Гидроусилитель шагового двигателя


Гидроусилитель с шаговым электродвигателем — Студопедия.Нет

    Электрогидроусилитель (ис. 8.17) состоит из шагового электродвигателя ШД, прецизионной винтовой передачи ВП , золотникового гидроусилителя ГУ типа Г61-41 и муфты М, соединяющей гидроусилитель с гидродвигателем.    Гайка винтовой передачи ВП установлена в корпусе усилителя в упорных подшипниках, а винт взаимодействует с золотником гидроусилителя ГУ. Четырехщелевой золотник выполнен с осевым отверстием, в котором расположен валик, соединяющий винтовую передачу с муфтой М. Между торцами золотника и валика установлены упорные подшипники, зазоры в которых выбираются  пружиной муфты М.  Подшипники уменьшают трение между валиком и золотником и позволяют передвигать золотник без вращения при повороте валика. Муфта М передает крутящий момент от гидродвигателя винту и допускает осевое смещение  относительно вала гидромотора ГМ . С этим валом гидромотор соединяется непосредственно или кинематической связью, реализуя отрицательную обратную связь по скорости.

 

                                                 Рис. 8.17

 

    При повороте вала ШД на определенный угол золотник с помощью винтовой пары и валика смещается на пропорциональную углу величину,    например, вправо. При этом отверстие А соединяется с отверстием Р, а отверстие В - с отверстием Т. Гидроусилитель ГУ и гидромотор ГМ соединяются трубопроводом таким образом, чтобы вал ГМ и вал ШД вращались в одном направлении. При таком соединении золотник возвращается в исходное положение после поворота вала ГМ на угол, равный углу поворота вала ШД. Следовательно, выходной вал гидромотора поворачивается на величину, пропорциональную числу поданных на ШД импульсов.

Если на ШД импульсы подаются с постоянной скоростью, то его вал, а, следовательно, и выходной вал гидромотора тоже вращаются с постоянной скоростью. При этом вал гидродвигателя отстает от вала ШД на величину x ОТ , определяемую нагрузкой на валу гидродвигателя. С увеличением нагрузки при постоянной скорости вращения вала ШД отставание увеличивается.

 

Рис. 8.18

 

    На рис. 8.18 показаны статические характеристики гидроусилителя. Кривые 1, 2 и 3 получены при нагрузке на валу гидромотора, равной М = 0 (кривая 1), М = 5Нм (кривая 2) и М = 10Нм(кривая 3) [1].

 

                                                                                                   

       8.5.2. Электрогидроусилитель типа УГЭ8 - 12/16       

       

   Гидроусилитель состоит из ЭМП, сопло-заслонки и золотникового гидроусилителя. Якорь 1 ЭМП, рис. 8.19, закреплен на гибкой трубке 2 и жестко связан с заслонкой 3, расположенной между управляющими соплами 4, 5.   Регулировка нулевого положения якоря достигается с помощью пружин 6, 7. Четырехщелевой золотник 8 выполнен с конусами на торцах, являющимися заслонками для сопел 9, 10 обратной связи. К управляющим соплам 4, 5  масло подается через диафрагму Д    и сопла обратной связи 9, 10.

                        После подключения ЭГУ к гидросистеме золотник 7 устанавливается в среднее положение, при котором зазоры h3, h4 между конусами и соплами обратной связи равны. При этом выравниваются давления р5, р6 в управляющих камерах золотникового усилителя. Любое смещение золотника из этого положения приводит к изменению зазоров и давлений р5 , р6       Перепадом давлений ( р5р6 ) или ( р6р5) золотник возвращается в среднее положение.

         Если в ЭМП подается управляющий сигнал в виде тока управления, то заслонка 3 смещается из среднего положения, уменьшая зазор между одним соплом и увеличивая – между другим. 

Рис. 8.19

 

  Допустим, что заслонка смещается влево, уменьшая зазор h1 между соплом 5. Увеличение гидравлического сопротивления между этим соплом и заслонкой увеличивает давление р5 , а уменьшение сопротивления между соплом 4 и заслонкой уменьшает давление р6

  Под действием разности давлений золотник будет сдвигаться вправо, уменьшая зазор h3 между левым конусом и соплом 9 и увеличивая зазор h4 между правым конусом и соплом 10. Изменение гидравлических сопротивлений приведет к увеличению р6 и уменьшению р5. Наступит момент, когда эти давления сравняются и золотник остановится, заняв новое устойчивое положение. Величина смещения золотника, и расход масла через ЭГУ будут пропорциональны управляющему сигналу. Любое смещение золотника, не вызванное этим сигналом, приведет золотник в занятое им новое устойчивое положение с помощью внутренней обратной связи по положению золотника. После снятия сигнала управления золотник займет среднее положение, а смена знака сигнала приведет к перемещению золотника в противоположном направлении.

    Электрогидроусилитель УГЭ8 - 12/16 выпускается на рабочее давление от 1,6 до 16 МПа, в цепи управления - 5 МПа, с номинальным расходом 40 л/мин и током управления 80...320 мА. Зона нечувствительности составляет 1 % от номинального тока ; ширина петли гистерезиса - не более 10 % от номинального тока ; дрейф нуля при изменении давления управления от 80 до 100 % - не более 5 % номинального тока ; дрейф нуля при изменении температуры масла от 10 до 50 0 С - не более 5 % номинального тока.

    Передаточная функция ЭГУ:

                                                                                                        

                 W(s) = К /((Т1s+1)(Т2 s +1)),                                                      (8.5)

 

где К = 8,33 - коэффициент передачи ЭГУ при р1 = 16 МПа и отсутствии нагрузки; Т1 = 2,3 10-3 с, Т2 = 1,3 10 -3 с - постоянные времени ЭГУ.

