מנועי צעד

לאחרונה, המונח מנוע צעד היה ידוע רק למעגל צר של מהנדסי חשמל. כעת, מנועי צעד קיבלו את הזכות המכובדת להיקרא רק על ידי "ראשי התיבות" שלהם - עדות SD לשימוש נרחב במכונות חשמל מסוג זה.

דמיון מעלה באופן לא רצוני את הדימוי של מכונה חשמלית דורכת עם גפיים. לא, זה לא רובוט, אם כי מנוע צעד יכול לשלוט על אחד המפרקים שלו. המכונית עצמה מאוד פשוטה. ניתן לייצג מנוע צעד בצורת מספר אלקטרומגנטים עם פיתולי דופק על חלק קבוע (סטטור) וארמטורה, אשר בעת מיתוג הפיתולים מסתובבת או נעים בהדרגה. להבין איך עובד מנוע צעדזכור את עקרון הפעולה של מכונות חשמליות אחרות, כגון סינכרוני.

יש שניים או שלושה פיתולים על הסטטור. הם זורמים סביב זרמים סינוסואידיים המשתנים בצורה חלקה. יחד עם הזרם, השדה האלקטרומגנטי פועם על ידי כל מתפתל פועם. הזרמים המתפתלים מתרוממים ויורדים לא באותו זמן, אלא עם עיכוב זמן מוגדר בקפדנות; הפיתולים עצמם מועברים זה לזה ותופסים חלקים שווה לסירוגין של המשטח הגלילי.

כתוצאה מכך, שניים או שלושה גלי שדה פועמים (בהתאם למספר הפיתולים) יוצרים גל נע אחד. עבור כל מחזור של שינוי זרם מוחלט בפיתולים, הגל שנוצר מסתובב סביב כל המשטח הגלילי של נשא הסטטור או חלק ממנו. השדה מסתובב באופן שווה, נושא את הרוטור יחד איתו. הזרמים המתפתלים משתנים ברציפות, כך שהשדה בפער העבודה והרוטור מסתובבים ברציפות. התנועה מורכבת מהרבה תזוזות קטנות לאין שיעור.

ואם בשלב מסוים אתה מפסיק את השינויים הנוכחיים, מקפיא אותם ברמה שהושגה, בכל מקרה, איזה, כמו בקולנוע, מציג את אותה המסגרת במשך זמן מה? יחד עם הזרמים המתפתלים, גל השדה הנוסע יקפא במצב כלשהו, ​​ואיתו הרוטור ייפסק. בואו נשנה את קבוצת המסגרות ונעצור שוב את האחרון, הרוטור יפנה זווית מסוימת ויקפא שוב.

חזור על זה שוב ושוב. המכונית צעדה בצייתנות במדרגות. התברר שזה פשוט מאוד לשנות זרמים בסיבובים עם קפיצות גדולות או קטנות, והקפיאו את התהליך על כל מסגרת. די בהפעלת שלבים של פולסים מלבניים על העקמומיות במקום שינוי מתחים ברציפות. כל דחף הוא צעד, והוא יכול להתעכב, אם תרצה בכך, לאינסוף, כלומר להפסיק את התהליך ולנעול את הרוטור. בזמן שהפעימות מתחלפות לאט, המנוע פוסע בצורה ברורה.

העין שלנו מסוגלת להבחין בכמה עשרות צעדים בשנייה. אבל המסגרות הבזיקו: מאה, מאתיים, אלף, כמה עשרות אלפי צעדים בשנייה. לא רק העיניים שלנו, אלא גם מכשירים רגישים כבר לא מבדילים צעדים, אלא פשוט רואים סיבוב.

מנוע צעד פועל, כמו קודם, אם כי מתנדנד מעט, מכיוון שהוא נוקט בכל צעד הבא בקפדנות בזמן הגעת הפקודה הבאה, וייתכן שרגע זה אינו הנוח ביותר. האוטומטיזם הפנימי של התנועות נהרס ומוחלף על ידי ציות עיוור לצוות. אך בכל רגע, בכל שלב, אנו יכולים להזמין: "להקפיא!". הרוטור ינוע ויקפא בדיוק במיקום המצוין.

נסה להזיז אותו בכוח כשאין צוות. הוא יתנגד בנחישות, ואם המנוע בעל מבנה הגון, לא תיקח אותו בידיים יחפות. השדה האלקטרומגנטי לא רוצה להיפרד מהרוטור, לא בתנועה ולא במנוחה. זה שמחזיק אותו בחיבוק העקש שלו וגורם לו לחזור על כל תנועות הצעד שלו.

אגב, "תפרים" של מדרגות אינדיבידואליות, ואם תרצו, של מחזורים אלמנטריים או מחזורי תנועה לרצף אינסופי, שאנו תופסים כסיבוב רציף עם פעימות מהירות מעט מורגשות, מתרחש במכונה זרם ישר באותה צורה כמו במנוע בעירה פנימית. רק שם, תפקידם של מפעילים בלתי נלאים אינם מברשות, אלא נרות חשמליים.

השדה פוסע, מכיוון שהמפתחות האלקטרוניים נפתחים על ידי פקודות מבחוץ, אז הם אוסרים על גישה של זרם לפיתולים. מנוע צעד מופעל על ידי מוח אלקטרוני, ויכולותיו הופכות להיות יוצאת דופן, לעיתים בצורה עצומה.

תרשים סכמטי של מנוע צעד חד פאזי עם מערכת מגנטית סימטרית לשעונים, מונים והתקני אוטומציה תעשייתיים.

מנוע צעד CNC

לא ניתן להעלות על הדעת את הטכנולוגיה המודרנית ללא כרסום, מפנה, EDM ועוד מכונות רבות בשליטה דיגיטלית. רובם פועלים בזכות מנועי צעד.

מנועי צעד התמקמו במנגנוני הבקרה של טחנות מתגלגלות, מכבשים ומכונות מתכות אחרות, הפכו לאחד המרכיבים הנפוצים ביותר של אוטומציה, עבודה בשעונים חשמליים, טיימרים ודלפקים, על אוניות, מטוסים ולווייני אדמה מלאכותיים - בכל מקום שנדרש מהיר, מדויק ואמין. הגשמת רצון האדם.

עם התרחבות המקצועות העובדים של מנוע צעד, התעורר כיוון מפותח עצמאי - כונן חשמלי נפרד עם מנועי צעד. מקורותיו היו מדענים ומהנדסים של המעבדה הבעייתית ל- MPEI אלקטרומכניקה.

מנוע צעד זכה בניצחון הראשון בשנת 1957, אז הוצגה מכונת הטחינה הסובייטית הראשונה שנשלטה דיגיטלית בתערוכה העולמית בבריסל, שם הוצגו דוכני תערוכות מעניינים שונים. תערוכה זו זכתה במדליית הזהב הגדולה ופתחה דף חדש בכלים מכניים.

בוריס איבובוטנקו, דוקטור למדעים טכניים