Bir elektrik motoru, dönen bir manyetik alan içine yerleştirilmiş bir rotordan oluşur. Bu dönen manyetik alanın etkisi altında rotor, dönmesine neden olan bir dönme torku elde eder. Asenkron motorlar, birkaç watt'tan onbinlerce kilowatt'a kadar geniş bir güç aralığında çalışarak çeşitli mekanik ekipmanlara ve ev aletlerine güç sağlar.
Bir elektrik motoru (genellikle "motor" olarak adlandırılır), elektromanyetik indüksiyon ilkesine dayalı olarak elektrik enerjisini dönüştüren veya ileten elektromanyetik bir cihazdır. Birincil işlevi, elektrikli cihazlar veya çeşitli mekanik ekipmanlar için güç kaynağı olarak hizmet veren sürüş torku üretmektir.
Jeneratörün temel işlevi elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürmektir.
Bir elektrik motoru öncelikle bir manyetik alan oluşturmak için bir elektromıknatıs sargısı veya dağıtılmış stator sargılarından, dönen bir armatür veya rotordan ve diğer aksesuarlardan oluşur. Stator sargıları tarafından üretilen dönen manyetik alanın etkisi altında akım, armatürün sincap-kafesli alüminyum çerçevesinden akar. Bu akım manyetik alanla etkileşime girerek armatürün dönmesine neden olur.
Stator (sabit parça) Stator çekirdeği: Motorun manyetik devresinin üzerine stator sargılarının monte edildiği bir bileşeni; Stator sargıları: Dönen bir manyetik alan oluşturmak için üç-fazlı alternatif akımın aktığı motorun elektrik devresi; Çerçeve: Koruma, ısı dağıtımı ve diğer işlevleri sağlarken, rotoru desteklemek için stator çekirdeğini ve ön/arka uç kapaklarını sabitler;
Rotor (dönen kısım)
Rotor çekirdeği: Motorun manyetik devresinin bir parçası olarak hizmet eder ve rotor sargılarını yuvaları içinde barındırır;
Rotor sargıları: İndüklenmiş elektromotor kuvveti ve akımı oluşturmak için statorun dönen manyetik alanını keserek motorun dönüşünü sağlayan elektromanyetik tork üretir;
[Motor Prensibi Animasyonu]
Kalıcı mıknatıslı motor ▼
DC Motorlu ▼
Kuantum Manyetik Motor ▼
Tek-fazlı asenkron motor ▼
Step Motorların Çalışma Prensibi ▼
Denge Motoru ▼
Elektrik Akımı Üretme Prensibi ▼
Üç-fazlı stator ▼
Motor Çapraz-Bölümü ▼
Elektrik motoru ▼
DC Motorlar▼
Değişken Frekanslı Motorların ve Konvansiyonel Motorların Onarımı Arasındaki Farklar
Değişken frekanslı motorların onarım yöntemleri temel olarak geleneksel motorlarla aynıdır. Bununla birlikte, değişken frekanslı güç kaynaklarının benzersiz özellikleri nedeniyle, değişken frekanslı motor sargılarının yalıtım gereklilikleri, geleneksel motorlara göre daha katıdır. Yalıtım koşullarını iyileştirmek için aşağıdaki önlemler alınmalıdır:
1. Motorun yüksek-frekans darbelerine ve kısmi deşarja dayanma gereksinimlerini karşılamak için mükemmel korona direncine sahip elektromanyetik kabloyu seçin.
Tipik olarak polyesterimid/poliamidimid kompozit emaye tel veya koronaya-dirençli elektromanyetik tel kullanılır.
2. Sarma ve yarık yerleştirme yapım teknikleri.
Değişken frekanslı motorlar için sarma, yuva yerleştirme ve bağlama işlemleri sırasında sıkı yönetim esastır. Sarma ve yuva yerleştirme sırasında iletkenin hasar görmesini önlemeye özellikle dikkat edilmelidir. Yuva ekleme, yuva yalıtımının, faz yalıtımının ve katmandan{2}}katmana- yalıtımın doğru şekilde yerleştirilmesini sağlamalıdır. Faz yalıtımında, yalıtım verniğinin kolayca nüfuz ettiği malzemeler kullanılmalıdır. Bobin uçları, yekpare bir bütün oluşturmalarını sağlamak için bağlama ve sabitleme ile güçlendirilmelidir.
Motor yuvasının tabanında, fazlar arasında, katmanlar arasında ve bobin başlangıç/bitiş dönüşlerinde yalıtımın güçlendirilmesi, motorun dielektrik dayanımını artırır.
3. Ana yalıtımda boşluksuz yalıtım kullanılmalıdır-.
Değişken frekanslı motorların yalıtım yapısındaki hava boşlukları korona deşarjının başlıca nedenidir. Genel yalıtım yapısında hava boşluklarının bulunmadığından emin olmak için, GB/TZ1707-2008 "Değişken Frekans Hız Kontrolü için Üç-Fazlı Asenkron Motorlar için Yalıtım Teknik Özellikleri" ulusal standardına göre, kullanılan emprenye cilası, uçucu içeriği %10'un altında olan F-sınıfı solvent içermeyen vernikten daha düşük olmamalıdır ve VPI işlemi, istihdam edildi. Bu işlem aynı zamanda yalıtım yapısının genel mekanik mukavemetini de arttırır.
4. İnvertör, kablolar ve motor arasında uygun eşleşme olduğundan emin olun ve motor ile güç kaynağı arasındaki kabloların uzunluğunu sınırlayın.
Güç hatlarındaki empedans uyumsuzluğu nedeniyle motor ucundaki aşırı gerilim genliği, invertör ile motor arasındaki kabloların uzunluğu arttıkça artar ve bu durum kolaylıkla kısmi deşarja neden olabilir. Bu nedenle, değişken frekanslı güç kaynağının belirli özelliklerine ve gerçek gereksinimlere bağlı olarak, motor ucundaki aşırı gerilim genliğini ve kısmi deşarj miktarını azaltmak ve böylece motorun servis ömrünü uzatmak için bağlantı kablosunun uzunluğu mümkün olduğunca en aza indirilmelidir. Değişken frekanslı motorlara yönelik güç kabloları genellikle 3P+3N/E serisinden olan, simetrik iletkenli değişken frekanslı kablolar olarak da bilinen özel kablolar kullanır. Bu, orijinal 3+1 konfigürasyonunun tek nötr iletkeni üç ayrı iletkene böldüğü anlamına gelir.
Step Motor
Şekil 1.1, iki sargıya sahip iki-fazlı bir step motorun çalışma prensibini göstermektedir. Bir sargıya enerji verildiğinde, stator kutbu, rotoru bu kutba hizalanacak şekilde çeken bir manyetik alan üretir. Eğer sargılara, A`A→B`B→`AA→`BB-durumları arasında geçiş yapan-kontrol darbeleri altında sırayla enerji verilirse, motor saat yönünde döner. A`A→`BB→`AA→B`B sırasıyla enerji verildiğinde, motor saat yönünün tersine döner. Her kontrol darbesi enerji verme yönünü değiştirerek motorun bir adım (90 derece) hareket etmesine neden olur. Dört darbe bir tam dönüşü tamamlar. Daha yüksek darbe frekansı, motorun daha hızlı dönmesine neden olur.
Bir step motorun çıkış torku, motorun etkin hacmi, bobin dönüşleri, manyetik akı ve akımla orantılıdır. Bu nedenle, daha büyük bir etkin hacim, daha fazla bobin dönüşü ve stator ile rotor arasında daha küçük bir hava boşluğu, daha fazla torkla sonuçlanır ve bunun tersi de geçerlidir.
Şekil. 2 Step Motor Mekanizması Yapı Şeması
Bir step motorun yapısı bir rotor (rotor çekirdeği, sabit mıknatıs, şaft, bilyalı rulmanlar), bir stator (sargılar, stator çekirdeği) ve ön ve arka uç kapaklarından oluşur. En tipik iki-fazlı hibrit step motorda 8 büyük dişli ve 40 küçük dişli bir stator bulunurken, rotorda 50 küçük diş bulunur. Üç-fazlı bir motorun statorunda 9 büyük diş ve 45 küçük diş bulunur; rotorda da 50 küçük diş bulunur.
