ساختمان کلی موتورهای پله ای
بطور کلی عملکرد موتورهای پله ای به صورت تبدیل یکسری پالسهای دیجیتال به تغییر زاویه مناسب با آن پالسها در روتور می باشد. روتور به ازای هر پالس یک پله دوران می نماید و اگر این پالسها به طور پیاپی به موتور اعمال شوند روتور به صورت پیوسته دوران خواهد کرد.
موتورهای فوق قابلیت دوران در هر دو جهت را دارا می باشند و به علت نوع ساختمانشان دارای مزایا و معایبی هستند که در زیر به آنها می پردازیم.
مزایا
1- این موتورها بطور لحظه ای قابلیت توقف دارند بدون اینکه اینرسی دورانی منجر به چرخش چند دور اضافه گردد.
2- فرمانهای حرکت برای موتور دیجیتال بوده لذا به راحتی می توان آنها را توسط گیتهای منطقی و یا میکروپروسسور کنترل کرد.
3- نیاز به فیدبکهای گران قیمت و پیچیده برای کنترل دور و یا وضعیت (تاکومتر و چرخ دنده و ...) ندارند.
4- کوپل ماکزیمم همواره به بار وارد می شود.
5- موتورهای پله ای مسئله کموتاسیون زغالها را ندارند.
معایب
1- حداکثر سرعت کاری این موتورها کم می باشد.
2- در حرکت آرام دارای Over Shoot می باشند.
با وجود این معایب در صورتیکه تغذیه سیستم به صورت مناسبی انجام شده و مشخصات موتور با موقعیت و شرایط کاری تطبیق داده شود امکان هرگونه خطا در این موتورها به صفر خواهد رسید.
طبق یک دسته بندی می توان موتورهای پله ای را به دو دسته Unipolar و Bipolar تقسیم کرد که در نوع Unipolar جهت جریان سیم پیچها تنها در یک جهت بوده و در Bipolar جهت جریان دو طرفه می باشد
روش تحریک پله کامل ( Full Step )
با توجه به شکل زیر در این روش در هر لحظه دو سیم پیچ در حالت تحریک می باشند.
استفاده از این روش خصوصا در فرکانسهای پایین و حالت Start – Stop پاسخ بهتری خواهد داشت و گشتاور بیشتری ایجاد می نماید. در این روش با هر تغییر حالت در تحریک فازها موتور یک پله دوران خواهد نمود.
روش تحریک نیم پله ( Half Step )
در این روش قبل از تحریک سیم پیچ دوم در یک فاز سیم پیچ اول قطع می گردد. به همین دلیل در بعضی از حالات تنها یکی از سیم پیچها در حالت تحریک می باشد. این نحوه عملکرد باعث می شود که روتور در یک زاویه بین دو حالت پایدار بایستد و زاویه هر پله نصف می گردد. بنابراین با این روش می توان دقت موتورهای پله ای را افزایش داد. این روش در فرکانسهای پایین نسبت به حالت قبل کوپل کمتری ایجاد می نماید ولی در سرعتهای بالاتر تقریبا کوپلهای یکسان دارند.
سرو موتور AC
سروموتورهای AC همانطور که قبلا ذکر شد انتخاب مناسبی برای کاربردهای با توان پایین هستند و به همین دلیل است که موتورهای AC همیشه به موتورهای DC ترجیح داده میشوند. مزایای سروموتورهای AC به سروموتورهای DC شامل موارد زیر است :
1- روتورهای قفس سنجابی ساده هستند و در مقایسه با سیم پیچی آرمیچر ماشینهای DC از نظر ساختاری ، محکمتر هستند.
2- سروموتورهای AC دارای جاروبک برای کموتاسیون نیستند و نیاز به تعمیر ونگهداری دائم ندارند.
3- هیچ عایقی در اطراف هادی آرمیچر آنچنان که در موتور DC وجود دارد نیست پس آرمیچر می تواند بسیار بهتر گرما را پخش کند.
4- بدلیل اینکه آرمیچر، سیم پیچی های عایق دار پیچیده ای ندارد ، قطر آن می تواند برای کاهش اینرسی روتور بسیار کاهش یابد . این امر به جلوگیری از Over Shoot در مکانیسم سرو کمک می کند .
سروموتورهای AC همانطور که قبلا ذکر شد انتخاب مناسبی برای کاربردهای با توان پایین هستند و به همین دلیل است که موتورهای AC همیشه به موتورهای DC ترجیح داده میشوند. مزایای سروموتورهای AC به سروموتورهایDC شامل موارد زیر است :
1- روتورهای قفس سنجابی ساده هستند و در مقایسه با سیم پیچی آرمیچر ماشینهای DC از نظر ساختاری ، محکمتر هستند.
2- سروموتورهای AC دارای جاروبک برای کموتاسیون نیستند و نیاز به تعمیر ونگهداری دائم ندارند.
3- هیچ عایقی در اطراف هادی آرمیچر آنچنان که در موتور DC وجود دارد نیست پس آرمیچر می تواند بسیار بهتر گرما را پخش کند.
4- بدلیل اینکه آرمیچر، سیم پیچی های عایق دار پیچیده ای ندارد ، قطر آن می تواند برای کاهش اینرسی روتور بسیار کاهش یابد . این امر به جلوگیری از Over Shoot در مکانیسم سرو کمک می کند .
یک سروموتور AC اصولا یک موتور دوفاز القایی است به جز در مورد جنبه‌های خاص طراحی آن.
توان مکانیکی خروجی یک سروموتور DC از 2 وات تا چند صد وات تغییر می کند . موتورهای بزرگتر از این توان بسیار کم بازده اند واگربامشخصات گشتاور سرعت مطلوب ساخته شده باشند برای استفاده در کاربردهای سرو بسیار مشکل ساز خواهند شد . سرو موتورهای دقیق در کامپیوترها ابزارهای سرو و شماری ازکاربردها که به دقت بالایی نیاز است بکار می روند.
سرو موتور
در کاربردهای مدرن ، واژه سرو یا مکانیسم سرو به یک سیستم کنترلی فیدبک که متغیر کنترل شونده ، موقعیت یا مشتق موقعیت مکانیکی به عنوان سرعت و شتاب است، محدود می شود.
یک سیستم کنترلی فیدبک ، سیستم کنترلی است که به نگهداشتن یک رابطه مفروض بین یک کمیت کنترل شده و یک کمیت مرجع ، با مقایسه توابع آنها و استفاده از اختلاف به عنوان وسیله کنترل منجر می شود.
سیستم کنترلی فیدبک الکتریکی ، عموما برای کار به انرژی الکتریکی تکیه می کند . مشخصات مهمی که معمولا برای چنین کنترلی مورد نیاز است ، عبارتند از :
1- پاسخ سریع ،
2- دقت بالا ،
3- کنترل بدون مراقبت و
4- کارکرد از راه دور .
نیاز های چنین کنترلی عبارتست از :
1- وسیله آشکار سازی خطا ،
2- تقویت کننده و
3- وسیله تصحیح خطا ،
که در شکل 1 نشان داده شده است .
هر عنصر هدف ویژه ای در هماهنگ کردن کمیت مرجع با کمیت کنترل شده ایفا می کند . وسیله آشکارسازی خطا هنگامی که کمیت تنظیم شده متفاوت از کمیت مرجع است ، خطا را آشکار می کند . سپس یک سیگنال خطا به تقویت کننده ای که قدرت وسیله تصحیح خطا را فراهم می کند می فرستد . با این توان وسیله تصحیح خطا ، کمیت کنترل شده را آنچنان تغییر می دهد که با ورودی مرجع هماهنگ گردد .
به موتورهایی که به سرعت به سیگنال خطا پاسخ می دهند و سریعا به بار شتاب می دهند سرو موتور گفته می شود . نسبت گشتاور به اینرسی (t/j) یک جنبه بسیار مهم یک سرو موتور است ، زیرا موتور با این فاکتور شتاب می گیرد .
مشخصات اصلی که در هر سرو موتور دیده می شود عبارتست از :
1- گشتاور خروجی موتور باید متناسب با ولتاژ بکار گرفته شده آن باشد .
2- جهت گشتاور سرو موتور باید به پلاریته لحظه ای ولتاژ کنترل بستگی داشته باشد .سرو موتور به دو دسته کلی سرو موتورهای و سرو موتورهای تقسیم می گردد .
سرو موتورهای عموما به سرو موتورهای ترجیح داده می شوند ، بجز برای استفاده در سیستمهای با قدرت خیلی بالا، سرو موتورهای به دلیل اینکه نسبت به سرو موتورهای دارای بازده بیشتری هستند ترجیح داده می شوند . اگر چه تلفات توان نگرانی اصلی در سرومکانیسمها نیستند ، یک موتور پربازده از تلفات بیش از اندازه توان جلوگیری می کند .
موتورهای جریان متناوبAC سنکرون
موتورهای جریان متناوبAC
1- موتورهای سنکرون
2- موتورهای آسنکرون
موتورهای آسنکرون به علت نداشتن کلکتور و سادگی ساختمان آن بیشتر از موتور سنکرون متداول است.
مزایای موتور سنکرون:
1- این موتور دارای ضریب قدرت مناسب و قابل تنظیم است.
2- بازده عالی دارد.
3- در مقابل نوسان ولتاژ حساسیت ندارد.
4- امکان بکار بردن آن به طور مستقیم با ولتاژ زیاد وجود دارد.
5- با تحریک مناسب هیچگونه قدرت راکتیو مصرف نمیکند و فقط قدرت اکتیو مناسب می گیرد.
6- از این موتور میتوان به عنوان مولد قدرت راکتیو برای بالا بردن ضریب قدرت خط استفاده کرد.
معایب موتور سنکرون:
1- یک وسیله راه اندازی اولیه که موتور کمکی و غیره می باشد احتیاج دارد.
2- علاوه بر جریان متناوب برای سیم پیچ استاتور ، جریان دائم برای قطبهای آن هم مورد احتیاج است در نتیجه قیمت ماشین را نسبت به مشابه خود بالا میبرد.
3- سرعت آن ثابت است در نتیجه قابل تنظیم است.
4- نداشتن تحمل اضافه بار ( در صورتیکه خیلی زیادتر از حد مجاز به آن بار دهند میایستد و دوباره بایستی آنرا راه اندازی کرد.)
کاربرد موتور سنکرون:
به خاطر راه اندازی مشکل موتور سنکرون ، مورد استفاده آن محدود است.
به خاطر سرعت ثابت آن، در مواردیکه دور ثابت نیاز باشد، استفاده می شود. در وسایل دقیق مانند ساعتهای الکتریکی و گرام و ....
کاربرد مهم موتور سنکرون ، برای اصلاح Cosφ است. بار روی آن قرار نداده یعنی موتور بدون بار کار میکند در این حالت موتور سنکرون را خازن سنکرون گویند.
معرفی چند دستگاه برای کنترل سرعت موتورهای AC :
این دستگاهها برای کنترل سرعت موتورهای AC آسنکرون قفس سنجابی و یا سیم پیچی شده ساخته شده اند. ( ساخت شرکت پرتو صنعت )