Конструкция и принцип действия шагового электродвигателя

Вопрос №36.

Конструкция и принцип действия шагового электродвигателя.

Шаговый двигатели служат для преобразования электрических импульсов напряжения в дискретные (скачкообразные) угловые или перемещения – шаги.

Шаговый двигатель является разновидностью синхронного двигателя, отличается только конструкцией обмоток статора.

     Существует 3 основных конструкции шаговых двигателей:

1.  Магнито-электронные шаговые двигатели с ротором, представляющие собой постоянный магнит.

2.  Индукторные, синхронные, реактивные двигатели с переменным магнитным сопротивлением.

3.  Гибридные двигатели, представляющие собой гибрид первых двух конструкций.

Шаговые двигатели наряду с электронно-машинными конструкциями включает в себя блок управления (коммутатор).

Коммутатор вырабатывает импульсы управления и подает их на нужные обмотки. Этот же коммутатор обеспечивает регулирование скорости, реверс и остановку двигателя.

Коммутатор шагового двигателя может обеспечить скорость вращения ротора до 10 тысяч оборотов. В шаговом приводе в жестких динамических режимах возможен пропуск шага, что ограничивает применение таких приводов для высокоточных систем. Такой привод относительно дешев и отличается малыми габаритами. В силу своей специфики такие машины целесообразно применять в разомкнутых системах автоматического управления (без образования связей) и в системах  программного управления электроприводами.

Принцип работы шагового двигателя заключается в том, что при подаче сигнала от электронного коммутатора на одну из обмоток  ротор займет положение, совпадающее с осью этой обмотки. Затем, не отключая первую обмотку, включить еще и вторую, что бы соседние выступы  статора имели противоположную полярность, то ротор повернётся 15 градусов (для четырехполюсного ротора двигателя). После этого отключается первая обмотка, и ротор поворачивается ещё на 15 градусов, занимая положение, совпадающее с осью второй обмотки. Далее подключится третья обмотка, и ротор повернется еще на 15 градусов и т.д. У такого двигателя ротор может сделать 24 шага.

Дальнейшее увеличение числа шагов двигателя за один оборот можно получить увеличением числа полюсов ротора. Роторы размещаются на одном валу и пространственного сдвига не имеют.