 

Рис. 8.20

 

     Передаточная функция (8.5) и логарифмические частотные характеристики (рис. 8.20) подтверждают устойчивость ЭГУ и апериодический характер переходного процесса.

                                                                                   

Электрогидроусилитель Г68-24

       Электрогидроусилитель (ис. 8.21, а) имеет в своем составе ЭМП, преобразователь сопло - заслонка (ПСЗ) и золотниковый гидроусилитель. Причем ЭМП и ПСЗ составляют комплектный узел - электрогидравлический преобразователь АГ28-51.200 [1]. В корпусе электрогидравлического преобразователя 1 собраны сопла 2  и 3, игла 4 с заслонкой 5, катушка 6, магнит 7, пружина 8  и винт 9. Золотниковый четырехщелевой гидроусилитель имеет золотник 10, установленный во втулке, которая запрессована в корпус 1. Отрицательная обратная связь реализована пружиной 11, расположенной между иглами 12 и 4. Масло к соплам подается через фильтр 13 и постоянные гидравлические сопротивления 14,  15. Управляющие камеры золотника 10  соединены с соплами: верхняя камера с соплом 3, а нижняя - с соплом 2. Основной поток масла подводится в центральную проточку гильзы через отверстие Р. К отверстиям А и В присоединяется исполнительный гидродвигатель. Сливные линии Т могут разъединяться с помощью пробки 16. Исходное, нулевое, положение золотника и заслонки  5  регулируется винтами 9, один из которых смонтирован в золотнике.

При отсутствии сигнала управления золотник устанавливается в исходное, нулевое, положение давлениями управления р2 и р3. Заслонка 5 с помощью отрицательной обратной связи (иглы 12 и пружины 11) тоже устанавливается в исходное положение, при котором зазоры между ней и соплами не равны. Неравенство зазоров можно объяснить следующим образом. Так как золотник нагружен пружинами только с одной стороны, сверху, то для удержания его в исходном положении необходимо, чтобы давление р2 в нижней управляющей камере было больше давления р3 в верхней камере. Это возможно при условии, если щель между заслонкой и соплом 2 будет меньше щели между заслонкой и соплом 3.

    После подачи управляющего сигнала в обмотку катушки 6 электромагнитная сила   вызывает смещение заслонки, например, вниз. Вследствие изменения зазоров давление р2 возрастает, а р3 уменьшается. Под действием разности давлений золотник смещается вверх, сжимая при этом пружины 11и 8 и поднимая заслонку. Когда усилия пружин уравновесят электромагнитную силу золотник остановится. При этом заслонка не дойдет до исходного положения на величину рассогласования. Рабочие щели золотникового усилителя и расход масла в отверстие В  будут пропорциональны этому рассогласованию и величине управляющего сигнала.

 

                                                 

Рис. 8.21

 

    Условное обозначение электрогидроусилителя Г68-24  на принципиальных гидросхемах приведено на рис. 8.21, б.

    Основные параметры ЭГУ: рабочее давление – 1 ... 6,3 МПа; расход масла (при перепаде давлений 1 МПа) - 80 л/мин; максимальная мощность сигнала управления – 2,2 Вт; максимальное напряжение на входе – 11 В; статическая нечувствительность – не более 0,03 В; сопротивление обмоток катушки – 55Ом; частота при сдвиге по фазе 90 – не менее 25 Гц.

    Статические характеристики ЭГУ определяются из уравнений динамики. Точная нелинейная математическая модель ЭГУ может быть получена различными способами, в том числе методом гидромеханических цепей.

 

Основы шагового двигателя

Каждый двигатель преобразует мощность. Электродвигатели преобразуют электричество в движение. Шаговые двигатели преобразуют электричество во вращение. Мало того, что шаговый двигатель преобразует электроэнергию во вращение, он также может очень точно контролировать, насколько он будет вращаться и как быстро.

Шаговые двигатели названы так потому, что каждый импульс электричества вращает двигатель на один шаг. Шаговые двигатели управляются драйвером, который посылает импульсы в двигатель, заставляя его вращаться.Количество импульсов оборотов двигателя равно количеству импульсов, подаваемых в привод. Двигатель будет вращаться со скоростью, равной частоте тех же импульсов.

Шаговые двигатели очень просты в управлении. Большинство драйверов ищут импульсы на 5 вольт, которые как раз и являются уровнем напряжения большинства интегральных схем. Вам просто нужно спроектировать схему для вывода импульсов или использовать один из генераторов импульсов ORIENTAL MOTOR.

Одной из самых замечательных особенностей шаговых двигателей является их способность очень точно позиционировать.Это будет подробно рассмотрено позже. Шаговые двигатели не идеальны, всегда есть небольшие неточности. Стандартные шаговые двигатели ORIENTAL MOTOR имеют точность ± 3 минуты дуги (0,05 °). Замечательная особенность шаговых двигателей, однако, состоит в том, что эта ошибка не накапливается от шага к шагу. Когда стандартный шаговый двигатель перемещается на один шаг, он идет на 1,8 ° ± 0,05 °. Если один и тот же двигатель проходит миллион шагов, он будет перемещаться на 1 800 000 ° ± 0,05 °. Ошибка не накапливается.

Шаговые двигатели могут быстро реагировать и ускоряться.Они имеют низкую инерцию ротора, которая может быстро набрать скорость. По этой причине шаговые двигатели идеально подходят для коротких и быстрых ходов.

Система шагового двигателя

На приведенной ниже схеме показана типичная система с шаговым двигателем. Все эти части должны присутствовать в той или иной форме. Производительность каждого компонента будет влиять на другие.

Первый компонент - это компьютер или ПЛК. Это мозги за системой. Компьютер не только управляет системой шагового двигателя, но также контролирует и остальную часть машины.Это может поднять лифт или продвинуть конвейер. Он может быть сложным, как ПК или ПЛК, или простым, как кнопка оператора.

