بعض الأسئلة الشائعة حول محرك الخطوات

1. ما هو محرك الخطوة؟ محرك الخطوة هو جهاز تنفيذي يحول النبضات الكهربائية إلى انزياح زاوي. بمعنى آخر، عندما يتلقى محرك الخطوة إشارة نبضة، فإنه يدفع محرك الخطوة ليدور بمقدار زاوية ثابتة (يُعرف باسم زاوية الخطوة) في اتجاه محدد. يمكنك التحكم في الانزياح الزاوي عن طريق التحكم في عدد النبضات، مما يتيح التموضع الدقيق. بالإضافة إلى ذلك، يمكنك التحكم في سرعة المحرك وتسارعه عن طريق ضبط تردد النبضات للتحكم في السرعة.

2. ما هي أنواع محركات الخطوة؟ تُصنف محركات الخطوة إلى ثلاثة أنواع: ذو المغناطيس الدائم (PM)، والمتغير الارتجاعي (VR)، والهجين (HB). عادةً ما يكون لمحركات الخطوة ذات المغناطيس الدائم فaseان، مع عزم دوران أصغر وحجم أصغر، وزاوية خطوة قدرها 7.5 أو 15 درجة. عادةً ما تكون محركات الخطوة ذات التردد المتغير ذات ثلاث مراحل، وتقدم عزم دوران مرتفع ولكنها تسبب ضوضاء واهتزاز كبيرين. وقد تم تقريباً إيقاف استخدامها في الدول المتقدمة منذ الثمانينيات. أما محركات الخطوة الهجينة فهي تجمع بين مزايا محركات المغناطيس الدائم والتردد المتغير، وهي متاحة بنوعين ذي فaseين وذو خمس فases، بزوايا خطوة تبلغ 1.8 و0.72 درجة على التوالي، مما يجعلها مستخدمة بشكل واسع في مختلف التطبيقات.

3. ما هو عزم الاحتفاظ (Holding Torque)؟ يشير عزم الاحتفاظ إلى العزم الذي يحتفظ بمكان الجزء الدوار عندما يكون المحرك الخطوي مُشغّلاً ولكنه لا يدور. إنه أحد أهم المعلمات الخاصة بالمحركات الخطوية. عادةً، يكون عزم الاحتفاظ للمحرك الخطوي قريبًا من العزم عند السرعات المنخفضة. نظرًا لأن العزم الخرجي للمحرك الخطوي يتناقص مع زيادة السرعة، فإن عزم الاحتفاظ يصبح معلمة أساسية لتقييم المحرك الخطوي. على سبيل المثال، عندما يشير الناس إلى محرك خطوي بقوة 2 نيوتن·متر، فهذا يعني عادةً محرك خطوي بعزم احتفاظ قدره 2 نيوتن·متر ما لم يُذكر خلاف ذلك.

4. ما هو عزم التثبيت (Detent Torque)؟ يشير عزم التثبيت إلى العزم الذي يحتفظ بمكان الجزء الدوار عندما يكون المحرك الخطوي غير مُشغّل. لا يوجد ترجمة معيارية لـ Detent Torque في الصين، مما قد يؤدي إلى سوء الفهم. عزم التثبيت لا ينطبق على المحركات الخطوية ذات التردد المتغير لأن أجزاءها الدوارة ليست مصنوعة من مواد مغناطيس دائم.

5. ما هي دقة محركات الخطوة، وهل هي تراكمية؟ الدقة النموذجية لمحركات الخطوة تكون ضمن 3-5% من زاوية الخطوة، وهذه الدقة ليست تراكمية.

6. ما هو درجة الحرارة الخارجية المسموحة لمحركات الخطوة؟ درجات الحرارة المرتفعة جدًا يمكن أن تؤدي إلى إزالة التمغناطاة عن المواد المغناطيسية في محركات الخطوة، مما يؤدي إلى انخفاض العزم وفقدان الخطوات المحتمل. لذلك، تعتمد أعلى درجة حرارة خارجية مسموحة لمحركات الخطوة على نقطة إزالة التمغناطاة للمادة المغناطيسية المستخدمة. بشكل عام، تمتلك المواد المغناطيسية نقاط إزالة تمغناطاة فوق 130 درجة مئوية، وبعضها يتجاوز 200 درجة مئوية، وبالتالي فإن درجة حرارة خارجية تتراوح بين 80-90 درجة مئوية تعتبر عادة طبيعية.

7. لماذا يتناقص عزم الدوران لمحرك الخطوات مع زيادة السرعة؟ عندما يدور محرك الخطوات، تولّد استطالة ملفات لفائفه قوة حث كهرومغناطيسية عكسية (EMF). كلما زادت التردد (أو السرعة)، زادت هذه القوة الحاثة العكسية. نتيجة لذلك، يتناقص التيار الفازي في المحرك مع زيادة التردد (السرعة)، مما يؤدي إلى انخفاض في العزم.

لماذا يمكن لمحرك الـ step أن يعمل بشكل طبيعي عند السرعات المنخفضة ولكنه لا يبدأ بالعمل عند السرعات العالية مع صوت شكي؟ محركات الـ step تحتوي على معلمة تقنية تُسمى "تردد بدء التشغيل الخامل"، والتي تشير إلى تردد النبض الذي يمكن لمحرك الـ step أن يبدأ منه بدون حمل. إذا تجاوز تردد النبض هذه القيمة، فقد يفشل المحرك في البدء، أو يفقد الخطوات، أو يتوقف عن العمل. في الحالات التي يكون فيها هناك حمل، يجب أن يكون تردد البدء أقل. لتحقيق دوران بسرعة عالية، يجب أن يكون لتردد النبض عملية تسارع، حيث يبدأ بتردد منخفض ويتم رفعه تدريجياً إلى التردد العالي المطلوب (تسريع المحرك من سرعة منخفضة إلى سرعة عالية).

