Silniki krokowe to rodzaj silników elektrycznych, odznaczających się impulsowym zasilaniem za pomocą prądu elektrycznego. Ich wirnik nie pracuje zgodnie z ruchem ciągłym, a jedynie wykonuje szereg ruchów o określonym kącie obrotu. Dzięki temu można wykorzystywać je do precyzyjnego ustalania pozycji poszczególnych elementów. Obecnie silniki krokowe stosowane są między innymi w automatyce i robotyce, gdzie pozwalają na wykonywanie pomiarów z najwyższą dokładnością oraz coraz większą prędkością obrotową.
Nowoczesne silniki krokowe
Silniki krokowe stosowane są w różnego typu systemach i układach wykorzystujących mechanizm pozycjonowania. Wykorzystując silniki krokowe, masz możliwość łatwego sterowania drogą oraz prędkością układu, w bardzo szerokim przedziale, którego górna granica może wynosić nawet kilkaset obrotów w ciągu minuty. Tempo pracy zależy oczywiście od samych parametrów silnika oraz jego sterownika.
Kluczowa w działaniu silników krokowych jest też możliwość utrzymywania rotora w przewidzianej pozycji. Silniki krokowe przekształcają impulsy w niewielkie ruchy mechaniczne. Dystans kątowy lub liniowy pokonany przez wirnik odpowiada ilości impulsów (czyli właśnie kroków). Prędkość elementu ruchomego zależy natomiast od częstotliwości emitowanych impulsów. Obrót całego silnika we właściwą stronę wynika natomiast z zadanego kierunku oraz natężenia prądu płynącego w cewce.
Kąt obrotu wirnika w danym silniku krokowym jest związany z liczbą dostarczanych doń impulsów, płynących od układu sterowania. Prędkość kątowa jest w zasadzie proporcjonalna względem częstotliwości występowania tych impulsów.
Budowa silnika krokowe a jego rodzaje
Biorąc pod uwagę budowę silnika krokowego, można wyróżnić kilka głównych podtypów. Pierwszym są silniki typu PM, wyposażone w magnesy stałe. Kolejne to silniki VR, nazywane także reluktancyjnymi. Wyróżnia się także silniki typu HB, czyli silniki hybrydowe. Te ostatnie są silnikami najbardziej powszechnymi i najczęściej stosowanymi. Łączą one zalety pozostałych typów silników, odznaczając się przy tym dużym momentem oraz wysoką kulturą pracy.
Budowa silnika wpływa także na kąt obrotu, który pod wpływem impulsu elektrycznego może mieć różną wartość. Najczęściej występują silniki krokowe pracujące na poziomie 200 obrotów, gdzie na jeden krok przypada kąt o wartości 1,8 stopnia. Stosowane są także silniki krokowe o wartości 400 kroków, w których na jeden krok przypada 0,9 stopnia.
Zalety silników krokowych
Rozmaite cechy silników krokowych można uznać za ich zalety. Prosta konstrukcja, łatwe sterowanie pracą, duży poziom precyzji oraz wysoki stopień wytrzymałości – to tylko kilka przykładowych. W ich konstrukcji nie występują szczotki, co dobrze wpływa na ich żywotność oraz poprawia odporność na uszkodzenia mechaniczne. Największy wpływ na awaryjność tych elementów mają przede wszystkim łożyska. Dzięki możliwości pracy w tak zwanej otwartej pętli silniki krokowe nadają się do stosowania w prostych aplikacjach, w których są często wyborem optymalnym. Również w bardziej intensywnych aplikacjach mogą sobie poradzić.
Wybór silnika krokowego jest sprawą skomplikowaną, dlatego warto uzgodnić ją ze specjalistą, który pomoże ocenić przydatność poszczególnych elementów. Istotne parametry to między innymi napięcie uwojeń, napięcie zasilania, natężenie prądu (nominalne), rezystancja uzwojenia, moment trzymający oraz moment bezwładności rotora. Ponadto liczy się górna prędkość pracy, prędkość startu i stopu, a także wymiary fizyczne i masa. Jeśli masz wątpliwości jak sprawdzić silnik krokowy oraz jak ocenić jego przydatność, warto skorzystać z fachowej pomocy automatyka, elektryka lub montażysty.