silniki krokowe cz2.PDF

(547 KB) Pobierz

Podzespoły

S

i

l

n

i

k

i

k

r

o

k

o

w

e

o

d

p

o

d

s

t

a

w

Część 2 − powrót do źródeł

część 2 − powrót do źródeł

Aby w pełni wykorzystać silniki krokowe

(stepper motors), potrzeba pewnej wiedzy i

doświadczenia. Pierwsza część artykułu w

numerze EdW 7/2002) udowodniła, że pod−

stawowe, i co ważne, najczęściej stosowane

sposoby sterowania są naprawdę bardzo pro−

ste. Prosta jest także podstawowa zasada

działania tych silników, którą się teraz zaj−

miemy. W każdym z omawianych silników

uzwojenia umieszczone są na stojanie. W

żadnym nie ma uzwojeń na wirniku, a tym

samym nie ma pierścieni ani szczotek. Dzię−

ki temu trwałość silników krokowych jest

bardzo duża i wyznaczona jest przede wszy−

stkim przez trwałość łożysk.

Skrótowo oznaczane są VR – od angielskie−

go Variable Reluctance . Nie ma tu magne−

sów trwałych. Przyczyną ruchu wirnika jest,

podobnie jak w przekaźniku, dążenie do za−

mknięcia obwodu magnetycznego i zmniej−

szenia oporu magnetycznego – reluktancji.

Wykorzystuje się tu tzw. moment reluktan−

cyjny. Aby uzyskać ruch ciągły, nie wystar−

czy jedna cewka. Schematyczną budowę sil−

nika reluktancyjnego z trzema uzwojeniami

pokazuje rysunek 16 . Wirnik (rotor) ma tu

cztery zęby, a stator sześć biegunów. Każde z

trzech uzwojeń podzielone jest na dwie czę−

ści, nawinięte na przeciwległych biegunach.

Rysunek 17a pokazuje położenie wirnika

przy zasileniu uzwojenia A – uzwojenie,

przez które płynie prąd zaznaczyłem kolorem

czerwonym. Bieguny 1 przyciągają zęby X

wirnika. Gdy zostanie zasilone uzwojenie 2

(pozostałe dwa uzwojenia nie będą zasilane),

wytworzy ono strumień magnetyczny i (dla

zmniejszenia oporu magnetycznego) wirnik

obróci się o kąt 30 stopni. Zwróć uwagę, że

wcześniej bieguny 1 przyciągały zęby X wir−

nika. Teraz bieguny 2 są bliżej zębów Yi wła−

śnie je przyciągają. Dlatego wirnik obróci się

o 30 o w prawo, jak pokazuje rysunek 17b .

W następnym takcie zasilone zostanie

uzwojenie 3 i bieguny 3 przyciągną zęby X –

wirnik obróci się o dalsze 30 o w prawo i usta−

wi w położeniu pokazanym na rysunku 17c .

Zasilenie uzwojenia 1 spowoduje obrót o ko−

lejne 30 stopni, jak pokazuje rysunek 17d .

Ponieważ zęby X, Y wirnika niczym się nie

różnią, sytuacja jest wtedy identyczna, jak

na rysunku 17a i każdy kolejny impuls po−

woduje obrót o dalsze 30 stopni w prawo.

VR − silniki krokowe

o zmiennej reluktancji

Znasz na pewno przekaźnik, element elektro−

niczny, który zawiera cewkę, rdzeń, ruchomą

kotwicę i styki. Przepływ prądu przez cewkę

powoduje przyciągnięcie kotwicy (i przełą−

czenie styków, co nas teraz zupełnie nie inte−

resuje). Podobnie działa elektromagnes.

Działanie przekaźnika i elektromagnesu ilu−

struje rysunek 15 . Pole magnetyczne po−

wstające w rdzeniu, mówiąc potocznie, przy−

ciąga ruchomą kotwicę. Zamyka obwód ma−

gnetyczny. Bardziej ściśle należałoby stwier−

dzić, że układ dąży do zmniejszenia oporu

magnetycznego, by przy danej sile magneto−

motorycznej wytworzonej przez cewkę, po−

wstał jak największy strumień. Nie wdając

się w szczegóły: przez przyciągnięcie kotwi−

cy układ zmniejsza opór magnetyczny. A

opór magnetyczny to reluktancja.

Na podobnej zasadzie działają tak zwane

reluktancyjne silniki krokowe , zwane czę−

ściej silnikami o zmiennej reluktancji .

