Silnik krokowy – budowa, działanie. Jakie ma zastosowanie?
Silnik krokowy jest silnikiem elektrycznym. Charakteryzuje się impulsywnie zasilanym prądem elektrycznym. Efektem tego jest fakt, że silnik krokowy nie obraca się ruchem stałym, tylko wykonuje ruch o ustalony kąt obrotu. Taki mechanizm działania sprawia, że silniki krokowe są wykorzystywane w różnych urządzeniach. Można je spotkać m.in. w automatach przemysłowych, modelach, a także samochodach. Na jakich zasadach działa silnik krokowy?
Silniczek krokowy: co to jest?
Definicje silnika krokowego określa norma PN-87/E-01006. Mówi ona, że: „silnik krokowy jest to silnik przekształcający ciąg sterujących impulsów elektrycznych na ciąg przesunięć kątowych lub liniowych”.
Silniki krokowe od lat są stosowane w różnego typu urządzeniach. Znajduje zastosowanie w różnego typu obrabiarkach, ploterach, drukarkach, a także napędach dyskietek i CD ROM-ach. Nie można też zapomnieć, że występuje w samochodach. Aby działać, standardowy silniczek krokowy potrzebuje zasilania prądem stałym, źródła impulsów, układu logicznego oraz stopnia wyjściowego mocy. Mimo że wszystkie silniki krokowe działają podobnie, to mechanika wyróżnia kilka typów. Dzieli się je według typu pracy, rodzaju wirnika i stojana, szczegółów konstrukcyjnych. Zgodnie z podziałem wyróżnia się dwa główne typy silniczków krokowy:
- silniki wirujące – ich praca powoduje przesunięcie kątowe wokół osi,
- silniki liniowe – w wyniku ich pracy uzyskuje się przesunięcia wzdłuż osi silnika.
Oprócz tego podziału ma też zastosowanie podział na silniki krokowe o zmiennej reluktancji, silniki z magnesem trwałym oraz hybrydowe.
Silnik krokowy: budowa
Budowa silnika krokowego nie należy do skomplikowanych, chociaż laik w zakresie techniki może mieć z nią problemy. Postawą jest rota i stojana – te dwa elementy odpowiadają za rotacyjną pracę urządzenia. Silnik może mieć kilka rodzajów napędów krokowych prądu stałego:
- o zmiennej reluktancji (VR),
- z magnesem stałym (PM),
- hybrydowy oraz tarczowy.
Najprostszą budowę ma silnik o zmiennej reluktancji, chociaż obecnie prym na rynku wiodą modele z magnesem stałym oraz hybrydowe. Te pierwsze mogą pochwalić się niższym kosztem zakupu, jednak silniki krokowe hybrydowe mają wyższą rozdzielczość oraz prędkość obrotu.
Silnik krokowy: zasada działania
Silniczki krokowe działają na zasadzie obracania i przyciągania elektrycznie wytworzonych biegunów magnetycznych wewnątrz silnika. Mówiąc dokładniej, zadaniem silnika krokowego jest przekształcenie energii eklektycznej na energię mechaniczną. W silnikach krokowych jest to możliwe dzięki temu, że ich ruch jest bardzo precyzyjny – o wiele dokładniejszy niż w silnikach konwencjonalnych. Obrót wirnika o określony kąt powoduje, że dochodzi do przemieszczania sterowanego przedmiotu. Odległość przemieszczenia jest dokładnie określona. Zachodzi tu zasada, im wyższa rozdzielczość silnika krokowego, tym bardziej jest on precyzyjny. Sterowanie silnikiem krokowym sprawia, że przesuwa się on o konkretną liczbę kroków. Warto wspomnieć, że silniki krokowe posiadają kilka rodzajów sterowania. Obecnie zastosowanie ma:
- sterowanie pełnokrokowe – silnik przy tym sterowaniu pracuje na dwie fazy; w efekcie sterowania pełnokorkowego silnik wykonuje takie same ruchy, jak przy sterowaniu jednofazowym, z tym że pozycja wirnika jest przesunięta o pół kroku;
- sterowanie półkrokowe – to złożone sterowanie licznikiem krokowym, które opiera się na tym, że stojan zasilany jest naprzemiennie na jedną, a następnie drugą fazę; w efekcie krok jest dwukrotnie mniejszy i pozwala wyeliminować drgania mechaniczne w trakcie pracy silnika;
- sterowanie mikrokrokowe – w nim każdy krok jest podzielony na wiele mniejszych, co pozwala uzyskać większą rozdzielczość i płynniejszą pracę.
Silnik krokowy w samochodzie
Silnik krokowy w samochodzie służy do regulacji prędkości biegu jałowego. W praktyce oznacza to, że jest bardzo ważnym elementem osprzętu silnika pojazdu z wtryskiem paliwa i zapłonem iskrowym. Bez silnika krokowego auto nie mogłoby utrzymać stałej prędkości obrotowej na biegu jałowym, a także podczas wyprzęgania. Jego działanie w samochodzie można zaobserwować, np. podczas dojeżdżania do sygnalizacji świetlnej na wysokim biegu – zadaniem jest zapobieganie zgaśnięciu auta.
Działanie silnika krokowego w samochodzie opiera się na mikrometrycznych ruchach. Powodują one odchylanie przepustnicy w obie strony i ustalają jej położenie. Sterowanie silnikiem krokowym odbywa się drogą elektroniczną i opiera na podstawie ilości impulsów, które otrzymuje z elektronicznego modułu sterującego. Im więcej tych impulsów (kroków), tym większe wychylenie.
Silniczek krokowy: objawy uszkodzenia
Silnik krokowy w samochodzie, jak każda część, może się zepsuć. Jego naprawa nie jest pokrywana z ubezpieczenia samochodu, należy dokonać jej na własny koszt. Do wizyty w warsztacie powinny skłonić takie objawy, jak: nierówna praca silnika, jego przygasanie, całkowite gaśnięcie na biegu jałowym lub podczas jazdy z niską prędkością. Objawy uszkodzonego silniczka krokowego wymagają pilnej interwencji, w przeciwnym razie może dojść do uszkodzenia przepustnicy.
Uszkodzony silnik krokowy: objawy i co dalej?
Awaria silnika krokowego wymaga szybkiej wizyty u mechanika lub w domowym warsztacie. Na szczęście naprawienie usterki nie jest problematyczne ani też zbyt kosztowne. Decydując się na samodzielnie naprawienie silnika, trzeba zaopatrzyć się w: specjalne klucze, penetrator w sprayu oraz nowy silniczek z uszczelką w zestawie.
Silnika krokowego w samochodzie należy szukać pośrodku komory silnika. Trzeba jednak pamiętać, że nie w każdym aucie jest tam zamontowany. Może się zdarzyć, że mieści się przed samą gardzią oddzielającą komorę silnika od kabiny lub jest ukryty w zabudowanej komorze silnika. W takich przypadkach wymiana silniczka krokowego wiąże się z koniecznością rozmontowania wielu podzespołów.
Po jego znalezieniu, a jeszcze przed wymianą, należy odłączyć akumulator pojazdu i wypiąć wtyczkę silniczka z komputera pokładowego, odkręcając śruby. W przypadku trudności można spryskać je penetatorem i chwile odczekać. Następnie należy wymontować stary silniczek, a w jego miejsce wstawić nowy. Po przekręceniu go trzeba z powrotem podłączyć akumulator. Warto tu zaznaczyć, że wymiana silniczka krokowego wiąże się z jego adaptacją. Ta zazwyczaj następuje po kilku przejechanych kilometrach. Może się jednak zdarzyć, że adaptacja silnika krokowego nie następuje automatycznie, w takich sytuacjach nie obejdzie się bez kalibracji urządzenia przy użyciu komputera diagnostycznego. Jeśli wymiana silniczka krokowego wydaje się kierowcy trudnym zadaniem, powinien zgłosić się po pomoc do specjalisty.
Silniczek krokowy: czyszczenie
Aby nie pojawiły się objawy uszkodzonego silniczka krokowego, urządzenie należy regularnie czyścić. Ten zabieg polega na przetarciu szmatką gniazdka i troczka. Dzięki temu można pozbyć się smarów i nieczystości, które osiadają na silniczku. Kierowcy, jako sposób na czyszczenie silnika krokowego, polecają też wrzucenie go na kilka godzin do rozpuszczalnika lub przetarcie benzyną ekstrakcyjną. Czyszczenie powinno się przeprowadzać zawsze, gdy zauważa się objawy jego awarii. Jeśli ten proces wydaje się zbyt czasochłonny, zawsze można kupić nowe urządzenie i wymienić te, które ma problemy z pracą. Wpisując w wyszukiwarkę „silnik krokowy cena”, można się przekonać, że koszty jego zakupu nie są wysokie – zazwyczaj oscylują w wysokości ok. 50 złotych.
