Step Motorun Çeşitleri Nelerdir?

Step Motorun Çeşitleri :

1- Değişken relüktanslı step motorlar (VR-DR)

a- Tek parçalı,
b- Çok parçalı

2- Sabit mıknatıslı step motorlar (PM)

3- Hybrid step motorlar

Not: Uygulamada en çok değişken relüktanslı ve sabit mıknatıslıstep motorlar kullanılmaktadır.

1- Değişken Relüktanslı (Dr) Adım Motoru : 

Değişken relüktanslı adım motoru, en temel adım motoru tipidir. Bu üç fazlı motorun 6 adet stator kutbu vardır. Birbirine 180° açılı olan herhangi iki stator kutbu aynı faz altındadır. Bunun anlamı, karşılıklı kutupların üzerindeki sargıların seri veya paralel olması demektir. Rotor, 4 adet kutba sahiptir. Stator ve rotor nüveleri, genellikle ince tabakalı silisli çelikten yapılır. Düşük manyeto motor kuvveti uygulansa bile stator ve rotor malzemeleri yüksek geçirgenlikli ve içlerinden yüksek mağnetik akı geçecek kapasitede olmalıdır.

2- Sabit Mıknatıslı (Sm) Adım Motorları :

Rotorunda sabit mıknatıs kullanılan adım motoruna sürekli mıknatıslı adım motoru adı verilir.

Silindirik sabit mıknatıs rotor gibi çalışır, etrafında ise her biri üzerine sargılar sarılı olan 4 adet kutbun bulunduğu stator vardır. Burada C ile adlandırılan terminal, her bir fazın birer uçlarının birleştirilerek güç kaynağının pozitif ucuna bağlandığı ortak uçtur. Eğer fazlar faz1, faz2, faz3, faz4 sırasıyla uyartılırsa rotor, saat ibresi yönünde (CW) hareket edecektir. Bu motorda adım açısının 90° olduğu açıkça görülmektedir.

SM adım motorunda adım açısını azaltmak için, manyetik kutup sayısı ile birlikte stator kutup sayısı artırılmalıdır. Fakat her ikisinin de bir sınırı vardır. Buna alternatif olarak küçük adım açılarına sahip karışık yapıdaki SM adım motorları kullanılmaktadır. Motorda sargılar birbirinden bağımsızdır. Kare dalga biçimindeki sinyaller hangi bobine yada bobinlere uygulanırsa rotor sargısının yanına doğru çekilir.

Disk biçiminde doğal mıknatıs rotorlu hafif tip (PM) adım motorlar, adım açısını küçültmek, ağırlığı azaltmak için geliştirilmiştir. Bu motorlarda disk manyetik olmayan bir maddeden yapılmıştır. Doğal mıknatıslar ise bu disk üzerine bir N kutbu ve bir S kutbu oluşturacak biçimde sıralanmıştır.

3- Karışık Yapılı (Hybrid) Adım Motoru :

Rotorunda sabit mıknatıs bulunan bir diğer adım motoru da karışık yapılı adım motorudur. Hybrid kelimesi, motorun sabit mıknatıslı ve değişken relüktanslı motorların prensiplerinin birleş mesinden dolayı verilmiştir. Günümüzde çok geniş bir kullanım alanına sahip olan hybrid adım motorunun yapısı, şekilde verilmiştir. Statorun nüve yapısı değişken relüktanslı adım motorunun aynısı veya çok benzeridir. Fakat sargıların bağlantısı, değişken relüktanslı motorunkinden farklıdır. Değişken relüktanslı adım motorunda bir kutupta bir fazın iki sargısından sadece bir tanesi sarılmış iken, 4 fazlı karışık yapılı adım motorunda iki farklı fazın sargıları aynı kutupta sarılmıştır. Bundan dolayı bir kutup sadece bir fazın altında değildir. Karışık yapılıadım motorlarında moment, diş yapılarındaki hava aralıklarının manyetik alanlarının etkileşimi ile oluşturulur. Bu tip motorlarda sürekli mıknatıs, sürücü kuvveti oluşturmak için önemli rol oynamaktadır. Fakat karışık yapılıadım motorundaki rotor ve stator dişlerinin küçük adım açıları elde etmek için dizayn edildiği bilinmelidir.

