Вы здесь: Дом » Блог » Шаговый двигатель, руководство по выбору и принципы работы

Шаговый двигатель, руководство по выбору и принципы работы

Просмотров: 0     Автор: Июль Время публикации: 07.10.2026 Происхождение: Сайт

Шаговые двигатели широко используются в оборудовании автоматизации, робототехнике, станках с ЧПУ, медицинских приборах, принтерах, системах контроля и приложениях точного позиционирования. В отличие от обычных двигателей, шаговый двигатель преобразует электрические импульсные сигналы в контролируемое угловое движение, что позволяет инженерам контролировать положение, скорость и направление с помощью относительно простой системы управления.

Однако для правильного выбора и эксплуатации шагового двигателя необходимо понимание режимов его управления, типов двигателей, технологии привода, характеристик ускорения, микрошагов и требований к нагрузке.

В этом руководстве объясняются основы управления шаговым двигателем, выбор шагового двигателя, работа с разомкнутым и замкнутым контуром, микрошаговый режим, нагрев, ускорение и замедление, а также биполярные и униполярные шаговые двигатели..

Различия между импульсно-направленным управлением шагового двигателя и двухимпульсным управлением

1. Режим импульсно-направленного управления.

Импульсное управление направлением, также известное как одноимпульсный режим , означает, что вход STEP непрерывно получает импульсные сигналы, а вход DIR использует высокий или низкий логический уровень для управления направлением вращения двигателя.

Этот режим также известен как режим тактового направления или управление импульсом и направлением.

2. Режим двухимпульсного управления.

Двухимпульсное управление означает, что и импульсный вход, и вход направления используют импульсные сигналы. Один вход используется для прямых импульсов, а другой — для обратных импульсов.

В двухимпульсном режиме:

·  Импульсы, подаваемые на вход STEP, заставляют двигатель вращаться вперед.

·  Импульсы, подаваемые на вход DIR, заставляют двигатель вращаться в обратном направлении.

В этой конфигурации вход «Направление» становится входом обратного импульса.

Меры предосторожности при использовании шаговых двигателей

1. Используйте шаговые двигатели в низкоскоростных приложениях.

Шаговые двигатели обычно используются в низкоскоростных устройствах. Скорость вращения не должна превышать 1000 об/мин. Для двигателя с шагом 0,9° 6666 импульсов в секунду соответствует примерно 1000 об/мин.

Рекомендуется эксплуатировать двигатель со скоростью примерно 1000–3000 импульсов в секунду для двигателя с шагом шага 0,9°..

8-миллиметровый мини-микро шаговый двигатель, 2 фазы, угол шага 18 градусов.png

Чтобы двигатель мог работать в этом диапазоне, можно использовать редукционный механизм. В этих условиях двигатель может достичь более высокой эффективности и более низкого уровня шума.

2. По возможности избегайте использования полноэтапной операции.

Шаговые двигатели, как правило, не рекомендуется использовать в полношаговом режиме, поскольку полношаговый режим вызывает относительно высокую вибрацию.

3. Выберите правильное напряжение привода.

По историческим причинам только двигатели с номинальным напряжением 12 В следует эксплуатировать с напряжением 12 В.

Для других шаговых двигателей значение напряжения, указанное на двигателе, не обязательно соответствует требуемому напряжению питания драйвера.

Напряжение питания драйвера можно выбрать в соответствии с требованиями драйвера.

Рекомендуемые примеры:

·  57BYJ: 24–36 В постоянного тока

·  86BYJ: 50 В постоянного тока

·  110BYJ: выше 80 В постоянного тока

Шаговый двигатель с постоянным магнитом диаметром 20 мм можно использовать с коробкой передач.png

Двигатель на 12 В также может работать с другим источником питания при соответствующих условиях, но необходимо учитывать возникающее в результате повышение температуры.

4. Выберите больший размер рамы для высокоинерционных нагрузок.

Когда нагрузка имеет большой момент инерции, следует выбирать шаговый двигатель большего типоразмера.

5. Используйте постепенное увеличение частоты для высокоскоростных или высокоинерционных нагрузок.

При работе на относительно высокой скорости или при движении нагрузки с высокой инерцией двигатель, как правило, не должен запускаться непосредственно на рабочей скорости.

Вместо этого частота пульса должна постепенно увеличиваться.

Это может:

·  Уменьшить вероятность потери шагов

·  Снижение шума

·  Повышение точности остановки и позиционирования

6. Методы повышения точности позиционирования

Для высокоточных приложений точность можно повысить за счет:

·  Механическое сокращение

·  Увеличение скорости двигателя

·  Использование драйвера с более высоким разрешением микрошагов

·  Использование пятифазного двигателя

Пятифазные двигатели имеют относительно более высокую общую стоимость системы, и их производит меньше производителей. Утверждение, что пятифазные двигатели исключены, неверно.

7. Избегайте зон резонанса

Шаговые двигатели не должны работать в резонансных областях.

Если работа в резонансной зоне неизбежна, проблему можно решить следующим образом:

·  Изменение напряжения

·  Регулировка тока

·  Добавление демпфирования

8. Работа на низкой скорости ниже 600 импульсов в секунду.

Для работы со скоростью ниже 600 импульсов в секунду с двигателем с шагом 0,9° для управления следует использовать меньший ток, более высокую индуктивность и более низкое напряжение.

9. Прежде чем выбирать драйвер, выберите двигатель.

Рекомендуемый принцип выбора:

Сначала выберите двигатель, затем выберите драйвер.

В чем разница между управлением шаговым двигателем с разомкнутым и замкнутым контуром?

Управление с разомкнутым контуром  может управлять движением двигателя, но не обеспечивает обратную связь о результате.

Управление с обратной связью  может анализировать результат движения двигателя и обеспечивать обратную связь для регулировки.

Классификация шаговых двигателей

По конструктивному исполнению шаговые двигатели можно разделить на несколько типов, в том числе:

·  Шаговые двигатели с переменным сопротивлением (VR)

·  Шаговые двигатели с постоянными магнитами (ПМ)

·  Гибридные шаговые двигатели (HS)

·  Однофазные шаговые двигатели

·  Планарные шаговые двигатели

Среди шаговых двигателей, используемых в Китае, исторически широко использовались шаговые двигатели с переменным сопротивлением.

Рабочие характеристики шагового двигателя тесно связаны с методом его управления.

По способу управления системы управления шаговыми двигателями в целом можно разделить на:

1. Системы управления с открытым контуром

2. Системы управления с обратной связью

3. Полузамкнутые системы управления

В практических приложениях полузамкнутые системы управления обычно классифицируются как системы с разомкнутым или замкнутым контуром.

Шаговый двигатель с переменным сопротивлением

Шаговый двигатель с переменным сопротивлением имеет обмотки на статоре и роторе из магнитомягкого материала.

Его характеристики включают в себя:

·  Простая структура

·  Бюджетный

·  Небольшой угол шага, который может достигать 1,2°.

·  Плохие динамические характеристики

·  Низкая эффективность

·  Высокое тепловыделение

·  Надежность, которую сложно гарантировать

Шаговый двигатель с постоянным магнитом

Ротор шагового двигателя с постоянными магнитами изготовлен из постоянного магнитного материала.

Число полюсов ротора такое же, как и количество полюсов статора.

Его характеристики включают в себя:

·  Хорошие динамические характеристики

·  Высокий выходной крутящий момент

·  Более низкая точность позиционирования

·  Относительно большой угол шага

Типичный угол шага составляет 7,5° или 15°..

Гибридный шаговый двигатель

Гибридные шаговые двигатели сочетают в себе преимущества шаговых двигателей с переменным сопротивлением и шаговых двигателей с постоянными магнитами.

Микрошаговый двигатель с постоянным магнитом 35 мм с высоким крутящим моментом для принтера .png

Статор содержит многофазные обмотки, а ротор изготовлен из постоянного магнитного материала. И ротор, и статор содержат множество мелких зубцов для повышения точности позиционирования ступеней.

Его характеристики включают в себя:

·  Высокий выходной крутящий момент

·  Хорошие динамические характеристики

·  Малый угол шага

·  Более сложная структура

·  Относительно более высокая стоимость

В зависимости от конфигурации обмотки статора гибридные шаговые двигатели можно разделить на:

·  Двухфазный

·  Трехфазный

·  Пятифазный

Двухфазные гибридные шаговые двигатели широко используются из-за их соотношения цены и качества. В сочетании с микрошаговым драйвером они обеспечивают хорошую общую производительность.

Типичный двухфазный гибридный шаговый двигатель имеет базовый угол шага 1,8 ° на шаг..

При движении на полшага угол шага уменьшается до 0,9°..

При использовании микрошагового драйвера угол шага теоретически можно разделить на 256 микрошагов:

1,8° ÷ 256 ≈ 0,007° на микрошаг

Из-за трения, точности изготовления и других факторов фактическая точность управления немного ниже.

Один и тот же шаговый двигатель может использоваться с драйверами, обеспечивающими разные уровни микрошагов для изменения разрешения позиционирования и рабочих характеристик.

Как выбрать шаговый двигатель и драйвер

Три основных фактора при выборе шагового двигателя:

·  Угол шага

·  Удерживающий крутящий момент

·  Текущий

После определения этих трех факторов можно выбрать подходящую модель шагового двигателя.

1. Выбор угла шага

Требуемый угол шага двигателя зависит от точности позиционирования, требуемой нагрузкой.

Минимально необходимое разрешение нагрузки должно быть преобразовано в соответствующее угловое перемещение вала двигателя.

Угол шага двигателя должен быть равен или меньше этого углового значения.

Общие углы шага, доступные на рынке, включают:

·  0,36°/0,72° для пятифазных двигателей

·  0,9°/1,8° для двух- и четырехфазных двигателей

·  1,5°/3° для трехфазных двигателей

2. Выбор удерживающего момента

Динамический крутящий момент относительно сложно определить напрямую, поэтому удерживающий момент часто используется в качестве отправной точки при выборе двигателя.

Удерживающий момент следует выбирать в соответствии с нагрузкой двигателя.

Нагрузку можно разделить на:

·  Инерционная нагрузка

·  Фрикционная нагрузка

На практике чисто инерционных или чисто фрикционных нагрузок обычно не существует.

При прямом запуске, обычно с низкой скорости, следует учитывать оба типа нагрузки.

При разгоне и запуске инерционная нагрузка особенно важна.

При работе на постоянной скорости основное внимание уделяется фрикционной нагрузке.

В общих условиях удерживающий момент должен примерно в 2–3 раза превышать нагрузку трения..

После определения требуемого удерживающего момента можно выбрать размер и длину корпуса двигателя.

3. Выбор текущего

Два двигателя с одинаковым удерживающим моментом могут иметь разные рабочие характеристики, поскольку их текущие параметры различны.

Соответствующий ток двигателя следует выбирать, ориентируясь на двигателя. характеристическую кривую крутящего момента и скорости .

Чем отличаются биполярные и униполярные шаговые двигатели?

Униполярная и биполярная  — две наиболее часто используемые конфигурации привода шагового двигателя.

Униполярный шаговый двигатель

В униполярной схеме управления используются четыре транзистора для управления двумя фазами шагового двигателя.

Конструкция двигателя содержит две катушки с центральными отводами, и двигатель обычно имеет шесть проводов, подключенных снаружи.

Этот тип двигателя иногда называют четырехфазным двигателем. Однако эта терминология может сбивать с толку и не является технически точной.

Более точное описание — двухфазный шестипроводной шаговый двигатель..

Хотя шестипроводный шаговый двигатель обычно называют униполярным шаговым двигателем, на самом деле его можно использовать как с униполярной, так и с биполярной схемой управления.

Биполярный шаговый двигатель

Биполярная схема управления использует восемь транзисторов для управления двумя фазами.

Биполярная схема управления может управлять как четырехпроводными, так и шестипроводными шаговыми двигателями.

Четырехпроводной двигатель можно использовать только с биполярной схемой управления.

Однако четырехпроводной двигатель может значительно снизить стоимость серийного производства.

Количество транзисторов в схеме управления биполярным шаговым двигателем в два раза больше, чем в схеме униполярного управления.

Винтовой вал M3, 2-фазный шаговый двигатель с редуктором диаметром 10 мм. Доступна полная настройка.png

Среди них четыре нижних транзистора обычно управляются непосредственно микроконтроллером, тогда как верхние транзисторы требуют относительно дорогих схем управления верхнего плеча.

Транзисторам в биполярной схеме управления необходимо выдерживать только напряжение двигателя, поэтому, в отличие от униполярной схемы управления, схема фиксации не требуется.

