0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Шаговый двигатель что это такое где применяется

Шаговый двигатель что это такое где применяется

3.4. Синхронные шаговые двигатели

В системах управления электроприводами с применением уже рассмотренных нами типов двигателей для отработки заданного угла или перемещения используют датчики обратной связи по углу или положению выходного вала исполнительного двигателя (рис. 3.15).

Рис.3.15. Система отработки угла (положения) выходного вала двигателя с использованием датчика обратной связи.

Если в качестве исполнительного двигателя использовать синхронный шаговый двигатель, то можно обойтись без датчика обратной связи (Дт) и упростить систему управления двигателем (СУ), так как отпадает необходимость использования в ней цифро-аналоговых (ЦАП) и аналого-цифровых (АЦП) преобразователей.

Шаговыми двигателями называются синхронные двигатели, преобразующие команду, заданную в виде импульсов, в фиксированный угол поворота двигателя или в фиксированное положение подвижной части двигателя без датчиков обратной связи.

Мощность шаговых двигателей лежит в диапазоне от единиц ватт до одного киловатта.

Шаговый двигатель имеет не менее двух положений устойчивого равновесия ротора в пределах одного оборота.

Напряжение питания обмоток управления шагового двигателя представляет собой последовательность однополярных или двуполярных прямоугольных импульсов, поступающих от электронного коммутатора (К). Результирующий угол соответствует числу переключений коммутатора, а частота вращения двигателя соответствует частоте переключений электронного коммутатора.

Шаговые двигатели различаются по конструктивным группам: активного типа (с постоянными магнитами), реактивного типа и индукторные.

Шаговые синхронные двигатели активного типа. В отличие от синхронных машин

непрерывного вращения шаговые двигатели имеют на статоре явно выраженные

полюса, на которых расположены катушки обмоток управления.

Принцип действия шагового двигателя активного типа рассмотрим на примере двухфазного двигателя (рис.3.16).

Рис. 3.16. Принципиальная схема управления шаговым двигателем

Различают два вида коммутации обмотки шагового двигателя: симметричная и несимметричная.

При симметричной системе коммутации на всех четырех тактах возбуждается одинаковое число обмоток управления (рис. 3.17).

Рис.3.17. Симметричная система коммутации.

При несимметричной системе коммутации четным и нечетным тактам соответствует различное число возбужденных обмоток управления (рис. 3.18).

Рис.3.18. Несимметричная система коммутации.

Ротор у шагового двигателя активного типа представляет собой постоянный магнит (рис. 3.4.5), при числе пар полюсов больше 1, выполненный в виде «звездочки» (рис. 3.4.6).

Число тактов К Т системы управления называют количеством состояний коммутатора на периоде его работы T. Как видно из рисунков для симметричной системы управления К Т =4, а для несимметричной К Т =8.

В общем случае число тактов К Т зависит от числа обмоток управления (фаз статора) m у и может быть посчитано по формуле:

n 1 =1 при симметричной системе коммутации;

n 1 =2 при несимметричной системе коммутации;

n 2 =1 при однополярной коммутации;

n 2 =2 при двуполярной коммутации.

Рис. 3.19. Схемы, иллюстрирующие положения ротора шагового двигателя с постоянными магнитами при подключении к источнику питания одной (а) и двух обмоток (б)

При однополярной коммутации ток в обмотках управления протекает в одном направлении (рис. 3.19а); при двуполярной — в обеих (рис. 3.19б).

Синхронизирующий (электромагнитный) момент машины является результатом взаимодействия потока ротора с дискретно вращающимся магнитным полем статора. Под действием этого момента ротор стремится занять такое положение в пространстве машины, при котором оси потоков ротора и статора совпадают.

Мы рассмотрели шаговые синхронные машины с одной парой полюсов (р=1). Реальные шаговые микродвигатели являются многополюсными (р>1).

Для примера приведем двуполюсный трехфазный шаговый двигатель (рис.3.20):

Рис. 3.20. Двуполюсный трехфазный шаговый двигатель

Двигатель с р парами полюсов имеет зубчатый ротор в виде звездочки с равномерно расположенными вдоль окружности 2р постоянными магнитами. Для многополюсной машины величина углового шага ротора равна:

Чем меньше шаг машины, тем точнее (по абсолютной величине) будет отрабатываться угол. Увеличение числа пар полюсов связано с технологическими возможностями и увеличением потока рассеяния. Поэтому р= 4. 6.

Величина шага ротора активных шаговых двигателей составляет десятки градусов.

