Silnik krokowy

Silnik krokowy jest typowym silnikiem elektrycznym, który zasilany jest prądem elektrycznym w sposób impulsowy. Co to oznacza? Oznacza to, iż w silniku krokowym ruch obrotowy wału nie następuje w sposób ciągły, lecz z przerwami. Przerwy powodują obrót wału silnika o konkretny, ustalony lub też wysterowany kąt, z konkretną, ustaloną lub też wysterowaną prędkością. Stąd też w przypadku silników krokowych stosuje się odpowiednie enkodery oraz sterowniki, które sterują impulsami elektrycznymi. Jak wiadomo napięcie z sieci nie może być podawane w formie impulsów, te powinny być podawane poprzez właśnie sterownik silnika krokowego, który ustali liczbę impulsów prądowych, częstotliwość impulsów, a tym samym określi kąt oraz prędkość kątową silnika krokowego. 

Obecne silniki krokowe można podzielić na trzy podstawowe typy. W przemyśle i automatyce stosowane są silniki z magnesem trwałym, silniki o zmiennej reluktancji oraz silniki hybrydowe. Dodatkowo, nowoczesna technologia dzieli je na bipolarne oraz unipolarne. Co najważniejsze, prędkość obrotowa silników krokowych jak na silniki elektryczne jest naprawdę imponująca, i może sięgać nawet kilkudziesięciu obrotów na sekundę. Taka prędkość pozwala na precyzyjne sterowanie ruchem i tutaj też można zacząć wymieniać możliwości oraz zastosowanie jakie wiążą się z silnikami krokowymi. Budowa, działanie, zastosowanie i dobór silników krokowych jest opisany na Wiedza EBMiA pod adresem: https://www.ebmia.pl/wiedza/porady/budowa-i-sterowanie-maszyn-cnc/silnik-krokowy-budowa-dzialanie-zastosowanie/

Silnik krokowy to bezszczotkowy silnik, który zasilany jest za pomocą napięcia impulsowego. Jego wał nie obraca się w sposób ciągły, jak ma to miejsce w większości silników elektrycznych. Tu wał obraca się dyskretnie, a poszczególne kroki odpowiadają obrotom o taką samą liczbę stopni kątowych. Dla przykładu w silniku krokowym o rozdzielczości na poziomie 200 kroków, która odpowiada jednemu pełnemu obrotowi wału, pojedynczy krok odpowiada obrotowi o kąt 1,80°. W silniku krokowym stojan to pogrupowane uzwojenia, na które podawane są kolejno impulsy napięciowe. Jeden impuls podany z układu sterowania na uzwojenie sprawia, że wirnik obraca się o jeden krok.

Wybór silnika krokowego pod projekt – na co zwrócić uwagę?

By wybrać odpowiedni silnik krokowy pod konkretny projekt, należy przede wszystkim zwrócić uwagę na wymaganą sekwencję najczęściej wykonywanych ruchów pod względem ilości w czasie, a także kąta obrotu. Jest to uzależnione od czasu wymaganego do osiągnięcia konkretnego położenia wału silnika, a także od przyspieszenia oraz opóźnienia pomiędzy zerową a maksymalną prędkością obrotową. By aplikacja działała bezpiecznie i prawidłowo, silnik powinien zostać dopasowany również pod względem rozdzielczości krokowej, momentu przyspieszenia, momentu obrotowego, jak i obciążenia na wale. Ponadto ważne jest, by wziąć pod uwagę wymiary geometryczne silnika, w tym rozstaw otworów montażowych. Należy mieć na uwadze, że dwa

silniki krokowe o tym samym znamionowym napięciu zasilania oraz wymiarach zbliżonych do siebie mogą mieć inny pobór prądu oraz odmienną konstrukcję uzwojenia. Silniki bipolarne w odróżnieniu od unipolarnych mają każde uzwojenie wyposażone w odczep środkowy. Dzięki temu można zwiększać moment obrotowy. Najczęściej silniki krokowe pracują w układach otwartej pętli sprzężenia zwrotnego. Jeśli aplikacja wymaga zwiększonej pewności działania, silniki krokowe pracują w zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego. Wykorzystuje ona czujnik, za sprawą którego można w prosty sposób sprawdzać, w jaki sposób położony jest wał silnika.

Silniki krokowe stosuje się w:

• automatyce,
• przemyśle zegarmistrzowskim,
• robotyce,
• mechanice,
• urządzeniach it,
• systemach sterowania ruchem.

Zastosowanie silnika krokowego w automatyce jest powszechne. Silniki te stosuje się do sterowania, napędzania, a także precyzyjnego pozycjonowania elementów na liniach produkcyjnych, w urządzeniach obróbczych i w maszynach produkcyjnych. Dzięki możliwości precyzyjnego wysterowania, silniki krokowe w automatyce sterują praktycznie wszystkimi podzespołami sterującymi i pozycjonującymi, w tym zaworami, a także systemami kontroli pozycji i posuwu.

W przypadku przemysłu zegarmistrzowskiego, mini silnik krokowy jest stosowany na przykład do precyzyjnego posuwu wskazówek, lub w przypadku zegarków elektronicznych do pomiaru i regulacji czasu. W robotyce jak i mechanice, silniki krokowe stosuje się przy sterowaniu ramionami robotów, a także przy sterowaniu elementami mechanicznymi jak wrzeciona, wysięgniki, czy też na przykład systemy wyciągowe w wózkach widłowych.

Ciekawym zastosowaniem cieszą się silniki krokowe w przemyśle informatycznym. Tam też mogą sterować systemami chłodzenia, wykorzystywane są powszechnie w ploterach, drukarkach oraz w systemach do obróbki papieru lub folii. Silnik krokowy stosowany w systemach sterowania ruchem wykorzystywany jest na przykład podczas biegu jałowego, a w przypadku motoryzacji wykorzystywany jest do sterowania wycieraczkami lub odpowiedzialny jest za regulację obrotów na biegach jałowych.

Silniki krokowe, które znajdziesz w naszym sklepie internetowym mają różnorodne parametry robocze oraz rozmiary, dzięki czemu mają jeszcze bogatszy zakres zastosowań, a wybór konkretnego rozwiązania nie stanowi żadnego problemu. Silniki krokowe zasilane są napięciem impulsowym, co oznacza w praktyce, że mogą być używane w aplikacjach, w których precyzja jest niezwykle istotna. Dzięki temu silniki krokowe można wykorzystać chociażby w maszynach CNC, a także w elektronarzędziach do ręcznej obróbki materiałów. Znajdują również zastosowanie w zegarach, dyskach twardych, ploterach dwuwymiarowych, drukarkach, głowicach laserowych, maszynach grawerskich czy sprzętach do badań naukowych i nie tylko. Co więcej, istnieją również silniki krokowe z przekładniami, które rozszerzają standardową rozdzielczość krokową silników. Te modele mogą być z powodzeniem stosowane w aplikacjach wymagających wyjątkowej precyzji działania.

W Wiedza EBMiA opisaliśmy również jaka przekładnia do silnika krokowego.