Вторая часть - это индексатор или карта ПЛК. Это говорит шаговый двигатель, что делать. Он выдаст правильное количество импульсов, которые будет двигать двигатель, и изменит частоту, чтобы двигатель ускорялся, работал на скорости и затем замедлялся.

Это может быть отдельный компонент, такой как индексатор ORIENTAL MOTOR SG8030 или плата генератора импульсов, которая вставляется в ПЛК.Форма не имеет значения, но она должна присутствовать для движения двигателя.

Следующие четыре ящика составляют водитель мотора. Логика управления фазой берет импульсы от индексатора и определяет, какая фаза двигателя должна быть под напряжением. Фазы должны быть под напряжением в определенной последовательности, и логика для управления фазой заботится об этом. Блок питания логики является источником низкого уровня, который питает микросхемы в драйвере. Это зависит от набора микросхем или конструкции приложения, но большинство логических источников находятся в диапазоне 5 Вольт.Источник питания двигателя - это напряжение питания для питания двигателя. Этот уровень напряжения обычно находится в диапазоне 24 В постоянного тока, но может быть намного выше. Наконец, усилитель мощности - это набор транзисторов, который позволяет току возбуждать фазы. Они постоянно включаются и выключаются, чтобы двигать двигатель в правильной последовательности.

Все эти компоненты проинструктируют двигатель для перемещения нагрузки. Нагрузка может представлять собой ходовой винт, диск или конвейер.

Типы Шаговых Двигателей

В настоящее время существует три основных типа шаговых двигателей.

  • Переменное сопротивление (VR)
  • постоянный магнит (PM)
  • гибрид

ORIENTAL MOTOR производит только гибридные шаговые двигатели.

Шаговые двигатели с переменным сопротивлением имеют зубцы на роторе и статоре, но без магнита. Поэтому он не имеет стопорный момента. У постоянного магнита есть магнит для ротора, но нет зубьев. Обычно, магнит ПМ имеет грубые углы шага, но у него есть стопорный момент.

Гибридные шаговые двигатели объединяют магнит от постоянного магнита и зубья от двигателей с переменным сопротивлением.Магнит аксиально намагничен, то есть на диаграмме справа верхняя половина - северный полюс, а нижняя - южный полюс. На магните находятся две зубчатые роторные чашки с 50 зубцами. Две чашки смещены на 3,6 °, поэтому, если мы посмотрим на ротор между двумя зубьями на чашке северного полюса, мы увидим один зуб на чашке южного полюса прямо посередине.

Эти двигатели имеют двухфазную конструкцию с 4 полюсами на фазу. Полюса на 90 ° друг от друга составляют каждую фазу.Каждая фаза намотана так, что полюс 180 ° имеет одинаковую полярность, в то время как эти 90 ° друг от друга - противоположная полярность. Если бы ток в этой фазе был обратным, изменилась бы и полярность. Это означает, что мы можем сделать любой полюс статора северным или южным полюсом.

Предположим, что на диаграмме полюсы в 12 и 6 часов являются северными полюсами, а полюсы в 3 и 9 часов - южными. Когда мы возбуждаем фазу А, 12 и 6 притягивают южный полюс магнитного ротора, а 3 и 9 притягивают северный полюс ротора.Если смотреть с одного конца, мы увидим, что зубья ротора выровнены с 12 и 6, в то время как зубцы с 3 и 9 будут посередине. Если бы мы смотрели с противоположного конца, зубья ротора северного полюса были бы точно выровнены с 3 и 9, в то время как зубья на 12 и 6 были бы посередине. В зависимости от того, в каком направлении мы хотим идти, мы будем заряжать либо полюса на 2 и 7 в качестве северных полюсов, либо полюса на 11 и 5 в качестве северных полюсов. Здесь драйвер необходим для определения чередования фаз.(Нажмите на изображение, чтобы начать анимацию).

На роторе 50 зубьев. Шаг между зубцами составляет 7,2 °. При движении двигателя некоторые зубья ротора не совпадают с зубцами статора на 3/4 шага зуба, 1/2 шага зубца и 1/4 шага зуба. Когда двигатель шагнет, он пойдет по самому простому маршруту, поскольку 1/4 из 7,2 ° составляет 1,8 °, двигатель перемещается на 1,8 ° каждый шаг.

Наконец, крутящий момент и точность зависят от числа полюсов (зубьев). Чем больше полюсов, тем лучше крутящий момент и точность.ORIENTAL MOTOR предлагает шаговые двигатели высокого разрешения. Эти двигатели имеют половину шага зуба нашего стандартного двигателя. Ротор имеет 100 зубьев, поэтому угол между зубцами составляет 3,6 °. Когда двигатель перемещается на 1/4 шага зуба, он движется на 0,9 °. Разрешение наших моделей с высоким разрешением вдвое выше, чем у стандартных моделей: 400 шагов на оборот против 200 шагов на оборот.

Меньшие углы шага означают более низкую вибрацию, поскольку мы не шагаем так далеко с каждым шагом.

Структура

На рисунке ниже показано поперечное сечение 5-фазного шагового двигателя.Шаговый двигатель состоит в основном из двух частей: статора и ротора. Ротор, в свою очередь, состоит из трех компонентов: чашки ротора 1, чашки ротора 2 и постоянного магнита. Ротор намагничен в осевом направлении, так что, например, если чашка 1 ротора поляризована на север, чашка 2 ротора будет поляризована на юг.

Статор имеет 10 магнитных полюсов с маленькими зубцами, каждый из которых имеет обмотку.

Каждая обмотка соединена с обмоткой противоположного полюса, так что оба полюса намагничиваются с одинаковой полярностью, когда ток подается через пару обмоток.(Пропускание тока через данную обмотку намагничивает противоположную пару полюсов с одинаковой полярностью, то есть с севера или юга.)