Реактивные шаговые двигатели. У активных шаговых двигателей есть один существенный недостаток: у них крупный шаг, который может достигать десятков градусов.

Реактивные шаговые двигатели позволяют редуцировать частоту вращения ротора. В результате можно получить шаговые двигатели с угловым шагом, составляющим доли градуса.

Отличительной особенностью реактивного редукторного двигателя является расположение зубцов на полюсах статора (рис.3.21).

Рис. 3.21. Принцип действия реактивного редукторного шагового двигателя: (а) — исходное положение устойчивого равновесия; (б) — положение устойчивого равновесия. cдвинутое на один шаг ( )

Если зубцы ротора соосны с одной диаметрально расположенной парой полюсов статора, то они сдвинуты относительно каждой из оставшихся трех пар полюсов статора соответственно на ј, Ѕ и ѕ зубцового деления.

При большом числе зубцов ротора Z р его угол поворота значительно меньше угла поворота поля статора.

Величина углового шага редукторного реактивного шагового двигателя определится выражением:

В выражении для К Т величину n 2 следует брать равной 1, т. к. изменение направления поля не влияет на положение ротора.

Электромагнитный синхронизирующий момент реактивного двигателя обусловлен, как и в случае обычного синхронного двигателя, разной величиной магнитных сопротивлений по продольной и поперечной осям двигателя.

Основным недостатком шагового реактивного двигателя является отсутствие синхронизирующего момента при обесточенных обмотках статора.

Повышение степени редукции шаговых двигателей, как активного типа, так и реактивного, можно достичь применением двух, трех и многопакетных конструкций. Зубцы статора каждого пакета сдвинуты относительно друг друга на часть зубцового деления. Если число пакетов два, то этот сдвиг равен 1/2 зубцового деления, если три, то — 1/3, и т.д. В то же время роторы-звездочки каждого из пакетов не имеют пространственного сдвига, т.е. оси их полюсов полностью совпадают.

Такая конструкция сложнее в изготовлении и дороже однопакетной, и, кроме того, требует сложного коммутатора.

Индукторные (гибридные) шаговые двигатели. Стремление совместить преимущества активного шагового двигателя (большой удельный синхронизирующий момент на единицу объема, наличие фиксирующего момента) и реактивного шагового двигателя (малая величина шага) привело к созданию гибридных индукторных шаговых двигателей.

В настоящее время имеется большое число различных конструкций индукторных двигателей, различающихся числом фаз, размещением обмоток, способом фиксации ротора при обесточенном статоре и т.д. Во всех конструкциях индукторных шаговых двигателей вращающий момент создается за счет взаимодействия магнитного поля, создаваемого обмотками статора и постоянного магнита в зубчатой структуре воздушного зазора. При этом синхронизирующий момент шагового индукторного двигателя по природе является реактивным и создается намагничивающей силой обмоток статора, а постоянный магнит, расположенный либо на статоре, либо на роторе, создает фиксирующий момент, удерживающий ротор двигателя в заданном положении при отсутствии тока в обмотках статора.

По сравнению с шаговым двигателем реактивного типа у индукторного шагового двигателя при одинаковой величине шага больше синхронизирующий момент, лучшие энергетические и динамические характеристики.

Линейные шаговые синхронные двигатели . При автоматизации производственных процессов весьма часто необходимо перемещать объекты в плоскости (например, в графопостроителях современных ЭВМ и т.д.). В этом случае приходится применять преобразователь вращательного движения в поступательное с помощью кинематического механизма.

Линейные шаговые двигатели преобразуют импульсную команду непосредственно в линейное перемещение. Это позволяет упростить кинематическую схему различных электроприводов (рис. 3.22).

Рис. 3.22. Схема, иллюстрирующая работу линейного шагового двигателя

Статор линейного шагового двигателя представляет собой плиту из магнитомягкого материала. Подмагничивание магнитопроводов производится постоянным магнитом.

Зубцовые деления статора и подвижной части двигателя равны. Зубцовые деления в пределах одного магнитопровода ротора сдвинуты на половину зубцового деления τ/2. Зубцовые деления второго магнитопровода сдвинуты относительно зубцовых делений первого магнитопровода на четверть зубцового деления τ/4. Магнитное сопротивление потоку подмагничивания не зависит от положения подвижной части.

Принцип действия линейного шагового двигателя не отличается от принципа действия индукторного шагового двигателя. Разница лишь в том, что при взаимодействии потока обмоток управления с переменной составляющей потока подмагничивания создается не момент, а сила F С , которая перемещает подвижную часть таким образом, чтобы против зубцов данного магнитопровода находились зубцы статора, т.е. на четверть зубцового деления τ/4.