Принцип работы шагового двигателя

Ротор типичного шагового двигателя представляет собой постоянный магнит.

Когда ток протекает через обмотки статора, обмотки статора генерируют векторное магнитное поле.

Это магнитное поле заставляет ротор вращаться на определенный угол, приводя одну пару магнитных полюсов ротора в соответствие с направлением магнитного поля статора.

Когда векторное магнитное поле статора поворачивается на определенный угол, ротор следует за ним и вращается на соответствующий угол.

Каждый электрический импульс заставляет двигатель вращаться на определенный угол и продвигаться на один шаг.

Угловое смещение двигателя пропорционально количеству входных импульсов, а скорость вращения пропорциональна частоте импульсов.

Изменение последовательности включения обмоток меняет направление вращения двигателя.

Следовательно, вращением шагового двигателя можно управлять, управляя:

·  Количество импульсов

·  Частота пульса

·  Последовательность включения каждой фазы двигателя

Почему шаговые двигатели выделяют тепло?

Большинство двигателей содержат железные сердечники и обмотки.

Обмотки обладают электрическим сопротивлением. Когда ток протекает через обмотки, мощность рассеивается.

Величина потерь мощности пропорциональна сопротивлению и квадрату тока.

Обычно это называют потерями меди..

Если ток не является стандартным постоянным или синусоидальным током, также могут возникнуть гармонические потери.

На железный сердечник также влияют эффекты гистерезиса и вихревых токов при воздействии переменного магнитного поля.

Эти потери связаны с такими факторами, как:

·  Материал

·  Текущий

·  Частота

·  Напряжение

Эти потери называются потерями в железе..

Как потери меди, так и потери железа проявляются в виде тепла и влияют на КПД двигателя.

Винтовой вал M3, 2-фазный шаговый двигатель с редуктором диаметром 10 мм. Доступна полная настройка.png

Шаговые двигатели обычно отдают приоритет точности позиционирования и выходному крутящему моменту. Их рабочий ток часто относительно высок, а форма сигнала тока может содержать значительные гармонические составляющие.

Частота переменного тока также меняется в зависимости от скорости двигателя.

Поэтому шаговые двигатели обычно испытывают заметное выделение тепла, которое может быть более значительным, чем у некоторых обычных двигателей переменного тока.

Управление ускорением и замедлением шагового двигателя

Поскольку шаговые двигатели широко используются, были проведены значительные исследования по их управлению.

Если во время запуска или ускорения частота импульсов шагового двигателя изменяется слишком быстро, ротор может не следовать изменяющемуся электрическому сигналу из-за инерции.

Это может привести к:

·  Ларек

·  Потерянные шаги

Во время остановки или замедления аналогичный эффект может привести к перерегулированию.

Чтобы предотвратить остановку, потерю шагов и перерегулирование, а также увеличить рабочую частоту, шаговый двигатель нуждается в соответствующем управлении ускорением и замедлением.

Скорость вращения шагового двигателя зависит от:

·  Частота пульса

·  Количество зубьев ротора

·  Количество фаз или ступеней привода

Угловая скорость пропорциональна частоте импульсов и остается синхронизированной с импульсами.

Следовательно, при фиксированном количестве зубьев ротора и последовательности работы требуемую скорость двигателя можно получить, управляя частотой импульсов.

Шаговый двигатель запускается благодаря синхронизирующему моменту. Чтобы предотвратить потерю шагов, стартовая частота не может быть слишком высокой.

По мере увеличения мощности двигателя диаметр и инерция ротора также увеличиваются. Поэтому стартовая частота и максимальная рабочая частота могут существенно отличаться, иногда на порядок.

Характеристики стартовой частоты шагового двигателя

Характеристики пусковой частоты шагового двигателя означают, что двигатель не может нормально запускаться непосредственно на своей рабочей частоте.

Вместо этого необходим процесс запуска, при котором скорость постепенно увеличивается от низкой до необходимой рабочей скорости.

Аналогично, во время остановки рабочая частота не должна сразу падать до нуля. Двигатель должен постепенно замедляться от высокой скорости до нуля.

Выходной крутящий момент шагового двигателя уменьшается с увеличением частоты импульсов.

Чем выше пусковая частота, тем ниже пусковой момент и тем слабее способность двигателя управлять нагрузкой.

