Двуфазни стандартни стъпкови двигатели

2-фазните стандартни стъпкови двигатели са електромеханични устройства, които преобразуват електрическата енергия в прецизни ъглови движения и се използват широко в системи за управление с отворен контур. Известни също като стъпкови двигатели, тези мотори се състоят от набор от електромагнитни намотки (бобини) и ротор от постоянен магнит или меко желязо. Чрез подаване на енергия към всяка двойка намотки в определена последователност, роторът се завърта на определен ъгъл. Тези движения, наречени „стъпки“, позволяват на двигателя да извършва прецизно позициониране.

Принципът на работа се основава на привличането и отблъскването на зъбите на ротора от магнитното поле, създадено от импулсния ток, приложен към намотките. Всеки импулс кара двигателя да се завърти на предварително определен ъгъл на стъпка. По този начин позицията на двигателя може да се контролира директно чрез броя и последователността на изпратените импулси. Тази функция прави 2-фазните стандартни стъпкови двигатели незаменими в приложения, изискващи висока прецизност, като CNC машини, 3D принтери и системи за автоматизация.

2-фазните стандартни стъпкови двигатели имат значителни предимства, които ги правят предпочитани в много индустриални и хоби приложения. Сред най-изявените предимства са високата точност на позициониране и повторяемост. Благодарение на управлението с отворен контур, могат да се постигнат точни и повтарящи се движения без нужда от сензори за обратна връзка. Това намалява разходите и сложността на системата.

Освен това, тези двигатели могат да генерират висок въртящ момент при ниски скорости и да поддържат позицията си дори в покой (задържащ въртящ момент). Тази функция осигурява голямо удобство, особено при вертикални оси или в ситуации, когато товарът трябва да се поддържа стабилен. Благодарение на простите алгоритми за управление и цифровата съвместимост, те могат лесно да бъдат интегрирани с микроконтролери. Например, видове стъпкови двигатели Nema 17 или видове стъпкови двигатели Nema 23 могат да предложат изненадващо мощна производителност въпреки компактните си размери.

Както всяка технология, 2-фазните стандартни стъпкови двигатели също имат определени недостатъци. Един от най-важните недостатъци е загубата на въртящ момент при високи скорости. С увеличаване на скоростта на двигателя, времето, необходимо на тока, приложен към намотките, за да създаде магнитно поле и да задвижи ротора, намалява, което води до спад на въртящия момент. Тази ситуация може да направи стъпковите двигатели по-малко подходящи за приложения, изискващи много високи скорости.

Друг недостатък е рискът от пропускане на стъпки в системите за управление с отворен контур. Ако натоварването, приложено към двигателя, надвиши въртящия момент, който двигателят може да произведе, двигателят може да пропусне стъпки и да загуби позицията си. Това води до нарушаване на прецизното позициониране. Освен това, стъпковите двигатели обикновено са по-малко ефективни от DC или AC двигатели с подобна мощност и са склонни да се нагряват повече. За да се минимизират тези недостатъци, правилният избор на двигател и драйвер, както и подходящият механичен дизайн, са от голямо значение.

При избора на 2-фазен стандартен стъпков двигател е важно да се обърне внимание на няколко основни технически характеристики, за да се намери модел, подходящ за изискванията на вашето приложение. Първо, стойността на въртящия момент на двигателя е от критично значение. Трябва да изберете двигател с достатъчен въртящ момент, който да отговаря на натоварването, което вашето приложение трябва да премести, и на изискванията за ускорение. Например, стъпков двигател Nema 34 12 Nm с висок въртящ момент може да бъде идеален за преместване на тежки товари, докато Nema 17 с въртящ момент 0.47 Nm стъпков двигател ще бъде достатъчен за по-леки приложения.

Други важни характеристики включват размер Nema (Nema 17, Nema 23, Nema 24, Nema 34), ъгъл на стъпка (обикновено 1.8 градуса), фазов ток и фазово съпротивление. Размерът Nema показва размера на монтажната повърхност на двигателя и следователно обикновено неговата мощност и капацитет на въртящ момент. Ъгълът на стъпка определя колко ще се завърти двигателят с всеки импулс и е важен за прецизността. Фазовият ток и съпротивлението са критични параметри за избора на драйвер за двигателя. Трябва да се уверите, че сте избрали двигател, съвместим с драйвер, който отговаря на изискванията за напрежение и ток на вашето приложение.

Размерите Nema се отнасят до размерите на предната монтажна повърхност на стъпковите двигатели съгласно стандартите, определени от Националната асоциация на производителите на електрически изделия (NEMA). Тези номера представляват размера на квадратната монтажна повърхност на двигателя в инчове, а не в милиметри. Например, Nema 17 показва, че предната повърхност на двигателя е приблизително 1.7 x 1.7 инча (около 42 x 42 mm). По същия начин, Nema 23 е приблизително 2.3 x 2.3 инча (около 57 x 57 mm), Nema 24 е приблизително 2.4 x 2.4 инча (около 60 x 60 mm), а Nema 34 е приблизително 3.4 x 3.4 инча (около 86 x 86 mm).

Като цяло, колкото по-голям е номерът на Nema, толкова по-голям е физическият размер, теглото и следователно максималният въртящ момент, който двигателят може да произведе. Поради това, за по-леки приложения, изискващи по-малък въртящ момент, се предпочитат стъпкови двигатели от типа Nema 17, докато за по-тежки товари и приложения, изискващи висок въртящ момент, се използват по-големи двигатели като видове стъпкови двигатели Nema 34. Всеки размер Nema има свои собствени варианти с различни стойности на въртящ момент и ток. Например, стъпков двигател Nema 24 3 Nm предлага добър баланс за приложения със средни нужди от въртящ момент.

Стойността на въртящия момент (Нютон метър, Nm) е един от най-критичните параметри, изразяващи въртящата сила на стъпковия двигател. Натоварването, което вашето приложение трябва да премести, изискванията за ускорение и силите на триене…