Применение шаговых двигателей: Применение шаговых двигателей

Применение шаговых двигателей

Уважаемые клиенты, цены на наши станки и изделия находятся на изменении, просим отнестись с пониманием и уточнять актуальные цены у менеджеров.

Информация о материале

Опубликовано: 11 января 2016

Рейтинг: 4 / 5

Пожалуйста, оцените Оценка 1Оценка 2Оценка 3Оценка 4Оценка 5  

Использование шаговых двигателей в производстве

Шаговые электродвигателя представляют собой бесколлекторные синхронные импульсные двигатели. Поворот ротора на определенный угол и установка его в заданном положении осуществляется за счет поступающих в возбуждающую обмотку статора управляющих импульсов. В результате протекания импульсного потока через обмотку меняется ориентация магнитного поля между полюсами статора и создается механическое поворотное усилие. Необходимые угловые перемещения или шаги ротора производятся последовательной активацией обмоток статора. У шаговых двигателей купить отсутствует пусковая обмотка, т.к. используется частотный пуск, и для осуществления установки ротора в нужную позицию нет необходимости в датчике положения. Отсутствие коллектора повышает надежность и долговечность устройства.Приборы такого типа применяются в промышленности в качестве исполнительных устройств.

Установка

Шаговые двигатели устанавливаются в устройствах с дискретным управлением при необходимости точного позиционирования исполнительных механизмов. Их также используют в оборудовании с непрерывным перемещением и импульсным управлением, в котором характер движения задается программно, например, в станках с ЧПУ. Ротор может поворачиваться не только на заданный угол, но и на определенное число оборотов вокруг оси. Эта возможность позволяет использовать шаговые двигатели для позиционирования считывающих головок дисковых накопителей, проигрывателях оптических дисков, печатающих головок принтеров, сканеров и других бытовых и промышленных устройств и приборов.

Применение шаговых двигателей

Кроме промышленного и бытового секторов шаговые двигатели находят применение в творчестве радиолюбителей, изготовлении роботов, самодельных движущихся устройств, самодельных станков с ЧПУ и т.д. Купить шаговый двигатель для ЧПУ можно также через интернет. В двигателях используются постоянные магниты, электромагниты или оба вида магнитов в гибридных моделях. Последние чаще используются в промышленных станках различного назначения. Питаются двигатели от источника постоянного тока. Механические характеристики устройств зависят от частоты вращения вала и напряжения. При большой частоте момент на валу понижается. Такие устройства наиболее эффективны в низко динамических системах. Существуют разные способы управления шаговыми двигателями купить. Для управления используются специализированные контроллеры или сложные электронные схемы. Есть модели с управлением импульсными сигналами через порт компьютера.

К достоинствам шаговых двигателей относится доступность, позволяющая недорого купить шаговый двигатель для ЧПУ, при большой точности и стабильности угловых перемещений, простота установки, подключения и управления. Шаговые двигатели отличаются высокой безопасностью, надежностью и долговечностью. Для шагового двигателя не нужен редуктор, т.к. на низких оборотах угловой момент оказывается достаточным для любого применения. При выходе из строя устройство просто останавливается. Для определения текущего углового положения ротора не используется усложняющая схему обратная связь.

Возможные недостатки

Имеются и определенные недостатки, которые нужно учитывать перед тем как купить шаговый двигатель для ЧПУ. К ним относится невысокий коэффициент полезного действия и высокое удельное потребление энергии. По сравнению с электродвигателями других типов со сходными характеристиками они обладаю невысокой мощностью. Для исключения резонанса необходима специальная схема управления. Бывает повышенный нагрев и шум при работе. Устройства отличаются высокой инерционностью и низкой устойчивостью к перегрузкам. Угловой момент зависит от частоты вращения ротора. Отсутствует контур обратной связи, используемый для контроля точности позиционирования. Несмотря на недостатки, шаговые двигатели широко применяются в бытовых электронных приборах и промышленном оборудовании.

Шаговые электродвигатели и их сфера приминения

Сферы применения шаговых двигателей поражают своим разнообразием: различные станки ЧПУ, роботы, автоматические инструменты, офисная техника. Но есть один фактор, который их объединяет – в каждой области требуется высокая точность позиционирования, при сохранении конструктивной простоты устройства.
Шаговый электродвигатель – это синхронный бесщеточный двигатель, который преобразует электрическую энергию в механическую. В отличии от остальных двигателей, шаговый работает дискретно.