K Т — число тактов схемы управления.

Для перемещения объекта в плоскости по двум координатам применяются двухкоординатные линейные шаговые двигатели.

Читать еще:  4g63 двигатель заводится и глохнет

В линейных шаговых двигателях применяют магнито-воздушную подвеску. Ротор притягивается к статору силами магнитного притяжения полюсов ротора. Через специальные форсунки под ротор нагнетается сжатый воздух, что создает силу отталкивания ротора от статора. Таким образом, между статором и ротором создается воздушная подушка, и ротор подвешивается над статором с минимальным воздушным зазором. При этом обеспечивается минимальное сопротивление движению ротора и высокая точность позиционирования.

Режимы работы синхронного шагового двигателя. Шаговый двигатель работает устойчиво, если в процессе отработки угла при подаче на его обмотки управления

серии импульсов не происходит потери ни одного шага. Это значит, что в процессе отработки каждого из шагов ротор двигателя занимает устойчивое равновесие по отношению к вектору результирующей магнитной индукции дискретно вращающегося магнитного поля статора.

Режим отработки единичных шагов соответствует частоте импульсов управления, подаваемых на обмотки шагового двигателя, при котором шаговый двигатель отрабатывает до прихода следующего импульса заданный угол вращения. Это значит, что в начале каждого шага угловая скорость вращения двигателя равна 0 (рис. 3.23).

Рис.3.23. Процесс отработки шагов шаговым двигателем

При этом возможны колебания углового вала двигателя относительно установившегося значения. Эти колебания обусловлены запасом кинетической энергии, которая была накоплена валом двигателя при отработке угла. Кинетическая энергия преобразуется в потери: механические, магнитные и электрические. Чем больше величина перечисленных потерь, тем быстрее заканчивается переходный процесс отработки единичного шага двигателем.

В процессе пуска ротор может отставать от потока статора на шаг и более; в результате может быть расхождение между числом шагов ротора и потока статора.

Основными характеристиками шагового двигателя являются: шаг, предельная механическая характеристика и приемистость.

Предельная механическая характеристика — это зависимость максимального синхронизирующего момента от частоты управляющих импульсов (рис. 3.24).

Рис. 3.24. Предельная механическая характеристика шагового двигателя

С увеличением частоты управляющих импульсов величина максимального момента падает, что объясняется действием демпфирующего момента (вызванного перечисленными выше потерями), и ЭДС самоиндукции становится соизмеримой с напряжением источника питания.

Приемистость — это наибольшая частота управляющих импульсов, при которой не происходит потери или добавления шага при их отработке. Она является основным показателем переходного режима шагового двигателя. Приемистость растет с увеличением синхронизирующего момента, а также с уменьшением шага, момента инерции вращающихся (или линейно перемещаемых) частей и статического момента сопротивления (рис. 3.25, где по оси абсцисс откладывается момент сопротивления типа трения).

Рис.3.25. Предельная динамическая характеристика шагового двигателя

Приемлемость падает с увеличением нагрузки.

Шаговый двигатель что это такое где применяется

Использование шаговых двигателей является одним из самых простых, дешевых и легких решений для реализации систем точного позиционирования. Эти двигатели очень часто используются в различных станках ЧПУ и роботах. Сегодня я расскажу о том, как устроены шаговые двигатели и как они работают.

Что такое шаговый двигатель?

Прежде всего, шаговый двигатель — это двигатель. Это означает, что он преобразует электрическую энергию в механическую. Основное отличие между ним и всеми остальными типами двигателей состоит в способе, благодаря которому происходит вращение. В отличие от других моторов, шаговые двигатели вращаются НЕ непрерывно! Вместо этого, они вращаются шагами (отсюда и их название). Каждый шаг представляет собой часть полного оборота. Эта часть зависит, в основном, от механического устройства мотора и от выбранного способа управления им. Шаговые двигатели также различаются способами питания. В отличие от двигателей переменного или постоянного тока, обычно они управляются импульсами. Каждый импульс преобразуется в градус, на который происходит вращение. Например, 1.8º шаговый двигатель, поворачивает свой вал на 1.8° при каждом поступающем импульсе. Часто, из-за этой характеристики, шаговые двигатели еще называют цифровыми.

Основы работы шагового двигателя

Как и все моторы, шаговые двигатели состоят из статора и ротора. На роторе установлены постоянные магниты, а в состав статора входят катушки (обмотки). Шаговый двигатель, в общем случае, выглядит следующим образом:

Здесь мы видим 4 обмотки, расположенные под углом 90° по-отношению друг к другу, размещенные на статоре. Различия в способах подключения обмоток в конечном счете определяют тип подключения шагового двигателя. На рисунке выше, обмотки не соединяются вместе. Мотор по такой схеме имеет шаг поворота равный 90°. Обмотки задействуются по кругу — одна за другой. Направление вращения вала определяется порядком, в котором задействуются обмотки. Ниже показана работа такого мотора. Ток через обмотки протекает с интервалом в 1 секунду. Вал двигателя поворачивается на 90° каждый раз, когда через катушку протекает ток.

Режимы управления

Теперь рассмотрим различные способы подачи тока на обмотки и увидим, как в результате вращается вал мотора.

Волновое управление или полношаговое управление одной обмоткой

Этот способ описан выше и называется волновым управлением одной обмоткой. Это означает, что только через одну обмотку протекает электрический ток. Этот способ используется редко. В основном, к нему прибегают в целях снижения энергопотребления. Такой метод позволяет получить менее половины вращающего момента мотора, следовательно, нагрузка мотора не может быть значительной.

У такого мотора будет 4 шага на оборот, что является номинальным числом шагов.

Полношаговый режим управления

Вторым, и наиболее часто используемым методом, является полношаговый метод. Для реализации этого способа, напряжение на обмотки подается попарно. В зависимости от способа подключения обмоток (последовательно или параллельно), мотору потребуется двойное напряжение или двойной ток для работы по отношению к необходимым при возбуждении одной обмотки. В этом случае мотор будет выдавать 100% номинального вращающего момента.

Такой мотор имеет 4 шага на полный оборот, что и является номинальным числом шагов для него.

Полушаговый режим

Это очень интересный способ получить удвоенную точность системы позиционирования, не меняя при этом ничего в «железе»! Для реализации этого метода, все пары обмоток могут запитываться одновременно, в результате чего, ротор повернется на половину своего нормального шага. Этот метод может быть также реализован с использованием одной или двух обмоток. Ниже показано, как это работает.

Используя этот метод, тот же самый мотор сможет дать удвоенное число шагов на оборот, что означает двойную точность для системы позиционирования. Например, этот мотор даст 8 шагов на оборот!

Режим микрошага

Микрошаговый режим наиболее часто применяемый способ управления шаговыми двигателями на сегодняшний день. Идея микрошага состоит в подаче на обмотки мотора питания не импульсами, а сигнала, по своей форме, напоминающего синусоиду. Такой способ изменения положения при переходе от одного шага к другому позволяет получить более гладкое перемещение, делая шаговые моторы широко используемыми в таких приложениях как системы позиционирования в станках с ЧПУ. Кроме этого, рывки различных деталей, подключенных к мотору, также как и толчки самого мотора значительно снижаются. В режиме микрошага, шаговый мотор может вращаться также плавно как и обычные двигатели постоянного тока.

Форма тока, протекающего через обмотку похожа на синусоиду. Также могут использоваться формы цифровых сигналов. Вот некоторые примеры:

Метод микрошага является в действительности способом питания мотора, а не методом управления обмотками. Следовательно, микрошаг можно использовать и при волновом управлении и в полношаговом режиме управления. Ниже продемонстрирована работа этого метода:

Хотя кажется, что в режиме микрошага шаги становятся больше, но, на самом деле, этого не происходит. Для повышения точности часто используются трапецевидные шестерни. Этот метод используется для обеспечения плавного движения.

Типы шаговых двигателей

Шаговый двигатель с постоянным магнитом

Ротор такого мотора несет постоянный магнит в форме диска с двумя или большим количеством полюсов. Работает точно также как описано выше. Обмотки статора будут притягивать или отталкивать постоянный магнит на роторе и создавать тем самым крутящий момент. Ниже представлена схема шагового двигателя с постоянным магнитом.

Обычно, величина шага таких двигателей лежит в диапазоне 45-90°.