Rys. 15

Rys. 16

Fot. 17

26

Elektronika dla Wszystkich

Sierpień 2002

752806709.544.png

752806709.654.png

752806709.765.png

752806709.786.png

752806709.001.png

752806709.012.png

752806709.023.png

752806709.034.png

752806709.045.png

752806709.056.png

752806709.067.png

752806709.077.png

752806709.088.png

752806709.099.png

752806709.110.png

752806709.121.png

752806709.131.png

752806709.140.png

752806709.151.png

752806709.162.png

752806709.173.png

752806709.184.png

752806709.195.png

752806709.206.png

752806709.217.png

752806709.228.png

752806709.239.png

752806709.250.png

752806709.261.png

752806709.272.png

752806709.283.png

752806709.294.png

752806709.305.png

752806709.316.png

752806709.327.png

752806709.338.png

752806709.349.png

752806709.360.png

752806709.371.png

752806709.381.png

752806709.390.png

752806709.401.png

752806709.412.png

752806709.423.png

752806709.434.png

752806709.445.png

752806709.456.png

752806709.467.png

752806709.478.png

752806709.489.png

752806709.500.png

752806709.511.png

752806709.522.png

752806709.533.png

752806709.545.png

752806709.556.png

752806709.567.png

752806709.578.png

752806709.589.png

752806709.600.png

752806709.611.png

752806709.622.png

752806709.633.png

752806709.644.png

752806709.655.png

752806709.666.png

752806709.677.png

752806709.688.png

752806709.699.png

752806709.710.png

752806709.721.png

752806709.732.png

752806709.743.png

752806709.754.png

752806709.766.png

752806709.777.png

752806709.778.png

752806709.779.png

752806709.780.png

752806709.781.png

752806709.782.png

752806709.783.png

752806709.784.png

752806709.785.png

752806709.787.png

752806709.788.png

752806709.789.png

752806709.790.png

752806709.791.png

752806709.792.png

752806709.793.png

752806709.794.png

752806709.795.png

752806709.796.png

752806709.002.png

752806709.003.png

752806709.004.png

752806709.005.png

752806709.006.png

752806709.007.png

752806709.008.png

752806709.009.png

752806709.010.png

752806709.011.png

752806709.013.png

752806709.014.png

752806709.015.png

752806709.016.png

752806709.017.png

752806709.018.png

752806709.019.png

752806709.020.png

752806709.021.png

752806709.022.png

752806709.024.png

752806709.025.png

752806709.026.png

752806709.027.png

752806709.028.png

752806709.029.png

752806709.030.png

752806709.031.png

752806709.032.png

752806709.033.png

752806709.035.png

752806709.036.png

752806709.037.png

752806709.038.png

752806709.039.png

752806709.040.png

752806709.041.png

752806709.042.png

752806709.043.png

752806709.044.png

752806709.046.png

752806709.047.png

752806709.048.png

752806709.049.png

752806709.050.png

752806709.051.png

752806709.052.png

752806709.053.png

752806709.054.png

752806709.055.png

752806709.057.png

752806709.058.png

752806709.059.png

752806709.060.png

752806709.061.png

752806709.062.png

752806709.063.png

752806709.064.png

752806709.065.png

752806709.066.png

752806709.068.png

752806709.069.png

752806709.070.png

752806709.071.png

Podzespoły

Przepływ prądu przez uzwojenie powoduje

takie ustawienie wirnika, żeby oporność ma−

gnetyczna była jak najmniejsza. Na stronie

internetowej EdW można znaleźć stosowną

animację, zrealizowaną w programie Flash

( Reluktancyjny.exe ).

Silniki VR (o zmiennej reluktancji) mogą

mieć i zazwyczaj mają większą liczbę biegu−

nów stojana i zębów wirnika. Wtedy skok

jednostkowy jest mniejszy.

Do sterowania silnika reluktancyjnego

trzyuzwojeniowego potrzebna jest sekwen−

cja impulsów, pokazana na rysunku 18 . W

danej chwili zasilane jest w nim tylko jedno

uzwojenie.

nek przepływu prą−

du, jak pokazuje

rysunek 20 .

Najprostszy sil−

nik z magnesem sta−

łym mógłby mieć

dwa uzwojenia, a

wirnik byłby nama−

gnesowany promie−

niowo. Rysunki

21a...21e pokazują

poszczególne fazy

cyklu. Cztery fazy

tworzą pełny cykl

z magnesem stałym. Przepływ prądu przez

uzwojenie 1 jest równoznaczne z powstaniem

(elektro)magnesu o biegunach pokazanych na

rysunku 23a . Przyciągające się magnesy

spowodują odpowiednie ustawienie wirnika.

