Co to jest silnik krokowy ?

Silnik krokowy to rodzaj silnika elektrycznego charakteryzujący się precyzyjnym i krokowym ruchem wirnika. Składa się z metalowego rdzenia cewki oraz, wirnika które generują moment obrotowy oraz ruch wirnika. Działanie polega na pobudzaniu cewek, dzięki czemu wirnik przemieszcza się krokowo. Pozwala to na osiągnięcie precyzyjności co przekłada się na dużą dokładność ruchu silnika. Silniki krokowe najczęściej wykorzystywane są w w maszynach typu: drukarki 3D, plotery CNC, roboty przemysłowe.

Sposób działania silników krokowych

Silniki krokowe pracują na zasadzie zmiany pola magnetycznego, który przyciąga oraz przepędza wirnik z jednego pola magnetycznego do drugiego, co pozwala na obrót wirnika o wcześniej zażądany kąt. Sterowanie silników krokowych odbywa się za pomocą impulsów elektrycznych wysyłanych do sterownika. Impuls przesuwa wirnik o niewielką odległość, co inaczej nazywane jest „krokiem”. Liczby kroków na jeden obrót silnika jest uzależniony od jego konstrukcji. Silnik krokowy posiada możliwość sterowania w trybie jednokierunkowym lub w trybie dwukierunkowym. W trybie jednokierunkowym silnik obraca się w jednym kierunku natomiast w trybie dwukierunkowym w obie strony.

Do czego najlepiej używać silników krokowych ?

Silniki krokowe znajdują szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach, w których wymagana jest precyzyjna kontrola ruchu. Poniżej przedstawiamy przykładowe zastosowania silników krokowych w naszych konstrukcjach:

• Frezarka CNC Lead

• Frezarka CNC Pro Lead

• Frezarka C-Beam

• Ploter Acro

• Prowadnice liniowe

• Stoły krzyżowe

• Drukarki 3D V-Core

Oraz w większości projektów realizowanych według waszych indywidualnych potrzeb.

Zalety silników krokowych

• Silniki krokowe charakteryzują się precyzyjną kontrolą pozycji

• Silniki krokowe działają bezczujnikowo

• Wysoka wydajność

• Stały moment obrotowy

• Brak drgań

Podstawy Montażu Silnika Krokowego NEMA

Instalacja silnika krokowego NEMA wymaga zrozumienia zarówno mechanicznego, jak i elektrycznego aspektu montażu. Ważne jest, aby silnik był prawidłowo wycentrowany i zabezpieczony, a wszystkie połączenia elektryczne były solidne i dobrze izolowane. Silniki krokowe z sterownikiem często posiadają szczegółowe instrukcje montażu, które należy śledzić krok po kroku, aby zapewnić optymalną pracę urządzenia.

1. Zrozumienie Aspektów Montażu: 
   • Zapoznaj się z mechanicznymi i elektrycznymi wymaganiami specyficznymi dla twojego modelu silnika krokowego NEMA. 
2. Centrowanie i Zabezpieczenie Silnika: 
   • Upewnij się, że silnik jest prawidłowo wycentrowany w miejscu montażu. 
   • Zabezpiecz silnik, aby uniknąć wibracji i zapewnić stabilność operacyjną. 
3. Wykonanie Połączeń Elektrycznych: 
   • Dokładnie połącz silnik z odpowiednimi przewodami elektrycznymi. 
   • Sprawdź, czy wszystkie połączenia są solidne i dobrze izolowane, aby uniknąć ryzyka zwarcia lub uszkodzenia.
4. Śledzenie Instrukcji Montażu: 
   • Postępuj zgodnie z dołączonymi do silnika krokowego ze sterownikiem instrukcjami montażu. 
   • Skorzystaj z zaleceń producenta dotyczących kolejności wykonywania kroków montażowych. 
5. Testowanie po Montażu: 
   • Po zakończeniu montażu przeprowadź testy, aby upewnić się, że silnik pracuje poprawnie. 
   • Sprawdź, czy nie występują nieprawidłowe hałasy, nadmierne wibracje, czy inne oznaki problemów z montażem. 