Шаговый двигатель с переменным магнитным сопротивлением

У двигателей этого типа на роторе нет постоянного магнита. Вместо этого, ротор изготавливается из магнитомягкого металла в виде зубчатого диска, типа шестеренки. Статор имеет более четырех обмоток. Обмотки запитываются в противоположных парах и притягивают ротор. Отсутствие постоянного магнита отрицательно влияет на величину крутящего момента, он значительно снижается. Но есть и большой плюс. У этих двигателей нет стопорящего момента. Стопорящий момент — это вращающий момент, создаваемый постоянными магнитами ротора, которые притягиваются к арматуре статора при отсутствии тока в обмотках. Можно легко понять, что это за момент, если попытаться повернуть рукой отключенный шаговый двигатель с постоянным магнитом. Вы почувствуете различимые щелчки на каждом шаге двигателя. В действительности то, что вы ощутите и будет фиксирующим моментом, который притягивает магниты к арматуре статора. Ниже показана работа шагового двигателя с переменным магнитным сопротивлением.

Читать еще:  Вибрация бензинового двигателя на холостом ходу

Шаговые двигатели с переменным магнитным сопротивлением обычно имеют шаг, лежащий в диапазоне 5-15°.

Гибридный шаговый двигатель

Данный тип шаговых моторов получил название «гибридный» из-за того, что сочетает в себе характеристики шаговых двигателей и с постоянными магнитами и с переменным магнитным сопротивлением. Они обладают отличными удерживающим и динамическим крутящим моментами, а также очень маленькую величину шага, лежащую в пределах 0.9-5°, обеспечивая великолепную точность. Их механические части могут вращаться с большими скоростями, чем другие типы шаговых моторов. Этот тип двигателей используется в станках ЧПУ high-end класса и в роботах. Главный их недостаток — высокая стоимость.

Обычный мотор с 200 шагами на оборот будет иметь 50 положительных и 50 отрицательных полюсов с 8-ю обмотками (4-мя парами). Из-за того, что такой магнит нельзя произвести, было найдено элегантное решение. Берется два отдельных 50-зубых диска. Также используется цилиндрический постоянный магнит. Диски привариваются один с положительному, другой к отрицательному полюсам постоянного магнита. Таким образом, один диск имеет положительный полюс на своих зубьях, другой — отрицательный.

Два 50-зубых диска помещены сверху и снизу постоянного магнита

Фокус в том, что диски размещаются таким образом, что если посмотреть на них сверху, то они выглядят как один 100-зубый диск! Возвышения на одном диске совмещаются со впадинами на другом.

Впадины на одном диске выровнены с возвышениями на другом

Ниже показана работа гибридного шагового двигателя, имеющего 75 шагов на оборот (1.5° на шаг). Стоит заметить, что 6 обмоток спарены, каждая имеет обмотку с противоположной стороны. Вы наверняка ожидали, что катушки расположены под углом в 60° следом друг за другом, но, на самом деле, это не так. Если предположить, что первая пара — это самая верхняя и самая нижняя катушки, тогда вторая пара смещена под углом 60+5° по отношению к первой, и третья смещена на 60+5° по отношению ко второй. Угловая разница и является причиной вращения мотора. Режимы управления с полным и половинным шагом могут использоваться, впрочем как и волновое управление для снижения энергопотребления. Ниже продемонстрировано полношаговое управление. В полушаговом режиме, число шагов увеличится до 150!

Не пытайтесь следовать за обмотками, чтобы понаблюдать, как это работает. Просто сфокусируйтесь на одной обмотке и ждите. Вы заметите, что всякий раз, когда обмотка задействована, есть 3 положительных полюса (красный) в 5° позади, которые притягиваются по направлению вращения и другие 3 отрицательных полюса (синий) в 5° впереди, которые толкаются в направлении вращения. Задействованная обмотка всегда находится между положительным и отрицательным полюсами.

Подключение обмоток

Шаговые двигатели относятся к многофазным моторам. Больше обмоток, значит, больше фаз. Больше фаз, более гладкая работа мотора и более выокая стоимость. Крутящий момент не связан с числом фаз. Наибольшее распространение получили двухфазные двигатели. Это минимальное количество необходимых для того, чтобы шаговый мотор функционировал. Здесь необходимо понять, что число фаз не обязательно определяет число обмоток. Например, если каждая фаза имеет 2 пары обмоток и мотор является двухфазным, то количество обмоток будет равно 8. Это определяет только механические характеристики мотора. Для упрощения, я рассмотрю простейший двухфазный двигатель с одной парой обмоток на фазу.

Существует три различных типа подключения для двухфазных шаговых двигателей. Обмотки соединяются между собой, и, в зависимости от подключения, используется различное число проводов для подключения мотора к контроллеру.

