Всем здравствуйте. Электронные изделия не имеют долгого срока службы, и мы их меняем на более современные или убираются в кладовку. Некоторые из их компонентов, могут найти другое применение, включая электродвигатели и, возможно, некоторые модули питания. Интересные шаговые двигатели можно найти, например, в некоторых старых принтерах, факсах и сканерах. Да и еще упомянем также старые дисководы. Как не странно, что чем старше оборудование, тем качественней двигатель. Я считаю, что выбрасывать такие качественные двигатели очень жаль. К примеру, приведу фото разнообразных двигателей.
На сегодняшний день шаговый двигатель используется во многих устройствах, например, в 3D-принтерах, но он также может использоваться для управления множеством других механизмов. Используя двигатели от отслуживших свой срок разных устройств, мы можем немного сэкономить. На самом деле его управление относительно сложное, но довольно хорошо известное. Мы не будем здесь рассматривать схемы контроллеров. В интернете можно найти множество схем управления шаговыми двигателями, даже у меня были опубликованы таковые схемы.
Во многих случаях нам достаточно что бы двигатель просто вращался с постоянной скоростью, и мы могли изменять его направление вращения. И на самом деле мы можем легко запустить шаговый двигатель для такого использования, мы делаем его синхронным. Подаем на двигатель переменное напряжение от небольшого трансформатора. Кроме того, нам нужен только конденсатор, который сдвигает фазное напряжение на одной из катушек. Таким образом, включение очень простое, и его стоит попробовать, даже если в данный момент такой привод нам не нужен.
Полученный таким включением синхронный двигатель имеет несколько необычные особенности. Он очень точно поддерживает скорость, которая определяется теперь частотой сети 50 Гц. Мы также можем узнать количество полюсов, слегка повернув двигатель рукой и посчитав, сколько раз он останавливался из-за воздействия магнита. Количество остановок в два раза больше количества полюсов, потому что северный и южный полюса магнита всегда чередуются друг с другом.
Поэтому для двенадцати полюсного двигателя мы считаем 24 остановки на оборот. Моторы чаще всего имеют 12 или 24 полюса. Однако бывает и другое количество полюсов. И ротор поворачивается на угол, соответствующий угловому шагу одной пары полюсов. Можно рассчитать обороты в секунду, разделив 50 на количество полюсов. Таким образом, обычный двенадцати полюсный двигатель будет иметь ровно 50/12 = 4 и 2/12 оборотов в секунду. 24-полюсный двигатель будет иметь половину скорости, то есть 2 и 2/24 оборота в секунду. Двигатель с большим количеством полюсов вращается медленнее. Вот приведу схему обмоток для визуального рассмотрения.
Двигатель имеет две катушки. Центр обмотки часто выводится наружу, поэтому одна катушка имеет 3 вывода. В этом случае двигатель имеет 6 выходов. Если центры обмоток соединены внутри, то только 5 или 4. С помощью омметра выясняем, какие провода принадлежат к обмотке. Для синхронного двигателя мы стараемся использовать всю обмотку каждой катушки. Здесь мы измеряем наибольшее сопротивление. Соединяем выводы катушек (1, 3), между двумя другими выводами (2, 4) включаем конденсатор С. Конечно немного нужно позаниматься с замерами и выяснить выводы принадлежащие катушки. А вот эта схема включения.
Для двигателей с сопротивлением обмотки в десятки Ом для проверки подойдет небольшой трансформатор с напряжением около 12В. Конденсатор не должен быть электролитическим и на напряжение 63В. Чем меньше сопротивление обмотки, тем больше емкость конденсатора и ниже напряжение на выходе трансформатора. Для начала подключаем емкость конденсатора около 4 мкФ.
После подключения источника питания двигатель запустится, но, вероятно, у него не будет большого крутящего момента и он не будет работать плавно. Пробуем добавить к конденсатору еще один и смотрим за поведением двигателя. При нормальной мощности, двигатель обладает максимальным крутящим моментом, работает плавно и тихо, практически без вибрации. Если у нас есть возможность посмотреть осциллографом на форму напряжения на катушке за конденсатором, мы не увидим высоких гармонических искажений.
В идеале напряжение на этой катушке сдвинуто по фазе на 90 градусов к напряжению на выходе трансформатора. Когда один сигнал проходит через ноль, другой сигнал имеет положительный или отрицательный синусоидальный максимум. Это хорошо видно на двухканальном осциллографе. Подключите массу осциллографа к клеммам катушек (на схеме 1, 3), а щупы - к обоим выводам конденсатора.
При замыкании выключателя питание переключается на второй выход конденсатора, и, таким образом, направление вращения двигателя меняется на противоположное. В качестве переключателей S1 и S2 мы можем использовать те, которые работают в цепях переменного тока, ну и конечно можно применить и реле если это необходимо. И еще стоить добавить переключатели не должны быть включены одновременно включаем или S1 либо S2 и меняем направление вращения.
Для практического использования найденную емкость C1 можно собрать из подходящих конденсаторов. Если нам нужен больший крутящий момент, мы немного увеличим напряжение питания. Напряжение питания влияет только на крутящий момент, оно не влияет на скорость вращения двигателя. Если в конструкции двигатель будет работать долгое время, мы должны проверить его на нагрев в этих условиях.
Температура поверхности не должна превышать примерно 50 градусов по Цельсию даже после длительного периода эксплуатации. Мощность двигателя соответствует его размеру, поэтому чем больше, тем мощнее. Миниатюрному двигателю от дисковода требуется всего около 5В, и он имеет небольшую мощность.
Таким образом полученный нами синхронный двигатель — это вполне надежная тихоходная машина, имеющая практически неограниченный срок службы, изнашиваются только подшипники. На таких малых скоростях даже их износ очень мал. Двигатель может управлять всем, что требует в долгосрочной перспективе достаточной мощности. Так что для самоделок вполне неплохое применение.