Существует два основных типа шаговых приводов: L/R-приводы и приводы-измельчители.

Шаговые приводы L/R также называются приводами “постоянного напряжения”, поскольку они подают постоянное напряжение на обмотки двигателя. Ток, вырабатываемый в обмотках, зависит от мощности двигателяпостоянная времени, которая представляет собой соотношение между его индуктивностью и сопротивлением (L/R). Постоянная времени приводит к медленному увеличению тока с каждым импульсом напряжения. Таким образом, при очень высоких частотах импульсов (т.е. высоких оборотах двигателя) полный ток и, следовательно, полный номинальный крутящий момент могут быть достигнуты не полностью. Это ограничивает использование приводов L/R преимущественно низкоскоростными приложениями.

Ток в обмотках можно увеличить, используя более высокое напряжение питания, но тогда повышение температуры двигателя становится проблемой. При высоком приложенном напряжении время “выключения” (когда питание не подается) должно быть достаточно длительным, чтобы предотвратить перегрев двигателя. Другим вариантом является последовательное добавление резисторов для улучшения постоянной времени (например, L/2R или L/4R) и увеличения напряжения. Но резисторы тратят энергию впустую за счет выделения тепла, поэтому эффективность снижается.

Сопротивление (R) влияет на максимальный ток в обмотках, согласно закону Ома, I = V/R.

Индуктивность (L) влияет на скорость изменения тока в обмотках, согласно соотношению, dI/dt = V/L.

Из-за ограничений крутящего момента и скорости L / R шаговых приводов все большее число применений шаговых двигателей в настоящее время используют измельчающие приводы. Эти приводы также называются приводами “постоянного тока”, поскольку они подают постоянный ток на обмотки двигателя путем “отключения” выходного напряжения (т.е. очень быстрого включения и выключения выходного напряжения).

При каждом шаге двигателя на обмотки двигателя подается очень высокое напряжение (обычно в восемь раз превышающее номинальное напряжение двигателя). Это высокое напряжение дает очень короткое время нарастания тока, согласно соотношению для катушки индуктивности (dI/dt = V/L), и это приводит к образованию более высокого тока, согласно закону Ома (I = V/R).

Дробление напряжения также модулирует ширину выходных импульсов (широтно—импульсная модуляция) и обычно выполняется на частоте 20 кГц или выше — выше слышимого диапазона. Импеданс в обмотках изменяется в зависимости от частоты вращения двигателя, поэтому он играет определенную роль в определении времени включения напряжения.

При низких оборотах двигателя и низком импедансе привод прерывателя обеспечивает короткое время включения напряжения, создавая небольшую длительность импульса. В качестве альтернативы, при высоких скоростях и высоком сопротивлении обмотки привод прерывателя обеспечивает длительное время включения напряжения, создавая большую длительность импульса и позволяя току увеличиться в достаточной степени для создания номинального крутящего момента.

Чувствительный к току резистор, расположенный последовательно с каждой обмоткой, регулирует ток и обеспечивает максимально короткое время нарастания и спада тока. По мере увеличения тока на резисторе возникает напряжение. Это напряжение контролируется с помощью компаратор, и при заданном опорном напряжении выходное напряжение от привода отключается (прерывается) до тех пор, пока не возникнет следующий импульс. Это позволяет току нарастать и уменьшаться при включении и выключении напряжения.

Управляя рабочим циклом привода во время измельчения, средний напряжение и ток поддерживаются равными номинальным значениям напряжения и тока двигателя. Результатом является точное регулирование крутящего момента и, что более важно, более высокая выработка крутящего момента при высоких оборотах двигателя.

Микрошаговый переход приводы являются распространенными версиями приводов измельчителя.

Изображение предоставлено: AMETEK Inc.