Co to jest silnik krokowy?

Silnik krokowy to rodzaj silnika elektrycznego, który ma jeden pełny obrót podzielony na kilka kroków. Mają one wiele cewek, które są zorganizowane w grupy zwane "fazami". Podłączając każdą fazę po kolei, silnik obraca się - krok po kroku. Są to precyzyjnie zdefiniowane kroki.

Silniki krokowe są popularne głównie dlatego, że są niezawodne, opłacalne - nie są drogie, ani kosztowne w utrzymaniu. A także dlatego, że mogą osiągnąć dość precyzyjne pozycjonowanie wraz z kontrolą prędkości. Są to główne powody, dla których silniki krokowe przyjęły się w sektorze przemysłowym i jako część urządzeń powszechnie spotykanych w domach. Ponieważ silniki krokowe poruszają się w precyzyjnie powtarzalnych krokach, są idealne do urządzeń wymagających precyzyjnego pozycjonowania - konwencjonalnych drukarek, drukarek 3D, różnych maszyn CNC itp.

Gdzie można go znaleźć wszędzie?

Silniki krokowe są stosowane w różnych urządzeniach, w których ważne jest precyzyjne sterowanie ruchem (na przykład pozycjonowanie głowicy w drukarce atramentowej). Można je znaleźć w przyrządach z dziedziny optyki i laserów, ale także w maszynach do pakowania produktów, skanerach płaskich, automatach do gier lub napędach CD. Silniki krokowe napędzają również obiektywy kamer, drukarki 3D lub inteligentne oświetlenie. Innym obszarem, który nie może obejść się bez silników krokowych, jest robotyka i przemysł lotniczy, ale można je również znaleźć w urządzeniach medycznych.

Jeśli jesteś majsterkowiczem i zastanawiasz się, który silnik krokowy będzie najlepszy dla twojego urządzenia, zainteresuje cię ten artykuł, w którym omawiamy jak wybrać odpowiedni silnik krokowy. Artykuł czeka na Ciebie tutaj.

Standardowy silnik elektryczny DC vs. silnik krokowy

.

Klasyczne silniki prądu stałego nie mają dużego momentu obrotowego przy niskich prędkościach. Z kolei silniki krokowe mają maksymalny moment obrotowy przy niskiej prędkości, co czyni je doskonałym wyborem dla urządzeń wymagających niskiej prędkości przy wysokiej precyzji.

Główna różnica polega na tym, że konwencjonalny silnik elektryczny prądu stałego, który jest zasilany, wciąż się obraca. Z drugiej strony, silnik krokowy, nawet po przyłożeniu do niego napięcia, może utrzymać tę samą pozycję. Silniki elektryczne działają na zasadzie pola magnetycznego. Po przyłożeniu do nich prądu elektrycznego generowany jest moment obrotowy, który jest przekazywany do określonego urządzenia (takiego jak odkurzacz lub winda). Silniki elektryczne są dość powszechne w urządzeniach wymagających ciągłego ruchu. Ich wadą jest to, że nie mogą zatrzymać się w określonej pozycji (chyba że zostanie dodany czujnik i bardziej zaawansowany obwód sterujący).

Kolejną różnicą jest to, że w konwencjonalnych silnikach prądu stałego wewnętrzne cewki obracają się, podczas gdy zewnętrzne magnesy pozostają nieruchome. W silniku krokowym jest odwrotnie - wewnętrzne magnesy obracają się, podczas gdy zewnętrzne cewki pozostają nieruchome.

Aby silnik krokowy działał tak, jak powinien, potrzebne będą jeszcze dwa inne niezbędne komponenty:

    .
  • sterownik lub elektroniczna jednostka sterująca - jest to mózg, który kontroluje urządzenie za pomocą sygnałów sterujących
  • sterownik lub wzbudnica - jest to moduł zaprojektowany do generowania impulsów, które następnie wzbudzają poszczególne uzwojenia stojana silnika krokowego w precyzyjnej sekwencji
  • .

Obwód sterujący określa częstotliwość, sekwencję i długość impulsów. Wpływa to następnie na liczbę, wyczucie prędkości wirnika i ostatecznie na moment obrotowy maszyny.

Jakie są zalety silników krokowych i przeciwnie, jakie są ich ograniczenia?

Z listy zastosowań silników krokowych jasno wynika, że są one często używanym komponentem, bez którego wiele maszyn mogłoby się obejść. Jednak nawet silniki krokowe mają pewne wady, które sprawiają, że w niektórych urządzeniach są one lepsze od silników konwencjonalnych.

..

Zalety silników krokowych Wady silników krokowych

niskie koszty nabycia i operacyjne

.

stosunkowo niska prędkość maksymalna

Niskie koszty utrzymania

ograniczona charakterystyka dynamiczna w porównaniu do serwomotorów z zamkniętą pętlą

prosta, ale wytrzymała konstrukcja

zdolność do poślizgu lub zatrzymania, jeśli chwilowo wymagany jest większy moment obrotowy niż może zapewnić silnik

wysoka niezawodność
nie wymaga skomplikowanego systemu sterowania

możliwość stosowania w niemal każdym środowisku, w tym w ultra wysokiej próżni (UHV)

Drugie silniki krokowe

  • Pasywne obrotowe silniki krokowe (skrót: VR lub VRM)
  • Aktywne obrotowe silniki krokowe (Permanent Magnet - skrót: PM)
  • Hybrydowe silniki krokowe (Hybrid -skrót: HB)
  • Liniowe silniki krokowe (skrót: LSM)