Пара противоположных полюсов составляет одну фазу. Поскольку имеется 10 магнитных полюсов или пять фаз, в этом конкретном двигателе называется 5-фазный шаговый двигатель.

На внешнем периметре каждого ротора имеется 50 зубьев, причем зубья чашки 1 ротора и чашки 2 ротора механически смещены относительно друг друга на половину шага зуба.

Speed-Torque

Очень важно, чтобы вы знали, как читать кривую скорость-крутящий момент, поскольку она расскажет нам, что двигатель может и не может делать.Кривые скорость-крутящий момент представляют данный двигатель и данный привод. Когда двигатель работает, его крутящий момент зависит от типа привода и напряжения. Один и тот же двигатель может иметь совершенно другую кривую скорость-крутящий момент при использовании с другим приводом.

ORIENTAL MOTOR дает кривые скорость-крутящий момент для справки. Если двигатель используется с аналогичным приводом, с аналогичным напряжением и током, вы должны получить аналогичную производительность. Обратитесь к интерактивной кривой скорость-крутящий момент ниже:

Чтение кривой скоростного момента

  • Момент удержания
    Величина крутящего момента, который двигатель создает в состоянии покоя, когда его номинальный ток протекает через его обмотки.
  • Область пуска / останова
    Значения, при которых двигатель может мгновенно запускаться, останавливаться или вращаться.
  • Момент затяжки
    Значения крутящего момента и скорости, при которых двигатель может запускаться, останавливаться или вращаться синхронно с входными импульсами.
  • Момент затяжки
    Значения крутящего момента и скорости, при которых двигатель может работать синхронно с фазами входа. Максимальные значения, которые двигатель может обеспечить без остановки.
  • Максимальная пусковая скорость
    Максимальная скорость, при которой двигатель может запускаться при измерении без нагрузки.
  • Максимальная скорость движения
    Самая высокая скорость вращения двигателя, измеренная без нагрузки.

Для работы в области между втягиванием и выдвижением сначала необходимо запустить двигатель в области пуска / останова.Затем частота пульса увеличивается до достижения желаемой скорости. Для остановки скорость двигателя затем снижается до тех пор, пока она не окажется ниже кривой крутящего момента.

Крутящий момент пропорционален току и числу витков провода. Если мы хотим увеличить крутящий момент на 20%, мы должны увеличить ток примерно на 20%. Точно так же, если мы хотим уменьшить крутящий момент на 50%, уменьшите ток на 50%.

Из-за магнитного насыщения нет никакого преимущества увеличивать ток более чем в 2 раза от номинального тока.В этот момент увеличение тока не увеличит крутящий момент. Примерно в 10 раз больше номинального тока вы рискуете размагничить ротор.

Все наши двигатели имеют изоляцию класса B и могут выдержать 130 ° C до того, как изоляция ухудшится. Если мы допустим перепад температур 30 ° изнутри наружу, корпус не должен превышать 100 ° C.

Индуктивность влияет на крутящий момент на высокой скорости. Индуктивность является причиной, по которой двигатели не имеют высокой степени крутящего момента до бесконечности.Каждая обмотка двигателя имеет определенные значения индуктивности и сопротивления. Индуктивность в Генри, деленная на сопротивление в Омах, дает нам значение секунд. Это количество секунд (постоянная времени) - это время, за которое катушка заряжается до 63% от ее номинального значения. Если двигатель рассчитан на 1 ампер, после 1 постоянной времени катушка будет на 0,63 ампер. Примерно через 4 или 5 постоянных времени катушка будет до 1 ампер. Поскольку крутящий момент пропорционален току, если ток заряжается только до 63%, двигатель будет иметь только около 63% своего крутящего момента после 1 постоянной времени.

На низких скоростях это не проблема. Ток может входить и выходить из катушек достаточно быстро, поэтому двигатель имеет номинальный крутящий момент. На высоких скоростях, однако, ток не может войти достаточно быстро, прежде чем переключится следующая фаза. Крутящий момент уменьшается.

Напряжение драйвера играет большую роль в быстродействии. Чем выше отношение напряжения привода к напряжению двигателя, тем лучше характеристики на высокой скорости. Высокое напряжение заставляет ток в обмотках с большей скоростью, чем указанные выше 63%.

Вибрация

Когда шаговый двигатель совершает переход от одного шага к следующему, ротор не останавливается немедленно. ротор фактически проходит конечную позицию, вытягивается назад, проходит конечную в противоположном направлении и продолжает двигаться вперед и назад, пока, наконец, не остановится (см. интерактивную диаграмму ниже). Мы называем это «звон», и это происходит каждый шаг двигателя. Подобно банджо-шнуру, импульс переносит ротор за точку останова, затем он «подпрыгивает» взад-вперед, пока, наконец, не остановится.В большинстве случаев, однако, двигатель получает команду перейти к следующему шагу, прежде чем он остановится.

Графики ниже показывают звон при различных условиях нагрузки. Разгруженный, мотор показывает много звонков. Много звонков означает много вибрации. Двигатель часто глохнет, если он не загружен или слегка нагружен, потому что вибрация настолько высока, что он потеряет синхронность. При тестировании шагового двигателя всегда обязательно добавляйте нагрузку.

Два других графика показывают двигатель с нагрузкой.Правильная загрузка двигателя сгладит его производительность. Нагрузка должна составлять от 30% до 70% крутящего момента, который может производить двигатель, а отношение инерции нагрузки к инерции ротора должно составлять от 1: 1 до 10: 1. Для более коротких и быстрых ходов соотношение должно быть ближе от 1: 1 до 3: 1.

ORIENTAL MOTOR специалист по применению и инженеры могут помочь в подборе правильного размера.

