Unipolaariset moottorit
21. toukokuuta 2018|
Näkymä: 1169Sekä kestomagneetti- että hybridiaskelmoottorit, joissa on 5 tai 6 johdinta, on yleensä kytketty kuvan 1.2 kaavion mukaisesti siten, että kummassakin käämissä on keskiliitäntä. Käytössä käämien keskiliitännät on tyypillisesti kytketty positiiviseen syöttöön, ja kummankin käämin kaksi päätä on maadoitettu vuorotellen kyseisen käämin tuottaman kentän suunnan kääntämiseksi.
Kuvassa 1.2 esitetty moottorin poikkileikkaus on 30 asteen askelkulmalla varustetusta kestomagneetti- tai hybridimoottorista – näiden kahden moottorityypin välinen ero ei ole merkityksellinen tällä abstraktiotasolla. Moottorin käämi numero 1 on jakautunut staattorin ylemmän ja alemman navan väliin, kun taas moottorin käämi numero 2 on jakautunut moottorin vasemman ja oikean navan väliin. Roottori on kestomagneetti, jossa on kuusi napaa, kolme eteläistä ja kolme pohjoista, jotka on järjestetty sen kehän ympärille.
Suurempia kulmaresoluutioita varten roottorissa on oltava suhteellisesti enemmän napoja. Kuvassa oleva 30 asteen askelmoottori on yksi yleisimmistä kestomagneettimoottorimalleista, vaikka 15 ja 7,5 asteen askelmoottoreita on laajalti saatavilla. Valmistetaan kestomagneettimoottoreita, joiden resoluutio on jopa 1,8 astetta askelta kohden, ja hybridimoottoreita rakennetaan rutiininomaisesti 3,6 ja 1,8 asteen askelta kohden, ja saatavilla on jopa 0,72 asteen askelta kohden olevia resoluutioita.
Kuten kuvassa näkyy, käämin 1 keskiotosta liittimeen a kulkeva virta saa staattorin ylemmän navan olemaan pohjoisnapa ja alemman staattorin navan etelänapa. Tämä vetää roottorin vetämään puoleensa esitettyyn asentoon. Jos käämin 1 virta katkaistaan ja käämi 2 kytketään päälle, roottori kääntyy 30 astetta eli yhden askeleen.
Moottorin jatkuvaksi pyörittämiseksi syötämme virtaa kahteen käämiin peräkkäin. Olettaen positiivisen logiikan, jossa 1 tarkoittaa virran kytkemistä moottorin käämin läpi, seuraavat kaksi ohjaussekvenssiä pyörittävät kuvassa 1.2 esitettyä moottoria myötäpäivään 24 askelta eli 4 kierrosta:
Käämi 1a 10001000100010001000100010001
Käämi 1b 00100010001000100010001000100
Käämi 2a 01000100010001000100010001000
Käämi 2b 00010001000100010001000100010
aika --->
Käämi 1a 11001100110011001100110011001
Käämi 1b 00110011001100110011001100110
Käämi 2a 01100110011001100110011001100
Käämi 2b 10011001100110011001100110011
aika --->
Huomaa, että kummankin käämin kaksi puoliskoa eivät koskaan ole jännitteisiä samaan aikaan. Molemmat yllä esitetyt sarjat pyörittävät kestomagneettia askeleen kerrallaan. Ylempi sarja käyttää virtaa vain yhteen käämiin kerrallaan, kuten yllä olevassa kuvassa on esitetty; siksi se kuluttaa vähemmän tehoa. Alin sarja käyttää virtaa kahdelle käämille kerrallaan ja tuottaa yleensä noin 1,4 kertaa suuremman vääntömomentin kuin ylempi sarja, mutta käyttää samalla kaksi kertaa enemmän tehoa.
Tämän opetusohjelman keskitason ohjausta käsittelevässä osiossa on yksityiskohtia menetelmistä tällaisten ohjaussignaalisekvenssien luomiseksi, kun taas ohjauspiirejä käsittelevässä osiossa käsitellään tehonkytkentäpiiriä, jota tarvitaan moottorin käämien ohjaamiseen tällaisista ohjaussekvensseistä.
Yllä olevien kahden sekvenssin tuottamat askelpaikat eivät ole samoja; siksi näiden kahden sekvenssin yhdistäminen mahdollistaa puoliaskelluksen, jossa moottori pysähtyy vuorotellen jommankumman sekvenssin osoittamiin kohtiin. Yhdistetty sekvenssi on seuraava:
Käämi 1a 1100000111000001110000011100000111
Käämi 1b 0001110000011100000111000001110000
Käämi 2a 01110000011100000111000001
Käämi 2b 00000111000001110000011100
aika --->
Bipolaariset moottorit
Kuva 1.3
Bipolaariset kestomagneetti- ja hybridimoottorit on rakennettu täsmälleen samalla mekanismilla kuin unipolaariset moottorit, mutta kaksi käämiä on kytketty yksinkertaisemmin ilman keskikontakteja. Näin ollen itse moottori on yksinkertaisempi, mutta moottorin napaparien napaisuuden kääntämiseen tarvittava käyttöpiiri on monimutkaisempi. Kuvassa 1.3 oleva kytkentäkaavio näyttää, miten tällainen moottori on kytketty, ja tässä esitetty moottorin poikkileikkaus on täsmälleen sama kuin kuvassa 1.2 esitetty poikkileikkaus.
Tällaisen moottorin käyttöpiiri vaatii H-sillan ohjauspiirin jokaiselle käämille; näitä käsitellään tarkemmin ohjauspiirejä käsittelevässä osiossa. Lyhyesti sanottuna H-silta mahdollistaa kunkin käämin kumpaankin päähän syötetyn tehon napaisuuden itsenäisen ohjauksen. Tällaisen moottorin yksiaskelluksen ohjaussekvenssit on esitetty alla, ja + ja - symboleja käytetään osoittamaan kuhunkin moottoriliittimeen syötetyn tehon napaisuutta:
Liitin 1a +---+---+---+---+--- ++--+++--+++--++--
Liitin 1b --+---+---+---+---+- --++--+++--++--++--++--++
Liitin 2a -+---+---+---+-- -++--++--++--++-
Pääte 2b ---+---+---+---+---+ +--+ ...
aika --->
Huomaa, että nämä sekvenssit ovat abstraktilla tasolla identtisiä yksinapaisen kestomagneettimoottorin sekvenssien kanssa ja että H-sillan tehonkytkentäelektroniikan tason yläpuolella kahden moottorityypin ohjausjärjestelmät voivat olla identtiset.
Huomaa, että monissa täysissä H-siltaohjauksissa on yksi ohjaustulo lähdön mahdollistamiseksi ja toinen suunnan ohjaamiseksi. Jos tällaisia siltaohjauksia on kaksi, yksi käämiä kohden, seuraavat ohjaussekvenssit pyörittävät moottoria identtisesti yllä annettujen ohjaussekvenssien kanssa:
Ota käyttöön 1 101010101010101010 111111111111111111
Suunta 1 1x0x1x0x1x0x1x0x 1100110011001100
Ota käyttöön 2 010101010101010101 111111111111111111
Suunta 2 x1x0x1x0x1x0x1x0 0110011001100110
aika --->
Bipolaarisen kestomagneettimoottorin erottamiseksi muista nelijohtimisista moottoreista mittaa eri napojen väliset resistanssit. On syytä huomata, että joissakin kestomagneettiaskelmoottoreissa on neljä itsenäistä käämiä, jotka on järjestetty kahteen kahden käämin sarjaan. Jos kummankin sarjan kaksi käämiä on kytketty sarjaan, tulosta voidaan käyttää korkeajännitteisenä bipolaarimoottorina. Jos ne on kytketty rinnan, tulosta voidaan käyttää matalajännitteisenä bipolaarimoottorina. Jos ne on kytketty sarjaan keskikohdalla, tulosta voidaan käyttää matalajännitteisenä unipolaarimoottorina.