9. كيف يمكن تقليل الاهتزازات والضوضاء عندما يعمل محركات الستيبر ذات الطورين الهجينة بسرعات منخفضة؟ الاهتزاز والضوضاء هما عيبان متأصلان في محركات الستيبر عند التشغيل بسرعات منخفضة. لحل هذه المشكلات، يمكنك النظر في الحلول التالية: أ. تجنب مناطق الرنين عن طريق تغيير نسبة نقل الحركة الميكانيكية إذا كان محرك الستيبر يعمل داخل منطقة رنين. ب. استخدام وحدات تشغيل تحتوي على قدرة تقسيم الخطوات الدقيقة، وهي أكثر الطرق شيوعًا وبساطة. ج. التحول إلى محركات ستيبر ذات زوايا خطوات أصغر، مثل محركات الستيبر ثلاثية أو خماسية الطور. د. الانتقال إلى محركات الخدمة AC، والتي يمكنها تقريبًا القضاء تمامًا على الاهتزاز والضوضاء ولكن بتكلفة أعلى. هـ. إضافة مثبطات مغناطيسية إلى عمود المحرك، على الرغم من أن ذلك يتطلب تغييرات ميكانيكية كبيرة.

10. هل يمثل عدد التقسيمات الدقيقة لوحدة تشغيل الخطوات الدقيقة الدقة؟ تكنولوجيا التقسيم الدقيق للمحركات الخطوية هي في الأساس شكل من أشكال تقنية التخميد الإلكتروني (راجع الوثائق ذات الصلة). الغرض الرئيسي منها هو تقليل أو القضاء على الاهتزازات ذات التردد المنخفض أثناء تشغيل المحرك الخطوي، وتحسين الدقة هو مجرد فائدة إضافية. على سبيل المثال، في حالة محرك خطوي هجين ثنائي الطور بزاوية خطوة قدرها 1.8 درجة، إذا تم ضبط وحدة التشغيل ذات التقسيم الدقيق على 4، فإن دقة المحرك تكون 0.45 درجة لكل نبضة. سواء كانت دقة المحرك يمكن أن تصل أو تقترب من 0.45 درجة تعتمد على عوامل مثل دقة التحكم في التيار في وحدة التشغيل ذات التقسيم الدقيق. قد تختلف دقة وحدات التشغيل ذات التقسيم الدقيق بشكل كبير بين الشركات المصنعة المختلفة، وقد يجعل عدد التقسيمات الأعلى من الصعب السيطرة على الدقة.

ما الفرق بين طرق الاتصال المتسلسلة والموازية لمحركات الخطوات الهجينة رباعية الطور ووحدات التحكم؟ عادةً ما يتم تشغيل محركات الخطوات الهجينة رباعية الطور باستخدام وحدات تحكم ثنائية الطور. لذلك، يمكنك توصيل المحرك رباعي الطور إما بطريقة متسلسلة أو موازية ليتصرف كمحرك ثنائي الطور. تُستخدم طريقة الاتصال المتسلسل عادةً في الحالات التي يعمل فيها المحرك بسرعات منخفضة. في هذه الحالة، يجب أن يكون تيار الإخراج من وحدة التحكم 70٪ من تيار الطور للمحرك، مما يؤدي إلى تقليل توليد الحرارة في المحرك. أما طريقة الاتصال الموازي، المعروفة أيضًا بطريقة السرعة العالية، فتُستخدم عادةً عندما يعمل المحرك بسرعات عالية. تتطلب هذه الطريقة أن يكون تيار الإخراج من وحدة التحكم 140٪ من تيار الطور للمحرك، مما يؤدي إلى زيادة توليد الحرارة في المحرك.

12. كيف تحدد مصدر الطاقة المستمرة لوحدات تشغيل المحركات الخطوة الهجينة؟ أ. تحديد الجهد: يقع جهد مصدر الطاقة لوحدات تشغيل المحركات الخطوة الهجينة عادةً ضمن نطاق واسع (على سبيل المثال، 12 إلى 48 فولت DC). يعتمد اختيار جهد مصدر الطاقة على سرعة تشغيل المحرك ومتطلبات الاستجابة. إذا كان المحرك يعمل بسرعات عالية أو يتطلب استجابة سريعة، يمكن اختيار جهد أعلى. ومع ذلك، من المهم التأكد من أن جهد الاضطراب في مصدر الطاقة لا يتجاوز الجهد الإدخالي الأقصى للوحدة التشغيلية لتجنب تلف الوحدة. ب. تحديد التيار: يتم تحديد تيار مصدر الطاقة عادةً بناءً على تيار الطور الإخراجي للوحدة التشغيلية (I). إذا تم استخدام مصدر طاقة خطي، يمكن ضبط تيار مصدر الطاقة ليكون 1.1-1.3 مرة تيار الطور (I). وإذا تم استخدام مصدر طاقة متغير، يمكن ضبط تيار مصدر الطاقة ليكون 1.5-2.0 مرة تيار الطور (I).