Как и все моторы, шаговые двигатели состоят из ротора, на котором установлены постоянные магниты, и статора, в состав которого входят катушки(обмотки).

В результате протекания импульсного потока через обмотку меняется ориентация магнитного поля между полюсами статора и создается механическое поворотное усилие. Необходимые угловые перемещения или шаги ротора производятся последовательной активацией обмоток статора. У шаговых двигателей отсутствует пусковая обмотка, т.к. используется частотный пуск, и для осуществления установки ротора в нужную позицию нет необходимости в датчике положения. Отсутствие коллектора повышает надежность и долговечность устройства.

В машиностроении наибольшее распространение получили шаговые электродвигатели с угловым перемещением 1,8°/шаг (200 шагов/об) или 0,9°/шаг (400 шаг/об).

 

Приборы такого типа применяются в промышленности в качестве исполнительных устройств. Шаговые двигатели устанавливаются в устройствах с дискретным управлением при необходимости точного позиционирования исполнительных механизмов, в том числе резцов и плазменных резаков с точность до десятых миллиметра. Их также используют в оборудовании с непрерывным перемещением и импульсным управлением, в котором характер движения задается программно, например, в станках с ЧПУ. Кроме промышленного и бытового секторов шаговые двигатели находят применение в творчестве радиолюбителей, изготовлении роботов, самодельных движущихся устройств, самодельных станков с ЧПУ и т. д.

К преимуществам шаговых двигателе можно отнести такие характеристики:

• высокая точность угла поворота при подаче потенциалов на обмотки;
• наибольшая рациональность при автоматизации отдельных узлов и систем, где не требуется высокая динамика, то есть такие устройства наиболее эффективны в низко динамических системах;
• экономическая выгода в 1,5-2 раза в сравнении с серво приводными двигателями;
• простота установки оборудования, подключения и управления;
• высокая безопасность, надежность и долговечность;
• не требует наличия редуктора, т.к. на низких оборотах угловой момент оказывается достаточным для любого применения;
• при выходе из строя устройство просто останавливается;
• для определения текущего углового положения ротора не используется усложняющая схему обратная связь.

Среди недостатков следует указать такие характеристики:

• возможность «проскальзывания» ротора при превышении нагрузки на валу, которая устраняется посредством применения датчиков либо увеличения мощности двигателя;
• невысокий коэффициент полезного действия и высокое удельное потребление энергии;
• невысокая мощность по сравнению с электродвигателями других типов со сходными характеристиками;
• возможность возбуждения механических резонансов и снижения крутящего момента, вызванных вибрациями вследствие дискретности шага;
• повышенный нагрев и шум при работе;
• высокая инерционность и низкая устойчивость к перегрузкам;
• зависимость углового момента от частоты вращения ротора;
• затруднительный контроль точности позиционирования из-за отсутствия контура обратной связи в отличии от сервоприводных двигателей.

Таким образом, понимая целесообразность использования шаговых приводов, вам будет легче определиться с выбором комплектации вашего станка с ЧПУ.

Детальную информацию о сервоприводах, которые используются в станках плазменной резки Quantec Advance, Вы можете прочитать в блоге

Применение шаговых двигателей

29 июня 2022 г.

Шаговый двигатель представляет собой электромеханическое устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии в механическую. Если вы не слишком хорошо знакомы с двигателями, может быть трудно отличить шаговый двигатель от другого типа двигателя и, что более важно, оценить роль, которую они играют в промышленных и производственных условиях. Если вы планируете работать с двигателями или устройствами, приводимыми в движение двигателями, важно иметь четкое представление о том, почему и когда следует использовать шаговый двигатель, а не двигатель другого типа. В этой статье мы определим, что такое шаговый двигатель, как он работает и как он может использоваться.

Что такое шаговый двигатель?

