Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Шаговый двигатель технические характеристики

Система управления шаговым двигателем ШД-5Д1МУ3 (ДШР-80)

Как подключить шаговый двигатель – подробное пошаговое руководство и схемы подключения шаговых двигателей с 4, 5, 6 и 8 выводами. © Автор статьи интернет-магазин DARXTON

  1. Что такое шаговый двигатель?
  2. Преимущества и недостатки шагового электродвигателя
  3. Что такое шаговый двигатель?
  4. Управление шаговым двигателем
  5. КАК ПОДКЛЮЧИТЬ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
  6. КАК ПОДКЛЮЧИТЬ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С 4 ВЫВОДАМИ
  7. КАК ПОДКЛЮЧИТЬ УНИПОЛЯРНЫЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С 6 ВЫВОДАМИ
  8. КАК ПОДКЛЮЧИТЬ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С 8 ВЫВОДАМИ
  9. Карданные шарниры для дельта-принтера
  10. Устройство и принцип работы
  11. Какой термоборьер для Pet-g
  12. Типы шаговых двигателей
  13. По конструкции ротора
  14. Реактивный
  15. С постоянными магнитами
  16. Гибридные
  17. По виду обмоток
  18. Униполярный
  19. Биполярный
  20. Перейдем к практике
  21. Подключение шагового двигателя
  22. Типичные схемы подключения ШД
  23. Волнистые стенки.
  24. Простейший драйвер шагового двигателя своими руками

Сморите видео

Несмотря на то, что драйвер, обеспечивающий микрошаговый режим, намного сложнее обычного драйвера, всё равно система может оказаться более простой и дешевой, чем шаговый двигатель, плюс редуктор. Конструкция в поперечном разрезе напоминает шестерню с зубцами. Полная схема, приведенная в [ 10 ] и многократно повторенная на интернет-сайтах, пригодна для использования в качестве тестовой платы. С помощью подстроечного резистора видно на правом фото можно задавать выходной ток.

Схема содержит описанный ранее двунаправленный двухфазовый формирователь на D-триггерах Рисунок

Современные микроконтроллеры иногда имеют встроенные ЦАПы, которые можно использовать для реализации микрошагового режима взамен специальных контроллеров.

Увеличение или уменьшение питающего напряжения ни к чему не приведет, так как обороты задаются частотой сети. Направление магнитного поля зависит от того, на какой именно вывод обмотки подан положительный потенциал.

Соответственно, в режиме удержания поскольку используются 8 разрядов ЦАП , максимальный ток составит 1 А. При этом используется номинальное число шагов.

Синусоидальный ток фаз может быть обеспечен применением специальных драйверов.

Это означает, что в таком режиме не может быть получен полный момент. Внутри находятся полюсные наконечники в виде ламелей.
Шаговый двигатель БЕЗ ДРАЙВЕРА!

Принцип работы

Шаговый двигатель работает по простым принципам. Первый этап — приложение напряжения к клеммам. Благодаря этому щетки на самом устройстве начинают постоянно двигаться. Двигатель холостого хода имеет свойство преобразовывать входящие импульсы.

Эти импульсы имеют прямоугольную направленность и преображение идет в заранее определенное положение ведущего вала, который к нему приложен. Вследствие этого вал перемещается под определенным углом. Оснащенные подобным редуктором приспособления довольно эффективны и надежны при условии наличия нескольких электромагнитов. Находиться они должны вокруг центральной детали из железа, имеющей зубчатую форму.

Внешняя цепь, отвечающая за управление, подает сигнал к магниту. При возникновении необходимости повернуть вал в ту или иную сторону тот электромагнит, на который был послан импульс, начинает быстро притягивать к себе зубья колеса. Они постепенно выравниваются с этим элементом, но смещаются по отношению к другим магнитным частям приспособления.

После выключения первого электромагнита включается второй и начинается беспрерывное движение шестеренки. Благодаря этому деталь выравнивается с предыдущим колесом. Такой цикл повторяется необходимое количество раз. Каждый из них и называется постоянным шагом. Именно поэтому двигатель получил такое название. Вычислить скорость его работы можно с помощью подсчета шагов, которые необходимы для обеспечения полного цикла.

Контролировать работу приспособления можно с помощью специального драйвера. Обычно это необходимо в случае настраивания станка или ветрогенератора.

Виды и типы по полярности или типу обмоток

В шаговых двигателях применяются биполярные и униполярные обмотки. Принцип работы был рассмотрен на базе биполярной машины. Такая конструкция предусматривает использование разных фаз для питания обмоток. Схема очень сложна и требует дорогостоящих и мощных плат управления.