Bu motorun hem rotoru hem statoru çıkıntı şeklindeki dişlere sahiptir. Rotor, yumuşak demirden yapılmıştır. Bu sayede statordaki sargılarda oluşan manyetik alan, kendisine en yakın rotor dişlilerini çekerek dönüşü sağlamaktadır. Hiybrid tipi adım motorların dönüş derecesi 1,8° gibi çok küçük değerlere indirilebilmektedir.

Step Motorlarda Karşılaşılan Terimler Nelerdir?

Step Motorlarda Karşılaşılan Terimler

Step Açısı (SA) : Bu, derece cinsinden açısal bir dönme olup, sargı polaritesinin her bir değişiminde mil döner. Bu, tek bir giriş darbesi ile sağlanır. Derece / step veya sadece derece olarak ifade edilir.

Dönme Başına Step (SPR) : Bu 360°’lik bir tam dönme için gerekli olan toplam step sayısını gösterir.
SPR= 360°/SA

Saniye Başına Step (SPS) : Motorun gittiği 1 saniyedeki açısal step sayısı, A.C. ve D.C. motorların dakika başına dönme hızı ile karşılaştırılabilir.

Step Doğruluğu : Bu, pozisyon doğruluğu hassasiyeti olup genellikle tek step açısının yüzdesi olarak ifade edilir.

Artık Tork (Moment) : Bu tork, güç uygulanmazken durma durumunda vardır. Sadece sürekli mıknatıslı (permanet-magnet) rotor türündeki motorlarda görülür.

Step Cevabı : Bu tek bir step yardımıyla motor hareket ettirmek için geçen zamanda, motor torkunun atalete oranının ve sürücü devre karakteristiğinin bir fonksiyonudur.

Tork (Moment) - Atalet Oranı (TIR) : Bir step motor için yararlılığın tanımıdır. Yüksek TIR, daha iyi step. Cevabı şöyle olmalıdır:

TIR = Tutma Torku / Rotor Ataleti (1/sn.)

Tutma Torku (momenti) : Oransal güç uygulandığında ve sıfır hızda (durma durumu) motor mili, tutma torku etkisindedir. Motor mili, elle döndürülmeye çalışılırsa manyetik alan dönmeye karşı koyacaktır. Ancak mile dışarıdan çok küçük bir tork uygulandığında tutma pozisyonu terk edilecektir.

Dinamik Tork (Moment) : Düşük hızda çalıştırılsa bile bir step motorun geliştirebileceği dinamik tork, her zaman için tutma torkundan daha düşüktür.
Örneğin 50 step/sn. hızda sürtünme kuvvetini ve toplam yük ataletini kıracak dinamik tork, yaklaşık olarak tutma torkunun %80’i kadardır. Hız arttıkça tork azalır.

Bu azalmanın sebebi, stator sargılarının endüktif olmasıdır. Bu sargılara uygun D.C. kaynağı bağlandığı zaman akım, nominal değerine doğru geçici olarak artar. Sargılar çok hızlı olarak açılıp kapatılırsa nominal akıma hiçbir zaman ulaşılamaz ve bu sebeple motor, düşük hız torkundan daha düşük tork geliştirir. Anahtarlama hızının artırılması, ortalama akımıve torku daha da azaltacaktır.

Sürücü Devresi : Bu ifade elektronikte motor kontrolü için tanımlanmış genel bir terimdir. Genellikle bir güç kaynağı, ardışık lojik ve güç anahtarlama gibi bölümlerden meydana gelir.

Step Motorlar (Adım Motorları) Nedir? Yapısı, Çalışma Prensibi, Avantaj ve Dezavantajları Nelerdir?