Двигатель будет демонстрировать сильные вибрации, когда частота входного импульса соответствует собственной частоте двигателя.Это называется резонансом и обычно происходит около 200 Гц. В резонансе перерегулирование и понижение становятся намного больше, и вероятность пропустить шаги намного выше. Резонанс изменяется в зависимости от инерции нагрузки, но обычно он составляет около 200 Гц.

2-фазные шаговые двигатели могут пропускать шаги только в группах по четыре. Если вы пропускаете шаги, кратные четырем, вибрация вызывает потерю синхронизма или слишком большая нагрузка. Если пропущенные шаги не кратны четырем, есть большая вероятность, что неправильное количество импульсов или электрических помех вызывает проблемы.

Есть много способов обойти резонанс. Самый простой способ - вообще избежать этой скорости. 200 Гц не очень быстрая, для двухфазного двигателя с 60 об / мин. Большинство двигателей имеют максимальную стартовую скорость около 1000 pps или около того. Таким образом, в большинстве случаев вы можете запустить двигатель на более высокой скорости, чем резонансная скорость.

Если вам нужно начать со скорости ниже резонансной, быстро ускоряйтесь через резонансный диапазон.

Другое решение - уменьшить угол шага.Двигатель всегда будет превышать и снижать скорость при больших углах поворота. Если двигателю не нужно ехать далеко, он не будет накапливать достаточное усилие (крутящий момент) для превышения допустимого значения. Каждый раз, когда угол шага уменьшается, двигатель не будет вибрировать так сильно. Вот почему полушаговые и микрошаговые системы настолько эффективны для снижения вибрации.

Убедитесь, что двигатель рассчитан в соответствии с нагрузкой. Выбирая подходящий мотор, вы можете улучшить производительность.

заслонки также доступны.Демпферы устанавливаются на заднем валу двигателя и поглощают часть вибрационной энергии. Они часто сглаживают вибрирующий мотор недорого.

5-фазный шаговый двигатель

Относительно новая технология в шаговых двигателях 5-фазная. Наиболее очевидным различием между 2-фазным и 5-фазным (см. Интерактивную диаграмму ниже) является количество полюсов статора. В то время как 2-фазные двигатели имеют 8 полюсов, 4 на фазу, 5-фазный двигатель имеет 10 полюсов, 2 на фазу. Ротор такой же, как у 2-фазного двигателя.

В то время как 2-фазный двигатель перемещается с шагом 1/4 зуба в каждой фазе. 5-фазный из-за своей конструкции перемещается на 1/10 шага зуба. Поскольку шаг по-прежнему составляет 7,2 °, угол шага составляет 0,72 °. Просто основанная на конструкции, разрешение 5-фазы имеет 500 шагов на оборот против 2-фазы с 200 шагами на оборот. 5-фазное разрешение в 2,5 раза лучше, чем у 2-фазного.

При более высоком разрешении вы получаете меньший угол шага, что, в свою очередь, снижает вибрацию.Поскольку угол шага 5-фазы в 2,5 раза меньше, чем у 2-фазного, вибрации намного ниже. Как в 2-фазном, так и в 5-фазном режиме ротор должен отклоняться или отклоняться более чем на 3,6 °, чтобы пропустить шаги. Поскольку угол шага 5-фазной фазы составляет всего 0,72 °, для двигателя практически невозможно отклониться от нормы или на 3,6 °. Вероятность потери синхронизации с 5-фазным шаговым двигателем очень мала.

Методы езды

Существует четыре различных способа привода шаговых двигателей:

    Волновой привод
  • (полный шаг)
  • 2 фазы (полный шаг)
  • 1-2 фазы вкл (полушаг)
  • Микрошаг

Wave Drive

На диаграмме ниже метод волнового привода был упрощен, чтобы лучше проиллюстрировать теорию.На иллюстрации каждый поворот на 90 ° соответствует вращению ротора на 1,8 ° в реальном двигателе.

В методе волнового возбуждения (также называемом методом однофазного включения) только одна фаза включается за раз. Когда мы возбуждаем фазу А южным полюсом, он притягивает северный полюс ротора. Выключаем A и включаем B, ротор вращается на 90 ° (1,8 °) и так далее. Каждый раз только одна фаза находится под напряжением.

Волновой привод имеет четырехступенчатую электрическую последовательность для вращения двигателя.

2 фазы на

В методе «2 фазы вкл.» Две фазы всегда находятся под напряжением.

Еще раз на иллюстрации ниже, каждые 90 ° представляют собой поворот на 1,8 °. Если обе фазы A и B находятся под напряжением как южные полюса, северный полюс ротора будет одинаково притянут к обоим полюсам и выстроится в линию прямо посередине. В последовательности, когда фазы находятся под напряжением, ротор будет вращаться, чтобы выровняться между двумя полюсами под напряжением.

Метод «2 фазы вкл.» Имеет четырехступенчатую электрическую последовательность для вращения двигателя.

ORIENTAL MOTOR Стандартные 2-фазные и 2-фазные двигатели типа М используют метод «2 фазы включения».

Какое преимущество имеет метод «2 фазы при включении» над методом «1 фазы при включении»? Ответ крутящий момент. В методе «1 фаза включения» одновременно включается только одна фаза, поэтому на ротор действует одна единица крутящего момента. В методе «2 фазы включения» у нас есть два единицы крутящего момента, воздействующие на ротор, 1 в положении 12 часов и 1 в положении 3 часов. Если сложить эти два вектора крутящего момента вместе, мы получим результирующее значение при 45 °, а величина будет на 41,4% больше.Используя метод «2 фазы при включении», мы можем получить тот же угол шага, что и при методе «1 фаза при включении», но с крутящим моментом на 41% больше.

Пятифазные двигатели немного отличаются. Вместо того, чтобы использовать метод «двухфазного включения», мы используем метод «четырехфазного включения». Каждый раз, когда мы включаем 4 фазы, и двигатель делает шаг.

Пятифазный двигатель проходит 10-ступенчатую электрическую последовательность.