В отличие от других типов стандартных электродвигателей, которые вращаются бесконечно, пока не будет отключено питание, шаговый двигатель представляет собой синхронный двигатель постоянного тока с цифровым вводом-выводом, способный точно запускаться и останавливаться. Это также точно названо; Шаговые двигатели сконструированы таким образом, что ток, проходящий через двигатель, задействует ряд катушек, расположенных по фазам, которые можно включать и выключать на высоких скоростях. Эта уникальная конфигурация позволяет двигателю вращаться столько или меньше, сколько требуется для выполнения желаемого действия, и ее часто называют «шагами» (отсюда и название), поскольку они представляют собой заранее определенную серию контролируемых фаз.

С практической точки зрения, шаговый двигатель можно рассматривать как конструкцию, которая сосредоточена на «разбиении» типичного полного оборота на несколько равных частичных оборотов. Это означает, что частичные повороты (которые могут быть заданы заданным градусом или углом) могут использоваться для приведения в действие очень специфических движений компонентов с высоким уровнем точности. Как упоминалось выше, шаговые двигатели обычно управляются цифровым способом, и хотя области применения шаговых двигателей могут различаться, они обычно используются для удержания и позиционирования в ситуациях, когда жизненно важно иметь возможность осуществлять управление движением.

Как работают шаговые двигатели?

Мы уже описали шаговый двигатель как двигатель, который может двигаться дискретно и точно. Это достигается, когда статор подает магнитные импульсы на ротор шагового двигателя (тем самым создавая быстрое двухтактное действие). Ротор шагового двигателя состоит из двух дисков — один действует как северный магнитный полюс, а другой — как южный полюс. Для наглядности представьте себе эти два диска как шестерни, которые, если их поставить спиной к спине, имеют чередующиеся магнитно заряженные «зубья» по краям (север-юг-север-юг и т. д.). По краю ротора находится статор, состоящий из ряда электромагнитов, которые можно включать и выключать по отдельности. Хотя ими можно управлять по отдельности, электромагниты в статоре обычно работают парами. Например, два магнита, расположенные напротив друг друга, включатся одновременно, создавая северный полюс точно в один и тот же момент. Когда эти двигатели выключаются, включается другая пара магнитов, создавая северный полюс под прямым углом к ​​первой паре.

Шаговые двигатели работают совершенно иначе, чем обычные коллекторные двигатели постоянного тока. В этом типе двигателя напряжение подается на клеммы, что, в свою очередь, заставляет проволочную катушку вращаться внутри неподвижного корпуса магнита. Катушка в центре двигателя быстро вращается из-за хорошо известных магнитных концепций притяжения и отталкивания. По сути, проволочная катушка в центре действует как электромагнит. Хотя это эффективная конструкция двигателя для большинства применений, она не лишена недостатков; например, количество оборотов, совершаемых двигателем, не определено, то есть он будет вращаться непрерывно, пока не будет отключено электричество. Очевидно, что такой двигатель затруднил бы применение точной точки остановки, необходимой для некоторых промышленных применений шаговых двигателей. Шаговые двигатели, как мы уже видели, работают совсем по-другому. Вместо вращающейся катушки в центре корпуса с фиксированным магнитом шаговые двигатели имеют корпус с фиксированным проводом (статор), который окружает зубчатые электромагнитные диски, вращающиеся в центре. Поскольку каждое движение шагового двигателя управляется электрическим импульсом, а каждый «шаг» представляет собой предварительно заданное пошаговое вращение, при необходимости можно выполнять как полные, так и частичные вращения с большой точностью.

Различные типы шаговых двигателей

Конечно, существуют различные типы шаговых двигателей, которые можно использовать для различных целей. В этом разделе мы кратко рассмотрим различия между биполярными шаговыми двигателями и гибридными шаговыми двигателями.

Для применения шагового двигателя в робототехнике, сварке или печати можно использовать биполярный шаговый двигатель, поскольку этот тип двигателя создает больший крутящий момент (что удобно при работе с тяжелым оборудованием). Что отличает биполярный шаговый двигатель от гибридного двигателя, так это встроенный драйвер, использующий схему Н-моста. Эта конкретная схема позволяет реверсировать ток по фазам. Поскольку применение чередования полярности при подаче питания на фазы позволяет использовать все катушки для вращения двигателя, в результате получается больший крутящий момент.