Bir step motorun faz sayısı, motor içindeki bobin gruplarının sayısını ifade eder. Yaygın olarak kullanılan türler arasında iki-fazlı, üç-fazlı, dört-fazlı ve beş-fazlı step motorlar bulunur. Farklı faz sayıları farklı adım açılarıyla sonuçlanır: tipik olarak, iki-fazlı motorların adım açısı 0,9 derece /1,8 derecedir, üç-fazlı motorların adım açısı 0,75 derece /1,5 derecedir ve beş-fazlı motorların adım açısı 0,36 derece /0,72 derecedir. Mikro adımlı sürücü olmadan, kullanıcılar öncelikle gerekli adım açısı özelliklerini karşılamak için farklı faz sayılarına sahip adım motorlarını seçerler. Mikro adımlı bir sürücü kullanıldığında 'faz sayısı' önemsiz hale gelir; kullanıcılar adım açısını değiştirmek için sürücüdeki mikro adım çözünürlüğünü kolayca ayarlayabilirler.
İster iki-fazlı dört-kablolu, dört-fazlı beş-kablolu, ister dört-fazlı altı-kablolu step motor olsun, iç yapı tutarlı kalır. Dört-kablolu, beş-kablolu veya altı-kablolu konfigürasyonlar arasındaki ayrım, A ve ~A çiftlerinin veya B ve B~ çiftlerinin ortak bir terminal (COM) bağlantısını paylaşıp paylaşmadığına bağlıdır. Hem A hem de B grubunun kendi özel COM terminalleri varsa motor altı{11}}kabloludur. A ve B'nin ortak terminalleri birbirine bağlanırsa beş-kablo olur.
Bu nedenle, bir step motorun kablolama konfigürasyonunu belirlemek için A ve B gruplarını ayırmanız ve bunları bir multimetre ile test etmeniz yeterlidir.
Dört-kablolu:Dört-kablolu konfigürasyonda ortak (COM) kablo bulunmadığından, A ve B grupları tamamen yalıtılmıştır ve birbirlerine-iletken değildir. Dolayısıyla bir multimetre ile test edildiğinde bir grup süreklilik göstermeyecektir.
Beş-kablo:Beş-kablolu konfigürasyonda, A ve B gruplarının ortak terminalleri birbirine bağlanır. Multimetre ile test yaparken, eğer bir tel diğer tellere benzer bir direnç değeri gösteriyorsa, o tel ortak terminaldir. Beş-kablolu bir step motoru sürmek için ortak terminal bağlantısız bırakılabilir ve motor çalışmaya devam eder.
Altı-kablo:A ve B gruplarının ortak terminalleri bağlı değildir. Benzer şekilde, direnci ölçmek için bir multimetre kullanıldığında, eğer bir kablo diğer iki kabloyla aynı direnci gösteriyorsa, bu kablo com terminalidir ve diğer iki kablo bir grup oluşturur. Dört-fazlı altı-kablolu bir step motoru sürmek için, motor iki ortak iletişim terminalini bağlamadan da çalıştırılabilir.
Step Motorla İlgili Kavramlar:
Faz Sayısı: Farklı N ve S manyetik kutup çiftlerini üreten uyarma bobini çiftlerinin sayısı. Yaygın olarak m ile gösterilir.
Nabız sayısı:Bir manyetik alan döngüsünü tamamlamak için gereken darbe veya iletken durum sayısı, n ile gösterilir. Alternatif olarak, motorun bir eğim açısını döndürmesi için gereken darbe sayısını ifade eder. Örneğin, dört-fazlı bir motorda:
Adım açısı:θ ile gösterilen, bir darbe sinyaline karşılık gelen motor rotorunun açısal yer değiştirmesi. θ=360 derece / (rotor dişleri J × çalışma vuruş sayısı). 50 rotor dişli geleneksel iki- veya dört-fazlı motorlar için: Dört-fazlı çalışmada, adım açısı θ=360 derece /(50*4)=1.8 derecedir (genellikle tam adım olarak adlandırılır). Sekiz-fazlı işlemde adım açısı θ=360 derece /(50*8)=0.9 derecedir (genellikle yarım adım olarak adlandırılır).
