Žingsninis variklis

Šį puslapį ar jo dalį reikia pagal . Jei galite, sutvarkykite.

Žingsninis variklis – elektros variklis, kurio ašis apsisuka per daugelį vienodų žingsnių. Toks variklis gali atlikti reikiamą kiekį žingsnių, rotoriui užimant norimą padėtį. Žingsninis variklis keičia elektrinį signalą į reikiamą sukimą ar tiesinį judėjimą.

Žingsninis variklis

Veikimo principas

Žingsninio variklio darbo principas

Maitinant statoriaus apvijas nuolatinės įtampos impulsais, gaunamas diskretus rotoriaus kampinis ar tiesinis poslinkis, arba tolydus žingsninio variklio jėgos momentas, priklausomai nuo žingsninio variklio rūšies. Komutatorius variklyje veikia, kaip skirstiklis, įrenginys įtampos perjungimui statoriuje, lemiantis rotoriaus judėjimą dėl kintančios magnetinės varžos statoriuje. Kad magnetinis laukas mažiau priešintųsi sukimosi momentui ir variklio sukimas būtų tikslus, statorius ir rotorius papildomai gaminami su dantukais, magnetiniais poliais, kad susidarytų elektromagnetinė jėga tarp šių dantų ir sukimasis būtų vykdomas žingsniais. Pasirinkus reikiamą elektrinį signalą, variklis įvykdo posūkį tam tikru kampu. Taip pat, būtina paminėti, kad žingsniniai varikliai naudojami be padėties jutiklių, todėl žingsniniai varikliai priskiriami dažniu valdomiems sinchroniniams varikliams ir gali veikti nuliniu dažniu.

Darbo režimai

Signalų kaita priklausomai nuo darbo režimo

Žingsniniai varikliai gali veikti keliais režimais:

• Vienos fazės (jungiama tik viena statoriaus fazė, todėl atliekamas mažesnis sukimasis);
• Pilno žingsnio (veikia abi fazės, jei pirma išjungiama, įjungiama kita, atliekamas vienas žingsnis);
• Pusės žingsnio (jungiamos kelios fazės, kurios viena fazės atjungiama, o kitos lieka įjungtos, todėl posūkio kampas sumažėja);
• Mikrožingsnis (fazės įjungiamos tokiu būdu, kad perėjimas būtų, kuo tolygesnis ir tikslesnis, tam tikru dėsningumu, tolydžiai, keičiama variklio srovė, tokiu būdu tolydžiai keičiasi ir magnetinis statoriaus laukas, dėl ko posūkio kampas artėja į nulį).

Rūšys

Žingsniniai varikliai būna kelių rūšių, pagal rotoriaus konstrukciją:

• Reaktyvieji žingsniniai varikliai (pagal veikimo principą veikia kaip , kurio rotoriuje nėra žadinimo apvijos ir nuolatinių magnetų);
• Žingsniniai varikliai su nuolatiniais magnetais (rotoriuje naudojami nuolatiniai magnetai ir žadinimo apvijos);
• Hibridiniai žingsniniai varikliai (reaktyviųjų ir su nuolatiniais magnetais žingsninių variklių kombinacija, efektyviausias žingsninis variklis).

Pagal magnetolaidžių skaičių:

• Vienpaketis (paprastas žingsninis variklis su viena arba keliomis darbo fazėmis);
• Daugiapaketis (žingsninis variklis, turintis kelis magnetolaidžius, kiekvieną darbo fazę atitinka skirtingas magnetolaidis).

Pagal statoriaus ir rotoriaus dantukų posūkio kampą: lygūs ir nelygūs kampai (priklauso nuo dantukų konfigūracijos). Pagal fazių skaičių: vienfazė ir daugiafazė.

Taikymas

Žingsniniai varikliai pasižymi gana tiksliu pozicionavimu be padėties jutiklių, greičio ir padėties valdymu skaitmeniniais valdymo impulsais, dideliu sukimo momentu, esant mažam sukimosi greičiui, galimybe palaikyti rotorių fiksavimo padėtyje be stabdymo. Taip pat žingsniniai varikliai pigesni nei servomechanizmai, tačiau jų rotorius turi praslydimo tikimybę ir yra mažiau tikslūs nei pastarieji.

Žingsniniai varikliai dažnai naudojami spausdintuvuose, 3D spausdintuvuose, CNC staklėse, skaitytuvuose, lošimo automatuose ir diskelių nuskaitymo mašinose.

Šaltiniai

1. R. H. Bishop, The Mechatronics Handbook, Boca Raton: CRC Press, 2002, .

Nuorodos

Vikiteka: Žingsninis variklis – vaizdinė ir garsinė medžiaga

• http://www.zaber.com/ svetainė apie žingsninio variklio darbo režimus. (angl.)