Электропривод с шаговым электродвигателем

Шаговые двигатели (Step motors) относятся к классу бесколлекторных двигателей и являются разновидностью синхронных машин. Они имеют высокую надежность и большой срок службы, что позволяет использовать их в схемах автоматики, видеокамерах, видеомагнитофонах, музыкальных центрах, в дисководах, принтерах, плоттерах, сканерах, факсах. По сравнению с коллекторными двигателями постоянного тока, шаговые двигатели (ШД) имеют более сложные схемы управления, которые выполняют коммутации обмоток двигателя. Кроме того, шаговые двигатели применяются там, где нужно точное позиционирование исполнительного органа (ИО). В этом случае главное преимущество шаговых двигателей — это реализация точного позиционирования ИО и регулировка частоты вращения без датчика обратной связи. Это очень важно, так как датчики могут стоить больше самого двигателя.

По конструкции шаговые двигатели имеют следующие типы:

• • двигатели с переменным магнитным сопротивлением (реактивные двигатели);
• • двигатели с постоянными магнитами (активные двигатели);
• • гибридные двигатели.

Устройство и принцип действия шагового двигателя

Шаговый двигатель имеет неподвижный статор и вращающийся ротор. На статоре ШД располагаются обмотки, ротор, как правило, не имеет обмоток.

В шаговом двигателе вращающий момент создается взаимодействием магнитных потоков статора и ротора. Статор изготовлен из материала с высокой магнитной проницаемостью и имеет несколько магнитных полюсов. Магнитный полюс — это область намагниченного тела, где магнитное поле сконцентрировано. Магнитные полюса имеют как статор, так и ротор. Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы статора и ротора собраны из отдельных пластин. Вращающий момент ШД пропорционален величине магнитодвижущей силы поля статора, которая пропорциональна току в обмотке и количеству ее витков. Если хотя бы одна обмотка шагового двигателя имеет питание, ротор принимает определенное положение. Он будет находиться в этом положении до тех пор, пока внешний приложенный момент (момент сопротивления) не превысит некоторого значения, называемого моментом удержания. В последнем случае ротор повернется, и будет находиться в одном из следующих положений равновесия.