Общие сведения о шаговых двигателях
Что собой представляет шаговый двигатель? Обзор основных сведений. Типы, виды двигателей, места их применения. Рассматривается принцип действия шаговых двигателей и некоторые особенности конструкции. Сравнение с электродвигателем постоянного тока.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.12.2021 |
| Размер файла | 725,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ШАГОВЫХ ДВИГАТЕЛЯХ
Дунаев М.Ю., студент
1 курс, факультет «Энергетический»
Ростовский государственный университет путей сообщения
Россия, г. Ростов-на-Дону
Аннотация: Статья посвящена обзору основных сведений о шаговых двигателях. В ней рассказывается о типах, видах двигателей, а также местах их применения. Вместе с тем, в статье рассматривается принцип действия шаговых двигателей и некоторые особенности конструкции.
Ключевые слова: шаговые двигатели, обмотки, шаг, вал, статор.
Annotation: The article is devoted to an overview of the basic information about stepper motors. It tells about the types of neuro-motors, as well as the places of their application. At the same time, the article describes the principle of operation of stepper motors and some design features.
Key words: stepper motors, windings, step, shaft, stator.
Шаговый двигатель представляет собой электромеханическое устройство без коллекторных щеток, преобразующее последовательность электрических импульсов, которые подаются на его обмотки возбуждения, в точно фиксированное пошаговое механическое вращение вала. Вал двигателя перемещается на фиксированный угол для каждого определенного импульса. Такое вращение может быть линейным или угловым. Ротор совершает одно шаговое движение для каждого входного импульса. В то время, когда применяется определенная последовательность импульсов, он поворачивается на заданный угол. Такой угол вращения вала шагового электродвигателя для каждого импульса, называется углом шага, выражающимся в градусах.
Угол шага определяется исходя из количества входных импульсов, подаваемых на двигатель. Таким образом, получается, что, положение вала двигателя контролируется методом управления количества импульсов. Такая индивидуальная особенность делает шаговый двигатель прекрасно подходящим для систем управления с разомкнутым контуром, в которых определенное положение вала удерживается благодаря точному количеству импульсов и для этого не используется датчик обратной связи.
Чем меньше угол шага, тем выше количество шагов на один оборот, и тем больше точность заданного положения. Угол шага может быть от 90 градусов и до 0,72 градуса, но, как правило, чаще всего используемые углы шага составляют 1,8 , 2,5 , 7,5 и 15 .
Определенная последовательность импульсов, которые подаются на обмотки статора задает направление вращения вала. Скорость вращения ротора или средняя скорость вращения двигателя прямо пропорциональна частоте входных импульсов, которые подаются на обмотки возбуждения. Отсюда следует, что, при низкой частоте, шаговый электродвигатель будет вращается ступенчато, а при высокой частоте входных импульсов, благодаря инерции, он будет вращаться непрерывно, как двигатель постоянного тока.
Конструкция шагового двигателя схожа с конструкцией других электродвигателей, он так же, как и они оснащен ротором и статором рис. 1. Ротором называется подвижная часть, не имеющая никаких обмоток, щеток и коммутаторов. Как правило, роторы оснащены изменяющимся сопротивлением или постоянным магнитом. Конструкция статора же зачастую включает в себя многополюсные и многофазные обмотки. Чаще всего это трех или четырехфазных обмотки, намотанные на нужное число полюсов, исходя из желаемого углового смещения на входной импульс.
Рисунок 1 - Внешний вид шаговых двигателей Nema 23
Разница с другими электродвигателями заключается в том, шаговый двигатель работает на заданных дискретных управляющих импульсах, подающихся на обмотки статора при помощи электронного привода. Перемещение ротора производится из-за магнитного взаимодействия последовательно включаемых обмоток статора и полюсами ротора.
Шаговые электродвигатели прекрасно применяются в местах, где нужны маленькие габариты и большая надежность. Гарантом постоянной скорости вращения шагового двигателя можно назвать внешнюю коммутацию, даже в том случае, если нагрузка будет изменяться. В виду отсутствия сложных электронных компонентов в конструкции двигателя рис. 2, они могут работать в таких местах, другие двигатели уже достигают своего предела: при высоких или низких температурах, при наличии внешних шумовых помех и т. д.
Рисунок 2 - Конструкция шаговых двигателей
шаговый двигатель конструкция применение
В сравнении с электродвигателем постоянного тока шаговый двигатель значительно проще использовать для точного позиционирования, так как наличие шага дает возможность точно знать положение или перемещение ротора без наличия обратной связи из-за наличия разомкнутого контура управления.
Шаговые двигатели чаще всего используются при наличии определенных требований, к ним можно отнести такие, как:
• Одинаковые задачи позиционирования с большими ускорениями
• В те моменты, когда скорость дискретного позиционирования должна занимать минимальный промежуток времени и при этом повторяться.
• При каждом случае, когда есть необходимость использования разомкнутого контура управления
• Выполнения движений вперед и назад.
• Частое включение и выключение.
• Каждый раз, когда время во включенном состоянии значительно ниже времени в выключенном состоянии.
• При надобности поддержания точного положения и наличии высокого крутящего момента.
• Для тех моментов, когда необходимо удерживать вал без вращения при отсутствии питания на двигателе.
• При надобности в длительном сроке эксплуатации (т.к. отсутствуют коллекторные щетки).
• В тех случаях, когда при изменении нагрузки не должны происходить даже минимальные изменения скорости.
• Для использования производства мелкой электронной техники, такой, как: жесткие диски, струйные принтеры, камеры.
• При производстве определенного военного и автомобильного оборудования
Использованные источники:
1. Емельянов А.В., Шаговые двигатели: учебное пособие/ Л.А. Чалдаева.-- 3-е изд., перераб. и доп.-- М.: Юрайт, 2013.-- 411 с.
2. Андрианов В.Н. Электрические машины и аппараты. М., «Колос». 1971. 448 с.
3. Ратмиров В.А., и др. Системы с шаговыми двигателями, М.--Л., Издательство «Энергия», 1964, 136 с.
4. Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник для студентов высших технических учебных заведений. -- 3-е изд, перераб -- Л., 1978. -- 832 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Принцип действия и область применения электрических машин постоянного тока. Допустимые режимы работы двигателей при изменении напряжения, температуры входящего воздуха. Обслуживание двигателей, надзор и уход за ними, ремонт, правила по безопасности.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 25.02.2010История открытия и создания двигателей постоянного тока. Принцип действия современных электродвигателей. Преимущества и недостатки двигателей постоянного тока. Регулирование при помощи изменения напряжения. Основные линейные характеристики двигателя.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 14.01.2018Принципы деления электромашин. Особенности электрических машин малой мощности. Виды ЭМММ, их функциональное назначение и основные области применения. Классификация и функциональное назначение и режимы работы шаговых двигателей, области их применения.
реферат [2,6 M], добавлен 08.07.2009Исторический обзор путей развития электрического двигателя постоянного тока. Открытие явления электромагнитной индукции М. Фарадеем в 1831 году. Выявление основных направлений и идей, которые привели к созданию современной конструкции двигателя.
отчет по практике [5,0 M], добавлен 21.11.2016История создания и принцип работы электродвигателя. Способы возбуждения электрических двигателей постоянного тока. Основные типы двигателей и их разновидности. Конструкция двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Принцип работы зажигания двигателя.
презентация [419,0 K], добавлен 05.05.2011Принцип работы и устройство генераторов постоянного тока. Электродвижущая сила и электромагнитный момент генератора постоянного тока. Способы возбуждения генераторов постоянного тока. Особенности и характеристика двигателей различных видов возбуждения.
реферат [3,2 M], добавлен 12.11.2009Электрический привод с тиристорными преобразователями и двигателями постоянного тока как основной тип привода станков с ЧПУ. Основные характеристики электропривода и тип двигателя постоянного тока. Достоинства и недостатки высокомоментных двигателей.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 14.12.2012Описание устройства и принципа действия двигателей постоянного тока. Коэффициент полезного действия, рабочие и механические характеристики. Анализ основных качеств: пусковой, тормозной и перегрузочный момент, быстродействие и регулируемость вращения.
реферат [166,2 K], добавлен 11.12.2010Приведение переменных и параметров рабочего механизма к валу исполнительного двигателя. Основные характеристики и параметры электропривода. Силовые полупроводниковые преобразователи, принцип их действия и структура. Схемы двигателей постоянного тока.
дипломная работа [1,0 M], добавлен 30.04.2011Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока посредством изменения потока возбуждения. Максимально-токовая защита электропривода. Скоростные характеристики двигателя. Схемы силовых цепей двигателей постоянного тока и асинхронных двигателей.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 30.03.2014История создания тепловых двигателей и общий принцип их действия. Виды тепловых двигателей: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель. Использование современных альтернативных источников энергии.
презентация [1,3 M], добавлен 23.02.2011Коэффициент полезного действия теплового двигателя. Основные элементы конструкции и функции газовой турбины. Поршневые двигатели внутреннего сгорания, их классификация. Два основных класса реактивных двигателей и характеризующие их технические параметры.
презентация [3,5 M], добавлен 24.10.2016Характерные особенности работы и конструкции бесконтактных двигателей постоянного тока типа БК-1, ДБ, которые предназначены для применения в составе научной и служебной аппаратуры космических аппаратов, других технических средств с высокой надежностью.
реферат [148,0 K], добавлен 28.02.2011Общие сведения о тяговых электродвигателях постоянного тока последовательного, параллельного и смешанного возбуждения. Универсальные характеристики различных тяговых двигателей. Тяговая характеристика и ограничения, накладываемые на эту характеристику.
презентация [339,1 K], добавлен 27.09.2013Принцип работы и устройство генератора постоянного тока. Типы обмоток якоря. Способы возбуждения генераторов постоянного тока. Обратимость машин постоянного тока. Двигатель параллельного, независимого, последовательного и смешанного возбуждения.
реферат [3,6 M], добавлен 17.12.2009Принцип действия генератора постоянного тока. Якорные обмотки и процесс возбуждения машин постоянного тока. Обмотка с "мертвой" секцией. Пример выполнения простой петлевой и волновой обмотки. Двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением.
презентация [4,9 M], добавлен 09.11.2013Исследования двигателей Стирлинга для солнечных, космических и подводных энергетических установок, разработка базовых лабораторных и опытных двигателей. Основной принцип работы двигателя Стирлинга, его типы и конфигурации, недостатки и преимущества.
реферат [466,1 K], добавлен 26.10.2013Шаговые двигатели - разновидность бесколлекторных двигателей. Их основные типы: с переменным магнитным сопротивлением, с постоянными магнитами, гибридные. Варианты исполнения обмоток двигателя. Режимы и способы управления им, особенности использования.
реферат [672,0 K], добавлен 18.02.2013Расчет механических характеристик двигателей постоянного тока независимого и последовательного возбуждения. Ток якоря в номинальном режиме. Построения естественной и искусственной механической характеристики двигателя. Сопротивление обмоток в цепи якоря.
контрольная работа [167,2 K], добавлен 29.02.2012Общие понятия и определение электрических машин. Основные типы и классификация электрических машин. Общая характеристика синхронного электрического двигателя и его назначение. Особенности испытаний синхронных двигателей. Ремонт синхронных двигателей.
дипломная работа [602,2 K], добавлен 03.12.2008