Запуск на слишком высокой частоте может привести к потере шагов.

Во время остановки чрезмерное замедление может привести к перерегулированию.

Чтобы двигатель мог быстро достичь требуемой скорости без потери шагов или превышения скорости, ключевой момент заключается в том, чтобы крутящий момент, необходимый во время ускорения, оставался в пределах крутящего момента, доступного от шагового двигателя на каждой рабочей частоте.

Таким образом, работа шагового двигателя обычно состоит из трех этапов:

1. Ускорение

2. Работа с постоянной скоростью

3. Замедление

Периоды ускорения и замедления должны быть как можно короче, а период постоянной скорости должен быть как можно более продолжительным.

Для приложений, требующих быстрого реагирования, общее время перемещения от начальной точки до конечной позиции должно быть сведено к минимуму.

Для этого необходимо:

·  Короткое время ускорения

·  Короткое время торможения

·  Высокая постоянная скорость работы

Микрошаговое управление шаговым двигателем

Из-за производственных ограничений основной угол шага шагового двигателя определяется такими факторами, как количество зубьев ротора и последовательность операций.

Количество зубьев ротора и последовательность операций ограничены, поэтому основной угол шага шагового двигателя обычно относительно велик и фиксирован.

Это приводит к:

·  Более низкое разрешение

·  Ограниченная гибкость

·  Вибрация на низких частотах

·  Более высокий уровень шума, чем у некоторых других типов миниатюрных двигателей.

Эти характеристики могут вызвать усталость или повреждение механического оборудования.

Из-за этих ограничений шаговые двигатели могут подойти для приложений с относительно скромными требованиями. Для более требовательных приложений можно использовать управление с обратной связью, но это увеличивает сложность системы.

Эти ограничения могут ограничить эффективное использование шаговых двигателей в качестве компонентов позиционирования с разомкнутым контуром.

Технология микрошагового привода  может в определенной степени преодолеть эти ограничения.

Технология микрошаговых шаговых двигателей была разработана в середине 20-го века как технология привода, способная значительно улучшить общую производительность шаговых двигателей.

В последующие десятилетия технология микрошагов продолжала развиваться и достигла зрелости в 1990-х годах.

Исследования микрошаговой технологии в Китае начались примерно в то же время, что и исследования за рубежом.

К середине 1990-х годов технология микрошагов значительно развилась.

В основном он применялся в:

·  Промышленное оборудование

·  Аэрокосмическая промышленность

·  Робототехника

·  Прецизионное измерение

Приложения включали фотоэлектрические теодолиты для спутникового слежения, военные инструменты, оборудование связи и радиолокационные системы.

Широкое использование микрошаговой технологии уменьшило зависимость конструкции двигателя от угла шага и обеспечило большую гибкость при проектировании продукта.

В современной технологии микрошагового шагового двигателя обычно используются:

·  Управление постоянным током прерывателя

·  Управление широтно-импульсной модуляцией

·  Управление вектором тока постоянной амплитуды

Эти технологии значительно повышают точность работы шаговых двигателей и позволяют шаговым двигателям перейти к более скоростным и высокоточным приложениям в системах малой и средней мощности.

Разработка управления током шагового двигателя

Первоначально управление фазным током шаговых двигателей было реализовано аппаратно.

Шаговый двигатель с червячной передачей, 15 мм, с возможностью выбора передаточного числа червячной коробки передач.png

Использовались два распространенных метода.

В первом методе использовалось несколько схем переключения мощности для подачи тока и наложения тока в обмотках.

Этот метод уменьшил потери силовых транзисторов, но потребовал много схем и, следовательно, привел к увеличению количества компонентов и увеличению размера системы.

Второй метод сначала накладывал импульсные сигналы, а затем использовал силовые транзисторы для линейного усиления для получения ступенчатой ​​формы сигнала тока.

К его преимуществам можно отнести меньшее количество компонентов.

Однако потери силовых транзисторов были высокими, а эффективность системы низкой.

Если транзисторы работали в нелинейной области, также могло произойти искажение формы сигнала.

Из-за этих присущих ограничений эти два метода сейчас используются редко.

Основные характеристики шаговых двигателей

1. Точность позиционирования

Типичная погрешность шагового двигателя составляет примерно 3–5% от угла шага , и эта погрешность не накапливается от шага к шагу.

