Особенности шаговых двигателей
На сегодняшний день существует достаточно большое количество различных двигателей – систем управления механизмами. Одним из наиболее передовых и эффективных их видов по праву считаются шаговые двигатели. В данной статье мы рассмотрим основные особенности строения этой техники, а также расскажем вам о ее существующих разновидностях. Как известно, ШД представляет собой синхронный двигатель, в роторе которого расположены постоянные магниты, а основные направляющие (магнитное поле статора), вращается с помощью электроники.
В ходе своей работы, шаговый двигатель трансформирует управляющие импульсы (шаги) в механическое движение (вращение) ротора. ШД обладают целым рядом преимуществ, по сравнению с другими типами подобного оборудования. Сюда можно отнести их простую и понятную конструкцию, высокую надежность и долговечность, доступную цену, а также высокие показатели крутящего момента при низких скоростях. Однако данная техника также обладает и определенными недостатками – в частности, сюда относится эффект резонанса при низких скоростях и снижение крутящего момента на высоких. Впрочем, современные драйверы шаговых двигателей способны существенно снизить эффект от перечисленных недостатков.
Система управления шаговым двигателем
Indexer – контроллеры шаговых двигателей, представлены в виде микропроцессора, который генерирует импульсы «НАПРАВЛЕНИЕ» и «ШАГ», в соответствии с сигналами, которые он получает от пользователя. Помимо этого, контроллеры также выполняют и другие, более сложные функции. Силовой частью ШД является его драйвер – он преобразовывает сигналы от контроллера в силовые импульсы, которые необходимы для движения ротора. Современный рынок шаговых двигателей предлагает покупателям весьма большой выбор драйверов к ним. Для каждой модели драйвера характерны определенная величина тока и формы импульсов. Драйверы шаговых двигателей не являются универсальными, каждый из них совместим лишь с конкретной моделью ШД. Если вы собираетесь приобрести надежный и долговечный двигатель, то крайне важным решением будет подбор драйвера к нему.
Современные шаговые двигатели делятся на 3 основные типа:
• Двигатели с переменным магнитным сопротивлением
• Двигатели с постоянными магнитами
• Гибридные двигатели
Каждый из этих разновидностей имеет особое строение и механизм работы. Например, постоянные магниты нельзя использовать в двигателях с переменным сопротивлением. В результате у таких моделей ШД отсутствует функция стопорного момента (detent torque). Из-за этого двигатели с переменным магнитным сопротивлением, в большинстве случаев, не могут достигнуть высоких показателей крутящего момента. Что же касается двигателей с постоянными магнитами, то их величина шага довольно велика – не менее 7.5°. Эта характеристики связана с особенностями конструкции ротора данных ШД. Кроме того, такие двигатели обладают достаточно низкой ценой, однако скорость их вращения оставляет желать лучшего.
Гибридные же шаговые двигатели обладают ротором с постоянными магнитами и многополюсным статором. Благодаря этому, такие модели ШД демонстрируют умеренную величину шага (около 1,8°) и достойные показатели крутящего момента (до 300 кгс/см). Стопорный момент у такого оборудования равняется примерно 10%, от показателей синхронизирующего статического момента.
Кроме того, шаговые двигатели отличаются друг от друга по способу питания. Здесь существуют:
• Униполярные двигатели
• Биполярные двигатели
Шаговый двигатель является униполярным в том случае, когда отводы от середины обмоток объединены между собой внутри самого двигателя. Таким образом, пользователю доступно только 5 выводов, что бывает крайне редко.