Það er mikill fjöldi skrefmótoraforrita á iðnaðarsviðinu, svo sem sjálfvirknistýring, vélmennasamskeyti, prentarastýring osfrv. Mest notaðir eru blendingur stepper mótorar. Einn sá mest notaði er hybrid stepper mótorinn, sem er líka form flestra skrefa mótora sem við komum í snertingu við daglega. Hugmyndalega, skrefmótorar og mótorar með breytilegum tregðu, það eru ákveðnir hlekkir og munur, þessi grein mun upphaflega tala um uppbyggingu og vinnureglu tregðumótorsins / þrepamótorsins og bera saman muninn á mismunandi mótorum.
1. Breytilegur tregðumótor
Breytilegur tregðumótor (Variable-Reluctance Machine) er einnig þekktur sem rofimótor, kannski einfaldasti af allri mótorbyggingu mótorsins, af statornum sem er búinn örvunarvindum og járnsegulsnúningi með kúptri pólbyggingu. Snúðurinn hefur engar spóluvindingar og enga varanlega segla og treystir á breytileika tregðu númersins á mismunandi stöðum til að mynda rafsegulkraft (dΨ/dθ).
Við vitum að segulflæðið hefur alltaf tilhneigingu til að fara yfir slóðina með minnstu tregðu. Eins og sýnt er á mynd . 1.1, stjórnar S1 S2 straumnum kveikt og slökkt, og VD1 VD2 er núverandi samfellu díóða. Staðan sem sýnd er í stöðu AA' og aa' stöðu hámarks tregðu, lágmarks tregðu CC, ef D fasinn er spenntur á þessum tíma mun snúningurinn snúast rangsælis; ef B fasinn er virkjaður á þessum tíma mun snúningurinn snúast réttsælis; ef A-fasinn er virkjaður á þessum tíma, á snúningurinn að vera óbreyttur. Það skal tekið fram að skiptar tregðumótorar geta ekki gert sér grein fyrir breytingu á snúningsstefnu mótorsins með breytingu á straumstefnu, heldur með breytingu á orkugjafaröðinni til að átta sig á fram- og aftursnúningi mótorsins.
Snúningur réttsælis: B-A-D-C
Orkugjafaröð með snúningi rangsælis: D-A-B-C
Þar sem segulviðnám mótorsins breytist verulega meðan á snúningi stendur, verður togpúls mótorsins hátt. Til að tryggja að mótorinn geti gengið vel og skilvirkt, þarf að stjórna tregðumótornum að þekkja stöðu snúningsins, ástand álagsins og stöðu hraðans, meðal annarra upplýsinga. Og líkanið af tregðu mótornum hefur ekki góða línuleika varanlegs seguls samstilltur mótor / ósamstilltur mótor, þannig að það þarf mikið af spálíkönum og reikniritum til að bæta stjórnunarnákvæmni, sem án efa eykur erfiðleika tregðu mótorsstýringarinnar.
Mynd 1.1 Grunnbygging mótor með breytilegum tregðu
2. Frá mótorum með breytilegum tregðu til þrepamótora
Mótorar með breytilegum tregðu geta skipt hreyfihorninu í sundur með því að fjölga stator- og snúningspólum eða fjölda rafstrauma fasa statorsins vegna sérstakrar stjórnunaraðferðar þeirra (púlsandi víxlleiðni). Það eru til margs konar uppskipt mannvirki með mismunandi snúnings togeiginleika, svo þau verða ekki rædd. Í þessari grein munum við kanna nokkrar algengar breytilegar tregðuhreyflar, frá mismunandi víddum til að sjá hvernig skrefhreyflar skera sig úr frá ótal breytilegum tregðu mótorbyggingum.
2.1 Kastalagerð breytileg tregðumótor
Eins og áður hefur komið fram getur fjölgun útstæðra skauta skipt hreyfihorninu í sundur, en því fleiri útstæðar skautar taka mikið pláss á spólu, skilvirkni mótorvinda minnkar og ekki er hægt að auka útstæða skauta endalaust. Þegar um er að ræða sama fjölda akstursfasa, með því að grafa litla tönn á útstæða stöngina, er einnig hægt að skipta niður með fjarlægðarhorni vélarinnar. Eins og sýnt er á mynd 2.1, þriggja-fasa kastala-gerð mótor með breytilegum tregðu með 6 póla stator, 4 tönnum á stöng og 28 póla snúning. Orkuspennandi spólu 1, spólu 2 og spólu 3 í röð getur knúið snúninginn til að snúast með skrefafjarlægð upp á 2/3 í hverju skrefi. gildin þurfa að vera hönnuð í samræmi við kugghlutföll mótorhönnunarinnar og eru ekki rædd hér.
Þessi tegund af mótor er almennt notuð við lágan hraða, mikið tog og nákvæmni hornupplausn, þessa uppbyggingu er nú þegar hægt að kalla "stigmótor", vegna þess að stjórn þessa mótors sem og hægt er að losa frá stöðuskynjuninni, í gegnum púlsröð drifið getur áttað sig á tiltölulega sléttri stjórn.
Mynd 2.1 Þriggja-kastala-gerð mótor með breytilegum tregðu
2.2 Fjölþrepa mótorar með breytilegum tregðu
Mótorar með breytilegum tregðu, sem samanstanda af einum snúningi með fjölfasa vafningu, eru einnig þekktir sem "eins-hlutabreytilegir mótorar". Önnur tegund af mótorum með breytilegum tregðu er snúningur og stator sem er skipt í marga hluta, sem hægt er að skipta án þess að fjölga statorfasa, og eru vingjarnlegri fyrir vinda uppbyggingu statorsins. Það er hægt að setja upp hluta með einum fasa, sem útilokar nánast samvindandi enda fjölfasa mótorsins. Fyrir mótora með n-hluta er snúningur eða stator hvers hlutar settur í röð með 1/n af horninu á skauthalla hans og hægt er að skipta stönghallanum frekar niður um n sinnum.
2.3 Hybrid stigmótorar
Í einföldum mótor með breytilegum tregðu fer snúningsstefnan eftir tímasetningu púlsstraumsins og tregðubyggingu mótorsins og hefur ekki áhrif á stefnu straumsins. Ef straumur er ekki til staðar er ekki hægt að festa snúninginn í ákveðna stöðu vegna skorts á tregðu togi, sem eykur enn á erfiðleika við stjórn. Með því að bæta varanlegum seglum við upprunalegu skiptu tregðu mótorbygginguna til að mynda varanlegan segul eða blendingur með breytilegum tregðumótor getur það bætt tog og staðsetningarnákvæmni skrefamótora verulega, sem er algengasta uppbygging skrefmótora í dag.
Eins og sýnt er á mynd 2.2, er uppbygging blendingsþrepamótorsins mjög svipuð fjöl-hluta breytilegum tregðumótornum, sem settur er inn á milli tveggja hluta varanlegra segulmagnanna, sést í nærenda N-póls fjarlægra enda S-pólsins. Hægt er að hanna statorinn sem einn-hluta mótorbyggingu og aðeins þarf tveggja-drif, sem einfaldar mótorbygginguna og kostnað til muna. Fjöldi snúningsstangapöra í mótornum sem sýndur er á myndinni er 3, þannig að vélræna hornið sem samsvarar einni raflotu er 360/(2*3)=60.
Til að auðvelda skilning er θ vélræna hornið og tiltekna akstursröð:
θ=0~10, áfangi 1 og áfangi 2 fara framhjá jákvæðum straumi með jöfnum amplitude á sama tíma
θ=10~20, áfangi 2 sleppir jákvæðum straumi eingöngu
θ=20~30, áfangi 1 lætur eingöngu neikvæðan straum fara fram
θ=30~40, áfangi 1 og áfangi 2 fara í gegnum neikvæðan straum með jafnri amplitude á sama tíma
θ=40~50, áfangi 2 lætur eingöngu neikvæðan straum fara fram
θ=50~60, áfangi 1 lætur bara jákvæðan straum fara fram
Hringleiðni... ...
Mynd 2.2 Hybrid stepper mótor uppbygging
3. stepper mótor stjórna
Eins og sýnt er á mynd 3.1 er almennt hægt að skipta uppbyggingu þrepamótors drifrásarinnar í tvískauta mótora og einpóla mótora: einpóla mótora í gegnum víxlleiðni vindunnar til að ná fram breytingu á stefnu flæðisins, tvískauta mótorar í gegnum stjórn H-brúarinnar til að ná fram stefnubreytingu straumsins til að ná fram flæðisbreytingu.
Einskauta mótor þarf aðeins 4 krafta MOS, einpóla stjórn á straumnum (frá sjónarhóli MOS rörsins), en mótorvindan þarf einn tappa í viðbót; tvískauta mótorinn er einfaldari í uppbyggingu, tvær vafningar eru mjög nýttar, en það þarf að hækka hann í 8 afl MOS fyrir akstur og kostnaður við stjórnandann mun hækka.
