Санкт-Петербург
Подробная информация напрямую от 100+ приедприятий СПБ

Шаговые двигатели и их применение в автоматике

Просмотры: 126, Понравилось: 0
Главное изображение

Приветствуем всех читателей статьи. Шаговый двигатель – это электромеханический агрегат, преобразующий электрические сигналы в угловые перемещения вала. Использование данной технологии обусловлено тем, что многие рабочие участки всевозможных механизмов должны совершать строгие систематические движения, завершая путь фиксацией своего положения. Шаговые электродвигатели встречаются не только в составе всевозможных производственных станков и конструкций. Подобные механизмы также активно используются и на бытовом секторе.

Устройство и принцип работы

Устройство шагового двигателя не является сложным для понимания, осознать его смогут даже люди, далекие от мира энергетического машиностроения. В общем случае агрегат предоставляет из себя четыре обмотки, закрепленные на статоре под углом в 90 градусов друг от друга. Благодаря такому положению обмоток можно сделать вывод о том, что принцип работы шагового двигателя характеризуется размером шага в 90 градусов.

При подаче напряжения на первую обмотку, ротор передвигается на 90 градусов. Если подавать напряжение на следующие за первой обмотки двигателя, вал начнет выполнять вращательные движения по окружности. После прохождения полного цикла напряжение вновь подается на первую обмотку. При желании, можно изменить направление движения, поменяв очередность подачи импульсов. Контроллер шагового двигателя осуществляет полное управление всеми параметрами работы устройства.

Виды

Существует достаточно большое количество разновидностей шаговых двигателей. Каждая модель может обеспечивать различные параметры функционирования. Основными критериями работы механизма являются показатели величины шага смещения вала и момент, который необходимо приложить для перемещения. Изменение данных показателей может быть достигнуто не только с помощью различных способов подключения обмоток, но и благодаря особенностям устройство ротора или обмоток. Мы рассмотрим классификацию шаговых двигателей, созданную на основе конструкции ротора.

Реактивные Ш. Д.

Устройство и работа шагового двигателя такого типа не предусматривает наличие магнита на роторе. Агрегат производится с включением магнитных сплавов, набирающихся из пластин, что уменьшает показатель индукционных потерь. Механизм в разрезе обладает внешним видом, схожим с зубчатой шестерней. Напряжение подается на противостоящие пары обмоток на статоре – так создается магнитная сила, выполняющая основную работу по перемещению роторной части. Проще говоря, ротор передвигается от поочередной подачи импульсов электрического тока в обмотках.

Основным преимуществом механизма является отсутствие стопорящих сил, создающихся магнитным полем по отношению к арматуре. Можно сказать, что реактивный шаговый двигатель является асинхронным мотором, так как оборот роторной части производится относительно магнитному полю статора. Главный минус – внушительное понижение величины силы вращательного момента. В среднем, характеристика шага у реактивных моторов колеблется в промежутке от пяти до пятнадцати градусов.

Двигатели с постоянными магнитами

Конструкция подобного механизма опирается на наличие постоянных магнитов. Изменение положения ротора достигается притяжением или отталкиванием магнитных полюсов с помощью электрического поля. Отталкивающая сила образуется после подачи импульса на соответствующую обмотку двигателя. Характеристика углового шага у подобных конструкций составляет величину, расположенную в промежутке от 45 до 90 градусов.

Гибридные Ш. Д.

Гибридные механизмы являются модифицированной версией обоих предыдущих видов двигателей. Характеристики подобных конструкций несколько выше, чем у «чистых» моторов, так как они были созданы с целью улучшения качества работы магнитных и реактивных механизмов. Измененная схема шагового двигателя позволила уменьшить такие показатели как угол и шаг.

Ротор гибридной модели создается из цилиндрического постоянного магнита, сила поля которого направлена по продольной оси. Схематичное изображение агрегата напоминает два округленных полюса, по лицевой части которых установлены зубцы ротора, выполненные из магнитного металла. С помощью подобной конструкции инженерам удалось увеличить характеристики удерживающего и крутящего момента.

Среди основных плюсов механизма высокая точность, плавность и скорость движения при выполнении работ малым шагом – от нуля до девяти градусов. Гибридные шаговые двигатели устанавливаются в технически сложных устройствах. Их эксплуатируют производители станков ЧПУ, компьютерной техники и создатели всевозможных роботизированных машин.

Преимущества и недостатки

Шаговые двигатели являются доступными механизмами, обладающими большим количеством преимуществ. За низкую цену можно получить отличное устройство с высокими характеристиками точности и стабильности угловых перемещений. Немаловажным фактором является простота в монтаже, эксплуатации и управлении.

Преимущества:

Однако механизм обладает и некоторыми недостатками, которые обязательно должны быть учтены перед покупкой.

Недостатки:

Применение

Применение шагового двигателя возможно в рамках как бытового, так и промышленного сектора рынка. Самые популярные сферы, в областях которых могут быть задействованы подобные механизмы:

Чаще всего с подобными устройствами сталкиваются пользователи всевозможной бытовой техники: сканеров, плоттеров, факсов и дисководов. Покупка такого двигателя может быть осуществлена как в специализированном торговом центре, так и в интернете. В наше время все большую популярность набирают гибридные типы шаговых двигателей, в конструкцию которых входят как постоянные магниты, так и электромагниты.

Управление шаговым двигателем осуществляется благодаря специальному контроллеру, в роли которого может выступать сложная электронная схема. Драйвер шагового двигателя – это тот же контроллер, осуществляющий полное согласование всех параметров работы устройства. В наше время существует достаточное количество современных моделей Ш. Д, конструкция которых предусматривает импульсное руководство. Такая особенность позволяет контролировать работу механизма через компьютер.

Заключение

Шаговый двигатель, также называемый ШАГОВИК – это синхронный импульсный мотор без коллектора, механизм которого был придуман много лет назад. Конструкция до сих пор не потеряла популярности и активно используется в современном мире. Без подобных устройств сегодня попросту не обойтись – практически каждое производство обладает несколькими шаговыми двигателями, работающими над выполнением различных задач.

Именно поэтому важно понимать хотя бы общие принципы работы механизмов, входящих в конструкцию повседневных и используемых нами устройств. Благодаря данной статье вы сможете разобраться в принципах работы и сферах применения шаговых двигателей. Желаем удачи!

Гость
Ваше фото
Рекомендуем вам прочесть