Если преимуществом биполярных шаговых двигателей является крутящий момент, то основным преимуществом гибридных шаговых двигателей является точность за счет действий, называемых микрошагами. Микрошаг достигается путем программирования драйвера двигателя для отправки на катушку переменного синусоидального/косинусоидального сигнала. Проще говоря, этот метод можно использовать для дальнейшего увеличения фиксированного количества «шагов», выполняемых двигателем, что, в свою очередь, приводит к более плавной работе двигателя с еще большей точностью. Этот тип шагового двигателя обычно используется в машинах для 3D-печати, текстильных машинах и оборудовании для обработки медицинских изображений.

Возможные области применения шаговых двигателей

Шаговые двигатели используются во многих отраслях и областях. Хотя вы, возможно, не знакомы со всеми из них, некоторые из наиболее распространенных приложений перечислены ниже:

• Робототехника
• Печать (включая 3D-принтеры) и сканирование
• Компьютеры
• Упаковка
• Оборудование для автоматизации
• Оборудование для точного позиционирования

Добро пожаловать в мир шаговых двигателей

Без шаговых двигателей не существовало бы оборудования, на которое мы сильно полагаемся для выполнения необходимых приложений и задач. Эти двигатели представляют собой передовые машины, которые позволяют нам работать с 3D-печатью, робототехникой, камерами и оборудованием для точного позиционирования, на которые полагаются многие инженеры-электромеханики. Если вы заинтересованы в изучении двигателей или хотели бы узнать больше об электромеханическом обучении, обязательно посетите колледж Джорджа Брауна сегодня.

 

Лучшие приложения для шаговых двигателей

22 марта, 22

Шаговый двигатель представляет собой электромеханическое устройство, которое имеет широкий спектр промышленных и коммерческих применений. Он используется для преобразования электрической энергии в механическую. Шаговые двигатели — это бесщеточные синхронные двигатели, которые вращаются с равным и фиксированным числом шагов. Это вращение и позиционирование двигателя можно жестко контролировать […]

Шаговый двигатель — это электромеханическое устройство, имеющее широкий спектр промышленных и коммерческих применений. Он используется для преобразования электрической энергии в механическую.

Шаговые двигатели представляют собой бесщеточные синхронные двигатели, которые вращаются с равным и фиксированным числом шагов. Это вращение и позиционирование двигателя можно точно контролировать без необходимости в автоматической петле обратной связи, если размер двигателя соответствует устройству.

Шаговые двигатели напоминают реактивные двигатели и используют магниты для вращения определенным образом. Они поворачиваются на определенное расстояние при подаче электрической энергии. Для совершения одного полного оборота двигателю требуется 24 импульса электричества, то есть он перемещается на 15 градусов за один оборот.

Существует несколько различных типов шаговых двигателей, в том числе:

• Постоянный магнит
• Гибридный синхронный
• Реактивный

Каждый тип шагового двигателя работает немного по-разному и имеет уникальный набор преимуществ. В зависимости от применения может потребоваться определенный тип шагового двигателя.

Давайте рассмотрим различные области применения шаговых двигателей.

Домашнее применение

В доме есть несколько областей, где можно найти шаговые двигатели. Благодаря точному углу поворота они отлично подходят для бытовой техники, например:

• Принтеры и фотокопировальные машины – вращающийся двигатель позволяет печатать изображения с точностью и детализацией.
• Цифровые камеры и камеры телефонов (такие как Apple iPhone) — двигатель можно использовать для механизма масштабирования, чтобы пользователи могли делать снимки крупным планом.
• Аналоговые часы – прерывистое вращение стрелок часов может быть достигнуто с помощью шагового двигателя.

Коммерческое применение

Шаговые двигатели широко используются в коммерческом оборудовании. Весьма вероятно, что вы сами использовали один из этих приборов, когда вы были вне дома.

Например, шаговые двигатели можно использовать в банкоматах или автоматах для парковки билетов, чтобы выдавать деньги или билеты из автомата с определенной скоростью.

Камеры безопасности и наблюдения используют шаговые двигатели для вращения на определенную величину в определенное время суток. Это позволяет предприятиям контролировать все зоны своего здания без ручного поворота камер видеонаблюдения. Торговые автоматы также используют шаговые двигатели для выдачи точного количества жидкости.