Mynd 3.1 Einskauta og tvískauta þrepamótor drif
Til viðbótar við uppskiptingu í mótorbyggingunni, geta stepper mótorar einnig stjórnað undirskiptingarnákvæmni stepper mótorsins með því að stjórna bylgjuformi straumsins. Meginreglan um undirskiptingu er að setja herma sinusoidal strauminn á milli minnstu þrepahornanna til að deila þrepahornunum, sem einnig er kallað straumskipting.
Mynd 3.2 Sundurliðun drifstraums þrepamótors
3.1 Lokaður hringstraumur
Núverandi stilling skrefmótorsins þarf að ákvarða í samræmi við eftirspurn álagsins, því stærra sem álagið er, því meiri þarf akstursstraumurinn að vera, en opna-lykkjustýring skrefmótors getur ekki skynjað stærð álagsins, sem oft leiðir til óhagkvæmni opna-lykkjadrifsins. Núverandi skipting krefst nákvæmrar stjórnunar á straumnum, nauðsyn þess að mynda lokaða lykkju af stýrða straumnum, það er núverandi framleiðsla fyrir stöðuga núverandi eiginleika; á hinn bóginn, vegna ólínulegrar breytinga á segulmótstöðu í stepper mótornum, þarf alltaf að fylgjast með stærð útgangsstraumsins til að koma í veg fyrir að kjarninn metti strauminn sem stafar af tapi á stjórn. Mynd 3.3 hér að neðan, fyrir skrefmótor drifflís TB67S109AFNG straumstýringarbylgjuform. Fchop fyrir innri skiptingarlotuna, í gegnum innri klukkuna (Internal OSC) tíðniskiptingu.
Sérstök stöðug straumstýringarskref eru sem hér segir:
H-brúin leiðir, straumurinn hækkar hratt í NF og halli straumhækkunarinnar er VDC/Ls
Náðu settum straumpunkti NF, slökktu á H-brúnni, straumurinn er endurnýjaður með endurnýjunardíóðunni og halli fallsins er -VDC/Ls (Fljót breyting)
Þegar straumurinn nær neðri línugildinu stillt, stjórnaðu H-brúnni til að skammhlaupa spólu spólunnar (almennt neðri brúna) og halda straumnum stöðugum (Hæg breyting)
Þegar straumur stillipunktsins breytist mun H-brúin í gegnum sömu stjórnunaraðferðina til að stjórna straumnum í nýjustu núverandi stillingarpunktinum þannig að hann haldist stöðugur
Eins og sýnt er á mynd 3.4, er mæld bylgjulögun stepper mótorsins, ef undirskipting nákvæmni þess neðri má sjá augljóst skref-eins og núverandi bylgjuform ,. Ef skiptingarstigið er mjög hátt, þá er straumurinn nær sinusstraumi eins og sýnt er á mynd 3.5.
Mynd 3.3 TB67S109AFNG straumstýring
Mynd 3.4 Mældur straumur skrefmótors (ekki skipt í sundur)
Mynd 3.5 Stappmótor mældur straumur (undirskipting)3.2 Opna-lykkju og lokaða-lykkjustýringu
Með opinni-lykkjustýringu, þar sem engin endurgjöf er á upplýsingum um stöðu snúnings, er í meginatriðum óþekkt hvort kerfinu er fylgt eftir með stjórninni eða ekki. Ef það er eitthvað óeðlilegt álag er auðvelt að valda því að stepper mótorinn tapar skrefum. Í sumum forritum með mikilli-nákvæmni,-afköstum, í gegnum kóðara eða aðra stöðuskynjara til baka í staðsetningarupplýsingarnar, þannig að þrepadrifkerfið getur verið hvort skreftapið hafi átt sér stað eða ekki, ef tapið á skrefinu bætir upp púlstapið í stjórninni er einnig tiltölulega auðvelt að átta sig á því.
Samantekt
Þessi grein lýsir í stuttu máli grunnbyggingu mótora með breytilegum tregðu og þróun þeirra yfir í skrefhreyfla, og ber saman uppbyggingu og stjórnunarrökfræði nokkurra algengra skrefhreyfla. Reglan um stighreyflastýringu og eftirlitsupplýsingar núverandi undirskiptingar eru kynntar til að veita víðtækari skilning á stigmótorum.