Биполярный двигатель

Это наиболее простая конфигурация. Используются 4 провода для подключения мотора к контроллеру. Обмотки соединяются внутри последовательно или параллельно. Пример биполярного двигателя:

Мотор имеет 4 клеммы. Два желтых терминала (цвета не соответствуют стандартным!) питают вертикальную обмотку, два розовых — горизонтальную обмотку. Проблема такой конфигурации состоит в том, что если кто-то захочет изменить магнитную полярность, то единственным способом будет изменение направления электрического тока. Это означает, что схема драйвера усложнится, например это будет H-мост.

Униполярный двигатель

В униполярном двигателе общий провод подключен к точке, где две обмотки соединены вместе:

Используя этот общий провод, можно легко изменить магнитные полюса. Предположим, например, что мы подключили общий провод к земле. Запитав сначала один вывод обмотки, а затем другой — мы изменяем магнитные полюса. Это означает, что схема для использования биполярного двигателя очень простая, как правило, состоит только из двух транзисторов на фазу. Основным недостатком является то, что каждый раз, используется только половина доступных катушечных обмоток. Это как при волновом управлении двигателем с возбуждением одной обмотки. Таким образом, крутящий момент всегда составляет около половины крутящего момента, который мог быть получен, если бы обе катушки были задействованы. Другими словами, униполярные электродвигатели должны быть в два раза более габаритными, по сравнению с биполярным двигателем, чтобы обеспечить такой же крутящий момент. Однополярный двигатель может использоваться как биполярный двигатель. Для этого нужно оставить общий провод неподключенным.

Униполярные двигатели могут иметь 5 или 6 выводов для подключения. На рисунке выше продемонстрирован униполярный мотор с 6 выводами. Существуют двигатели, в которых два общих провода соединены внутри. В этом случае, мотор имеет 5 клемм для подключения.

8-выводной шаговый двигатель

Это наиболее гибкий шаговый мотор в плане подключения. Все обмотки имеют выводы с двух сторон:

Этот двигатель может быть подключен любым из возможных способов. Он может быть подключен как:

  • 5 или 6-выводной униполярный,
  • биполярный с последовательно соединенными обмотками,
  • биполярный с параллельно соединенными обмотками,
  • биполярный с одним подключением на фазу для приложений с малым потреблением тока

Принципиальные особенности и применение шаговых двигателей.

Шаговый двигатель – это электродвигатель постоянного тока, без контактных щеток, у которого полный оборот делится на определенное число равных шагов. Положение данного устройства может затем быть задано для перемещения и удержания на одном из этих этапов без какого-либо датчика положения для обратной связи (контроллер с разомкнутым контуром), при условии, что механизм тщательно подобран для применения в отношении крутящего момента и скорости. Импульсные двигатели с переключением — это очень большие шаговые приборы с уменьшенным числом полюсов и, как правило, с замкнутым контуром.

По мере вращения шагового двигателя индуктивность каждой обмотки колеблется через пики и падает несколько раз за оборот. Крутящий момент генерируется по мере того, как под напряжением обмотка перемещается от вершины к долине, вызывая уменьшение энергии, запасаемой в ее магнитном поле. Это снижение энергии поля непосредственно переводится на механическую работу.

Области применения

От простых DVD плееров или принтеров в быту до сложнейших станков с ЧПУ или роботизированной руки шаговые двигатели можно найти практически везде. Способность совершать точные движения с электронным управлением позволила этим устройствам найти применение во многих сферах, таких как камеры наблюдения, жесткие диски, станки с ЧПУ, 3D-принтеры, робототехника, сборочные роботы, лазерные резаки и многое другое.

Перед тем, как купить шаговый двигатель, нужно ознакомиться с основными преимуществами и недостатками:

Преимущества

  • Достигнута низкая стоимость контроля;
  • Высокий момент вращения при запуске и низкая скорость;
  • Простота конструкции;
  • Низкие эксплуатационные расходы;
  • Меньше шансов затормозить или поскользнуться;
  • Будет работать в любой среде;
  • успешно используется в робототехнике в широком масштабе;
  • Высокий уровень надежности;
  • Обладает полным крутящим моментом в состоянии покоя (во время нахождения обмоток под напряжением);
  • Большая точность позиционирования и повторяемость движения;
  • Немедленный ответ на запуск / останов / реверс;
  • Обладает высокой степенью надежности, благодаря отсутствию контактных щеток;
Читать еще:  Фильтр высокого давления дизельных двигателей

Недостатки шагового двигателя

  • Потребляет большее количество энергии по сравнению с двигателями постоянного тока;
  • При более высокой скорости значение крутящего момента уменьшается;
  • Снижение эффективности;
  • Возникает состояние резонанса;
  • На высокой скорости управление невозможно.

