Существует два основных типа шаговых приводов: линейные приводы и прерывающие приводы.

Шаговые приводы L /R также называют 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 высокой частоте импульсов (т.е. высоких оборотах двигателя) полный ток и, следовательно, полный номинальный крутящий момент могут быть не достигнуты. Это ограничивает использование L/R приводов в основном низкоскоростными приложениями.

Ток в обмотках можно увеличить, используя более высокое напряжение питания, но в этом случае повышение температуры двигателя становится проблемой. При высоком поданном напряжении время “выключения” (когда питание не подается) должно быть достаточно продолжительным, 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 КПД снижается.

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

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

Из-за ограничений крутящего момента и скорости шаговых приводов L / R все большее число применений шаговых двигателей в настоящее время используют прерывающие приводы. Эти приводы также называются приводами “постоянного тока”, поскольку они подают постоянный ток на обмотки двигателя путем “понижения” 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).

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

При низких оборотах двигателя и низком импедансе привод прерывателя обеспечивает короткое время включения напряжения, создавая малую длительность импульса. В качестве альтернативы, при высоких скоростях — и высоком сопротивлении обмотки — привод прерывателя обеспечивает длительное время включения напряжения, создавая большую длительность импульса и давая время для увеличения тока, достаточного 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 привода отключается (прерывается) до тех пор, пока не поступит следующий импульс. Это позволяет току увеличиваться и уменьшаться по мере включения и выключения напряжения.

Управляя рабочим циклом привода посредством измельчения, средний напряжение и ток поддерживаются на уровне номинальных значений напряжения и тока двигателя. Результатом является точное регулирование крутящего момента и, что более важно, более высокий крутящий момент при высоких оборотах двигателя.

Микрошаговый переход приводы являются распространенными версиями приводов измельчителей.

Автор изображения: AMETEK Inc.