Przestrzeganie tych punktów zapewni, że montaż silnika krokowego NEMA będzie przeprowadzony prawidłowo, co jest kluczowe dla osiągnięcia optymalnej wydajności i długotrwałej stabilności pracy urządzenia.

Sterowanie silnikiem krokowym

Podczas budowy napędów bardzo ważne jest uwzględnienie całego zestawu, czyli silnika wraz ze sterownikiem. Właściwości układu napędowego zależą zarówno od parametrów silnika, jak i sterownika, dlatego nie da się ich rozpatrywać osobno. Sterowanie silnikiem krokowym zależy od sposobu jego zbudowania oraz zastosowania. Istnieją różne sposoby sterowania silnikami krokowymi, ale najczęściej stosowane są trzy metody: sterowanie jednopółwokowe, sterowanie dwupółwokowe i mikrokrokowe.

1. Sterowanie jednopółwokowe – Napięcie zasilania aplikowane jest na jedno z dwóch dostępnych cewek silnika co powoduje jego obrót. Ta metoda jest stosowana w silnikach unipolarnych.

2. Sterowanie dwupółwokowe – Napięcie zasilania jest aplikowane na dwie cewki co powoduje obrót silnika. Ta metoda jest stosowana w silnikach bipolarnych.

3. Sterowanie mikrokrokowe – Napięcie zasilania aplikowane jest w sposób pulsacyjny co przekłada się na bardziej precyzyjne i płynne ruchy silnika. Sterowanie to jest bardziej złożone co umożliwia uzyskanie dużej precyzji pozycjonowania.

W każdej z wyżej wymienionych metod, ruch silnika jest realizowany za pomocą sterownika, który generuje impuls elektryczny na cewki silnika. Następnie dana sekwencja jest przekazywana do silnika co generuje obrót z określoną prędkością i kierunkiem.

Porównanie Silników Krokowych NEMA: Co Wybrać dla Twojego Projektu?

Wybór odpowiedniego silnika krokowego NEMA może być decydujący dla sukcesu projektu. Silniki różnią się rozmiarem, klasą NEMA, maksymalnym momentem obrotowym i sposobem sterowania. Dla projektów wymagających dużej precyzji, jak drukarki 3D czy maszyny CNC, preferowane mogą być silniki z większym momentem obrotowym i lepszą rozdzielczością kroku. Porównanie specyfikacji technicznych i realnych potrzeb projektowych pomoże w wyborze najbardziej odpowiedniego modelu.

Rozważania Dotyczące Liczby Osi: 

• Silniki 1-osiowe: Najprostsze rozwiązanie, idealne dla aplikacji wymagających ruchu w jednej płaszczyźnie, takich jak proste maszyny lub mechanizmy. 
• Silniki 3-osiowe: Te silniki są kluczowe w zaawansowanych aplikacjach, takich jak drukarki 3D i frezarki CNC, gdzie potrzebna jest kontrola ruchu w trzech wymiarach. 
• Silniki 4-osiowe: Używane w bardziej złożonych maszynach CNC, które mogą wymagać dodatkowego obrotu narzędzia lub obrabianego elementu, oferują dodatkową osią, co zwiększa ich wszechstronność.

Różnice w Maksymalnym Momencie Obrotowym: 

• Silniki 2Nm (Newton metr): Dobre do lekkich lub średnio ciężkich aplikacji, gdzie wymagana jest umiarkowana siła. 
• Silniki 3Nm: Lepsze dla aplikacji wymagających większej siły, jak duże drukarki 3D czy małe frezarki. 
• Silniki 12Nm: Najlepiej nadają się do ciężkich zastosowań przemysłowych, gdzie potrzebna jest maksymalna siła, np. w dużych maszynach CNC.

Dokonując wyboru, warto również zastanowić się nad typem sterownika, który będzie kompatybilny z wybranym modelem silnika, a także nad całkowitym kosztem systemu, jego efektywnością energetyczną i łatwością integracji z innymi komponentami projektu. Porównanie tych wszystkich aspektów pozwoli na wybranie najodpowiedniejszego silnika krokowego NEMA, który najlepiej spełni wymagania specyficznego zastosowania.