Корзина:
с 9:00 до 19:00
Режим работы: Пн-Пт
+7 (495) 120-03-90
zakaz@plc.ru

Что лучше – сервоприводы или шаговые двигатели?

19.01.2015

Электрические машины сегодня получили весьма и весьма широкое распространение в различных электрических станциях, а также в сфере транспорта, авиации, промышленности, быту и системах автоматического управления и регулирования. При помощи таких машин осуществляется преобразование механической энергии в электрическую при помощи встроенного генератора, а также обратное преобразование электрической энергии в механическую при помощи двигателей.

электрощитоваяТаким образом, работа данного оборудования может осуществляться не только в качестве двигателя, но и в качестве генератора. Если от постороннего источника электроэнергии через проводник будет пропускаться ток, то в результате взаимодействия с магнитным полем полюсов формируется электромагнитная сила, под воздействием которой проводник начинает постепенно перемещаться в магнитном поле, преодолевая действующую силу торможения от механического приемника.

Для того, чтобы увеличить Э.Д.С., а также электромеханические силы, электрические машины оснащаются специализированными обмотками, которые составляются из большого количества кабелей, соединенных между собой так, чтобы Э.Д.С. в них отличались одинаковым направлением и могли складываться. При этом стоит отметить тот факт, что Э.Д.С. в проводнике индуктируется также и тогда, когда проводник находится в неподвижном состоянии, а перемещается исключительно полюсное магнитное поле.

Асинхронные двигатели

Асинхронные двигатели на сегодняшний день без преувеличения можно назвать наиболее распространенным типом электрических машин. Зачастую они используются в качестве электродвигателей и представляют собой наиболее популярный преобразователь электроэнергии в механическую энергию.

Асинхронный двигатель оснащается ротором и статором, которые разделяются воздушным зазором, при этом ротор закрепляется на специальных подшипниках. Активными частями в данном случае выступают обмотки, а остальные части являются конструктивными, могут обеспечивать нужную жесткость, прочность, возможность вращения, охлаждение, а также целый ряд других технических параметров.

По конструкции ротора современные асинхронные машины подразделяются на две основные разновидности – устройства с фазным и короткозамкнутым роторами. Каждый из вышеуказанных типов отличается между собой исключительно исполнением обмотки ротора, имея при этом одинаковую конструкцию статора. Магнитопровод ротора выполняется аналогичным образом с магнитопроводом статора, то есть изготавливается из специализированной электротехнической стали и является шихтованным. Фазный ротор применяется в том случае, если присутствует необходимость в обеспечении предельно высокого пускового момента, когда к ротору подводится ток и в конечном итоге формируется магнитный поток, который требуется для создания момента.

На обмотку статора подается напряжение, под воздействием которого через эти обмотки протекает ток и формируется вращающееся магнитное поле, воздействующее, в свою очередь, уже на стержни ротора. Таким образом, из-за изменения магнитного потока, который проходит через замкнутый контур ротора, возникает электрический ток. Токи в стержнях ротора формируют собственное стержневое магнитное поле. В конечном итоге на каждый стержень воздействует сила, которая складывается по окружности и формирует вращающийся электромагнитный момент ротора вследствие того, что индукционный ток, который формируется в замкнутом контуре ротора, имеет такое направление, что формируемое им магнитное поле полностью противодействует тем изменения в магнитном потоке, которые вызываются данным током. Таким образом и формируется вращение.

Частота ротора не может иметь значение вращения магнитного поля, так как в данном случае угловая скорость вращения магнитного поля в соответствии с обмоткой ротора равняется нулю. Таким образом, магнитное поле перестает индуцировать в обмотке ротора Э.Д.С. и, в свою очередь, формирует крутящий момент.

Синхронный двигатель

Нельзя назвать каких-либо принципиальных отличий, которые бы имели конструкции синхронного и асинхронного двигателей. На статоре синхронного двигателя размещается трехфазная обмотка, которая при включении в сеть трехфазного переменного тока формирует вращающееся магнитное поле. На роторе двигателя размещается обмотка возбуждения, которая подключается к сети источника постоянного тока.

Ток возбуждения формирует магнитный поток плюсов или же, если речь идет об использовании постоянного магнита, магнитный поток формируется изначально. Вращающееся магнитное поле, которое получается при воздействии токов обмотки статора, увлекает за собой роторные полюса, при этом ротор вращается исключительно с синхронной скоростью, то есть скоростью, имеющей значение, равное значение скорости поля статора. Таким образом, в процессе работы синхронного двигателя обеспечивается строго постоянная скорость вращения, если частота тока питающей сети остается неизменной.

Среди преимуществ синхронных двигателей по сравнению с асинхронными следует выделить их меньшую чувствительность к возникновению каких-либо изменений в напряжении питающей сети. Также следует отметить тот факт, что синхронные двигатели имеют пропорциональный сетевому напряжению вращающий момент в то время, как асинхронные двигатели имеют вращающий момент, пропорциональный квадрату напряжения. От напряжения питающей сети в процессе работы синхронных двигателей зависит исключительно магнитный поток статорного поля.

Двигатель с постоянными магнитами

Конструкция двигателей с постоянными магнитами составляется из статора, оснащенного обмотками, а также ротора ,в котором содержатся постоянные магниты. Постоянно чередующиеся полюса ротора отличаются своей прямолинейной формой и располагаются параллельно двигательной оси, а за счет намагниченности ротора в таких двигателях обеспечивается предельно высокий магнитный поток и, следовательно, увеличенный момент по сравнению с двигателями с магнитным сопротивлением.

Такие двигатели имеют величину шага равную 30о, а при включении тока в одной из катушек ротор будет стараться занимать такое положение, когда разноименные полюса статора и ротора будут находиться друг напротив друга. Для того, чтобы осуществлять непрерывное вращение, фазы должны будут включаться попеременно, однако при этом на практике двигатели с постоянными магнитами в большинстве случаев имеют примерно 48-24 шага на оборот.

Помимо всего прочего стоит отметить, что двигатели с постоянными магнитами подвергаются влиянию обратной Э.Д.С. со стороны ротора, что несколько ограничивает максимальную скорость.

Гибридный двигатель

Данный тип двигатель значительно превосходит по своей цене двигатели с постоянными магнитами, однако этими приводами обеспечивается меньшая величина шага, а также большая скорость и момент. Типичное количество шагов на оборот в преимущественном большинстве гибридных двигателей составляет от 100 до 400, при этом ротор гибридного двигателя имеет зубцы, которые располагаются в осевом направлении.

Ротор подразделяется на две основные части, между которыми располагается специализированный цилиндрический магнит. Таким образом, в данном случае зубцы, находящиеся на верхней половинке ротора, представляют собой северный полюс в то время, как зубцы на нижней половине – южный. Помимо всего прочего верхняя и нижняя половина ротора разворачиваются по отношению друг к другу на половину угла шага, а количество полюсных пар ротора равняется количеству зубцов на каждой его половике.

Зубчатые наконечники плюса ротора так же, как и статор, набираются из отдельных пластин и предназначаются для того, чтобы уменьшить количество потерь на вихревые токи. При этом стоит отметить тот факт, что статор гибридного двигателя также оснащается специализированными зубцами, что позволяет обеспечить предельно большое количество эквивалентных полюсов в отличие от главных полюсов, на которых располагаются обмотки. Зачастую используется всего четыре основных полюса для 3.6о двигателей, для 1.8о-0.9о двигателей количество полюсов может достигать восьми.

Зубцы ротора обеспечивают минимальное сопротивление магнитной цепи в определенном положении ротора, что позволяет значительно улучшить динамический и статический момент. Это обеспечивается за счет соответствующего расположения зубцов, когда часть из них находится непосредственно напротив зубцов статора в то время, как часть из них находится между ними. В данном случае зависимость между количеством роторных полюсов, а также количеством эквивалентных статорных плюсов и количеством фаз определяет угол шага работы двигателя.

Сервопривод

Сервопривод представляет собой обобщенное название асинхронного, синхронного или же какого-либо другого двигателя, который имеет отрицательную обратную связь по моменту, положению и другим характеристикам, вследствие чего обеспечивается предельно точный контроль над параметрами движения. Таким образом, сервопривод представляет собой комплекс технических средств.

Также существует понятие «вентильного двигателя», что представляет собой название для устройств, управление которыми осуществляется посредством вентилей, которыми могут быть всевозможные ключи, переключатели и другие типы коммутационных устройств. Современные вентили представляют собой IGBT-транзисторы, которые используются в блоках управления приводами, а никаких существенных изменений в конструкции между ними не существует.

Главным преимуществом применения современных сервоприводов следует назвать присутствие обратной связи, за счет использования которой данная система может поддерживать предельно высокую точность позиционирования даже в процессе работы на высокой скорости и при высоком моменте. Данная система отличается низкой инерционностью, а также предельно высокими динамическими характеристиками в процессе работы. К примеру, время переключения от скорости -3000 об/мин до скорости 3000 об/мин составляет не более 0.1 с. При этом стоит отметить, что современные блоки управления представляют собой высокотехнологичное оборудование с предельно сложной системой управления и может обеспечивать оптимальное исполнение практически любых поставленных перед ними задач.

В нашей компании вы найдете лучшие модели преобразователей частоты, которые обеспечат вам максимально эффективный контроль над работой двигателей. За счет этого вы уже в первые несколько месяцев сможете полностью окупить данное приобретение, а потом уже начнете получать реальную прибыль от применения этих устройств.

Назад к списку новостей