Step Motorlar (Adım Motorları) :

Step motor, elektrik enerjisini dönme hareketine çeviren elektromekanik bir cihazdır. Elektrik enerjisi alındığında rotor ve buna bağlı şaft, sabit açısal birimlerde (step-adım) dönmeye başlar. Step motorlar, çok yüksek hızlı anahtarlama özelliğine sahip bir sürücüye bağlıdırlar (step motor sürücüsü). Bu sürücü, bir encoder veya PLC'den giriş palsları alır. Alınan her giriş palsında, motor bir adım ilerler. Step motorları, bir motor turundaki adım sayısı ile anılır. Örnek olarak 400 adımlık bir step motor, bir tam dönüşünde (tur) 400 adım yapar. Bu durumda bir adımın açısı 360/400 = 0.9 derecedir. Bu değer, step motorun hassasiyetinin bir göstergesidir. Bir devirdeki adım sayısı yükseldikçe step motor hassasiyeti ve dolayısı ile maliyeti artar.
Step motorlar, yarım adım modunda çalıştıklarında hassasiyetleri daha da artar. Örnek olarak 400 adım/tur değerindeki bir step motor, yarım adım modunda tur başına 800 adım yapar. Bu da 0.9 dereceye oranla daha hassas olan 0.045 derecelik bir adım açısı anlamına gelir. Bazı step motorlarda mikro step tekniği ile adım açılarının daha da azaltılması söz konusudur. Ancak tork kayıpları nedeni ile bu kullanım şekli etiketleme makineleri için pek uygun değildir. Step motorun adım açısı ile birlikte step motordan tahrik alan çekme silindirinin çapı, etiketleme hassasiyetini belirler. Yüksek hızlarda hassas bir etiketleme yapabilmek için bu değerlerin en uygun kombinasyonu gerekmektedir.

Adım motorlarının bu kadar çok kullanılma alanı bulmasının nedeni, bu motorlarınbazı avantajlara sahip olmasıdır. Bu avantajlar aşağıdaki gibi sıralanabilir:

* Geri beslemeye ihtiyaç göstermezler. Açık döngülü olarak kontrol edilebilirler.

* Motorun hareketlerinde konum hatası yoktur.

* Sayısal olarak kontrol edilebildiklerinden bilgisayar veya mikroişlemci gibi elemanlarla kontrol edilebilirler.

* Mekanik yapısı basit olduğundan bakım gerektirmezler.

* Herhangi bir hasara yol açmadan defalarca çalıştırılabilirler.
Adım motorlarının bu avantajları yanında bazı dezavantajları da aşağıdaki şekilde sıralanabilir:

* Adım açıları sabit olduğundan hareketleri sürekli değil darbelidir.
* Sürtünme kaynaklı yükler, açık döngülü kontrolde konum hatası meydana getirirler.

* Elde edilebilecek güç ve moment sınırlıdır.

Yapısı :

Step motor statorunun birçok kutbu (genellikle sekiz) vardır. Bunların polaritesi elektronik anahtarlar yardımıyla değiştirilir. Anahtarlama sonucunda statorun ortalama güney ve kuzey kutupları döndürülmektedir. Rotorun güney kutbu, statorun kuzey kutbu sıralıdır. Rotorun mıknatıslığı, bir sürekli mıknatıs veya dış uyarım metotlarıyla oluşturulabilir. Bu arada sürekli mıknatıs oluşacaktır. Adımları (stepler) vasıtasıyla ortalama stator alanı döner ve rotorda bunu benzer (adımlar) stepler arasında takip eder. Daha iyi bir seçicilik elde etmek için rotor ve stator üzerine küçük dişler yapılmaktadır. Bu dişler bir birleriyle temas etmemelidir.

Çalışma Prensibi :

Step motora giriş pals uygulandığı zaman, belli bir miktar döner ve durur. Bu dönme miktarı, motorun yapısına göre belli bir açı ile sınırlandırılmıştır. Step motorda rotorun dönmesi, girişe uygulanan pals adedine bağlı olarak değişir. Girişe tek bir pals verildiğinde rotor, tek bir adım hareket eder ve durur. Daha fazla pals uygulanınca pals adedi kadar adım hareket eder.

Step motor, bir daire içinde elektromanyetik alanların dönüşü ile ifade edilebilir. Şekildeki 1 nolu anahtar kapandığı zaman sabit mıknatıs kendiliğinden 1. elektromanyetik alan ile aynı hizaya gelecektir. Bundan sonra 1 nolu anahtar açılıp, 2 nolu anahtar kapatılırsa sabit mıknatıs 2. elektromanyetik alanın karşısına gelecektir. Bu olaylar sırasıyla tekrarlanırsa daimi (sabit) mıknatıs, yani rotor bir daire içinde düzgün şekilde döner.