Шаговый двигатель – электрический синхронный мотор, совершающий оборот некоторым количеством равноценных эквивалентных перемещений. От длины элементарного сегмента зависит точность, с которой ротор позиционируется нужным образом. В отдельности минимальное перемещение называется шагом.
Шаговый двигатель в комплекте с драйвером выполняет преобразование числа входящих импульсов в заданное угловое перемещение вала. Устройство сопрягается с цифровой техникой, управляющий сигнал часто аналоговый. Входы обмоток посещает синусоида нужной фазы. Драйвер, получающий на контакты цифровой сигнал, декодирует волну, формирует нужные сигналы управления двигателем. Одна, две, три, четыре фазы. Определяется конструкцией, нуждами техники.
Конструкция шагового двигателя
Особенностью шагового двигателя назовем форму стального ротора. Снабжен полюсами, подчеркнутыми путем вынесения на кончик острого либо тупого зубца. Мертвый металл, притягиваемый катушками статора. Характеризуется некоторой намагниченностью остаточного рода, вызванной действием поля. Точное позиционирование полюсов статора обеспечивает шаговому двигателю уникальное свойство: точное позиционирование по углу поворота вала. Из правила встречаются исключения, рассмотренные ниже по тексту.
Шаговые двигатели используются промышленностью, цифровой техникой – где требуется обеспечить точное позиционирование вала. Некоторые источники датируют изобретение серединой XIX века, первые сведения просочились в специализированные журналы в 20-х годах XX века. Речь о трехфазном реактивном шаговом двигателе. Исходное применение традиционно стало военным: на кораблях королевского флота Великобритании узлы направляли в нужную сторону торпеды. Позже технология перекочевала, посетив армию США.
Первый открытый патент получен на прибор с ротором, статором на 32 зуба шотландским инженером Уолкером в 1919 году. Прибор рассчитан работать с трехфазным напряжением. Сегодня шаговые двигатели встречаются в жестких дисках персональных компьютеров, автоматизированных линиях сборки. Ключевыми достоинствами считают низкую стоимость, простоту позиционирования. Альтернатив не придумано. Устройства применяются приблизительно с 70-х годов XX века, формируют четыре основные группы:
Полюсы различной намотки, к примеру, унифилярной, бифилярной (см. Катушка индуктивности). В первом случае ротор совершает обороты однонаправленно, если не предусмотреть дополнительную коммутацию фаз. Бифилярный двигатель отрабатывает реверс простой подачей напряжения на другие пары контактов. На каждом полюсе нить проволоки намотана, образуя две катушки. Конструкция такова, что знаки полей противоположные. Обеспечивает простую организацию реверса. Схожие схемы видим на примере двигателя привода барабана стиральной машины.
Мировой практикой принята стандартизированная маркировка указанных разновидностей устройств:
Каждая обмотка способна образовывать несколько полюсов. Для включения реверса бифилярных шаговых двигателей коммутируется другая пара контактов. И если для формирования обратного вращения унифилярных разновидностей нужен формирующий контроллер, здесь допустимо использовать рядовой контактор.
Изделия функционируют в нескольких режимах:
Электрический синхронный мотор
Род двигателей возможно встретить в помпе стиральной машины. К примеру, блок, удаляющий воду бака после стирки, между отдельными этапами цикла. Скорость вращения вала невелика, ротор в составе содержит постоянный магнит, шаг большой. Допустим, 45 градусов. На обмотки статора поочередно подается напряжение, создавая вращающееся магнитное поле. Постоянный магнит вала следует изменениям вектора напряженности.
Достоинствами шаговых двигателей назовем простоту, низкую стоимость. Постоянные магниты часто применяются принтерами. Отличие от других шаговых двигателей: ротор лишен зубцов, полюсов мало. Бывает два, катушек статора — 4, каждым перемещением вал совершает поворот 90 градусов. Требуется 4 фазы, сдвинутые друг относительно друга на 90 градусов. Драйвер просто реализовать при помощи конденсаторов.
Благодаря низкой скорости оборотов двигатель развивает высокий крутящий момент (загружая бумагу из лотка принтера).
Двигатель с постоянным магнитом
Гибридные синхронные двигатели используются промышленностью по причине развития высокого крутящего момента, хорошо держат статическую нагрузку. Вал по-прежнему представлен постоянным магнитом, снабжается зубцами, на статоре множество полюсов. Тип двигателей обеспечивает высокие скорости вращения. Каждый шаг в стандартном исполнении равен 1,8 угловых градусов (200 шагов/оборот). Выпускают специализированные исполнения:
Главным отличием вентильных двигателей считают отсутствие тяжелых постоянных магнитов. Благодаря чему жесткой фиксации положения не происходит при наличии высокой точности. Двигатели идеальны для просмотра слайдов кинопленки. Относительно плавное, точное движение идеально подходит случаю.
Ротор облегченный, стальной, имеет ярко выраженные, сравнительно немногочисленные зубцы. Шаг средний, например, для трех фаз, 12 полюсов выйдет 15 градусов. Расстояние меж полюсами составляет 30 градусов. Промежуточные положения вал занимает в случаях, когда активируются одновременно две соседние фазы. Чередование соответствует обычной промышленной сети (к примеру, 400 вольт).
Главной особенностью вентильных двигателей является сравнительно малое количество тупых зубцов. Высокой точности позиционирования ожидать не приходится. Для реализации продвинутых алгоритмов применяются сложные драйверы.
Шаговые двигатели Лавета временами применяются электрическими часами. Сконструированы работать с сигналом одной фазы. Благодаря возможности миниатюризации двигатели Лавета послужат исполнительной частью наручных часов. Название устройства получили именем изобретателя – инженера Мариуса Лавета.
Инженер Мариус Лавет позавидует
В 1936 году выпускник Высшей школы электрики сконструировал двигатель, принесший всемирную известность. Статор выглядит, как у электрического мотора с расщепленными полюсами. Одна катушка. Полюсы образованы единичными витками сравнительно толстой медной проволоки, расположенными на магнитопроводе, создавая нужную фазу ЭДС. Индуцированные токи обеспечивают нужный крутящий момент. Задержка распространения магнитного поля по сердечнику используется сдвигать фазу на 90 градусов, имитируя двухфазное напряжение. Ротор представлен постоянным магнитом.
Конструкции охотно используются бытовой техникой (блендерами, миксерами). Отличие двигателей Лавета в том, что благодаря зубцам вал фиксируется с некоторым шагом. Становится возможным характерное движение секундной стрелки. Как большинство шаговых двигателей, разновидность не предназначена работать на реверс.
Отдельные параметры шаговых двигателей критичны при выборе соответствующего контроллера, формирующего управляющие напряжения:
В глобальном смысле выделяют три группы драйверов управления шаговыми двигателями:
vashtehnik.ru
Ша́говый электродви́гатель — это синхронный бесщёточный электродвигатель с несколькими обмотками, в котором ток, подаваемый в одну из обмоток статора, вызывает фиксацию ротора. Последовательная активация обмоток двигателя вызывает дискретные угловые перемещения (шаги) ротора. Конструктивно шаговые электродвигатели состоят из статора, на котором расположены обмотки возбуждения, и ротора, выполненного из магнито-мягкого или из магнито-твёрдого материала. Шаговые двигатели с магнитным ротором позволяют получать больший крутящий момент и обеспечивают фиксацию ротора при обесточенных обмотках. Гибридные двигатели сочетают в себе лучшие черты двигателей с переменным магнитным сопротивлением и двигателей с постоянными магнитами. Статор гибридного двигателя также имеет зубцы, обеспечивая большое количество эквивалентных полюсов, в отличие от основных полюсов, на которых расположены обмотки. Обычно используются 4 основных полюса для 3.6 град. двигателей и 8 основных полюсов для 1.8 — 0.9 град. двигателей. Зубцы ротора обеспечивают меньшее сопротивление магнитной цепи в определенных положениях ротора, что улучшает статический и динамический момент. Это обеспечивается соответствующим расположением зубцов, когда часть зубцов ротора находится строго напротив зубцов статора, а часть между ними. Ротор гибридного двигателя имеет зубцы, расположенные в осевом направлении. Ротор разделен на две части, между которыми расположен цилиндрический постоянный магнит. Таким образом, зубцы верхней половинки ротора являются северными полюсами, а зубцы нижней половинки — южными. Кроме того, верхняя и нижняя половинки ротора повернуты друг относительно друга на половину угла шага зубцов. Число пар полюсов ротора равно количеству зубцов на одной из его половинок. Зубчатые полюсные наконечники ротора, как и статор, набраны из отдельных пластин для уменьшения потерь на вихревые токи. В машиностроении наибольшее распространение получили высокомоментные двухфазные гибридные шаговые электродвигатели с угловым перемещением 1,8°/шаг (200 шагов/оборот) или 0,9°/шаг (400 шаг/об). Точность выставления шага определяется качеством механической обработки ротора и статора электродвигателя. Производители современных шаговых электродвигателей гарантируют точность выставления шага без нагрузки до 5 % от величины шага. Дискретность шага создаёт существенные вибрации, которые в ряде случаев могут приводить к снижению крутящего момента и возбуждению механических резонансов в системе. Уровень вибраций удаётся снижать при использовании режима дробления шага или при увеличении количества фаз. Режим дробления шага (микрошаг) реализуется при независимом управлении током обмоток шагового электродвигателя. Управляя соотношением токов в обмотках можно зафиксировать ротор в промежуточном положении между шагами. Таким образом можно повысить плавность вращения ротора и добиться высокой точности позиционирования. Качество изготовления современных шаговых двигателей позволяет повысить точность позиционирования в 10-20 раз. <img src="//otvet.imgsmail.ru/download/u_78cafa05c1af052167e337bc151d1164_800.gif" alt="" data-lsrc="//otvet.imgsmail.ru/download/u_78cafa05c1af052167e337bc151d1164_120x120.gif" data-big="1">
Шаговый двигатель, это двигатель с 4-ма обмотками, которые позволяют микроэлектронике прокрутить двигатель на какой ей нужен угол (пошагово), скорее всего на стеклоподъемниках такой установлен, или на еще каких либо движущихся деталях, где нужна точность установки положения детали которую вращает/двигает.
к примеру регулятор холостого хода на инжекторных двс
В автомобиле его ставят в тахометр стрелочный...
На инжекторных двигателях на дозаторе воздуха такой стоит.
рхх и часто "стрелочные" приборы
Шаговый двигатель — это бесщёточный синхронный электродвигатель преобразующий электрическую энергию в механическую. Основное отличие шаговых электродвигателей от обычных, заключается в способе вращения «шагами», из-за чего и происходит данное название электродвигателя <a rel="nofollow" href="http://samastroyka.ru/chto-takoe-shagovyj-dvigatel.html" target="_blank">http://samastroyka.ru/chto-takoe-shagovyj-dvigatel.html</a>
touch.otvet.mail.ru
Шаговый двигатель представляет собой электромеханическое устройство, преобразующее электроимпульс в дискретное механическое перемещение. Данный механизм практически ничем не отличается от других электрических моторов. Зачастую в устройство данной детали входит контроллер шагового двигателя, вал и выводы. Все это объединяется в большой круглый (реже прямоугольный) корпус.
Шаговый двигатель может применяться в самых разнообразных отраслях. Чаще всего такие моторы встречаются на промышленном оборудовании и в электронных офисных приборах, таких как факсы, принтеры и дисководы.
Сейчас производится несколько типов данных двигателей, поэтому чтобы он корректно работал, к каждому механизму необходимо подобрать свою схему и принцип работы драйвера.
Во-первых, шаговый двигатель очень надежен в эксплуатации. Это объясняется тем, что в его конструкции нет графитных щеток, которые часто применяются в автомобильных генераторах и имеют малый срок службы. Управление шаговым двигателем осуществляют подшипники, поэтому сколько они будут работать, столько будет исправным мотор. Во-вторых, данному механизму свойственно позиционирование без обратной связи. Это достигается за счет зависимости положения детали от входных импульсов. В-третьих, шаговый двигатель является одним из немногих устройств, которые обеспечивают быстрый запуск, остановку и реверсирование всей системы. При этом мотор обеспечивает полный момент в режиме остановки. Также этому мотору свойственны прецизионная повторяемость и позиционирование. Современные двигатели работают с точностью до 3-4 процентов величины шага, причем погрешность не накапливается во время их работы от шага к шагу.
Минусов у этого устройства тоже много, однако меньше чем преимуществ. Из основных недостатков следует отметить тот факт, что данным двигателям свойственно явление резонанса. Также они могут потерять контроль положения ввиду работы без обратной связи. На высоких скоростях шаговый двигатель не очень производительный, хотя и в нормальном режиме работы он не отличается своей мощностью. Кстати, даже не находясь под нагрузкой, все равно он поглощает электроэнергию, причем в том самом количестве, что и ранее при работе. Из-за сложной схемы управления данное устройство трудно отремонтировать самостоятельно.
Не стоит путать эти два механизма. Несмотря на то что оба имеют похожее устройство и принцип работы, во многом они отличаются между собой. Главное их различие заключается в том, что шаговый мотор может обеспечить 1 оборот ротора за энное количество шагов. При этом данное устройство отличается своей плавностью и синхронностью вращения. Серводвигатели имеют в своей конструкции специальные датчики обратной связи, определяющие скорость и положение устройства для системы управления. В качестве нее здесь предусматривается резольвер или энкодер.
hochyvseznat.ru