Tutma Torku:Enerji kesildiğinde motor rotorunun doğal kilitleme torku- (manyetik alan diş profili harmonikleri ve mekanik hatalardan kaynaklanır).
Statik Tork:Motor nominal statik elektrik kuvveti altındayken ancak dönmediğinde motor şaftındaki kilitleme torku. Bu tork, motor boyutunun (geometrik boyutlar) değerlendirilmesi için bir standart görevi görür ve sürücü voltajından veya güç kaynağından bağımsızdır.
Step Motor Sürücüsü:Bir step motorun çalıştırılması esas olarak motorun A ve B gruplarına dönüşümlü olarak sürekli darbeler uygulayarak motorun çalışmasını sağlamayı içerir.
Kaçırılan Adım:Motorun çalışması sırasında atılan gerçek adım sayısı teorik adım sayısıyla eşleşmiyor.
Örnek:İki-Fazlı ve Beş-Fazlı Step Motorlar Arasındaki Farklar
Adım motorları temel olarak faz sayısına göre sınıflandırılır; iki-fazlı ve beş-fazlı adım motorları mevcut pazarda en yaygın şekilde benimsenen motorlardır. İki-fazlı step motorların çoğu, devir başına maksimum 400 eşit adıma bölünebilirken, beş-fazlı motorlar 1000 eşit adıma bölünebilir. Sonuç olarak, beş-fazlı step motorlar üstün performans özellikleri, daha kısa hızlanma/yavaşlama süreleri ve daha düşük dinamik atalet sergiler.
İki-Fazlı ve Beş-Fazlı Step Motorlar Arasındaki Farkların Karşılaştırılması:
| İki-fazlı step motor | Beş-fazlı step motor | |
| Çözünürlük | 1,8 derece /0,9 derece (200, 400 mikro adım) | 0,72 derece/0,36 derece (500, 1000 mikro adım), iki-fazlı step motorlardan 2,5 kat daha yüksek |
| Titreşim özellikleri | 100-200 PPS arasında-düşük hız rezonans aralığı, belirgin titreşim | Önemli rezonans noktaları yok, düşük titreşim |
| Hız ve tork özellikleri | Daha düşük hız | Yüksek hız, yüksek tork |
1. Kontrol Doğruluğundaki Farklılıklar
İki-fazlı hibrit adım motorları tipik olarak 3,6 derece veya 1,8 derecelik adım açılarına sahipken, beş-fazlı hibrit adım motorları genellikle 0,72 derece veya 0,36 derecelik adım açılarına sahiptir. Bazı yüksek-performanslı adım motorları daha da küçük adım açıları sunar. Örneğin, Sitong Company tarafından yavaş-tel kesme makineleri için üretilen bir step motorun adım açısı 0,09 derecedir. Alman Berger Lahr tarafından üretilen üç fazlı hibrit step motorların adım açıları, DIP anahtarları aracılığıyla 1,8 derece , 0,9 derece , 0,72 derece , 0,36 derece , 0,18 derece , 0,09 derece , 0,072 derece veya 0,036 dereceye ayarlanabilir ve hem iki fazlı hem de 0,036 dereceli motorlarla uyumluluk sunar. beş-fazlı hibrit step motor adım açıları.
AC servo motorların kontrol doğruluğu döner kodlayıcılar tarafından sağlanır. Panasonic'in tamamen dijital AC servo motorlarını örnek alırsak, standart 2500 hatlı kodlayıcılarla donatılmış motorlar için, sürücüde dahili olarak uygulanan dörtlü frekans dönüştürme teknolojisi nedeniyle darbe eşdeğeri 360 derece/10000=0.036 derecedir. 17 bit kodlayıcıyla donatılmış motorlar için sürücü, devir başına 2¹⁷=131.072 darbe alır ve bu da darbe başına 360 derece / 131.072 darbe=0.002746 derecelik darbe çözünürlüğü sağlar.
