Шаговый двигатель или сервопривод

В коротком обзоре постараемся дать оценку двум распространенным в настоящее время приводам - на базе шаговых двигателей и серводвигателей.

Шаговый двигатель является приводом, отрабатывающим дискретные угловые перемещения. На роторе расположены магниты или зубчатый блок. Блок, управляющий работой шагового двигателя, осуществляет переключение обмоток, распределяя ток в фазах. Основной угловой шаг - это угловое перемещение при одном полном переключении фаз. Как правило, в полном шаге работа не осуществляется, и блок управления (драйвер шагового двигателя) дробит шаг на более мелкие. Точность позиционирования ротора зависит от величины основного углового шага, драйвера и исполнения самого двигателя. Обратная связь хоть и не является обязательным элементом шагового привода, может использоваться (хотя делается это редко).

Сервопривод в обязательном порядке использует данные от обратной связи. Обычно резолвер или синусно-косинусный энкодер, встроенный в серводвигатель, передает блоку управления данные по положению или скорости двигателя. Анализируя информацию от системы обратной связи, блок управления продолжает коммутирование двигателя.

Даже при работе в микрошаге (при разрешающей способности несколько тысяч микрошагов в одном обороте двигателя), перемещение все же осуществляется дискретами. Незаметные человеческому глазу шаги двигателя могут быть недопустимы в некоторых системах. Установленная же в серводвигателе обратная связь запросто может иметь разрешающую способность более миллиона на оборот, обеспечивая плавное непрерывное движение.

Шаговые двигатели обычно используются на невысоких скоростях, т.к. при повышении скорости крутящий момент значительно снижается. Не справляясь с моментом на высокой скорости, шаговый двигатель может терять шаги, это негативно отражается на точности. Указанный недостаток делает невозможным применение шаговых двигателей в устройствах с большими значениями скоростей и ускорений при больших нагрузках. В общих чертах шаговый двигатель с успехом заменяет высокоскоростные приводы с установленным редуктором. И в оборудовании, где высокая скорость не требуется, применение шагового двигателя представляется хорошим решением.

Серводвигатели могут работать с большими ускорениями, номинальный момент указывается для скоростей несколько тысяч оборотов в минуту. Крутящий момент при этом не падает в десятки раз, как это происходит с шаговым двигателем. Но оборотная сторона выдающихся способностей серводвигателя - цена сервосистемы. Блок управления должен воспринимать сигналы, приходящие от сложной системы обратной связи, моментально обрабатывать несколько миллионов сигналов и управлять двигателем в соответствии с поступающей информацией. Стоимость и системы обратной связи, встроенной в серводвигатель, и самого блока управления чрезвычайно высока. Кроме цены сервосистемы нельзя забывать и о цене обучения персонала для ее работы. Множество условий и параметров могут влиять на работу серводвигателя. Если их не учесть, можно потерять все преимущества применения сервопривода - точность, плавность, динамику. А вот для работы шагового двигателя требуется минимальная техническая документация, понять и применить которую обычно может даже неспециалист.

Основные выводы:

  • Стоимость шагового двигателя говорит в его пользу, т.к. сервосистема обходится на порядок или два дороже;
  • Простота использования шагового привода не делает его использование уделом только профессионалов. Работать с сервоприводом с ожидаемой отдачей может лишь специалист.
  • Блоки управления шаговыми двигателями доступны повсеместно, можно применять исполнительную и управляющую части шагового привода от разных производителей без потери эксплуатационных свойств. В случае серводвигателя, хоть и сохраняется работоспособность при комбинировании частей привода от разных производителей, эксплуатационные характеристики значительно снижаются. Как правило, производители серводвигателей поставляют и управляющие устройства, спроектированные специально для работы с ними.

Таким образом, сервопривод хоть и является высокодинамичным устройством, поражающим возможности по точности, плавности, все же значительно уступает шаговым приводам по возможностям ввода в эксплуатацию. Связано это как с ценой сервосистемы, т.к. и с требованием к персоналу, который должен не только разбираться в общей электротехнике, но и быть знакомым со всеми нюансами работы сервосистем. Шаговые двигатели используются везде, где требуется позиционирование и конкурентоспособность по цене и есть возможность обойтись без использования сервоприводов. Но в высокодинамичных системах, с повышенными требованиями к точности и с большими крутящими моментами используются именно сервоприводы. Здесь, как правило, либо не идет речь о стоимости вообще, либо вопрос решается за счет больших партий выпускаемой продукции.


Статья основана на данных с сайта

Все статьи






Copyright © 2010 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.