Шаговые Двигатели
Шаговые Двигатели (ШД) - представляют из себя электромеханические устройства, задача которых преобразование электрических импульсов в перемещение вала двигателя на определенный угол. В отличие от обычных двигателей, шаговые двигатели имеют неповторимые отличия, которые определяют их исключительные свойства при использовании в некоторых областях применения.
Шаговый Двигатель является бесколлекторным двигателем постоянного тока. Как и другие бесколлекторные двигатели, шаговый двигатель высоконадежен и при нажлежащей эксплуатации имеет длительный срок службы. Если сравнивать шаговые двигатели с обычными двигателями постоянного тока, то шаговый двигатель требует более серьезных схем управления, обеспечивающих выполнение надлежащих коммутаций обмоток во время работы двигателя.
Главное преимущество шагового двигателеля - это возможность осуществления точного позиционирования и регулировки скорости без применения датчиков в цепи обратной связи. Данное утверждение справедливо лишь для области применения с постоянной нагрузкой и малых ускорениях. В случае применения шаговых двигателей в системах с переменной нагрузкой и большими ускорениями без обратной связи все же не обойтись. Это объясняется тем, что если момент нагрузки приложенной к шаговому двигателю сравняется или превысым максимальный крутящий момент шагового двигателя на данной частоте вращения, то шаговый двигатель выпадает из синхронизации и информация о положении ротора утрачивается. В случаях, когда происходит выпадение шагового двигателя из синхронизации и происходит потеря информации о положении ротора требуется вводить в систему обратную связь с применением тех или иных типов датчиков.
Проектирование тех или иных систем требует выбора типа привода. Шаговый привод обычно выбирается в случае, если необходимо точное позиционирование и точное управление скоростью. Для повышения крутящего момента, при использовании шагового привода, возможно применение понижающих редукторов. Однако нужно учитывать, что для шаговых двигателей редуктор подходит не всегда. Это связано с тем, что у шаговых двигателей, в отличие от коллекторных двигателей, момент имеет наибольшее значение на низких скоростях и постепенно уменьшается по мере увеличения скорости вращения ротора. Помимо этого шаговые двигатели, при стандартных схемах подключения, достигают значительно меньших оборотов вращения выходного вала, что также накладывает ограничения на передаточное число редуктора. Следует отметить, что промышленностью выпускаются готовые шаговые двигатели со встроенным редуктором, так называемые мотор-редукторы, однако они не получили широкого распространения и выпускаются в ограниченных объемах. И еще одним важным фактором, ограничивающим использование редукторов совместно с шаговым двигателем, является наличие люфта у редукторов. Не смотря на все выше перечисленные недостатки, шаговые двигатели имеют свою, незаменимую, область применения.
угол поворота ротора зависит от числа поданных на двигатель пусковых импульсов;
шаговый двигатель развивает максимальный момент в режиме останова, в случае если обмотки двигателя запитаны;
высокая точноть позиционирования и повторяемости, так качественные шаговые двигатели имеют точтость не хуже 2,5% от величины шага, при этом данная ошибка не накапливается при последующих шагах;
шаговый двигатель может быстро стартовать, останавливаться и выполнять реверс;
хорошая надежность двигателя, обусловленная отсутствием щеток, при этом срок службы двигателя ограничивается только лишь сроком службы подшипников;
четкая взаимосвязь угла поворота ротора от количества входных импульсов (в штатных режимах работы) позволяет выполнять позиционирование без применения обратной связи;
обеспечивает получение сверхнизких скоростей вращения вала двигателя, для нагрузки подведенной непосредственно к валу двигателя без использования редуктора;
работа в широком диапазоне скоростей, т.к. скорось напрямую зависит от количества входных импульсов.
шаговый двигатель обладает явлением резонанса;
возможен вариант выпадения двигателя из синхронизации с последующей потерей информации о положении, при работе цепи обратной связи;
при стандартных схемах подключения количество потребляемой энергии не уменьшается при отсутствии нагрузки;
сложности управления при работе на высоких скоростях (на самом деле эффективная работа шагового двигателя на высоких скоростях возможна;
низкая удельная мощность шагового привода;
для обеспечения эффективного управленя шаговым двигателем требуется очень сложная схама управления.
шаговые двигатели с постоянными магнитами;
шаговые двигатели с переменным магнитным сопротивлением;
гибридные шаговые двигатели.
В шаговых двигателях вращающий момент создается магнитными потоками статора и ротора, при этом статор и ротор имеют заданную ориентацию друг относительно друга. Статор изготавливается из материалов с высокой магнитной проницаемостью и имеет некоторое количество полюсов. Полюсом является участок намагниченного тела, на котором сконцентрировано магнитное поле. И статор, и ротор шагового двигателя имеют полюса. Магнитопроводы собираются из нескольких отдельных пластин, для уменьшения потерь на вихревые токи. Вращающий момент шагового двигателя зависит от величины магнитного поля, которое пропорционально количеству витков и току в обмотке. Запитка хотябы одной из обмоток шагового двигателя придает ротору двигателя определенное положение, в котором он будет находиться до тех пор, пока приложенный к двигателю внешний момент не превысит момента удержания данного шагового двигателя. |
| 