स्टेपर मोटर्स
एक स्टेपर मोटर एक विद्युत यांत्रिक उपकरण है जो विद्युत संकेतों को एक शाफ्ट के असतत कोणीय गतियों में परिवर्तित करता है। स्टेपर मोटर्स का उपयोग मशीनों के काम करने वाले निकायों को आंदोलन के अंत में अपनी स्थिति को ठीक करके कड़ाई से गतिमान आंदोलनों को करने की अनुमति देता है।
स्टेपर मोटर्स एक्चुएटर हैं जो निश्चित कोणीय गति (चरण) प्रदान करते हैं। रोटर कोण में कोई भी परिवर्तन इनपुट पल्स के लिए स्टेपर मोटर की प्रतिक्रिया है।
असतत इलेक्ट्रिक स्टेपर मोटर ड्राइव को स्वाभाविक रूप से डिजिटल नियंत्रण उपकरणों के साथ जोड़ा जाता है, जो इसे औद्योगिक रोबोट और मैनिपुलेटर्स में, घड़ी तंत्र में डिजिटल रूप से नियंत्रित धातु काटने की मशीनों में सफलतापूर्वक उपयोग करने की अनुमति देता है।
एक श्रृंखला का उपयोग करके एक असतत इलेक्ट्रिक ड्राइव भी लागू किया जा सकता है अतुल्यकालिक इलेक्ट्रिक मोटर्स, जो विशेष नियंत्रण के कारण स्टेप मोड में काम कर सकता है।
सभी प्रकार के स्टेपर मोटर्स के संचालन का सिद्धांत इस प्रकार है। एक इलेक्ट्रॉनिक स्विच की मदद से, वोल्टेज दालें उत्पन्न होती हैं, जो स्टेपर मोटर के स्टेटर पर स्थित कंट्रोल कॉइल को खिलाती हैं।
नियंत्रण कॉइल के उत्तेजना के अनुक्रम के आधार पर, चुंबकीय क्षेत्र में एक या दूसरा असतत परिवर्तन मोटर के ऑपरेटिंग गैप में होता है। स्टेपर मोटर के नियंत्रण कॉइल के चुंबकीय क्षेत्र के अक्ष के कोणीय विस्थापन के साथ, इसका रोटर चुंबकीय क्षेत्र के बाद विवेकपूर्ण रूप से घूमता है। रोटर के रोटेशन का नियम नियंत्रण दालों के अनुक्रम, कर्तव्य चक्र और आवृत्ति के साथ-साथ स्टेपर मोटर के प्रकार और डिज़ाइन मापदंडों द्वारा निर्धारित किया जाता है।
एक स्टेपर मोटर के संचालन के सिद्धांत (रोटर के असतत संचलन को प्राप्त करना) को दो-चरण स्टेपर मोटर (चित्र 1) के सरलतम सर्किट के उदाहरण का उपयोग करके माना जाएगा।
चावल। 1. एक सक्रिय रोटर के साथ एक स्टेपर मोटर का सरलीकृत आरेख
स्टेपर मोटर में स्पष्ट रूप से परिभाषित स्टेटर पोल के दो जोड़े होते हैं, जिस पर उत्तेजना (नियंत्रण) वाइंडिंग स्थित होते हैं: टर्मिनल 1H - 1K के साथ वाइंडिंग 3 और 2H - 2K टर्मिनलों के साथ वाइंडिंग 2। प्रत्येक वाइंडिंग में स्टेटर 1 SM के विपरीत ध्रुवों पर स्थित दो भाग होते हैं।
माना योजना में रोटर एक दो-ध्रुव स्थायी चुंबक है।कॉइल एक नियंत्रण उपकरण से दालों द्वारा संचालित होते हैं जो इनपुट नियंत्रण दालों के एकल-चैनल अनुक्रम को मल्टी-चैनल एक (स्टेपर मोटर के चरणों की संख्या के अनुसार) में परिवर्तित करते हैं।
स्थिति स्थिर होगी क्योंकि रोटर पर अभिनय करने वाला एक सिंक्रनाइज़िंग क्षण होता है जो रोटर को संतुलन की स्थिति में लौटाता है: M = Mmax x sinα,
जहाँ M.max - अधिकतम क्षण, α - स्टेटर और रोटर चुंबकीय क्षेत्र के अक्षों के बीच का कोण।
जब नियंत्रण इकाई वोल्टेज को कॉइल 3 से कॉइल 2 में स्विच करती है, तो क्षैतिज ध्रुवों वाला एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है, अर्थात। स्टेटर चुंबकीय क्षेत्र स्टेटर परिधि के एक चौथाई के साथ असतत घुमाव बनाता है। इस स्थिति में, स्टेटर और रोटर की कुल्हाड़ियों के बीच विचलन का कोण α = 90 ° दिखाई देगा और अधिकतम टॉर्क Mmax रोटर पर कार्य करेगा। रोटर एक कोण α = 90 ° से घूमेगा और एक नई स्थिर स्थिति लेगा। इस प्रकार, स्टेटर फील्ड की स्टेपिंग गति के बाद, मोटर का रोटर स्टेप वाइज चलता है।
स्टेपर मोटर शून्य से ऑपरेटिंग सिग्नल की आवृत्ति में अचानक या धीरे-धीरे वृद्धि से शुरू होती है, स्टॉप शून्य को कम करके होता है, और रिवर्स स्टेपर मोटर की घुमावों के स्विचिंग अनुक्रम को बदलकर होता है।
स्टेपर मोटर्स को निम्नलिखित मापदंडों की विशेषता है: चरणों की संख्या (नियंत्रण कॉइल) और उनकी कनेक्शन योजना, स्टेपर मोटर का प्रकार (सक्रिय या निष्क्रिय रोटर के साथ), सिंगल रोटर स्टेप (एक पल्स के साथ रोटर के रोटेशन का कोण) ), नाममात्र बिजली आपूर्ति वोल्टेज, अधिकतम स्थिर समय पल, रेटेड टोक़, जड़ता का रोटर पल, त्वरण आवृत्ति।
स्टेपर मोटर्स एक सक्रिय या निष्क्रिय रोटर के साथ सिंगल-फेज, टू-फेज और मल्टीफेज हैं। स्टेपर मोटर को इलेक्ट्रॉनिक कंट्रोल यूनिट द्वारा नियंत्रित किया जाता है। स्टेपर मोटर नियंत्रण योजना का एक उदाहरण चित्र 2 में दिखाया गया है।
चावल। 2. ओपन-लूप स्टेपर मोटर इलेक्ट्रिक ड्राइव का कार्यात्मक आरेख
वोल्टेज दालों के रूप में एक नियंत्रण संकेत ब्लॉक 1 के इनपुट को दिया जाता है, जो दालों के अनुक्रम को परिवर्तित करता है, उदाहरण के लिए, एकध्रुवीय दालों की चार-चरण प्रणाली में (स्टेपर मोटर के चरणों की संख्या के अनुसार) .
ब्लॉक 2 इन दालों को स्विच 3 के सामान्य संचालन के लिए आवश्यक अवधि और आयाम के संबंध में उत्पन्न करता है, जिसके आउटपुट के लिए स्टेपर मोटर 4 की वाइंडिंग जुड़ी हुई है। स्विच और अन्य ब्लॉक एक प्रत्यक्ष वर्तमान स्रोत द्वारा संचालित होते हैं 5.
असतत ड्राइव की गुणवत्ता के लिए बढ़ी हुई आवश्यकताओं के साथ, स्टेपर इलेक्ट्रिक ड्राइव (छवि 3) के एक बंद सर्किट का उपयोग किया जाता है, जिसमें एक स्टेपर मोटर के अलावा, एक कनवर्टर पी, एक कम्यूटेटर के और एक स्टेप सेंसर डीएसएच शामिल होता है। इस तरह के असतत ड्राइव में, कार्य तंत्र आरएम के शाफ्ट की वास्तविक स्थिति और स्टेपर मोटर की गति के बारे में जानकारी स्वचालित नियामक के इनपुट को खिलाई जाती है, जो ड्राइव के संचलन की सेट प्रकृति प्रदान करती है।
चावल। 3. बंद-लूप असतत ड्राइव का कार्यात्मक आरेख
आधुनिक असतत ड्राइव सिस्टम माइक्रोप्रोसेसर नियंत्रण का उपयोग करते हैं। स्टेपर मोटर ड्राइव के लिए अनुप्रयोगों की सीमा लगातार बढ़ रही है। उनका उपयोग वेल्डिंग मशीनों, उपकरणों को सिंक्रनाइज़ करने, टेप और रिकॉर्डिंग तंत्र, आंतरिक दहन इंजनों के लिए ईंधन आपूर्ति नियंत्रण प्रणाली में आशाजनक है।
स्टेपर मोटर्स के फायदे:
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उच्च सटीकता, यहां तक कि एक ओपन-लूप संरचना के साथ, यानी स्टीयरिंग एंगल सेंसर के बिना;
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डिजिटल प्रबंधन अनुप्रयोगों के साथ देशी एकीकरण;
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यांत्रिक स्विच की कमी जो अक्सर अन्य प्रकार के इंजनों के साथ समस्याएँ पैदा करती है।
स्टेपर मोटर्स के नुकसान:
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कम टोक़, लेकिन निरंतर ड्राइव मोटर्स की तुलना में;
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सीमित गति;
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झटकेदार गति के कारण कंपन का उच्च स्तर;
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ओपन-लूप सिस्टम में दालों की हानि के साथ बड़ी त्रुटियां और दोलन।
स्टेपर मोटर्स के फायदे उनके नुकसान से बहुत अधिक हैं, इसलिए अक्सर उन मामलों में उपयोग किया जाता है जहां ड्राइव उपकरणों की छोटी शक्ति पर्याप्त होती है।
लेख Daineko V.A., Kovalinsky A.I पुस्तक से सामग्री का उपयोग करता है। कृषि उद्यमों के विद्युत उपकरण।