Более простая схема управления в униполярных машинах. В такой схеме начало обмоток подключены к общему «плюсу». На вторые выводы обмоток поочередно подается «минус». Тем самым обеспечивается вращение ротора.

Читать еще:  Датчик температуры двигателя форд куга

Биполярные шаговые двигатели более мощные, крутящий момент у них на 40% больше чем в униполярных. Униполярные электромоторы гораздо более удобны в управлении.

Использование

В машиностроении наибольшее распространение получили высокомоментные двухфазные гибридные шаговые электродвигатели с угловым перемещением 1,8°/шаг (200 шагов/оборот) или 0,9°/шаг (400 шаг/об). Точность выставления шага определяется качеством механической обработки ротора и статора электродвигателя. Производители современных шаговых электродвигателей гарантируют точность выставления шага без нагрузки до 5 % от величины шага.

Дискретность шага создаёт существенные вибрации, которые в ряде случаев могут приводить к снижению крутящего момента и возбуждению механических резонансов в системе. Уровень вибраций удаётся снижать при использовании режима дробления шага или при увеличении количества фаз.

Режим дробления шага (микрошаг) реализуется при независимом управлении током обмоток шагового электродвигателя. Управляя соотношением токов в обмотках, можно зафиксировать ротор в промежуточном положении между шагами. Таким образом можно повысить плавность вращения ротора и добиться высокой точности позиционирования. Качество изготовления современных шаговых двигателей позволяет повысить точность позиционирования в 10—20 раз.

Шаговые двигатели стандартизованы национальной ассоциацией производителей электрооборудования [en] (NEMA) по посадочным размерам и размеру фланца: NEMA 17, NEMA 23, NEMA 34 и др. — размер фланца 42, 57, 86 и 110 мм соответственно. Шаговые электродвигатели NEMA 23 могут создавать крутящий момент до 30 кгс⋅см, NEMA 34 — до 120 кгс⋅см и до 210 кгс⋅см для двигателей с фланцем 110 мм.

Шаговые двигатели создают сравнительно высокий момент при низких скоростях вращения. Момент существенно падает при увеличении скорости вращения. Однако, динамические характеристики двигателя могут быть существенно улучшены при использовании драйверов со стабилизацией тока на основе ШИМ.

Шаговые электродвигатели применяются в приводах машин и механизмов, работающих в старт-стопном режиме, или в приводах непрерывного движения, где управляющее воздействие задаётся последовательностью электрических импульсов, например, в станках с ЧПУ. В отличие от сервоприводов, шаговые приводы позволяют получать точное позиционирование без использования обратной связи от датчиков углового положения.

Шаговые двигатели применяются в устройствах компьютерной памяти — НГМД, НЖМД, устройствах чтения оптических дисков.

Датчик поворота

Шаговые двигатели с постоянными магнитами могут использоваться в качестве датчиков угла поворота благодаря возникновению ЭДС на обмотках при вращении ротора. При этом, несмотря на удобство пользования и хорошую точность и повторяемость, необходимо учитывать, что:

  • без вращения вала нет ЭДС; определить положение стоящего вала нельзя;
  • возможна остановка вала в зоне неустойчивого равновесия (промежуточно между полюсами) ШД. Последующий пуск вала приведёт к тому, что, в зависимости от чувствительности компаратора, будет пропуск этого полюса, или два импульса вместо одного. В обоих случаях все дальнейшие отсчёты будут с ошибкой на один шаг. Для практически полного, но не 100%-го, устранения такого поведения необходимо применить муфту с соответствующим гистерезисом (угловым люфтом).

8. Вывод

Сервопривод и шаговый двигатель не являются конкурентами, а каждый занимает свою определенную нишу. Сравним их на основе рынка станков с ЧПУ. Применение шаговых двигателей полностью оправданно для применения в недорогих станках с ЧПУ (в ценовой категории до 10—12 тыс. USD), предназначенных для обработки дерева, пластиков, ДСП, МДФ, легких металлов и других материалов средней скорости.Применение высококачественных сервоприводов необходимо в высокопроизводительном оборудовании, где главным критерием является производительность. Единственный «недостаток» хорошего сервопривода – это его высокая стоимость. К примеру, станок ATS-760 на шаговых приводах стоит 11 000 $, а эта же модель, но на сервоприводах стоит 17 500 $. Однако возможности получения высокостабильного или точного управления, широкий диапазон регулирования скорости, высокая помехоустойчивость, малые габариты и вес часто являются решающими факторами их применения. Добившись одинаковых качеств от сервопривода и шагового их стоимости станут соизмеримыми при однозначном лидерстве сервопривода.

