Шаговые двигатели: принцип работы и управление

27.10.2020

Двигатели постоянного тока (ДПТ) включаются незамедлительно при подаче на них напряжения. Они оснащены магнитами, находящимися на статоре. Коммутатор-коллектор относится к механическому типу, позволяет менять направление в обмотках тока.

Шаговые агрегаты являются разновидностью ДПТ. Они отличаются отсутствием коллекторного узла. Магнит в оборудовании расположен на подвижной части, он является постоянным. Если необходимо переменное сопротивление магнитов, устанавливается специальный блок, изготовленный из магнитного материала. Схемами, расположенными с внешней стороны, контролируются все коммутации.

Как правило, разработка системы «мотор-контроллер» производится так, чтобы стало возможным выводить подвижную часть на фиксированную позицию. Управление производится по положению. От формы ротора зависит цикличность его позиционирования.

Разновидности и особенности

Классифицируют серво- и шаговые агрегаты. Многие контроллеры способны взаимодействовать с двумя видами оборудования, поскольку принцип их действия является схожим. Шаговый агрегат отличается наличием дискретного режима. Синхронные системы характеризуются плавностью. В серводвигателе должен находиться прибор, определяющий скорость или положение, обеспечивающий обратную связь. Шаговое оборудование чаще используют в системах, когда необходимо при движении обеспечить небольшое ускорение. В высокодинамических установках применяются синхронные.

  • Шаговые бывают с сопротивлением магнитов переменного характера и постоянными элементами. При наличии последних обычно оснащаются двумя обмотками, средний отвод не обязателен, он может отсутствовать.
  • Гибридные и шаговые системы с постоянными магнитами постоянного типа характеризуются более простой конструкцией. В ней отсутствует центральный отвод. Подход обусловил усложнение смены полярности всех пар элементов.

Если для функционирования достаточно возбуждения одной обмотки, поворот подвижной части происходит на определенный угол. Он будет сохраняться, пока внешний момент не превзойдет внутренний, который удерживает элемент в определенном положении.

Шаговые двигатели: принцип работы и управление

Конструктивные особенности оборудования определяют максимальную скорость его вращения. Изменение величины шага позволяет управлять этой характеристикой. Если шаговый агрегат выбрать и использовать в качестве исполнительного, получится упростить систему управления. В этом случае возможно не использовать датчик для создания обратной связи.

Если в синхронной системе происходит преобразование команды, поступающей в виде импульсов, в определенную величину угла поворота либо в фиксированное положение подвижной части, она называется шаговой.

Особенности функционирования

Когда в работе оборудования не теряется ни один шаг, можно утверждать, что оно функционирует устойчиво. Отработка единичных шагов происходит в соответствии с получаемыми сигналами. Начало каждого такта характеризуется нулевым значением угловой скорости. Это повторяется на каждом шаге.

Вал системы может колебаться по отношению к значению, которое установилось. Запасы кинетической энергии являются причиной данного явления. При работе возможны ее потери по разным причинам. Переходной процесс будет быстрее, если возрастает величина происходящих потерь. Наибольшая частота получаемых импульсов называется приемистостью. При ней отсутствует добавление или потеря шага на этапе обработки. Рост синхронизирующего момента приводит к возрастанию приемистости. С увеличением коэффициента нагрузки данный показатель падает.

Рекомендуемые товары