Motoarele bipolare cu magnet permanent si motoarele hibride se construiesc
exact cu acelasi mecanism care este folosit la motoarele unipolare, dar cele
doua infasurari se bobineaza mai simplu, fara priza centrala. Astfel, motorul este mai simplu dar circuitul de
comanda necesar pentru a reversa polaritatea fiecarei perechi de poli ai
motorului este mai complex. Schematic, in figura 8.4, se arata cum este bobinat
un asemenea motor, in timp ce sectiunea transversala este exact aceeasi cu
sectiunea transversala prezentata in figura 8.2.
Numarul de pasi pe
rotatie, Np, pentru motorul prezentat in figura 8.4 este:
(8.4.)
in care p este numarul
de perechi de poli rotorici.
Circuitul de comanda
pentru un asemenea motor necesita un circuit de comanda punte - H pentru fiecare infasurare (fig. 8.5). Pe scurt o punte H
permite ca polaritatea aplicata fiecarui sfarsit de infasurare sa fie
controlata independent. Secventele de comanda pentru un asemenea motor sunt
aratate mai jos, folosind simbolurile + si - pentru a indica polaritatea
aplicata fiecarei borne a motorului:
Borna
1a
1b
2a
2b
Timp à
De notat ca aceste secvente sunt identice cu cele ale unui motor unipolar cu
magnet permanent, astfel incat - pe scurt - nivelul puntii H a electronicii de
comutatie a sursei si sistemele de comanda pentru cele doua tipuri de motoare
pot fi identice.
Trebuie observat ca
multe chip-uri de comanda in punte H completa au o intrare de comanda pentru a
valida iesirea si o alta pentru a comanda sensul de rotatie. Fiind date doua asemenea
chip-uri, unul pentru infasurare, secventele de comanda urmatoare vor roti
motorul ca secventele prezentate mai sus:
Enable1
Sens 1
x
x
x
x
x
x
x
x
Enable2
Sens 2
x
x
x
x
x
x
x
x
Timp à
Pentru a distinge un motor bipolar de alte motoare cu 4 fire se
masoara rezistentele dintre diferite borne. Merita observat ca unele motoare
pas-cu-pas cu magnet permanent au 4 infasurari independente aranjate ca doua
grupuri de cate doua. In interiorul fiecarui grup, daca doua infasurari sunt
bobinate in serie rezulta un motor bipolar de tensiune mare. Daca sunt bobinate in paralel rezulta un motor
bipolar de tensiune redusa. Daca sunt bobinate in serie cu o priza centrala
rezulta un motor unipolar de tensiune redusa.
Circuitul echivalent
pe faza al motorului pas-cu-pas este reprezentat in figura 8.6. Se poate
observa ca, motorul pas-cu-pas functioneaza doar in regim tranzitoriu similar
unui circuit RL alimentat la borne cu pulsuri dreptunghiulare de tensiune.
b
a
Pentru cazul unui
motor pas-cu-pas bipolar alimentat de la sursa de tensiune prin intermediul
unei punti in H, presupunand ca frecventa pulsurilor de tensiune este suficient
de redusa astfel incat sa se atinga regimul stabilizat, curentul pe o faza a
statorului este dat de relatia:
(8.5.)
in care = L/r este constanta electrica de timp (fig.
8.6.a.). Pentru a micsora constanta de timp se inseriaza o rezistenta R (fig. 8.6.b.) si
se creste corespunzator tensiunea sursei de alimentare a puntii pentru a pastra
neschimbat curentul pe faza al motorului. In acest caz se obtine:
(8.6.)
Daca frecventa
pulsurilor de tensiune creste, regimul stabilizat nu mai poate fi atins; in
acest caz curentul printr-o faza a motorului scade (fig. 8.7.) si prin urmare,
cuplul electromagnetic la axul motorului scade odata cu cresterea frecventei.
Este de remarcat ca, spre deosebire de masinile electrice rotative clasice, in
cazul motorului pas-cu-pas, curentul statoric este maxim la viteza unghiulara
zero si scade pe masura ce viteza unghiulara creste; de asemenea si pierderile
prin efect Joule sunt maxime atunci cand rotorul este oprit (calat) si scad
odata cu cresterea frecventei.
Caracteristica
cuplului electromagnetic in functie de frecventa pulsurilor tensiunii de
alimentare a motorului pas-cu-pas poate fi aproximata cu o cosinusoida de
forma:
(8.7.)
in care fmax este
frecventa maxima de pornire in gol. In figura 8.9. este prezentat aspectul
acestor caracterisitici. Se remarca existenta a doua zone de functionare delimitate
de curba limita de accelerare-oprire. Pentru frecvente ale semnalului de
comanda mai mici decat fmax motorul pas-cu-pas functioneaza in regim
de pornire-oprire si realizeaza pozitionarea sarcinii fara pierderi de pasi
(fig. 8.9.a). Pentru domeniul de frecvente fmax < f < flim
motorul pas-cu-pas nu mai realizeaza pozitionarea sarcinii dar axul acestuia se
roteste cu frecventa impusa de semnalul de comanda; in acest caz se pot produce
pierderi de pasi (fig.8.9.b). Daca frecventa impusurilor creste peste flim
motorul nu poate functiona (se opreste). Curbele prezentate in figurile
8.8 si 8.9 sunt realizate prin simulare pe calculator; in practica raportul f/fmax
depinde atat de tipul de motor utilizat, de sistemul de comanda utilizat precum
si de inertia sarcinii.
(8.4.)
(8.5.)
(8.6.)
(8.7.)
