Синхронные шаговые электродвигатели

Работа синхронного шагового электродвигателя состоит в том, чтобы при подаче на него одного электрического импульса его зубчатый ротор поворачивался на дозированную величину, как правило, на один зубец (рис.83).

Конструктивно подвижный ротор и неподвижный статор ша­гового электродвигателя обычно состоят из трех (по числу фаз управляющего напряжения) секций, набранных из трансформа­торного железа. Секции ротора жестко закреплены на валу шаго­вого электродвигателя, а секции статора жестко закреплены на неподвижной части этого вала шагового электродвигателя. И ро­тор, и статор шагового электродвигателя изготовлены с одинаковыми прямоугольными выступами, на­зываемыми зубцами. Шаг зубцов на ро­торе и на статоре одинаков. Но зубцы всех трех секций статора относительно оси вращения расположены одинаково, а зуб­цы второй секции ротора смещены от­носительно первой секции ротора на 1/3 шага, и зубцы третьей секции ротора смещены относительно первой секции ро­тора на 2/3 шага. На каждой из секций обмоток статора размеща­ют управляющие обмотки с числом полюсов Р.

При подаче импульса напряжения Х на обмотку одной из секций статора ротор шагового электродвигателя поворачивается на такой угол ∆φ, чтобы минимизировать магнитное сопротивление воздуш­ного зазора между выступами статора и соответствующей секции ротора (рис.83). В соответствии с этим, зубцы данной секции рото­ра, если не принимать специальных мер, устанавливаются прямо против зубцов соответствующей секции статора,

т. е. угол ∆φ граду­сов, на который поворачивается ротор, определяется соотношением

Подача импульса на обмотку следующей секции статора вызы­вает поворот ротора шагового электродвигателя еще на угол ∆φ и так далее. Последовательность подачи импульсов прямоугольного напряжения на обмотки секций статора определяется соответству­ющей электронной коммутирующей схемой. Ско­рость вращения ротора шагового электродвигателя однозначно определяется частотой подачи на обмотки его статора прямо­угольных импульсов напряжения. Поэтому такие шаговые элект­родвигатели являются синхронными.

Применение их оказывается целесообразным, когда требуется стартстопное вращение с то­чным позиционированием и (или) с заданной скоростью враще­ния вала. Общий угол поворота ротора однозначно определяется суммарным числом импульсов, поданных на вход данного шаго­вого электродвигателя.

Приемистостью, или разре­шающей способностью, шагового электродвигателя называется та предельная частота поступающих на его вход сигналов, начиная с которой данный шаговый электродвигатель перестает их надеж­но, т.е. без пропусков, отрабатывать.

У современных двигателей такого типа предельная разрешающая способность обычно составляет 2 кГц, доходя в некоторых случаях до 8... 10 кГц. Соответствующий угол поворота ротора при подаче на вход шагового электродвигателя единичного импульса обычно составляет (1,5 ± 0,5)°.

По сравнению с электродвигателями постоянного и перемен­ного токов синхронный шаговый электродвигатель характеризу­ется более высокой безотказностью, более высокой устойчиво­стью к внешним помехам, а также, меньшими габаритными раз­мерами.

В последнее время появились шаговые электродвигатели, способные развивать значительную мощность. Появились также дви­гатели такого типа, у которых зубчатые статор и ротор развернуты по оси или плоскости (по двум осям), так что подобные шаговые электродвигатели способны непосредственно осуществлять линей­ные перемещения вдоль этой оси или по этой плоскости.