1-2 фазы вкл (полушаг)

Метод «1-2 фазы вкл» или «полушаговый» объединяют два предыдущих метода.В этом случае мы возбуждаем А-фазу. Ротор выравнивается. На этом этапе мы держим фазу A включенной и активируем фазу B. Теперь ротор одинаково притягивается к обеим линиям посередине. Ротор повернулся на 45 ° (0,9 °). Теперь мы выключаем фазу A, но оставляем на фазе B. Двигатель делает еще один шаг. И так далее. Чередуя одну фазу и две фазы, мы сократили угол шага пополам. Помните, что с меньшим углом шага вибрация уменьшается.

(Для 5-фазного двигателя мы чередуем 4 и 5 фаз.)

Полупереходный режим имеет восьмиступенчатую электрическую последовательность. Для пятифазного двигателя в режиме «4-5 фаз вкл.» Двигатель проходит 20-шаговую электрическую последовательность.

Microstep

Microstepping - это способ сделать маленькие шаги еще меньше. Чем меньше шаг, тем выше разрешение и лучше характеристики вибрации. В микрошаге фаза не полностью включена или полностью выключена. Он частично включен. Синусоидальные волны применяются как к фазе А, так и к фазе В, разнесенной на 90 ° (0.9 ° в пятифазном шаговом двигателе).

Когда максимальная мощность находится в фазе A, фаза B находится в нуле. Ротор выровняется с фазой А. По мере того, как ток к фазе А уменьшается, он увеличивается до фазы В. Ротор будет делать небольшие шаги в направлении фазы В, пока фаза В не достигнет своего максимума, а фаза А не будет равна нулю. Процесс продолжается вокруг других фаз, и у нас есть микрошаг.

Есть несколько проблем, связанных с микрошагом, в основном это точность и крутящий момент. Поскольку фазы представляют собой только фазы, на которые подается только частично, крутящий момент двигателя уменьшается, как правило, примерно на 30%.Кроме того, поскольку разница крутящего момента между ступенями очень мала, двигатель иногда не может преодолеть нагрузку. В этих случаях двигателю может быть приказано двигаться на 10 шагов, прежде чем он действительно начнет двигаться. Во многих случаях необходимо закрыть цикл с помощью кодировщиков, которые увеличивают цену.

Системы с шаговым двигателем

  • Системы с открытой петлей
  • Системы с замкнутым контуром
  • Сервосистемы

с открытой петлей

Шаговые двигатели

спроектированы как система с разомкнутым контуром.Генератор импульсов посылает импульсы в схему чередования фаз. Секвенсор фаз определяет, какие фазы необходимо выключить или включить, как описано в полной информации о шагах и полу шагах. Секвенсор управляет мощными полевыми транзисторами, которые затем вращают двигатель.

В системе с разомкнутым контуром, однако, нет проверки положения и нет возможности узнать, сделал ли двигатель свой заданный ход.

Замкнутый цикл

Самый популярный метод замыкания контура - это установка энкодера на заднем валу двигателя с двойным валом.Кодировщик состоит из тонкого диска с линиями на нем. Диск проходит между передатчиком и приемником. Каждый раз, когда между ними появляется линия, на сигнальные линии выводится импульс. Эти импульсы поступают обратно на контроллер, который ведет их учет. Обычно в конце хода контроллер сравнивает количество импульсов, отправленных драйверу, с количеством импульсов энкодера, отправленных обратно. Обычно пишется, что если два числа различны, то разница восполняется.Если числа совпадают, ошибка не возникает, и движение продолжается.

Этот метод имеет два недостатка: стоимость (и сложность) и ответ. Дополнительные затраты на кодировщик, а также увеличение сложности контроллера увеличивают стоимость системы. Кроме того, поскольку коррекция (если таковая имеется) выполняется в конце хода, в систему можно добавить дополнительное время.

Сервосистема

Другой вариант - сервосистема.Сервосистема, как правило, представляет собой двигатель с низким числом полюсов, который дает высокую скорость, но не имеет встроенной способности позиционирования. Чтобы сделать это устройством позиционирования, требуется обратная связь, обычно и кодировщик или распознаватель, и контуры управления. Сервопривод по существу включается и выключается, пока счетчик резольвера не достигнет определенной точки. Поэтому сервопривод работает на основе ошибки. Например, сервопривод получает команду на 100 оборотов. Счетчик резольвера показывает ноль, и двигатель включается. Когда счетчик резольвера достигает 100 оборотов, двигатель выключается.Если положение отклоняется, двигатель снова включается, чтобы вернуть его в положение. То, как сервопривод реагирует на ошибку, зависит от настройки усиления. Если настройка усиления высокая, двигатель очень быстро отреагирует на любые изменения в ошибке. Если настройка усиления низкая, двигатель не будет так быстро реагировать на изменения ошибки. Однако при любой настройке усиления по времени временные задержки вводятся в систему управления движением.

AlphaStep с замкнутым контуром и шаговым двигателем

AlphaStep - революционный шаговый двигатель от Oriental Motor.AlphaStep имеет встроенный распознаватель, который обеспечивает обратную связь по положению. Во все моменты времени мы знаем, где находится ротор.

В драйвере AlphaStep есть счетчик ввода. Все импульсы, поступающие на привод, считаются. Обратная связь резольвера поступает на счетчик положения ротора. Любое отклонение присутствует в счетчике отклонений. Обычно двигатель работает с разомкнутым контуром. Мы делаем векторы крутящего момента и мотор следует. Если счетчик отклонений показывает что-то больше ± 1,8 °, секвенсор фазы включает вектор крутящего момента в верхней части кривой смещения крутящего момента, генерируя максимальный крутящий момент, чтобы вернуть ротор в синхронизм.Если двигатель отключается на несколько шагов, секвенсор подает питание на несколько векторов крутящего момента в верхней части кривой смещения крутящего момента. Водитель может выдержать перегрузку до 5 секунд. Если в течение 5 секунд он не сможет привести двигатель в синхронное состояние, водитель выйдет из строя и отправит аварийный сигнал.