Понравилась статья пишите в комментарии или на форум. Подписывайтесь на мой канал на Youtube и вступайте в группы в Вконтакте и Facebook.

Понравилась статья? Поделитесь ею с друзьями:

Шаговые двигатели

Мы предлагаем шаговые двигатели (ШД) широкого диапазона мощностей — от миниатюрных приборных шаговых двигателей до мощных двигателей с высоким крутящим моментом для использования в обрабатывающих станках, машинах плазменной резки и другом оборудовании.

Производитель шаговых двигателей — Changzhou Fulling Motor Co. — ведущий итало-германо-китайский концерн по производству шаговых двигателей в мире. Двигатели Fulling Motor изготавливаются на самом современном оборудовании из высококачественных материалов и отличаются безупречной надежностью.

FL20STH — 1.8°

Крутящий момент 0.18

0.3 кг×см
Ток обмотки 0.6

0.8 А
Типоразмер NEMA 08 (20 мм)

FL28STH — 1.8°

Крутящий момент 0.6

1.2 кг×см
Ток обмотки 0.67

0.95 А
Типоразмер NEMA 11 (28 мм)

FL35ST — 1.8°

Крутящий момент 1

1.4 кг×см
Ток обмотки 0.5

1 А
Типоразмер NEMA 14 (35 мм)

FL39ST — 1.8°

Крутящий момент 0.8

2.9 кг×см
Ток обмотки 0.3

0.8 А
Типоразмер NEMA 16 (39 мм)

FL42STH — 1.8°

Крутящий момент 1.7

6.5 кг×см
Ток обмотки 0.31

1.68 А
Типоразмер NEMA 17 (42 мм)

FL42STH — 0.9°

Крутящий момент 2.2

4.4 кг×см
Ток обмотки 0.31

1.68 А
Типоразмер NEMA 17 (42 мм)

FL57STH — 1.8°

Крутящий момент 5.5

18.9 кг×см
Ток обмотки 1

3 А
Типоразмер NEMA 23 (57 мм)

FL57STH — 0.9°

Крутящий момент 5.5

18 кг×см
Ток обмотки 1

3 А
Типоразмер NEMA 23 (57 мм)

FL86STH — 1.8°

Крутящий момент 34

122 кг×см
Ток обмотки 2.8

6.2 А
Типоразмер NEMA 34 (86 мм)

FL110STH — 1.8°

Крутящий момент 114

285 кг×см
Ток обмотки 5.5

8 А
Типоразмер NEMA 42 (110 мм)

FL130BYG — 1.8°

Крутящий момент 500 кг×см
Ток обмотки 7 А
Типоразмер NEMA 51 (130 мм)

FL57STH-JB (с редуктором)

Крутящий момент до 50 кг×см
Ток обмотки 1

3 А
Типоразмер NEMA 23 (57 мм)

FL86STH-JB (с редуктором)

Крутящий момент до 250 кг×см
Ток обмотки 2.8 А
Типоразмер NEMA 34 (86 мм)

Шаговые двигатели на постоянных магнитах PM — 7.5° / 18°

Миниатюрные шаговые двигатели PM15, PM25, PM35, PM42 на постоянных магнитах
Напряжение питания — 5 В или 12 В

Шаговые двигатели с редуктором PMG25 и PMG35

Миниатюрные шаговые двигатели на постоянных магнитах с редуктором
Угловой шаг от 0.0625° до
Напряжение питания от 2.6 В до 24 В

Шаговые двигатели с редуктором PMG42 (42BY)

Шаговые двигатели на постоянных магнитах с редуктором
Угловой шаг 0.15° (1:50) или 0.05° (1:150)
Напряжение питания 12 В или 24 В

Как купить шаговые двигатели

Купить шаговый двигатель через наш Интернет-магазин достаточно просто — нужно воспользоваться «Корзиной», доступ к которой всегда виден в левой части сайта, — положить нужные товары в корзину, заполнить необходимые поля (адрес доставки, контактный телефон и другие) и отправить заказ нам. В течение нескольких часов (по рабочим дням) мы ответим вам на электронную почту о наличии необходимых шаговых двигателей, рассчитаем стоимость доставки вашего заказа. В Москву заказы доставляются на следующий день после оплаты. Доставка заказов в другие города России занимает от 1 до 7 дней в зависимости от удаленности Вашего города от нашего склада в Санкт-Петербурге. Купить шаговый двигатель в Москве можно, оформив заказ через «Корзину товаров» на нашем сайте либо отправив нам письмо в отдел продаж по электронной почте sales@npoatom.ru. Также Вы можете приобрести шаговые двигатели в Москве, позвонив по нашему московскому номеру телефона (495) 215-22-76, либо воспользоваться нашей общероссийской линией поддержки клиентов (800) 333-16-76. Звонки на этот номер для наших клиентов из любой точки России бесплатны! Заказчики из Санкт-Петербурга, а также из других городов, если им так будет удобнее, могут самостоятельно забрать товары у нас в офисе.

