Stappenmotoren

Meer recentelijk de term stappenmotor was alleen bekend bij een kleine kring van elektrotechnici. Nu hebben stappenmotoren het eervolle recht om alleen door hun "initialen" te worden opgeroepen - SD-bewijs van het wijdverbreide gebruik van elektrische machines van dit type.

Verbeelding roept onwillekeurig het beeld op van een stappende elektrische machine met ledematen. Nee, dit is geen robot, hoewel een stappenmotor een van zijn gewrichten kan besturen. De auto zelf is heel eenvoudig. Een stappenmotor kan worden weergegeven in de vorm van meerdere elektromagneten met pulswikkelingen op een vast onderdeel (stator) en een anker, dat bij het schakelen van de wikkelingen geleidelijk roteert of beweegt. Te begrijpen hoe een stappenmotor werkt, onthoud het werkingsprincipe van andere elektrische machines, zoals synchroon.

Er zijn twee of drie wikkelingen op de stator. Ze stromen rond door soepel veranderende sinusvormige stromingen. Samen met de stroom pulseert het door elke wikkeling gepulste elektromagnetische veld. De stromingen in de wikkelingen stijgen en dalen niet tegelijkertijd, maar met een strikt gedefinieerde tijdsvertraging; de wikkelingen zelf zijn ten opzichte van elkaar verschoven en nemen gelijkmatig afwisselende delen van het cilindrische oppervlak in.

Hierdoor vormen twee of drie pulserende veldgolven (afhankelijk van het aantal windingen) één lopende golf. Voor elke cyclus van een volledige stroomverandering in de wikkelingen, loopt de resulterende golf rond het gehele cilindrische oppervlak van de statorboring of een deel ervan. Het veld draait gelijkmatig en draagt ​​de rotor mee. De stromingen in de wikkelingen veranderen continu, zodat het veld in de werkspleet en de rotor continu roteren. De beweging bestaat uit vele oneindig kleine verplaatsingen.

En als je op een gegeven moment de stroming stopt met veranderen, ze toch bevriest op het bereikte niveau, die, net als in de bioscoop, een tijdje hetzelfde frame vertonen? Samen met de stromingen in de wikkelingen zal de golf van het reizende veld in een bepaalde positie bevriezen en daarmee zal de rotor stoppen. Laten we de groep frames wijzigen en de laatste opnieuw stoppen, de rotor draait een bepaalde hoek en bevriest opnieuw.

Herhaal dit steeds opnieuw. De auto liep gehoorzaam in stappen. Het bleek heel eenvoudig om stromingen in wikkelingen met grote of kleine sprongen te veranderen, waardoor het proces op elk frame werd bevroren. Het is voldoende om stappen van rechthoekige pulsen op de wikkelingen toe te passen in plaats van continu veranderende spanningen. Elke impuls is een stap en deze kan indien gewenst worden uitgesteld tot oneindig, dat wil zeggen het proces stoppen en de rotor blokkeren. Terwijl de pulsen langzaam wisselen, gaat de motor duidelijk vooruit.

Ons oog kan verschillende tientallen stappen per seconde onderscheiden. Maar de frames flitsten: honderd, tweehonderd, duizend, enkele tienduizenden stappen per seconde. Niet alleen onze ogen, maar ook gevoelige instrumenten onderscheiden geen stappen meer, maar zien gewoon rotatie.

De stappenmotor loopt zoals voorheen, hoewel een beetje slingerend, omdat deze elke volgende stap strikt neemt op het moment van aankomst van het volgende commando, en dit moment is misschien niet het handigste. Het interne automatisme van bewegingen wordt vernietigd en vervangen door blinde gehoorzaamheid aan het team. Maar op elk moment en bij elke stap kunnen we bestellen: "Bevriezen!". De rotor slingert en bevriest precies in de aangegeven positie.

Probeer hem met geweld te verplaatsen als er geen team is. Hij zal resoluut weerstand bieden, en als de motor een behoorlijke bouw heeft, zul je hem niet met je blote handen nemen. Het elektromagnetische veld wil niet scheiden van de rotor, noch in beweging, noch in rust. Het is het dat hem in zijn vasthoudende omhelzing houdt en hem al zijn stapbewegingen laat herhalen.

Overigens vindt het 'naaien' van afzonderlijke stappen, en als u dat wilt, van elementaire cycli of bewegingscycli in een oneindige reeks, die we waarnemen als continue rotatie met enigszins merkbare snelheidspulsen, op dezelfde manier in een gelijkstroommachine als in een verbrandingsmotor. Alleen daar zijn de rol van onvermoeibare operators geen borstels, maar elektrische kaarsen.

Het veld stappen, omdat de elektronische sleutels worden geopend door opdrachten van buitenaf, dan verbieden ze de toegang van stroom tot de wikkelingen. De stappenmotor wordt aangedreven door een elektronisch brein en de mogelijkheden ervan worden uitzonderlijk, soms enorm.

Schematische weergave van een eenfase stappenmotor met een symmetrisch magnetisch systeem voor horloges, tellers en industriële automatiseringsapparatuur.

CNC stappenmotor

Moderne technologie is ondenkbaar zonder frezen, draaien, EDM en vele andere digitaal gestuurde machines. De meeste werken dankzij stappenmotoren.

Stappenmotoren geregeld in de bedieningsmechanismen van walserijen, persen en andere metallurgische machines, werden een van de meest voorkomende elementen van automatisering, werken in elektrische horloges, timers en tellers, op schepen, vliegtuigen en kunstmatige aardse satellieten - waar snel, nauwkeurig en betrouwbaar is vereist vervulling van de wil van de mens.

Met de uitbreiding van de beroepen van de stappenmotor ontstond een onafhankelijk ontwikkelde richting - discrete elektrische aandrijving met stappenmotoren. De oorsprong ervan was wetenschappers en ingenieurs van het problematische laboratorium voor elektromechanica MPEI.

De stappenmotor behaalde de eerste overwinning in 1957, toen 's werelds eerste digitaal bestuurde freesmachine op de Sovjet-Unie werd tentoongesteld op de Wereldtentoonstelling in Brussel, waar verschillende interessante beursstands werden gepresenteerd. Deze tentoonstelling werd bekroond met de Grote Gouden Medaille en opende een nieuwe pagina in werktuigmachines.

Boris Ivobotenko, doctor in de technische wetenschappen