Silniki krokowe

Wśród silników elektrycznych, charakterystyczną grupę stanowią silniki krokowe. To co je odróżnia od większości typów silników obracających się w sposób ciągły, to ruch o zadany kąt obrotu. W wielu aplikacjach ta właściwość jest bardzo pożądana, gdyż pozwala w precyzyjny sposób sterować prędkością, a zarazem jest to prosty sposób na precyzyjne pozycjonowanie w otwartej pętli sprzężenia zwrotnego. Wysoki moment trzymający przy zerowej prędkości, będący stanem normalnej pracy, daje przewagę nad wieloma innymi typami silników prądu stałego, dla których jest to stan niedozwolony i grozi uszkodzeniem silnika. Praca z niskimi prędkościami i wysokim momentem obrotowym to jest coś, co wyróżnia tę grupę spośród innych.

Prosta budowa, m.in. brak komutatora, sprawia, że silniki krokowe cechują się wysoką niezawodnością i nie wymagają konserwacji, a ewentualne awarie związane są głównie z mechanicznym zużyciem łożysk, na skutek długotrwałej eksploatacji

Rozróżniamy trzy główne typy silników krokowych: z magnesami trwałymi, o zmiennej reluktancji i najpopularniejsze – hybrydowe, łączące cechy obu z nich. Dzięki połączeniu wpływu magnesów trwałych i uzębienia tarcz wirnika, uzyskuje się duży moment obrotowy, przy wysokiej precyzji ruchu. Dodatkowo występuje moment hamowania, który mimo odłączonego napięcia zasilania, utrzymuje wał wyjściowy, będący nawet pod niewielkim obciążeniem, w zadanej wcześniej pozycji.

Sterowanie odbywa się w sposób impulsowy. Liczba wykonanych kroków jest proporcjonalna do liczby zadanych impulsów, natomiast prędkość silnika zależy od częstotliwości podawania tych impulsów. W zależności od budowy silników, różny jest kąt kroku. W najczęściej spotykanych silnikach krokowych hybrydowych jest to 1.8°, co odpowiada 200 krokom na obrót. W przypadku silników precyzyjnych, może to być nawet 0.36°, co daje 1000 kroków na obrót. Dodatkowo, większą płynność ruchu i precyzję można uzyskać poprzez sterowanie mikrokrokowe, podczas którego napięcie podawane na poszczególne fazy zmieniane jest stopniowo, dzięki czemu uzyskuje się położenia pośrednie. Pozwala to też zmniejszyć ilość zużywanej energii, jak również ograniczyć wpływ rezonansu silnika.