Лекция шаговые двигателя


Шаговые электродвигатели очень удобны для применения в приводах роботов, поскольку не требуют датчиков обратной связи для определения положений звеньев. Такие двигатели позволяют с высокой точностью преобразовывать цифровые электрические сигналы непосредственно в дискретные угловые перемещения (шаги) ротора.

По принципу действия шаговый двигатель относится к двигателям синхронного типа: в нем существует связь между сигналом питания и положением ротора. Благодаря периодическим переключениям обмоток статора, его магнитодвижущее поле, поворачиваясь на определенный угол (шаг), производит поворот на такой же определенный угол ротора двигателя, представляющего собой постоянный магнит либо переменное магнитное сопротивление.

Конструктивно шаговые электродвигатели состоят из статора, на котором расположены обмотки возбуждения, и ротора, выполненного из ферромагнитного материала или из магнитного материала. Шаговые двигатели с магнитным ротором позволяют получать больший крутящий момент и обеспечивают фиксацию ротора при обесточенных обмотках.

 

Виды шаговых двигателей

Существуют три основных типа шаговых двигателей:

  1. двигатели с переменным магнитным сопротивлением.
  2. двигатели с постоянными магнитами.
  3. гибридные двигатели.

Двигатели с переменным магнитным сопротивлением

Шаговые двигатели с переменным магнитным сопротивлением имеют несколько полюсов на статоре и ротор зубчатой формы из магнитомягкого материала.

Шаговый двигатель с переменными магнитами

Двигатели с постоянными магнитами

Двигатели с постоянными магнитами состоят из статора, который имеет обмотки, и ротора, содержащего постоянные магниты (рис. 3). Чередующиеся полюса ротора имеют прямолинейную форму и расположены параллельно оси двигателя. Благодаря намагниченности ротора в таких двигателях обеспечивается больший магнитный поток и, как следствие, больший момент, чем у двигателей с переменным магнитным сопротивлением.

Шаговый двигатель с постоянными магнитами

Гибридные двигатели

Гибридные двигатели являются более дорогими, чем двигатели с постоянными магнитами, зато они обеспечивают меньшую величину шага, больший момент и большую скорость. Типичное число шагов на оборот для гибридных двигателей составляет от 100 до 400 (угол шага 3.6 – 0.9 град.). Гибридные двигатели сочетают в себе лучшие черты двигателей с переменным магнитным сопротивлением и двигателей с постоянными магнитами. Ротор гибридного двигателя имеет зубцы, расположенные в осевом направлении.

Гибридный шаговый двигатель

Преимущества

Главное преимущество шаговых приводов - точность. При подаче потенциалов на обмотки шаговый двигатель повернется строго на определенный угол.
Подходит для автоматизации отдельных узлов и систем, где не требуется высокая динамика.

Недостатки

Возможность «проскальзывания» ротора это может произойти при превышении нагрузки на валу, при неверной настройке управляющей программы (например, ускорение старта или торможения), при приближении скорости вращения к резонансной. Для ответственных применений устанавливают датчики обратной связи (контроль вращения или перемещения), но такие датчики достаточно дороги. Наличие датчика позволяет обнаружить проблему, но автоматически скомпенсировать её без остановки производственной программы возможно только в очень редких случаях. Чтобы избежать проскальзывания ротора, как один из способов, можно увеличить мощность двигателя.

Шаговый электродвигатель — это синхронный бесщёточный электродвигатель с несколькими обмотками, в котором ток, подаваемый в одну из обмоток статора, вызывает фиксацию ротора. Последовательная активация обмоток двигателя вызывает дискретные угловые перемещения (шаги) ротора.

Статор— неподвижная часть электрической машины, взаимодействующая с подвижной частью — ротором. Статор может быть либо постоянным магнитом, либо электромагнитом

Ротор — вращающаяся часть электрической машины. Ротор асинхронной электромашины обычно представляет собой собранное из листовой электротехнической стали цилиндрическое тело с пазами для размещения обмотки. Ротор в электромашинах постоянного тока называется якорем.

При подаче потенциалов на обмотки шаговый двигатель повернется строго на определенный угол, подходит для автоматизации отдельных узлов и систем, где не требуется высокая динамика.

Чтобы управлять шаговым двигателем необходим контроллер.

Контроллер –напряжение к любой из четырех катушек статора. Устройство может быть построено с использованием интегральной микросхемы.

контроллер шагового двигателя

Контроллер шагового двигателя предназначен для создания автономного управления системой различного рода технологическими процессами, такими как: упаковочные роботы, дозаторов сыпучих продуктов и жидкостей, маркировщиков, в качестве устройства управления открытием-закрытием окон, дверей, для конструкций вращения, управления за камерами слежения за объектами и т. д.

Шаговые двигатели отличаются от регулируемых двигателей постоянного тока. Вместо того чтобы вращаться как двигатели постоянного тока, шаговый двигатель совершает дискретное вращение под воздействием серии импульсов.

One comment

  1. DustinPam:

    Абсолютно с Вами согласен. В этом что-то есть и мне кажется это очень отличная идея. Полностью с Вами соглашусь.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

code

%d такие блоггеры, как: