21.06.2013

Об электрических шаговых двигателях

Шаговым двигателем называется электрический двигатель без щёток и с некоторым количеством обмоток. Принцип его работы заключается в том, что ток, подающийся на одну из обмоток статора, вызывает остановку ротора. При этом чередующаяся подача электротока на обмотки статора вызывает прерывистые угловые вращения ротора (шаги).

Типы шаговых двигателей

По конструкции шаговые двигатели состоят из статора с обмотками возбуждения, а также сердечника (ротора), состоящего из магнитного материала, который разделяется на мягкий (ферромагнитный) и твёрдый (магнитный). Двигатели с твёрдым сердечником дают возможность получить усиленный крутящий момент и обеспечить фиксацию сердечника в случае, если обмотки обесточены.

Также существуют гибридные варианты электродвигателей, сочетающих в себе параметры как электромоторов, действующих на постоянных магнитах, так и электромоторов, работающих с переменным магнитным сопротивлением.

Область использования шаговых двигателей

Используются шаговые электродвигатели в приводах промышленных агрегатов, действующих в режиме старт-стоп. А также в приводах постоянного движения, где управление осуществляется с помощью подачи последовательных электрических импульсных воздействий, например, в станках с числовым программным управлением. Шаговые приводы с электродвигателями отличаются от сервоприводов тем, что дают возможность точного позиционирования, не используя обратной связи от датчиков углового положения.

Плюсы и минусы шаговых двигателей

Основное положительное свойство шагового двигателя заключается в его точности. Когда производится подача тока на обмотку электромотора, сердечник повернётся на конкретно заданный угол. Также к позитивным качествам относится цена шаговых электроприводов, которая в полтора-два раза меньше сервоприводов. Такой электропривод лучше, чем сервопривод, подходят для обеспечения автоматического управления различными агрегатами и механизмами, не требующим значительной динамики.

К основным недостаткам приводов с шаговыми двигателями относится «проскальзывание» сердечника. Это происходит в следующих случаях:

• высокий уровень нагрузки на вал;
• неправильные установки программы управления, к примеру, стартовая скорость не соответствует нагрузке;
• приближение скорости вращения до отметки, приводящей к резонансу.

Контролёр, в таких случаях, дальнейший процесс будет выполнять с ошибочными данными. Поэтому применять привода с шаговыми приводами в ответственных случаях следует с установкой датчиков обратной связи, контролирующих вращения и перемещения. Но установка датчика даст возможность обнаружить проблему, но устранить её автоматически, без отключения программы управления, практически невозможно. Чтобы не допустить проскальзывание сердечника, нужно, как один из вариантов, увеличить мощность электродвигателя. Однако стоимость датчиков обратной связи довольно высока.