2. Максимально допустимая температура поверхности.

Максимально допустимая температура поверхности шагового двигателя зависит от магнитного материала двигателя.

Чрезмерная температура двигателя может сначала вызвать размагничивание магнитного материала, что приведет к снижению крутящего момента и потенциальной потере шагов.

Следовательно, максимально допустимая температура поверхности двигателя зависит от температуры размагничивания магнитного материала.

Обычно температура размагничивания магнитных материалов превышает 130°C, а некоторые материалы могут выдерживать температуры выше 200°C.

Следовательно, температура поверхности шагового двигателя 80–90°C может быть нормальной..

3. Крутящий момент уменьшается с увеличением скорости.

Крутящий момент шагового двигателя уменьшается с увеличением скорости вращения.

При вращении шагового двигателя индуктивность обмоток двигателя создает противоЭДС.

Чем выше частота, тем больше противо-ЭДС.

Под действием обратной ЭДС фазный ток уменьшается по мере увеличения частоты или скорости двигателя.

В результате крутящий момент двигателя снижается.

4. Запуск на высокой скорости может вызвать остановку или шум.

Шаговый двигатель может нормально работать на низкой скорости, но может не запуститься, когда скорость превышает определенный уровень.

Двигатель может издавать ненормальный шум или глохнуть.

Шаговый двигатель имеет технический параметр, называемый пусковой частотой , который относится к максимальной частоте импульсов, при которой двигатель может нормально запускаться в условиях холостого хода.

Если частота импульсов превысит это значение, двигатель может не запуститься должным образом и может потерять скорость или заглохнуть.

Под нагрузкой пусковая частота должна быть ниже.

Если двигателю необходимо достичь высокой скорости вращения, частоту импульсов следует увеличивать постепенно.

Другими словами, двигатель должен запускаться на относительно низкой частоте, а затем ускоряться с определенной скоростью, пока не будет достигнута необходимая высокая частота.

Благодаря этим характеристикам шаговые двигатели сыграли важную роль в эпоху цифрового производства.

С развитием различных цифровых технологий и усовершенствованием технологии шаговых двигателей шаговые двигатели будут продолжать использоваться во многих приложениях.

5. Шаговым двигателям требуется драйвер

Для работы необходимо использовать шаговый двигатель с драйвером.

Сигнал возбуждения должен быть импульсным.

Без импульсов шаговый двигатель остается неподвижным.

При подаче соответствующего импульсного сигнала двигатель вращается на определенный угол, известный как угол шага..

Скорость вращения двигателя пропорциональна частоте импульсов.

6. Угол шага трехфазного шагового двигателя

Трехфазный шаговый двигатель имеет угол шага 7,5°..

Один полный оборот составляет 360°, поэтому для совершения одного оборота требуется 48 импульсов.

7. Быстрый старт и остановка

Шаговые двигатели обеспечивают хорошие пусковые и остановочные характеристики.

8. Контроль направления

Направление вращения двигателя можно легко изменить, изменив последовательность импульсов.

По этой причине шаговые двигатели широко используются в качестве компонентов управления движением в:

·  Принтеры

·  Плоттеры

·  Роботы

·  Другое оборудование

Преимущества и недостатки шаговых двигателей

Преимущества

1. Угол вращения двигателя пропорционален количеству входных импульсов.

2. Когда двигатель остановлен и на обмотки подано напряжение, двигатель имеет максимальный удерживающий момент.

3. Поскольку точность каждого шага составляет примерно 3–5% и ошибка не накапливается от шага к шагу, шаговые двигатели обеспечивают хорошую точность позиционирования и повторяемость движений.

4. Шаговые двигатели имеют превосходную реакцию запуска, остановки и реверса.

5. Поскольку щеток нет, надежность относительно высокая. Срок службы двигателя в основном зависит от срока службы подшипников.

6. Реакция двигателя определяется цифровыми входными импульсами, что позволяет осуществлять управление без обратной связи. Это делает конструкцию двигателя относительно простой и снижает затраты на управление.

7. Двигатель может вращаться синхронно на чрезвычайно низких скоростях, даже если нагрузка напрямую подключена к валу двигателя.

8. Поскольку скорость пропорциональна частоте импульсов, шаговые двигатели обеспечивают относительно широкий диапазон скоростей.

Недостатки

1. Неправильный контроль может вызвать резонанс.

2. Трудно работать на очень высоких скоростях.

3. Трудно получить высокий крутящий момент на высокой скорости.

4. Шаговые двигатели не имеют преимуществ с точки зрения размера и веса в некоторых приложениях, а использование энергии может быть относительно низким.

5. Когда нагрузка превышает возможности двигателя, синхронизм может быть потерян. Работа на высокой скорости также может вызывать вибрацию и шум.

Выбор шагового двигателя

Шаговые двигатели в основном выбираются по трем ключевым параметрам:

·  Угол шага

·  Удерживающий крутящий момент

·  Текущий

1. Выбор угла шага

Угол шага двигателя зависит от требований к точности нагрузки.

Минимальное разрешение, необходимое для нагрузки, должно быть преобразовано в соответствующее угловое перемещение вала двигателя.

Угол шага двигателя должен быть равен или меньше этого требования к углу.

Общие углы шага шагового двигателя включают:

·  0,36°/0,72° для пятифазных двигателей

·  0,9°/1,8° для двух- и четырехфазных двигателей

·  1,5°/3° для трехфазных двигателей

2. Удержание выбора крутящего момента

Динамический крутящий момент шагового двигателя сложно определить напрямую, поэтому при выборе двигателя в первую очередь часто используют удерживающий момент.

Требуемый удерживающий момент зависит от нагрузки двигателя.

Нагрузку можно разделить на:

·  Инерционная нагрузка

·  Фрикционная нагрузка

При прямом запуске, обычно с низкой скорости, следует учитывать оба типа нагрузки.

При разгоне и запуске инерционная нагрузка особенно важна.

При работе на постоянной скорости основное внимание уделяется фрикционной нагрузке.

В общих условиях удерживающий момент должен примерно в 2–3 раза превышать нагрузку трения..

После выбора удерживающего момента можно определить размер корпуса и длину двигателя.

3. Текущий выбор

Двигатели с одинаковым удерживающим моментом могут иметь разные рабочие характеристики, поскольку их текущие параметры различаются.

Ток двигателя следует выбирать, исходя из характеристики крутящего момента двигателя.

Разница между биполярными и униполярными шаговыми двигателями

Униполярная и биполярная — две наиболее часто используемые архитектуры привода шагового двигателя.

однополярный

В униполярной схеме управления используются четыре транзистора для управления двумя фазами шагового двигателя.

Двигатель содержит две катушки с центральным отводом и обычно имеет шесть внешних проводов.

Этот тип двигателя иногда называют четырехфазным двигателем, но эта терминология может вызвать путаницу и технически неверна.

Более точное описание — двухфазный шестипроводной шаговый двигатель..

Хотя шестипроводный шаговый двигатель обычно называют униполярным шаговым двигателем, на самом деле его можно использовать как с униполярной, так и с биполярной схемой управления.

Биполярный

Биполярная схема управления использует восемь транзисторов для управления двумя фазами.

Биполярная схема управления может управлять как четырехпроводными, так и шестипроводными шаговыми двигателями.

Четырехпроводной двигатель может работать только по биполярной схеме управления.

Однако четырехпроводные двигатели могут значительно снизить затраты при массовом производстве.

Количество транзисторов, используемых в драйвере биполярного шагового двигателя, в два раза больше, чем в униполярном драйвере.

Четыре нижних транзистора обычно управляются напрямую микроконтроллером, тогда как верхние транзисторы требуют относительно дорогих схем управления верхнего плеча.

Транзисторы в биполярной схеме управления должны выдерживать только напряжение двигателя.

Следовательно, в отличие от униполярной схемы возбуждения, биполярная схема возбуждения не требует схемы фиксации.

 

Связаться с нами

Свяжитесь со своим экспертным поставщиком двигателей

Запрос сейчас

Связаться с нами

+86 0519 86921569
№ 28, Шунюань-роуд, район Синьбэй, Чанчжоу, Цзянсу, Китай (материк)

Обмен медиа

АВТОРСКИЕ ПРАВА © 2024 ЧАНЧЖОУ VIC-TECH MOTOR TECHNOLOGY CO., LTD. ВСЕ ПРАВА ЗАЩИЩЕНЫ.