Читать еще:  Двигатель аам фольксваген характеристики

Четырехфазный шаговый двигатель ШДР-5

Общие сведения

Четырехфазный шаговый двигатель ШДР-5 предназначен для отработки дискретных угловых перемещений при переключении обмоток двигателя, осуществляемом электронным коммутирующим устройством.
Электродвигатель находит применение в качестве приводного двигателя в программных устройствах.
Двигатель предназначен для внутригосударственных поставок и для поставок на экспорт.

Структура условного обозначения

ШДР-5:
ШДР — шаговый двигатель с реактивным ротором;
5 — условное обозначение габарита.

Условия эксплуатации

Температура окружающего воздуха при эксплуатации от минус 50 до 50°С.
Верхнее значение относительной влажности воздуха в течение 48 ч — 98% при температуре (25±10)°С.
Пониженное атмосферное давление в течение 5 мин — 13,3 Па (0,1 мм рт.ст.).
Двигатель выдерживает воздействие вибрационных нагрузок: В диапазоне частот до 10 Гц с ускорением 20 м·с — 2 (2g) в течение 30 мин.
В диапазоне частот от 10 до 100 Гц с ускорением 50 м·с — 2 (5g) в течение 10 мин.
В диапазоне частот свыше 100 до 2000 Гц с ускорением от 50 до 500 м·с — 2 (от 5 до 50g) в течение 10 мин.
Линейных (центробежных) нагрузок с ускорением 200 м·с — 2 (20g) в течение 6 мин.
При воздействии вибрационных нагрузок ускорение изменяется по линейному закону. Амплитуда вибрации — не более 1 мм.
Номинальный режим работы продолжительный.
Двигатель допускает работу в режиме фиксированной стоянки под током в течение 2 ч при напряжении питания не выше 26 В или в течение 20 мин при напряжении питания 32 В с последующим полным охлаждением.
Конструктивное исполнение по способу монтажа — IМ3082 в соответствии с ГОСТ 2479-79.
Рабочее положение в пространстве произвольное.
Сопротивление изоляции обмоток и других токоведущих цепей относительно корпуса составляет не менее:
100 МОм при практически холодном состоянии двигателя в нормальных климатических условиях.
1 МОм во всех условиях в процессе эксплуатации и хранения.
Изоляция электрических цепей относительно корпуса двигателя в нормальных климатических условиях выдерживает без пробоя и перекрытия испытательное напряжение 500 В (действующее значение) переменного тока частотой 50 Гц.
Электродвигатель соответствует требованиям технических условий ОДС.515.110 и комплекта конструкторской документации согласно 1ДС.599. 178Сп.
Условия транспортирования двигателя в упаковке предприятия-изготовителя в части воздействия механических факторов соответствуют условиям С по ГОСТ 23216-78, в части воздействия климатических факторов — таким же, как условия хранения 5 по ГОСТ 15150-69.
Условия хранения двигателя соответствуют условиям 1 (отапливаемое хранилище), условиям 5 (навесы в макроклиматических районах с умеренным и холодным климатом) по ГОСТ 15150-69.
В процессе хранения допускается коррозия элементов двигателя, не нарушающая его параметров.
Эксплуатацию двигателя следует проводить в соответствии с техническим описанием и инструкцией по эксплуатации.
Изготовитель гарантирует качество двигателя при соблюдении режимов работы и условий эксплуатации, правил хранения и транспортирования. ОДС.515.110

Технические характеристики

Напряжение питания, В — 27 — + Номинальный вращающий момент, Н·м — 0,0147 Номинальный момент инерции нагрузки, кг·м 2 — 4,9·10 — 6 Номинальная приемистость, шаг·с -1 , не менее — 400 Максимальная приемистость, шаг·с -1 , не менее — 450 Номинальный шаг, . ° — 2,14 Потребляемый ток при частоте отработки шагов 400 шаг·с -1 , А, не более — 1,2 Потребляемый ток при температуре минус 50°С, А, не более — 1,5 Статическая погрешность отработки шагов при холостом ходе, . , не более — ±26 Масса электродвигателя, кг, не более — 0,32
Примечания: 1. Под напряжением питания понимают суммарное напряжение, подаваемое на двигатель и последовательно включенное в общий вывод 5 (рис. 1) добавочное сопротивление (10±0,2) Ом в режиме фиксированной стоянки под током. 2. Под потребляемым током понимают среднее значение тока, протекающего в общем проводе (вывод 5, рис.1). Минимальная наработка двигателя — 300 ч, в том числе: 200 ч в номинальном режиме; 100 ч в режиме фиксированной стоянки под током, при этом после пребывания двигателя в течение 2 ч при напряжении питания не выше 26 В или в течение 20 мин при напряжении питания 32 В двигатель должен быть полностью охлажден.