Доставка и гарантии на шаговые двигатели

На все шаговые двигатели поставляемые нашей компанией, предоставляется гарантия 12 месяцев. Все двигатели имеют паспорта на русском языке.

Доставка осуществляется в большинство городов России курьерской компанией «Экспресс-курьер», тяжелые грузы мы отправляем транспортными компаниями «Деловые Линии» или «ПЭК». Кроме того, Вы можете самостоятельно вызвать любую удобную для вас курьерскую или транспортную компанию для забора Вашего заказа с нашего склада в Санкт-Петербурге.

Шаговые двигатели: достоинства и недостатки

Высокая точность позиционирования положения ротора и установки скорости вращения наряду с относительной простотой системы управления делают возможным применение шагового привода для решения широкого круга технических задач. Шаговые двигатели применяются в самом различном оборудовании — от миниатюрных медицинских приборов, термопринтеров, кассовых аппаратов, лабораторных устройств до больших мощных станков для обработки дерева, металла, синтетических материалов.

Как и в любом бесколлекторном двигателе, в ШД отсутствуют механически трущиеся части или детали. Это определяет его исключительную надежность и огромный даже по меркам современного промышленного оборудования ресурс. Длительный срок службы, высокая износоустойчивость и безотказность работы шаговых электродвигателей позволяет использовать их для самых ответственных применений в промышленности.

Главным фактором, определившим широкое распространение систем шагового электропривода, является высокая точность позиционирования без необходимости в обратной связи. Если система сбалансирована по рабочим нагрузкам, шаговый двигатель и управляющая электроника (драйвер ШД, контроллер ШД) подобраны правильно, то привод будет работать надежно и долго.

Это позволяет достичь существенной экономии, так как система управления с разомкнутым контуром более простая и существенно более экономичная. Применять с шаговым мотором датчик положения ротора (энкодер) нужно лишь в очень малом проценте случаев, так как принцип работы и физическое устройство ШД исключают накопительную ошибку положения ротора.

Следует отметить, что шаговые двигатели, как правило, подбирают с запасом по крутящему моменту. Это обуславливается прежде всего тем, что крутящий момент может падать с увеличением скорости вращения (для разных моделей двигателей динамическая характеристика будет различной). Поэтому при расчете привода нужно в первую очередь хорошо представлять диапазон рабочих скоростей и требуемые на каждом скоростном отрезке крутящие моменты.

Другими факторами при выборе ШД являются ограничения по току (различные драйверы рассчитаны на разные токи), требования к угловой точности (применение редукторов совместно с шаговыми двигателями, различных механических передач — шарико-винтовых пар, линейных направляющих и т. д.), совместимость с широким кругом систем цифровой электроники.

К недостаткам шаговых двигателей можно отнести высокую температуру поверхности двигателя (для ШД нормальным считается нагрев до 70-80 градусов Цельсия), потерю крутящего момента на высоких скоростях, относительную сложность системы управления.

Области применения шаговых двигателей

Шаговые двигатели широко применяются в станках с ЧПУ (фрезерные, гравировальные станки, машины лазерной, плазменной или газовой резки металла), в роботах, конвейерах, системах подачи, специальной технике, светотехническом оборудовании, медицинских аналитических приборах и т. д. — везде, где требуется высокая точность позиционирования наряду с относительно низкой стоимостью электропривода. Шаговый двигатель — традиционное решения для координатного стола, также шаговый привод идеален для устройств протяжки проволоки, фольги и т. п., для этикеровочного, упаковочного, фасовочного оборудования. ШД также традиционно используются в медицинских, спортивных и военных тренажерах — например, для эмуляции стрелочных приборов в самолетных, вертолетных и т.п. тренажерных комплексах. Везде, где требуется реализовать сложный алгоритм движения (как правило, с частыми стартами и торможениями), особенно если стоит задача управлять приводом от персонального компьютера или ПЛК, как правило очень эффективны технические решения на базе шагового двигателя.

Тел: +7 (812) 716-28-88
Факс: +7 (812) 622-05-40

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector