प्रकार (सक्रिय किंवा निष्क्रिय रोटरसह), सिंगल रोटर स्टेप (एकल नाडीसह रोटरच्या रोटेशनचा कोन ), नाममात्र पॉवर सप्लाय व्होल्टेज, जास्तीत जास्त स्टॅटिक टाइम मोमेंट, रेटेड टॉर्क, जडत्वाचा रोटर क्षण, प्रवेग वारंवारता.
स्टेपर मोटर्स सक्रिय किंवा निष्क्रिय रोटरसह सिंगल-फेज, टू-फेज आणि मल्टीफेज असतात. स्टेपर मोटर इलेक्ट्रॉनिक कंट्रोल युनिटद्वारे नियंत्रित केली जाते. स्टेपर मोटर कंट्रोल स्कीमचे उदाहरण आकृती 2 मध्ये दर्शविले आहे.
तांदूळ. 2. ओपन-लूप स्टेपर मोटर इलेक्ट्रिक ड्राइव्हचे कार्यात्मक आकृती
व्होल्टेज डाळींच्या स्वरूपात एक नियंत्रण सिग्नल ब्लॉक 1 च्या इनपुटला पुरविला जातो, जो डाळींचा क्रम रूपांतरित करतो, उदाहरणार्थ, एकध्रुवीय डाळींच्या चार-चरण प्रणालीमध्ये (स्टेपर मोटरच्या टप्प्यांच्या संख्येनुसार) .
ब्लॉक 2 स्विच 3 च्या सामान्य ऑपरेशनसाठी आवश्यक कालावधी आणि मोठेपणाच्या संदर्भात या डाळी निर्माण करतो, ज्याच्या आउटपुटमध्ये स्टेपर मोटर 4 चे विंडिंग जोडलेले असतात. स्विच आणि इतर ब्लॉक्स थेट करंट स्त्रोताद्वारे समर्थित असतात ५.
डिस्क्रिट ड्राइव्हच्या गुणवत्तेसाठी वाढीव आवश्यकतांसह, स्टेपर इलेक्ट्रिक ड्राइव्ह (चित्र 3) चे बंद सर्किट वापरले जाते, ज्यामध्ये स्टेपर मोटर व्यतिरिक्त, कन्व्हर्टर पी, कम्युटेटर के आणि स्टेप सेन्सर डीएसएच समाविष्ट आहे. अशा वेगळ्या ड्राइव्हमध्ये, कार्यरत यंत्रणा आरएमच्या शाफ्टच्या वास्तविक स्थितीबद्दल आणि स्टेपर मोटरच्या गतीबद्दल माहिती स्वयंचलित नियामकाच्या इनपुटला दिली जाते, जी ड्राइव्हच्या हालचालीचे निश्चित स्वरूप प्रदान करते.
तांदूळ. 3. बंद-लूप डिस्क्रिट ड्राइव्हचे कार्यात्मक आकृती
आधुनिक डिस्क्रिट ड्राइव्ह सिस्टम मायक्रोप्रोसेसर नियंत्रणे वापरतात. स्टेपर मोटर ड्राइव्हसाठी अनुप्रयोगांची श्रेणी सतत विस्तारत आहे. त्यांचा वापर वेल्डिंग मशीन, सिंक्रोनाइझिंग डिव्हाइसेस, टेप आणि रेकॉर्डिंग यंत्रणा, अंतर्गत ज्वलन इंजिनसाठी इंधन पुरवठा नियंत्रण प्रणालींमध्ये आशादायक आहे.
स्टेपर मोटर्सचे फायदे:
-
उच्च अचूकता, अगदी ओपन-लूप स्ट्रक्चरसह, उदा. स्टीयरिंग अँगल सेन्सरशिवाय;
-
डिजिटल व्यवस्थापन अनुप्रयोगांसह मूळ एकीकरण;
-
यांत्रिक स्विचेसचा अभाव ज्यामुळे इतर प्रकारच्या इंजिनमध्ये अनेकदा समस्या निर्माण होतात.
स्टेपर मोटर्सचे तोटे:
-
कमी टॉर्क, परंतु सतत ड्राइव्ह मोटर्सच्या तुलनेत;
-
मर्यादित गती;
-
धक्कादायक हालचालीमुळे कंपन उच्च पातळी;
-
ओपन-लूप सिस्टममध्ये डाळींच्या नुकसानासह मोठ्या त्रुटी आणि दोलन.
स्टेपर मोटर्सचे फायदे त्यांच्या तोट्यांपेक्षा खूप जास्त आहेत, म्हणून ते बर्याचदा अशा प्रकरणांमध्ये वापरले जातात जेथे ड्राइव्ह डिव्हाइसेसची लहान शक्ती पुरेशी असते.
लेख Daineko V.A., Kovalinsky A.I. या पुस्तकातील साहित्य वापरतो. कृषी उपक्रमांची विद्युत उपकरणे.