Отличительной особенностью AlphaStep является то, что он исправляет пропущенные шаги на лету. Он не ждет до конца хода, чтобы внести исправления. Как только ротор вернулся в течение 1.8 °, драйвер возвращается в режим разомкнутого контура и посылает правильные фазы питания.

На графике ниже показана кривая смещения крутящего момента, а также когда устройство находится в режиме разомкнутого или замкнутого контура. Кривая смещения крутящего момента представляет собой крутящий момент, создаваемый одной фазой. Он создает максимальный крутящий момент, когда зубья ротора смещены на 1,8 °. Двигатель может пропустить шаг только в случае превышения скорости более чем на 3,6 °. Поскольку водитель берет на себя управление вектором крутящего момента, когда он не достигает 1,8 °, двигатель не может пропустить шаги, кроме случаев, когда он перегружен в течение более 5 секунд.

Многие считают, что точность шага AlphaStep составляет ± 1,8 °. Точность шага AlphaStep составляет 5 угловых минут (0,083 °). Водитель контролирует векторы крутящего момента за пределами 1,8 °. Находясь внутри 1,8 °, зубья ротора будут совпадать с генерируемым вектором крутящего момента. AlphaStep удостоверяется, что правильный зуб выровнен с вектором крутящего момента.

AlphaStep доступен во многих версиях. ORIENTAL MOTOR предлагает версии с круглым валом и редукторами с несколькими передаточными числами для увеличения разрешения и крутящего момента или для уменьшения отраженной инерции.Почти все версии могут быть оснащены отказоустойчивым магнитным тормозом. ORIENTAL MOTOR также имеет версию на 24 В постоянного тока, называемую серией ASC.

Заключение

Итак, шаговые двигатели отлично подходят для позиционирования. Шаговые двигатели можно точно контролировать с точки зрения как расстояния, так и скорости, просто изменяя количество импульсов и их частоту. Их высокое число полюсов дает им точность, и в то же время они работают с разомкнутым контуром. При правильном размере для применения шаговый двигатель никогда не пропустит шаг.И поскольку они не нуждаются в позиционной обратной связи, они очень рентабельны.


Высококачественный гидравлический подъемный домкрат FPY 30 30T 14мм Супер тонкий домкрат Отдельный гидравлический гидроусилитель |

Высококачественный гидравлический подъемный домкрат 30T 14мм Супер тонкий домкрат Отдельный гидравлический гидроусилитель

Модель: FPY-30

* Выбрать Китай воздушной почтой Обратите внимание *

Почтовой воздушной почтой существует проблема высокого риска потери пакетов, и в течение длительного времени,

, мы рекомендуем вам использовать экспресс-перевозку (EMS / DHL / Fedex / TNT / UPS) для безопасного и быстрого.

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

Тоннаж: 30T

Рабочий ход: 14 мм

Руководство по продукту:

1. Низкая высота, подходит для общих требований в узком пространстве, короткий ход, может использоваться для нескольких площадок

2.Обработка поверхности с твердым хромированием для увеличения срока службы

3. Шпиндель с функцией автоматического отвода

Меры предосторожности:

1. Для правильной работы все цилиндры серии FPY должны быть подключены к твердой литровой детали. поверхность. Использование тонких цилиндров на песчаных, грязных или рыхлых поверхностях может привести к повреждению цилиндров.

2. Этот продукт должен взаимодействовать с насосом. CP-180, CP-700, CFP-800 и HHB-700A не входят в комплект поставки.

3. Вкрутите в отверстие 3/8 "-19 зубьев

Сначала используйте

Гидравлические домкраты меньше по размеру и могут обеспечить большую работоспособность, особенно в местах

Узкое место для использовать, и имеет легкий и гибкий, верх силы и другие функции, этот продукт широко применяется для электричества, химикатов, стали, мостов, машин и других предприятий, и играет свою бесконечную мощность.

Гидравлический домкрат с четырьмя преимуществами:

1. Легкая и компактная конструкция для небольшого рабочего пространства

2. Поверхность из запеченной краски для повышения коррозионной стойкости

3. Пылезащитное кольцо для уменьшения загрязнения до продлить срок службы гидравлических цилиндров

4. Переносной, удобный для переноски, плоскость цилиндров с двумя отверстиями для стационарного использования

Если вам нужны другие размеры, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Изображение

Упаковка

*

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

1.ДОСТАВКА ПО ВСЕМУ МИРУ . (За исключением некоторых стран и APO или FPO)

2. Заказы обрабатываются своевременно после подтверждения платежа.

3. Мы только грузим к адресам подтвержденного заказа. Ваш заказ адрес должен совпадать с адресом доставки.

4. Показанные изображения не являются фактическим товаром и предназначены только для ознакомления.

5. ВРЕМЯ ПЕРЕХОДА ОБСЛУЖИВАНИЯ предоставляется перевозчиком и исключая выходные и праздничные дни. Время в пути

может меняться, особенно в праздничные дни.

6. Если вы не получили посылку в течение 30 дней с момента оплаты, пожалуйста, свяжитесь с нами. Мы отследим посылку

и ответим вам как можно скорее. Наша цель - удовлетворение клиентов !

7. Из-за разницы в состоянии склада и времени мы выберем доставку вашего товара с нашего первого доступного склада

для быстрой доставки.

8. Бразильский гражданин выбирает EMS, оплата после успешной, пожалуйста, укажите CPF НЕТ.Или сообщение для нас.

Оплата

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

1) Мы принимаем Alipay, Западное соединение, T / T. Все основные кредитные карточки принимаются через безопасный платеж

ESCROW

процессор.

2) Оплата должна быть произведена в течение 3 дней с момента заказа.

3) Если вы не можете оформить заказ сразу после закрытия аукциона, подождите несколько минут и повторите попытку

Платежи должны быть завершены в течение 3 дней.

4) Если платеж не прошел успешно или кредитной картой, выйдите из новой платежной системы, платеж или

перезагрузите компьютер или свяжитесь с нами.

Гарантия

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

1. 12 месяцев Ограниченная гарантия производителя на дефектные изделия

(за исключением поврежденных и или неправильно после получения).

Принадлежности поставляются с 3-месячной гарантией.

2. НЕОБХОДИМО, чтобы дефектные элементы были доложены и возвращены в течение гарантийного периода.

Вы должны сообщить нам, в чем заключается дефект, и указать номер вашего заказа.

3. Если вы не удовлетворены при получении вашего товара, пожалуйста, верните его

в течение 14 дней для замены или возврата денег. Пожалуйста, свяжитесь со мной

, прежде чем вернуть его.

МЫ НЕ РЕМОНТ ИЛИ ЗАМЕНА ИЗДЕЛИЯ с истекшим сроком гарантии.

Вы соглашаетесь со всеми вышеперечисленными правилами при заказе на Aliexpress!

Обратная связь

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

Мы поддерживаем высокие стандарты качества и стремимся к 100% удовлетворенности клиентов

, обратная связь очень Важно Мы просим вас немедленно связаться с нами

ПЕРЕД тем, как вы дадите нам нейтральный или отрицательный отзыв, чтобы мы

могли удовлетворительно решить ваши проблемы.

Невозможно решать вопросы, если мы не знаем о них.

.

Как работает шаговый двигатель

В этой статье вы узнаете, как работает шаговый двигатель. Мы рассмотрим основные принципы работы шаговых двигателей, их режимы движения и типы шаговых двигателей по конструкции. Вы можете посмотреть следующее видео или прочитать написанную статью.

Принцип работы


Шаговый двигатель - это бесщеточный двигатель постоянного тока, который вращается ступенчато. Это очень полезно, поскольку его можно точно позиционировать без какого-либо датчика обратной связи, который представляет собой контроллер с разомкнутым контуром.Шаговый двигатель состоит из ротора, который обычно является постоянным магнитом, и он окружен обмотками статора. Когда мы постепенно активируем обмотки в определенном порядке и пропускаем через них ток, они намагничивают статор и создают электромагнитные полюса, соответственно, которые приводят двигатель в движение. Так что это основной принцип работы шаговых двигателей.

Режимы движения


Существует несколько различных способов управления шаговым двигателем.Первый - это волновой привод или возбуждение с одной катушкой. В этом режиме мы активируем только одну катушку за раз, что означает, что для этого примера двигателя с 4 катушками ротор совершит полный цикл за 4 шага.

Далее идет режим полного шагового привода, который обеспечивает намного более высокий выходной крутящий момент, потому что у нас всегда есть 2 активных катушки в данный момент времени. Однако это не улучшает разрешение шагового двигателя, и ротор снова совершает полный цикл за 4 шага.

Для увеличения разрешения шагового двигателя мы используем режим полушагового привода.Этот режим фактически является комбинацией двух предыдущих режимов.

Здесь у нас есть одна активная катушка, за которой следуют 2 активные катушки, а затем снова одна активная катушка, за которой следуют 2 активные катушки и так далее. Таким образом, в этом режиме мы получаем удвоенное разрешение при той же конструкции. Теперь ротор совершит полный цикл за 8 шагов.

Однако в настоящее время наиболее распространенным методом управления шаговыми двигателями является микрошаг. В этом режиме мы подаем переменный управляемый ток на катушки в виде синусоидальной волны.Это обеспечит плавное движение ротора, уменьшит напряжение деталей и повысит точность шагового двигателя.

Другим способом увеличения разрешения шагового двигателя является увеличение числа полюсов ротора и числа полюсов статора.

Типы шаговых двигателей по конструкции


По конструкции существуют 3 различных типа шаговых двигателей: шаговый двигатель с постоянным магнитом, шаговый двигатель с переменным сопротивлением и гибридный синхронный шаговый двигатель.

Степпер с постоянным магнитом имеет ротор с постоянным магнитом, который приводится в действие обмотками статора. Они создают противоположные полюса полярности по сравнению с полюсами ротора, который движет ротор.

В следующем типе шагового двигателя с переменным сопротивлением используется немагнитный ротор из мягкого железа. Ротор имеет зубья, которые смещены относительно статора, и когда мы активируем обмотки в определенном порядке, ротор перемещается соответственно, так что он имеет минимальный зазор между статором и зубьями ротора.

Гибридный синхронный двигатель модели это комбинации двух предыдущих степперов.Имеет зубчатый ротор с постоянными магнитами, а также зубчатый статор. Ротор имеет две секции, противоположные по полярности, и их зубья смещены, как показано здесь.

Это вид спереди широко используемого гибридного шагового двигателя, который имеет 8 полюсов на статоре, которые активируются 2 обмотками A и B. Поэтому, если мы активируем обмотку A, мы намагничиваем 4 полюса, из которых два из них будут иметь южную полярность, а два - северную.

Мы видим, что таким образом зубья роторов выровнены с зубьями полюсов A и выровнены с зубьями полюсов B.Это означает, что на следующем шаге, когда мы выключим полюса A и активируем полюса B, ротор будет двигаться против часовой стрелки, а его зубцы будут совмещены с зубцами полюсов B.

Если мы будем продолжать активировать полюса в определенном порядке, ротор будет двигаться непрерывно. Здесь мы также можем использовать различные режимы движения, такие как волновой привод, полный шаг, полушаг и микро шаг, чтобы еще больше увеличить разрешение шагового двигателя.


Смотрите также