2. Farklı Düşük-Frekans Özellikleri
Kademeli motorlar, düşük hızlarda-düşük frekanslı titreşime eğilimlidir. Titreşim frekansı, yük koşullarına ve sürücü performansına bağlıdır; genellikle motorun yüksüz başlatma frekansının yarısı-olarak kabul edilir. Adım motorlarının çalışma prensibine özgü olan bu düşük-frekanslı titreşim, makinenin normal çalışmasına son derece zararlıdır. Adım motorları düşük hızlarda çalıştığında, düşük frekanslı titreşimi azaltmak için motora sönümleyiciler eklemek veya sürücüde mikro adımlama teknolojisi kullanmak gibi sönümleme teknikleri kullanılmalıdır.
AC servo motorlar son derece sorunsuz çalışır ve düşük hızlarda bile titreşim göstermez. AC servo sistemleri, mekanik sertlik eksikliklerini telafi etmek için rezonans bastırma yetenekleri içerir. Ayrıca sistemin dahili frekans analiz fonksiyonu (FFT), mekanik rezonans noktalarını tespit ederek sistemin ayarlanmasını kolaylaştırır.
3. Farklı Tork-Frekans Özellikleri
Adım motorları artan hız ile azalan çıkış torku sergiler, daha yüksek hızlarda ise keskin bir düşüş yaşanır. Sonuç olarak, maksimum çalışma hızları genellikle 300-600 RPM ile sınırlıdır. AC servo motorlar, nominal torku kendi nominal hız aralığında (genellikle 2000 veya 3000 RPM) koruyarak sabit tork çıkışı sağlar. Nominal hızın üzerinde sabit güç çıkışına geçerler.
4. Farklı aşırı yük yetenekleri
Step motorlar genellikle aşırı yük kapasitesine sahip değildir. AC servo motorlar güçlü aşırı yük kapasitesine sahiptir. Panasonic AC servo sistemini örnek alırsak, hem aşırı hız hem de aşırı tork kapasitesine sahiptir. Maksimum torku, nominal torkun üç katına ulaşarak başlatma sırasında atalet yüklerinin atalet torkunun üstesinden gelmesini sağlar. Step motorlar bu aşırı yük kapasitesinden yoksundur. Başlatma sırasında atalet torkunun üstesinden gelmek için, spesifikasyon sırasında genellikle daha büyük torklu motorlar seçilir. Ancak normal çalışma sırasında bu kadar yüksek tork gereksizdir ve tork israfına neden olur.
5. Farklı Operasyonel Performans
Adım motorları açık-döngü kontrolünü kullanır. Aşırı yüksek başlatma frekansları veya aşırı yükler, adım kaybına veya durmaya neden olabilir. Durma sırasında aşırı yüksek hızlar, aşıma neden olabilir. Bu nedenle kontrol doğruluğunu sağlamak için hızlanma ve yavaşlamanın uygun şekilde yönetilmesi gerekir. AC servo sürücü sistemleri kapalı döngü kontrolü kullanır-. Sürücü, motor enkoderinden gelen geri besleme sinyallerini doğrudan örnekleyerek dahili konum ve hız döngüleri oluşturur. Bu tasarım genellikle step motorlarda yaygın olan adım kaybı veya aşma sorunlarını ortadan kaldırarak daha güvenilir kontrol performansı sağlar.
6. Farklı Hız Tepki Performansı
Bir step motorun dinlenme hızından çalışma hızına (genellikle birkaç yüz RPM) hızlanması 200-400 milisaniye gerektirir. AC servo sistemler üstün hızlanma performansı sergiler. Örneğin, Panasonic MSMA 400W AC servo motor, yalnızca birkaç milisaniyede hareketsiz durumdan 3000 devir/dakika nominal hızına çıkar; bu da onu hızlı başlatma{6}}durdurma kontrolü gerektiren uygulamalar için uygun hale getirir.
Özetle, AC servo sistemleri birçok performans açısından step motorlardan daha iyi performans gösterir. Bununla birlikte, step motorlar hala daha az zorlu uygulamalarda aktüatör olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır. Bu nedenle, kontrol sistemi tasarımı sırasında, uygun motorun seçilmesi için kontrol gereksinimleri ve maliyet gibi faktörler kapsamlı bir şekilde değerlendirilmelidir.