Читать еще:  Что такое роторный двигатель 21059

Принципиальная электрическая схема подключения электродвигателя ШДР-5 к электронному коммутирующему устройству
G — генератор импульсов;
S — электронное коммутирующее устройство;
M — двигатель; R — форсировочное сопротивление;
pV — вольтметр; pA — амперметр
Минимальный срок службы двигателя — 8,5 лет.
Минимальный срок сохраняемости двигателя при хранении в отапливаемом хранилище — 8,5 лет, в том числе:
не более 1 года в упаковке предприятия-изготовителя;
не более 8,5 лет вмонтированным в аппаратуру объекта.
В пределах срока сохраняемости допускается хранение двигателя вмонтированным в аппаратуру защищенного объекта не более 1 года под навесом.
Гарантийная наработка в пределах гарантийного срока эксплуатации — 300 ч.
Гарантийный срок эксплуатации — 8,5 лет.
Гарантийный срок хранения в пределах гарантийного срока эксплуатации — 8,5 лет.

Шаговый двигатель ШДР-5 является реверсивным электродвигателем с реактивным ротором закрытого исполнения.
Реактивный зубчатый ротор выполнен с числом зубцов, равным 42.
На статоре электродвигателя расположены 8 полюсных выступов с четырехфазной обмоткой, соединенной в звезду. Две катушки, расположенные на противоположных полюсных выступах, представляют собой одну фазу. На полюсных наконечниках статора выполнены зубцы такой же величины, что и на роторе.
При работе электродвигателя в каждый момент времени находятся под напряжением две соседние фазы. Образующееся при этом магнитное поле удерживает реактивный ротор в положении, соответствующем наибольшей проводимости воздушного зазора.
При чередовании импульсов напряжения в порядке, указанном на рис. 2, происходит смещение магнитного поля статора, увлекающее за собой реактивный ротор. Ротор отрабатывает один шаг, равный 2,14. ° при коммутации обмоток фаз статора в последовательности, указанной на рис. 2. Реверс осуществляется за счет изменения порядка чередования импульсов напряжения питания на обратный.

Форма кривой импульсов напряжения питания
U — напряжение питания; t — время;
а — длительность фронта импульса, а Ј10 мкс;
b — временной сдвиг между импульсами, b/Т= 0,25;
t 1 — длительность импульса напряжения в обмотке фазы, t/T = 0,5;
T — период импульсов напряжения в обмотке фазы
Общий вид электродвигателя представлен на рис. 3.

Общий вид электродвигателя ШДР-5
1 — корпус; 2 — реактивный ротор; 3 — статор;
4 — компаундная пробка; 5, 8 — винты; 6 — щит;
7 — фланец; 9 — запирающая гайка; 10 — вал;
11 — шарикоподшипники; 12 — выводы
Статор электродвигателя от проворачивания в корпусе дополнительно закрепляется с помощью стопорной компаундной пробки.
Сердечник реактивного ротора набран из листов электротехнической стали Э31 толщиной 0,35 мм.
Сердечник напрессовывается на вал, который вращается в двух однорядных радиальных шарикоподшипниках. Для размещения подшипников в центральной части щита и корпуса имеются гнезда. Шарикоподшипник, поставленный в щит, прижат с внутренней стороны фланцем с помощью трех винтов.
На валу этот шарикоподшипник с одной стороны упирается в заточку, с другой — запирается гайкой.
В щите и корпусе имеется отверстие для вывода проводов питания электродвигателя.
Щит и корпус выполнены из алюминиевого сплава АК-6. К корпусу щит крепится тремя винтами.
Двигатель крепится к приводному механизму через отверстия в щите и корпусе.
Габаритные, установочные и присоединительные размеры электродвигателя представлены на рис. 4.

Таблица к рис. 4

Размеры, мм
D 1D 2
28С 2а(-0,021)3С 2а(-0,009)

В комплект поставки входят двигатель и паспорт.
Техническое описание и инструкция по эксплуатации высылаются по запросу потребителя в одном экземпляре с первой партией двигателей.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector