- •Шаговые двигатели Электропривод с шаговыми двигателями - исторический обзор.
- •Шаговый двигатель
- •Виды шаговых двигателей:
- •Способы управления фазами шагового двигателя:
- •Зависимость момента от скорости, влияние нагрузки:
- •Резонанс шагового двигателя:
- •Недостатки шагового двигателя:
- •Преимущества шагового двигателя:
- •Теория управления шаговыми двигателями
- •Принципиальная схема управления шаговым двигателем
- •Симметричная система коммутации
- •Несимметричная система коммутации
- •Схемы, иллюстрирующие положения ротора шагового двигателя с постоянными магнитами при подключении к источнику питания одной (а) и двух обмоток (б)
- •Принцип действия реактивного редукторного шагового двигателя: (а) - исходное положение устойчивого равновесия; (б) - положение устойчивого равновесия. Cдвинутое на один шаг
- •Виды шаговых двигателей:
- •Двигатели с переменным магнитным сопротивлением:
- •Двигатель с переменным магнитным сопротивлением.
- •Двигатели с постоянными магнитами:
- •Гибридные двигатели
- •Биполярные и униполярные шаговые двигатели:
- •Способы управления фазами шагового двигателя:
Шаговые двигатели Электропривод с шаговыми двигателями - исторический обзор.
С момента появления в прошлом веке лервых электрических машин развитие их конструкций и возможностей определялось возрастающими требованиями к качеству и формам электромеханического преобразования энергии. Потери в процессе преобразования позволяют оценить количественную его сторону, совершенство способа представления энергии в нужной форме. Главные же в истории электромеханики вехи связаны с получением на этой основе различных видов механического движения.
Углубление специализации электрических машин накладывало глубокий отпечаток на конструктивное исполнение прототипа. Выделялись самостоятельные технические направления. В процессе этого циклического развития шаговые, или импульсные, электродвигатели дважды пережили процесс рождения и целенаправленного совершенствования их специальных свойств.
Одним из первых был описан шаговый механизм, выполненный в виде электромагнита с храповым колесом, предложенный в 1831 г. Сальваторе дель Негро. Точную дату изобретения шагового электродвигателя указать трудно, так как первые электрические машины постоянного тока, снабженные простейшим коллектором или механическим прерывателем, использовали принцип импульсного переключения обмоток. С точки зрения современных представлений, они могут быть отнесены к классу шаговых электродвигателей.
Развитие в конце позапрошлого века телефонии, а затем корабельных систем дистанционной связи вызвало к жизни поток изобретений в области импульсных механизмов с питанием от источника постоянного тока и управлением от механического коммутатора. Работами известных русских изобретателей Колокольцова (1888 г.), Гейслера (1890 г.), Максимова (1892 г.), Апостолом (1894 г.) в значительной степени были заложены основы возникшего тогда нового самостоятельного направления в технике — систем синхронной связи на постоянном токе.
Обстоятельные очерки развития систем синхронной связи на постоянном токе с импульсными электромеханизмами содержатся в книгах [1. Васильев Д. В., Электрические машины в системах синхронной связи. 2. Веребрюсов Н. А., Синхронные передачи и следящие системы. 3. Мкртычан Д. П., Хрущев В. В., Однофазные сельсины.]. Мы приведем лишь характерные примеры, заимствованные главным образом из [3], чтобы проследить цикличность инженерных поисков и решений.
Двигатель состоит из трех электромагнитов, расположенных под углом 120° друг к другу. Якоря электромагнитов при помощи трех шатунов Ш1 - Ш3соединяются с концом кривошипа, вращающегося вокруг центра О. Обмотки электромагнитов соединены в звезду, общая точка которой включена на отрицательный полюс источника постоянного напряжения. Другими своими концами обмотки соединены с неподвижными щетками Щ1 — Щ3 коммутатора, которые поочередно подключаются к положительному зажиму ( + ) источника при помощи контактного сегментаС, контактного кольца К и щетки Щ4.
Шаговый двигатель
Шаговый двигатель - это электромеханическое устройство, преобразующие сигнал управления в угловое (или линейное) перемещение ротора с фиксацией его в заданном положении без устройств обратной связи. При проектировании конкретных систем приходится делать выбор между сервомотором и шаговым двигателем. Когда требуется прецизионное позиционирование и точное управление скоростью, а требуемый момент и скорость не выходят за допустимые пределы, то шаговый двигатель является наиболее экономичным решением. Как и для обычных двигателей, для повышения момента может быть использован понижающий редуктор. Однако для шаговых двигателей редуктор не всегда подходит. В отличие от коллекторных двигателей, у котрых момент растет с увеличением скорости, шаговый двигатель имеет больший момент на низких скоростях. К тому же, шаговые двигатели имеют гораздо меньшую максимальную скорость по сравнению с коллекторными двигателями, что ограничивает максимальное передаточное число и, соответственно, увеличение момента с помощью редуктора. Готовые шаговые двигатели с редукторами хотя и существуют, однако являются экзотикой.