Jeśli za chwilę przestanie płynąć prąd

w uzwojeniu 1, a popłynie w uzwojeniu 2,

zaczną oddziaływać elektromagnes 2 i biegu−

ny wirnika oznaczone Z−Z. Wirnik obróci się

zgodnie z ruchem wskazówek zegara o kąt

30 stopni i ustawi w położeniu pokazanym na

rysunku 23b . Zauważ, że elektromagnes 2

oddziałuje z inną parą biegunów wirnika, niż

wcześniej elektromagnes 1. Aby w następ−

nym kroku uzyskać obrót o kolejne 30 stop−

ni zgodnie z ruchem wskazówek zegara, na−

leży uzyskać biegunowość elektromagnesu

1, jak pokazuje rysunek 23c . Aby to osią−

gnąć, należy zmienić kierunek przepływu

prądu w tym uzwojeniu w stosunku do sytu−

acji z rysunku 23a. Kolejny krok i obrót o 30

stopni uzyskamy, jeśli w uzwojeniu 2 popły−

nie prąd w kierunku przeciwnym niż wcze−

śniej, jak pokazuje rysunek 23d . Kolejny

skok i dalszy obrót uzyskamy w sytuacji ana−

logicznej jak na początku – ilustruje to rysu−

nek 23e . Tym razem cztery takty cyklu spo−

Fot. 19

Fot. 20

Rys. 18

Warto zaznaczyć, że ze względu na brak

magnesów trwałych wirnik niezasilanego sil−

nika reluktancyjnego może się swobodnie

obracać, co pozwala łatwo odróżnić taki sil−

nik od innych silników krokowych.

Silniki reluktancyjne nie mają dobrych

parametrów i zostały wyparte przez inne ro−

dzaje silników krokowych. Dlatego nie bę−

dziemy zajmować się wersjami o innej licz−

bie uzwojeń i biegunów, ani dodatkowymi

szczegółami.

i wirnik wykonuje pełen obrót. Tym razem ma−

my tylko dwa uzwojenia, ale w poszczegól−

nych odcinkach czasu prąd płynie w nich

w przeciwnych kierunkach. Zwróć uwagę, że

przy takim sposobie sterowania uzwojeń uzy−

skujemy efekt wirowania pola magnetycznego

(stojana) i to wirujące pole niejako zabiera za

sobą namagnesowany wirnik.

Jeden skok w takim silniku to obrót o 90 o ,

co nie jest korzystne. Do różnych precyzyj−

nych zastosowań elementarny skok powinien

być jak najmniejszy. Można to osiągnąć przez

zwiększenie liczby biegunów wirnika. Rotor

(wirnik) silnika nie posiada wtedy zębów,

lecz jest namagnesowany naprzemiennie bie−

gunami N i S, i co ważne, nie jest to pojedyn−

czy magnes, tylko jakby złożenie kilku ma−

gnesów. Rysunek 22 pokazuje uproszczoną

budowę wewnętrzną jednej z odmian silnika

Silniki

z magnesem stałym

Silniki z magnesem stałym (trwałym) nazy−

wane są silnikami PM , co jest angielskim

skrótem od Permanent Magnet . Podstawy

działania silnika z magnesem stałym opiera−

ją się na wzajemnym oddziaływaniu biegu−

nów. Magnes ma dwa bieguny, ozna−

czane N (north – północny) i S (south

– południowy). Bieguny różnoimien−

ne (N−S) przyciągają się, a jednoi−

mienne (N−N, S−S) – odpychają, jak

ilustruje to rysunek 19 . Jeśli jeden z

magnesów zastąpimy elektromagne−

sem, zjawiska będą identyczne. W

elektromagnesie łatwo możemy zmie−

niać biegunowość, zmieniając kieru−

Fot. 22

Fot. 23

Fot. 21

27

Elektronika dla Wszystkich

Sierpień 2002

752806709.072.png

752806709.073.png

752806709.074.png

752806709.075.png

752806709.076.png

752806709.078.png

752806709.079.png

752806709.080.png

752806709.081.png

752806709.082.png

752806709.083.png

752806709.084.png

752806709.085.png

752806709.086.png

752806709.087.png

752806709.089.png

752806709.090.png

752806709.091.png

752806709.092.png

752806709.093.png

752806709.094.png

752806709.095.png

752806709.096.png

752806709.097.png

752806709.098.png

752806709.100.png

752806709.101.png

752806709.102.png

752806709.103.png

752806709.104.png

752806709.105.png

752806709.106.png

752806709.107.png

752806709.108.png

752806709.109.png

752806709.111.png

752806709.112.png

752806709.113.png

752806709.114.png

752806709.115.png

752806709.116.png

752806709.117.png

752806709.118.png

752806709.119.png

752806709.120.png

752806709.122.png

752806709.123.png

752806709.124.png

752806709.125.png

752806709.126.png

752806709.127.png

752806709.128.png

752806709.129.png

752806709.130.png

752806709.132.png

752806709.133.png

752806709.134.png

752806709.135.png

752806709.136.png

752806709.137.png

752806709.138.png

752806709.139.png

752806709.141.png

752806709.142.png

752806709.143.png

752806709.144.png

752806709.145.png

752806709.146.png

752806709.147.png

752806709.148.png

752806709.149.png

752806709.150.png

752806709.152.png

752806709.153.png

752806709.154.png

752806709.155.png

752806709.156.png

752806709.157.png

752806709.158.png

752806709.159.png

752806709.160.png

752806709.161.png

752806709.163.png

752806709.164.png

752806709.165.png

752806709.166.png

752806709.167.png

752806709.168.png

752806709.169.png

752806709.170.png

752806709.171.png

752806709.172.png

752806709.174.png

752806709.175.png

752806709.176.png

752806709.177.png

752806709.178.png

752806709.179.png

752806709.180.png

752806709.181.png

752806709.182.png

752806709.183.png

752806709.185.png

752806709.186.png

752806709.187.png

752806709.188.png

752806709.189.png

752806709.190.png

752806709.191.png

752806709.192.png

752806709.193.png

752806709.194.png

752806709.196.png

752806709.197.png

752806709.198.png

752806709.199.png

752806709.200.png

752806709.201.png

752806709.202.png

752806709.203.png

752806709.204.png

752806709.205.png

752806709.207.png

752806709.208.png

752806709.209.png

752806709.210.png

752806709.211.png

752806709.212.png

752806709.213.png

752806709.214.png

752806709.215.png

752806709.216.png

752806709.218.png

752806709.219.png

752806709.220.png

752806709.221.png

752806709.222.png

752806709.223.png

752806709.224.png

752806709.225.png

752806709.226.png

752806709.227.png

752806709.229.png

752806709.230.png

752806709.231.png

752806709.232.png

752806709.233.png

752806709.234.png

752806709.235.png

752806709.236.png

752806709.237.png

752806709.238.png

752806709.240.png

752806709.241.png

752806709.242.png

752806709.243.png

752806709.244.png

752806709.245.png

752806709.246.png

752806709.247.png

752806709.248.png

752806709.249.png

752806709.251.png

752806709.252.png

752806709.253.png

752806709.254.png

752806709.255.png

752806709.256.png

752806709.257.png

752806709.258.png

752806709.259.png

752806709.260.png

752806709.262.png

752806709.263.png

752806709.264.png

752806709.265.png

752806709.266.png

752806709.267.png

752806709.268.png

752806709.269.png

752806709.270.png

752806709.271.png

752806709.273.png

752806709.274.png

752806709.275.png

752806709.276.png

752806709.277.png

752806709.278.png

752806709.279.png

752806709.280.png

752806709.281.png

752806709.282.png

752806709.284.png

752806709.285.png

752806709.286.png

752806709.287.png

752806709.288.png

752806709.289.png

752806709.290.png

752806709.291.png

752806709.292.png

752806709.293.png

752806709.295.png

752806709.296.png

752806709.297.png

752806709.298.png

752806709.299.png

752806709.300.png

752806709.301.png

752806709.302.png

752806709.303.png

752806709.304.png

752806709.306.png

752806709.307.png

752806709.308.png

752806709.309.png

752806709.310.png

752806709.311.png

752806709.312.png

752806709.313.png

752806709.314.png

752806709.315.png

752806709.317.png

752806709.318.png

752806709.319.png

752806709.320.png

752806709.321.png

752806709.322.png

752806709.323.png

752806709.324.png

752806709.325.png

752806709.326.png

752806709.328.png

752806709.329.png

752806709.330.png

752806709.331.png

752806709.332.png

752806709.333.png

752806709.334.png

752806709.335.png

752806709.336.png

752806709.337.png

752806709.339.png

752806709.340.png

752806709.341.png

752806709.342.png

752806709.343.png

752806709.344.png

752806709.345.png

752806709.346.png

752806709.347.png

752806709.348.png

752806709.350.png

752806709.351.png

752806709.352.png

752806709.353.png

752806709.354.png

752806709.355.png

752806709.356.png

752806709.357.png

752806709.358.png

752806709.359.png

752806709.361.png

752806709.362.png

752806709.363.png

752806709.364.png

752806709.365.png

752806709.366.png

752806709.367.png

752806709.368.png

752806709.369.png

752806709.370.png

752806709.372.png

752806709.373.png

752806709.374.png

752806709.375.png

752806709.376.png

Podzespoły

wodowały obrót wirnika tylko o jedną trzecią

obrotu (120 stopni). Zauważ, że i tu mamy do

czynienia z wirującym polem magnetycznym

(stojana). Zwróć jednak uwagę na istotne

różnice – wirujące pole stojana nie zabiera ze

sobą wirnika, niemniej powoduje przeskoki

między jego ustalonymi położeniami, a kie−

runki wirowania pola i wirnika są przeciwne.

Ten przykładowy silnik ma dwie pary bie−

gunów stojana i 3 pary biegunów wirnika,

przez co jeden skok daje obrót o 30 stopni.

Stosując inne (większe) liczby biegunów sto−

jana i wirnika, można uzyskać mniejszy

skok. Najczęściej spotyka się silniki PM (z

magnesem stałym) o kącie skoku 7,5 o ...15 o ,

co daje 48...24 skoki na jeden obrót wirnika.

Silniki z magnesem stałym (PM) są pod

pewnymi względami lepsze od silników reluk−

tancyjnych (VR) i bywają stosowane do dziś.

rysunek 24 . Często magnes ten to pierścień

(pierścienie) z silnie namagnesowanego ma−

teriału nałożony(−e) na oś wirnika. Stojan ma

zwykle dwa uzwojenia i osiem biegunów,

z tym, że po cztery bieguny współpracują z jed−

nym uzwojeniem, jak pokazuje rysunek 25 .

Stosując odpowiednie układy sterujące, moż−

na tu uzyskać efekt wirowania pola magne−

tycznego, analogicznie jak na rysunkach 17,

zabiera ze sobą wirnik. Proste wyobrażenie,

że wirujące pole zabiera ze sobą wirnik, jest

prawdziwe tylko dla silnika z rysunku 21,

gdzie wirowanie pola powoduje ruch obroto−

wy wirnika z taką prędkością, jak wiruje po−

le. Już analiza rysunku 23 pokazała, że nie

zawsze tak jest − prędkość wirnika jest tam

kilkakrotnie mniejsza, niż prędkość wirowa−

nia pola wytwarzanego przez uzwojenia sto−

jana, a kierunki wirowania pola i wirnika są

przeciwne. Niemniej jest prawdą, że wirują−

ce pole magnetyczne stojana współdziała z

polem magnesu stałego silnika PM i ruch jest

wynikiem interakcji biegunów magnetycz−

nych, według zasady z rysunku 19.

W silniku VR nie ma przyciągania i odpy−

chania biegunów – ruch wynika z dążenia do

zamknięcia obwodu magnetycznego − patrz

rysunek 15. Także i w silnikach VR prędkość

obrotowa wirnika jest tym mniejsza, im więk−

sza jest liczba biegunów i zębów wirnika.

Nasuwa się pytanie, co jest powodem ru−

chu w silniku hybrydowym? Czy oddziały−

wanie biegunów magnetycznych, czy dąże−

nie do zamknięcia obwodu magnetycznego?

Silniki hybrydowe

Obecnie najczęściej stosowane są tak zwane

silniki hybrydowe, które, zgodnie z nazwą,

łączą w sobie właściwości i zalety obu typów

omówionych wcześniej. Oznaczane są często

skrótem HB , od an−

gielskiego h y b rid. Na

fotografii tytułowej

pokazane są składniki

takiego silnika. Silnik

hybrydowy (HB) za−

wiera magnes trwały,

ale bieguny magnesu

są w nim umieszczone

osiowo, w przeciwień−

stwie do omawianych

silników PM, co w

uproszczeniu pokazuje

Rys. 25

Rys. 26

21, 23. Przy najprostszym sposobie sterowa−

nia, dokładnie takim, jak na rysunku 21, ma−

my cztery możliwe stany namagnesowania

biegunów statora, jak pokazuje rysunek 26 .

Pole wiruje tu zgodnie z ruchem wskazówek

zegara.

Intuicja, bazująca na działaniu innych sil−

ników elektrycznych, może podpowiadać, że

wirujące pole magnetyczne, wytworzone

przez odpowiedni przebieg sterujący, niejako

W silniku HB magnes jest, ale pełni inną

rolę, niż w silniku PM. Wirnik jest tu nama−

gnesowany osiowo, czyli zupełnie inaczej

niż w silniku PM. Wirujące pole magnetycz−

ne (porównaj rysunek 26) nie może „zabrać

ze sobą” namagnesowanego wirnika, bo kie−

runki obu pól są „niewłaściwe”, prostopadłe

– patrz rysunek 24. Można przyjąć, że dzięki

prostopadłemu ustawieniu, wirujące pole

magnetyczne stojana nie reaguje z polem

Rys. 24

F

o

t. . .

3

28

Elektronika dla Wszystkich

Sierpień 2002

752806709.377.png

752806709.378.png

752806709.379.png

752806709.380.png

752806709.382.png

752806709.383.png

752806709.384.png

752806709.385.png

752806709.386.png

752806709.387.png

752806709.388.png

752806709.389.png

752806709.391.png

752806709.392.png

752806709.393.png

752806709.394.png

752806709.395.png

752806709.396.png

752806709.397.png

752806709.398.png

752806709.399.png

752806709.400.png

752806709.402.png

752806709.403.png

752806709.404.png

752806709.405.png

752806709.406.png

752806709.407.png

752806709.408.png

752806709.409.png

752806709.410.png

752806709.411.png

752806709.413.png

752806709.414.png

752806709.415.png

752806709.416.png

752806709.417.png

752806709.418.png

752806709.419.png

752806709.420.png

752806709.421.png

752806709.422.png

752806709.424.png

752806709.425.png

752806709.426.png

752806709.427.png

752806709.428.png

752806709.429.png

752806709.430.png

752806709.431.png

752806709.432.png

752806709.433.png

752806709.435.png

752806709.436.png

752806709.437.png

752806709.438.png

752806709.439.png

752806709.440.png

752806709.441.png

752806709.442.png

752806709.443.png

752806709.444.png

752806709.446.png

752806709.447.png

752806709.448.png

752806709.449.png

752806709.450.png

752806709.451.png

752806709.452.png

752806709.453.png

752806709.454.png

752806709.455.png

752806709.457.png

752806709.458.png

752806709.459.png

752806709.460.png

752806709.461.png

752806709.462.png

752806709.463.png

752806709.464.png

752806709.465.png

752806709.466.png

752806709.468.png

752806709.469.png

752806709.470.png

752806709.471.png

752806709.472.png

752806709.473.png

752806709.474.png

752806709.475.png

752806709.476.png

752806709.477.png

752806709.479.png

752806709.480.png

752806709.481.png

752806709.482.png

752806709.483.png

752806709.484.png

752806709.485.png

752806709.486.png

752806709.487.png

752806709.488.png

752806709.490.png

752806709.491.png

752806709.492.png

752806709.493.png

752806709.494.png

752806709.495.png

752806709.496.png

752806709.497.png

752806709.498.png

752806709.499.png

752806709.501.png

752806709.502.png

752806709.503.png

752806709.504.png

752806709.505.png

752806709.506.png

752806709.507.png

752806709.508.png

752806709.509.png

752806709.510.png

752806709.512.png

752806709.513.png

752806709.514.png

752806709.515.png

752806709.516.png

752806709.517.png

752806709.518.png

752806709.519.png

752806709.520.png

752806709.521.png

752806709.523.png

752806709.524.png

752806709.525.png

752806709.526.png

752806709.527.png

752806709.528.png

752806709.529.png

752806709.530.png

752806709.531.png

752806709.532.png

752806709.534.png

752806709.535.png

752806709.536.png

752806709.537.png

752806709.538.png

752806709.539.png

752806709.540.png

752806709.541.png

752806709.542.png

752806709.543.png

752806709.546.png

752806709.547.png

752806709.548.png

752806709.549.png

752806709.550.png

752806709.551.png

752806709.552.png

752806709.553.png

752806709.554.png

752806709.555.png

752806709.557.png

752806709.558.png

752806709.559.png

752806709.560.png

752806709.561.png

752806709.562.png

752806709.563.png

752806709.564.png

752806709.565.png

752806709.566.png

752806709.568.png

752806709.569.png

752806709.570.png

752806709.571.png

752806709.572.png

752806709.573.png

752806709.574.png

752806709.575.png

752806709.576.png

752806709.577.png

752806709.579.png

752806709.580.png

752806709.581.png

752806709.582.png

752806709.583.png

752806709.584.png

752806709.585.png

752806709.586.png

752806709.587.png

752806709.588.png

752806709.590.png

752806709.591.png

752806709.592.png

752806709.593.png

752806709.594.png

752806709.595.png

752806709.596.png

752806709.597.png

752806709.598.png

752806709.599.png

752806709.601.png

752806709.602.png

752806709.603.png

752806709.604.png

752806709.605.png

752806709.606.png

752806709.607.png

752806709.608.png

752806709.609.png

752806709.610.png

752806709.612.png

752806709.613.png

752806709.614.png

752806709.615.png

752806709.616.png

752806709.617.png

752806709.618.png

752806709.619.png

752806709.620.png

752806709.621.png

752806709.623.png

752806709.624.png

752806709.625.png

752806709.626.png

752806709.627.png

752806709.628.png

752806709.629.png

752806709.630.png

752806709.631.png

752806709.632.png

752806709.634.png

752806709.635.png

752806709.636.png

752806709.637.png

752806709.638.png

752806709.639.png

752806709.640.png

752806709.641.png

752806709.642.png

752806709.643.png

752806709.645.png

752806709.646.png

752806709.647.png

752806709.648.png

752806709.649.png

752806709.650.png

752806709.651.png

752806709.652.png

752806709.653.png

Podzespoły

wirnika, a w każdym razie „nie zabiera go ze

sobą”.

Już to wskazuje, że w silniku HB przyczy−

na ruchu jest podobna, jak w silniku VR. Sil−

nik hybrydowy przypomina silnik VR o bar−

dzo dużej liczbie biegunów i zębów wirnika.

Czoła biegunów stojana oraz powierzchnia

wirnika mają małe kanaliki−żłobki, pokazane

na rysunku 25. Te drobne ząbki widać na fo−

tografii 3 , pokazującej stojany dwóch silni−

ków. Złośliwy wynalazca silnika hybrydowe−

go zarządził, że wirnik jest podzielony na

dwie części i żłobki obu tych części są prze−

sunięte względem siebie o „połowę ząbka”.

Pokazuje to rysunek 27 i fotografia 4 . Nato−

miast kanaliki na nabiegunnikach stojana są

ciągłe na całej swej długości. Można przyjąć

(w niewielkim uproszczeniu), że jeśli żłobki

„północnej” połowy wirnika zgadzają się ze

żłobkami niektórych nabiegunników, to na

pewno żłobki „południowej” połowy nie zga−

dzają się ze żłobkami jakichś nabiegunników.

Jeśli z kolei żłobki „południowej” połowy

pasują do których żłobków, to „północne” do

jakichś nie pasują. Są też pozycje pośrednie,

gdy tak naprawdę nic do niczego nie pasuje.

I tu odgrywa swą rolę magnes stały wir−

nika. Obecność magnesu powoduje, że na−

jak najwięcej żłobków stojana i wirnika jest

ustawionych naprzeciw siebie, jak pokazuje

rysunek 28 . Wtedy strumień magnetyczny

najmniej przebiega w powietrzu, a najwięcej

w ferromagnetykach. Ponieważ żłobków jest

wiele, wirnik ma kilkadziesiąt lub więcej

„ulubionych” pozycji. Przekonasz się o tym,

pokręcając oś silnika HB. Wirni−

ki silników z fotografii 4 zdecy−

dowanie różnią się liczbą ząb−

ków, co oznacza, że mają różną

liczbę „ulubionych pozycji”.

Rozmiary i liczba tych żłobków

(ząbków) wyznaczają jednostko−

wy skok silnika hybrydowego.

Wyraźnie widać, że silnik z pra−

wej strony zdjęcia ma większy

skok. Typowo kąty silnika hy−

brydowego mieszczą się w za−

kresie 3,6...0,9 o , co daje 100 −

400 kroków na jeden obrót wir−

nika. Mały skok jest tu zaletą –

silnik można sterować bardziej

precyzyjnie.

W silniku HB wirujące pole

stojana nie zabiera ze sobą na−

magnesowanego wirnika, tylko

przerzuca wirnik z jednego

Rys. 28

Rys. 29

różnym namagnesowaniu biegunów stoja−

na. Niebieskie wypełnienie żłobków nie

ma znaczenia – kolor ten pojawił się tylko

ze względu na wypełnienie żłobków mode−

lu z fotografii 4. Rysunek 29 pokazuje po−

szczególne stany przy najprostszym stero−

waniu (tzw. falowym). Przy wspomnianym

wcześniej sterowaniu pełnokrokowym i

półkrokowym, pojawiają się położenia po−

średnie. Na razie nie zajmujemy się tymi

szczegółami, żeby jeszcze bardziej nie

skomplikować zagadnienia.

Jeżeli nawet nie do końca rozumiesz za−

leżności z rysunku 29, zapamiętaj, że wirnik

silnika HB ma kilkadziesiąt do kilkuset

„ulubionych pozycji”, a kolejne impulsy

sterujące w pewien sposób przerzucają wir−

nik z jednej takiej pozycji do następnej.

Czym więcej ząbków−żłobków, tym dokła−

dniej można kontrolować ruch wirnika. Sil−

nik HB dzięki obecności magnesu trwałego

ma też znacznie lepsze charakterystyki mo−

mentu od silników VR i PM. Dlatego silni−

ki HB obecnie są zdecydowanie najbardziej

popularne, mimo że silniki PM są znacznie

tańsze.

W następnym odcinku zajmiemy się spo−

sobami sterowania.

Fot. 4

„ulubionego” położenia do drugiego na za−

sadzie, jak w silniku VR. Możliwe jest to

właśnie dzięki przesunięciu „północnej” i

„południowej” części wirnika o pół ząbka.

Obecność magnesu poprawia właściwości

silnika.

Zrozumienie szczegółów sprawia trud−

ność nie tylko początkującym – w upro−

szczeniu można przyjąć, że sytuacja jest

bardzo podobna do tej z rysunku 16. Naj−

pierw pole magnetyczne jednego z uzwo−

jeń stojana powoduje przyciągnięcie zę−

bów X wirnika („północnych”), a w na−

stępnym takcie pole drugiego uzwojenia

przyciąga zęby Y („południowe”). W rze−

czywistości sprawa jest bardziej zawiła,

zwłaszcza przy różnych sposobach stero−

wania. Jeżeli masz ochotę, porównaj ry−

sunki 16, 17 i 26 z rysunkiem 29 , który

pokazuje wzajemne pozycje ząbków przy

Rys. 27

wet bez zasilania stojana wirnik stara się

znaleźć takie położenie, żeby wypadkowa

oporność magnetyczna obwodu (reluktan−

cja) była jak najmniejsza. Następuje to, gdy

Leszek Potocki

29

Elektronika dla Wszystkich

Sierpień 2002

752806709.656.png

752806709.657.png

752806709.658.png

752806709.659.png

752806709.660.png

752806709.661.png

752806709.662.png

752806709.663.png

752806709.664.png

752806709.665.png

752806709.667.png

752806709.668.png

752806709.669.png

752806709.670.png

752806709.671.png

752806709.672.png

752806709.673.png

752806709.674.png

752806709.675.png

752806709.676.png

752806709.678.png

752806709.679.png

752806709.680.png

752806709.681.png

752806709.682.png

752806709.683.png

752806709.684.png

752806709.685.png

752806709.686.png

752806709.687.png

752806709.689.png

752806709.690.png

752806709.691.png

752806709.692.png

752806709.693.png

752806709.694.png

752806709.695.png

752806709.696.png

752806709.697.png

752806709.698.png

752806709.700.png

752806709.701.png

752806709.702.png

752806709.703.png

752806709.704.png

752806709.705.png

752806709.706.png

752806709.707.png

752806709.708.png

752806709.709.png

752806709.711.png

752806709.712.png

752806709.713.png

752806709.714.png

752806709.715.png

752806709.716.png

752806709.717.png

752806709.718.png

752806709.719.png

752806709.720.png

752806709.722.png

752806709.723.png

752806709.724.png

752806709.725.png

752806709.726.png

752806709.727.png

752806709.728.png

752806709.729.png

752806709.730.png

752806709.731.png

752806709.733.png

752806709.734.png

752806709.735.png

752806709.736.png

752806709.737.png

752806709.738.png

752806709.739.png

752806709.740.png

752806709.741.png

752806709.742.png

752806709.744.png

752806709.745.png

752806709.746.png

752806709.747.png

752806709.748.png

752806709.749.png

752806709.750.png

752806709.751.png

752806709.752.png

752806709.753.png

752806709.755.png

752806709.756.png

752806709.757.png

752806709.758.png

752806709.759.png

752806709.760.png

752806709.761.png

752806709.762.png

752806709.763.png

752806709.764.png

752806709.767.png

752806709.768.png

752806709.769.png

752806709.770.png

752806709.771.png

752806709.772.png

752806709.773.png

752806709.774.png

752806709.775.png

752806709.776.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin