Žingsniniai varikliai – raskite gamintojus ir tiekėjus

Žingsniniai varikliai yra specialaus tipo elektros varikliai, kuriems būdingas tikslus judesio valdymas ir tikslus padėties nustatymas.

Jie dažnai naudojami tais atvejais, kai labai svarbus tikslumas ir pakartojamumas.

Toliau rasite žingsninių variklių veikimo režimą, valdymo sistemą ir jų tipų bei taikymo sričių apžvalgą, taip pat jų privalumus ir trūkumus.

Kaip veikia žingsniniai varikliai:

Žingsniniai varikliai juda fiksuotais kampiniais žingsniais, kurie valdomi elektriniais impulsais. Kiekvienas impulsas perkelia rotorių tam tikru kampu.
Šiame kontekste žingsniniams varikliams apibūdinti vartojamos sąvokos "pilnas žingsnis", "pusė žingsnio" ir "mikrožingsnis". Pavyzdžiui, 1,8° pilno žingsnio variklis turi 200 atskirų padėčių, kad apsisuktų 360° kampu. 360:200=1.8. 0,9° pusės žingsnio variklis per 360° apsisukimą pasiekia 400 atskirų padėčių. 360:400=0.9. Mikro žingsniniai varikliai gali pasiekti 1/5, 1/10, 1/16, 1/32, 1/125 ir 1/250 viso žingsnio, naudojant sudėtingą variklio valdymą.

Žingsninių variklių valdymas:

Žingsninių variklių valdymui reikalingi specialūs valdikliai, paprastai vadinami žingsninių variklių valdikliais arba tvarkyklėmis. Jie generuoja elektrinius impulsus, reikalingus variklių judėjimui valdyti, ir gali būti analoginiai arba skaitmeniniai.
Žingsnio skiriamąją gebą galima padidinti taikant mikrokroko žingsnius, todėl judėjimas tampa tolygesnis ir tikslesnis.
Kai kuriais atvejais, siekiant užtikrinti, kad variklis neprarastų žingsnių ir išlaikytų tikslią padėtį, naudojama grįžtamojo ryšio (uždaroji kilpa).

Žingsninių variklių tipai:

1. Reluktyvumo žingsninis variklis:
   Reliucinio žingsninio variklio rotorių sudaro dantyta minkštos geležies šerdis. Naudojant šią medžiagą, magnetinis laukas išnyksta, kai išjungiama statoriaus srovė. Kai srovė įjungiama, magnetinis srautas teka per minkštos geležies rotoriaus šerdį. Rotorius sukasi, nes artimiausią rotoriaus dantį traukia dantytas statorius (fiksuota, nejudanti variklio dalis), nes dėl to sumažėja magnetinis pasipriešinimas. Kadangi revoliuciniame žingsniniame variklyje nėra nuolatinių magnetų, jis, priešingai nei žingsninis variklis su nuolatiniais magnetais, taip pat neturi sukamojo momento, kai srovė išjungiama.
2. Nuolatinių magnetų žingsninis variklis:
   Nuolatinių magnetų žingsninių variklių statorių sudaro minkštoji geležis, o rotorių - nuolatiniai magnetai su kintamais šiaurės ir pietų poliais. Statoriaus magnetinis laukas naudojamas pastoviųjų magnetų rotoriui išlyginti taip, kad susidarytų sukamasis judesys. Nuolatinių magnetų žingsniniuose varikliuose polių skaičius (taigi ir skiriamoji geba) yra ribotas. Vienas iš privalumų, palyginti su revoliuciniu žingsniniu varikliu, yra didesnis sukimo momentas. Dėl didesnės indukcijos eigos (vidinis magnetinis laukas nuo -Bmax iki +Bmax) sukuriamos didesnės magnetinės jėgos, o tai lemia didesnį sukimo momentą. Iš esmės PM žingsninis variklis yra sinchroninis variklis, kurio skiriamoji geba padidinta padidinus polių porų skaičių.
3. Hibridinis žingsninis variklis:
   Hibridiniai žingsniniai varikliai: Hibridiniai žingsniniai varikliai sujungia revoliucinių ir nuolatinių magnetų žingsninių variklių savybes. Hibridiniai žingsniniai varikliai turi statorių su keliais dantytais statoriaus poliais ir rotorių su nuolatiniais magnetais. Standartiniai hibridiniai žingsniniai varikliai turi 200 rotoriaus dantukų ir juda po 1,8° žingsnio kampu. Hibridiniai žingsniniai varikliai dėl didelio statinio ir dinaminio sukimo momento ir labai didelio žingsnių greičio naudojami daugelyje sričių.
4. Diskinių magnetų žingsniniai varikliai:
   Disko magneto žingsniniai varikliai yra pažangūs mikrožingsniniai varikliai, pasižymintys didesniu dinaminiu variklio veikimu, mažesne žingsnio skiriamąja geba ir didesniu pagreičiu nei kitų tipų žingsniniai varikliai. Plonas disko magnetas leidžia pasiekti smulkesnę žingsnio skiriamąją gebą tam tikram dydžiui, didesnį pagreitį ir didesnį maksimalų greitį nei įprasti žingsniniai varikliai. Diskiniai magnetiniai varikliai ypač tinka toms programoms, kurioms reikia žingsninio variklio tikslumo ir bešepetėlinio nuolatinės srovės variklio greičio bei pagreičio. Uždara valdymo kilpa suteikia ekonominį pranašumą prieš servo sprendimą.

Žingsninių variklių taikymo sritys:

Žingsniniai varikliai tinka daugeliui įvairių judesio valdymo sričių. Jie dažnai naudojami tose srityse, kur reikalingas tikslus padėties nustatymas:

1. Pramoninės gamybos technologijose:
Pavyzdžiui, CNC frezavimo staklėse frezos judesiams X, Y ir Z ašimis valdyti,

2. 3D spausdintuvuose:
3D spausdintuvuose - tiksliai judinti ekstruderį ir spausdinimo platformą.

3. Robotika:
Roboto rankos sąnariai dažnai varomi žingsniniais varikliais, kad judesiai būtų tikslūs.

4. Valdymas ir automatizavimas:
Jie plačiai naudojami pramoninėse valdymo sistemose, pvz., vožtuvams ir konvejerių juostoms valdyti.

5. Optinės sistemos:
Žingsniniai varikliai naudojami teleskopuose ir mikroskopuose, kad būtų galima tiksliai reguliuoti lęšių ir veidrodžių padėtį.

6. Medicinos technologija:
Žingsniniai varikliai naudojami medicinos prietaisuose, kuriuose reikia tikslių judesių, pavyzdžiui, švirkštų siurbliuose arba dozavimo prietaisuose.

Žingsninių variklių privalumai:

• Dėl fiksuoto žingsninio judesio žingsniniai varikliai gali labai tiksliai priartėti prie padėties, nenaudojant grįžtamojo ryšio sistemos, pavyzdžiui, enkoderio.
• Jie valdomi paprastomis impulsų sekomis, todėl juos lengviau integruoti į elektronines sistemas.
• Labai didelis sukimo momentas net esant mažam greičiui.
• Greitas paleidimas dėl didelio sukimo momento, lengvas sustabdymas dėl didelio laikymo momento. Dėl to galima greitai keisti sukimosi kryptį. Paprastas paleidimo-išjungimo charakteristikos dizainas taip pat labai svarbus daugeliui taikymų.
• Kita svarbi teigiama savybė - paprastas variklio valdymas.

Žingsninių variklių trūkumai:

• Žingsniniai varikliai gali prarasti žingsnius esant perkrovai arba nepakankamam maitinimui, todėl atsiranda netikslumų.
• Esant tam tikram greičiui, žingsniniuose varikliuose gali atsirasti rezonansų, kurie sukelia vibraciją ir triukšmą.
• Žingsniniai varikliai taip pat gali vartoti energiją stovint, todėl padidėja energijos sąnaudos.

Žingsniniai varikliai yra universalios ir patikimos pavaros, kurios yra nepakeičiamos daugelyje tikslių ir sudėtingų programų. Norint pasinaudoti visais šios technologijos privalumais, labai svarbu pasirinkti tinkamą variklį ir kruopščiai parinkti valdiklį.

Toliau apžvelgiami svarbiausi kriterijai, į kuriuos reikia atkreipti dėmesį perkant žingsninius variklius:

Pirkdami žingsninius variklius, turite atsižvelgti į keletą svarbių veiksnių, kad užtikrintumėte, jog variklis tinka konkrečiam taikymui.

• Žingsnio kampas rodo, kiek laipsnių variklio velenas pasislenka kiekvienu žingsniu. Mažesnis žingsnio kampas leidžia pasiekti didesnę skiriamąją gebą, todėl judesiai yra tikslesni. Taikymams, kuriems reikia didelio tikslumo, geriau rinktis mažą žingsnio kampą.
• Laikymo momentas - tai didžiausias sukimo momentas, kurį variklis gali išlaikyti statinėje padėtyje. Didesnis laikymo momentas svarbus, jei variklis turi išlaikyti dideles apkrovas, ypač stovint.
• Nominalioji srovė rodo, kokios srovės varikliui reikia esant visiškam apkrovimui, o nominalioji įtampa rodo variklio darbinę įtampą. Variklio valdiklis (tvarkyklė) turi palaikyti šiuos parametrus. Didesne vardine srove galima užtikrinti didesnę galią, tačiau taip pat reikia tinkamo aušinimo.
• Žingsnių dažnis rodo, kiek žingsnių variklis gali atlikti per sekundę. Didesnis žingsnių dažnis leidžia atlikti greitesnius judesius, tačiau taip pat reikalauja atitinkamai suprojektuotos valdymo elektronikos.
• Enkoderiai stebi variklio veleno padėtį ir gali būti naudojami tiksliam valdymui. Enkoderiai yra būtini tose srityse, kuriose reikalingas grįžtamasis ryšys apie faktinę padėtį.
• Variklio dydis, dažnai nurodomas NEMA formatais (pvz., NEMA 17, NEMA 23), apibūdina fizinius variklio matmenis. Dydis turėtų atitikti mechaninę taikymo srities konstrukciją
• Veleno tipas (lygus, plokščias ar su sriegiu) ir skersmuo lemia, kaip variklis yra mechaniškai sujungtas. Velenas turi būti suderinamas su naudojama pavarų dėže arba movomis.
• Vienpoliai ir dvipoliai varikliai skiriasi apvijų ir grandinių tipais. Dvipoliai varikliai dažnai pasižymi didesniu sukimo momentu, o vienpoliai varikliai yra lengviau valdomi.
• Aplinkos sąlygos, pavyzdžiui, temperatūra, drėgmė ir dulkės, gali turėti įtakos variklio veikimui ir tarnavimo laikui. Variklis turėtų būti tinkamas konkrečioms aplinkos sąlygoms, kuriomis jis bus eksploatuojamas.
• Variklį patartina rinktis ne tik pagal kainą, bet ir pagal kokybę bei patikimumą.

Tinkamo žingsninio variklio pasirinkimas labai priklauso nuo konkrečių taikymo reikalavimų. Verta atidžiai patikrinti techninius duomenis ir galbūt pasikonsultuoti su ekspertais, kad būtų galima pasirinkti geriausią variantą.

Žingsninių variklių galima įsigyti iš įvairių tiekėjų. Išsamią informaciją apie žingsninių variklių gamintojus ir tiekėjus iš viso pasaulio rasite Exportpages.