Шаговые двигатели FAQ (ЧАВО)

Ответ: Вал перескочит на один шаг (несколько, если Вы уперто решили научить шаговый двигатель крутиться), при этом магнитное поле словит магниты ротора в том же положении, что и было до внешнего воздействия, приводу это не пойдет на пользу, но и не навредит (в разумных пределах, при запитанном шаговом приводе искать ЭФИР путем вращения его вала вторым двигателем не нужно, и эфир не найдете и драйвер подвергнется испытаниям на прочность)

Ответ: Вал двигателя потеряет дискретность движения (свободное вращение).

Ответ: Это изменит направление движения шаговика.

Ответ: У 118 мм привода NEMA34 рабочее напряжение 2,5 Вольта, а это означает, что при таком напряжении он начнет работать, при условии, что сила тока будет достаточной. Скорость работы при этом будет крайне невысокой. Так как, шаговый двигатель не используется в нормальных условиях без драйвера, то и информация о его рабочем напряжении, по сути, ничего не несет. Для расчета данного параметра используйте эмпирическую формулу от основателя GECKO DRIVE - 32*√L, где L-индуктивность двигателя в мГн.

Ответ: Да, когда вы его повернете, он выдаст две волны переменного тока с фазой 90 градусов.

Ответ: Да, он будет генерировать переменный ток на 2 парах проводов, одна фаза будет отклонятся на 90 градусов по отношению ко второй. Это не очень хороший способ получить питание от сети переменного тока, но он работает.

Ответ: Нет, двигатель постоянного тока имеет ту же мощность при любой нормальной скорости, но он не может остановиться без нагрева.
Шаговый двигатель будет иметь наибольшую мощность, когда он остановлен, мощность падает по мере его ускорения. Только шаговый двигатель имеет точку драматического падения момента (Гармоническую точку) на определенной скорости. Двигатель постоянного тока этим не страдает.

Ответ: Да, это цель, скоторой его и придумали. В данном вопросе он дает фору приводам постоянного тока (и переменного), так как не требует сложной системы цифрового управления и считывания положения вала для этого.

Ответ: Это приведет к частичному размагничиванию магнитного ротора внутри, после этого двигатель не будет таким как прежде, следует заново намагнитить ротор или смириться.

Ответ: Это не производитель шагового двигателя, это не рыбка из мультфильма Дисней, это не капитан Наутилуса. NEMA это стандарт, введенный Национальной ассоциацией производителей электрооборудования (англ. National Electrical Manufacturers Association, NEMA), который позволяет унифицировать фланцы шаговых двигателей. NEMA 17, к примеру, означает, что сторона фланца привода равна 1,7 дюймам или 42 мм (какие при этом дюймы используются нам не известно, так как от фланца к фланцу они, по какой-то причине разные), в наших широтах чаще используется обозначение в мм и без аббревиатуры NEMA (57й, 86й и тд.)

Ответ: Ни один из них ни мощнее ни лучше. И да, закон Ома вполне себе работает, но только, если рассматривать шаговый двигатель как утюг. Понятие "мощность" к ШД не применяется даже производителями, так как, не совсем корректно и показательно. Прежде всего, следует обратить внимание на формулу магнитного потока Ф, который и является источником крутящего момента, Ф=L*I. То есть, по этой формуле на первый взгляд вывод очевиден - больше ток (I) круче тяга, но есть одно но - длина корпуса двигателя. Как ни старайся, но много витков толстым проводом сделать не выйдет в одном и том же корпусе, а толщина провода как раз и дает нам максимальный ток, который способен держать двигатель. Поэтому высокий ток = толстый провод обмоток = мало витков = низкая индуктивность, малый ток = много витков = высокая индуктивность, как ни крути, но произведение высокого тока на малую индуктивность = произведению низкого тока на высокую индуктивность. Вывод: Крутящий момент у обоих двигателей одинаковый. Для любителей превышать номинальный ток двигателя всегда открыт клуб охотников за токами Фуко и свидетелей класса изоляции B.

Ответ: Не лучше и не хуже. Что должно приходить в голову, когда видим характеристику тока на двигателе: Больше ток = меньше индуктивность = меньше реактивное и общее сопротивление. То есть, двигатель с большим током труднее сорвать в пропуск шагов с увеличением его оборотов, при прочих равных (напряжение) высокоамперные приводы будут иметь преимущество в максимально достижимой скорости вращения без потери момента. Но, одновременно с этим, растут требования к драйверу. Если учесть тот факт, что драйверы уже очень умные и с широкими диапазонами рабочих токов, то можно сказать, что высокоамперный привод имеет преимущество.

Ответ: ну, во-первых, этот вопрос уже больно слышать, начнем с простого сравнения ШД с механическим устройством, я бы сравнил с храповым колесом, вместо зубьев - магнитное поле и насечки на роторе, упор - момент удержания. Так вот, если запитать обмотки, то вращения мы не получим, мы получим замкнутый на зубе храповик, до тех пор, пока не придет команда скакнуть на следующий зуб и тд. Это очень примерное описание. А теперь представьте, что Вам, для перемещения привода по кругу нужно каждый раз нажать на пружину и перескочить на следующий зуб, так это и работает, есть импульсы - скачем по зубам, в обычных приводах постоянного и переменного поля идет скольжение и поле статора догоняет поле ротора и догнать не может, иначе ротор станет в поле. В шаговом двигателе вся окружность разделена на дискретные участки, и вращение это их переборка по очереди, поле то возникает в одних обмотках, то пропадает и возникает в других и так по кругу, в связи с тем что обмотки сопротивляются изменению поля, в определенный момент при слишком частом переключении драйвер плюет на это все и начинает недокачивать ток в обмотки, при этом и работа магнитного поля падает. Вывод: быстро крутить шаговый двигатель можно и даже очень быстро, но это будет вращение ради вращения, момент обычно падает у NEMA23 на 48В напряжении начиная с 400-500 оборотов, у NEMA34 с 200-300 и так далее. В целом зависимость следующая - чем больше двигатель, тем он медленнее. Существуют способы эту проблему частично компенсировать (обратная связь), но крутить ШД до 2-3 тыс оборотов вряд-ли имеет смысл.

Типичный срок службы шагового двигателя составляет 10 000 часов работы. Это примерно 4,8 года; учитывая, что шаговый двигатель работает одну восьмичасовую смену в день. Срок службы шагового двигателя может варьироваться в зависимости от интенсивности использования и от того, насколько качественный драйвер им управляет.

Поскольку шаговые двигатели являются бесщеточными, они не требуют технического обслуживания из-за износа щеток и коллекторов.

Решение: Это наиболее распространенных проблем и одна из самых трудных для обнаружения. Начните с проверки контактов, чтобы убедиться, что все соединения между шаговым двигателем и драйвером и контроллером изолированы должным образом и не имеют ненадежного контакта. Если на клеммниках есть гуталинчик, то нормально протяните соединение и используйте кабельные гильзы. При замене шагового двигателя, шагового драйвера или пакета драйверов или контроллера в системе управления движением обязательно проверьте все клеммные колодки и разъемы.

Решение: Проверьте, не слишком ли длинны провода/кабели. Для случаев, где расстояние от шагового двигателя до шагового драйвера превышает 7,5 метров, то стоит проверить, не решили ли Вы, что сечения проводов, выходящих из двигателя будет достаточно на такой длине провода. Хлыст проводов, установленный на заводе не предполагает, что Вы будете использовать магистрали длиннее 7,5 метров. Еще один вариант - старый двигатель. Отнюдь даже ШД не вечны, со временем намагниченность ротора падает, что приводит к падению момента. Также, намагниченность падает каждый раз, когда Вы вскрываете двигатель.

Решение: в 50% случаев - меняйте драйвер, в 30% случаев - наука о контактах и изломах в проводах, в 15% случаев - меняйте шаговый привод, в 5% случаев - включите тумблер.

Решение: Если драйвер достаточно качественный, то пару раз он Вам это простит, но в большинстве случаев это смерть драйвера.

Решение: Замена двигателя, перемотка до типоразмера NEMA 42 экономически не целесообразна.

Решение: Шаговый двигатель, приводимый в действие внешней нагрузкой, создает обратное напряжение ЭДС на драйвере. Более высокие скорости приведут к более высоким уровням напряжения. Если скорость вращения становится чрезмерно высокой, это напряжение может привести к повреждению драйвера. Это особенно опасно, когда двигатель приводится в движение внешней силой, когда драйвер все еще включен.

Решение: 90% случаев обрыв одного фазного провода или неустойчивый контакт на нем. Были случаи, когда один такой двигатель заставляет танцевать и все остальные, установленные на оборудовании.

Ответ: Индуктивность является основной причиной потери крутящего момента двигателями на высоких скоростях. Электрическая постоянная времени τ-это время, за которое обмотка двигателя заряжается до 63% от номинального значения при заданном сопротивлении R и индуктивности L. При τ = R/L на низких скоростях высокая индуктивность не является проблемой, поскольку ток может легко быстро протекать через обмотки двигателя. Однако на высоких скоростях достаточный ток не может достаточно быстро проходить через обмотки до того, как ток переключится на следующую фазу, тем самым уменьшая крутящий момент, обеспечиваемый двигателем. Следовательно, именно ток и количество витков в обмотках определяют максимальный выходной крутящий момент в двигателе, в то время как приложенное к двигателю напряжение и величина индуктивности обмотки будут влиять на скорость, при которой может быть получен заданный крутящий момент.

Ответ: Напряжение можно рассматривать как пропускающий ток фактор через обмотки катушки. При увеличении напряжения также увеличивается скорость прокачки  тока через катушку. Это, в свою очередь, приводит к тому, что ток в обмотке нарастает быстрее и способен создавать большее магнитное поле. Это большее магнитное поле создает больший крутящий момент. Но это больше относится к приемистости двигателя на относительно высоких скоростях, напряжение просто сдвигает точку потери момента в область бОльшей скорости, сам момент физически ограничен размером двигателя и магнитными свойствами ротора.

Ответ: Большинство шаговых двигателей имеют изоляцию класса B. Это позволяет двигателю выдерживать температуру до 130° C. Поэтому при температуре окружающей среды 40° C шаговый двигатель имеет допуск на повышение температуры до 90° C, что позволяет шаговым двигателям работать при высоких температурах. А Вам позволяет заварить на них чай.

Ответ: Можно увеличить крутящий момент, увеличив ток, но, делая это, это вызывает ряд негативных последствий, например, нарастание нагрева до опасных значений (я напоминаю, класс изоляции обмоток - B или 130 градусов Цельсия), что в один прекрасный момент приведет к клину двигателя от превращения лака изоляции в клейстер и теплового расширения всего, что может расширится. Еще одной радостью является нарастание параллельно с нагревом сопротивления, что практически полностью умножает на ноль полученную выгоду. Кратко это можно описать как короткую, но яркую жизнь.

Ответ: Шаговые двигатели могут работать как в параллельном, так и в последовательном режимах. В параллельном режиме может работать только четырехпроводный двигатель, в то время как в последовательном режиме может работать шестипроводный двигатель. Восьмивыводные двигатели могут работать как параллельно, так и последовательно. В тех случаях, когда на более высоких скоростях требуется больший крутящий момент, лучшим выбором является меньшее значение индуктивности, характерное для двигателей с четырьмя выводами.

Ответ: Тормоз не замедляет вал двигателя, он только удерживает его на месте. Если на тормоз подается 24 В, тормоз "отпускается", и вал двигателя может свободно вращаться. Если 24 В не подается на тормоз, он фиксирует положение и удерживает вал двигателя на месте. Это необходимо при использовании ШД для удержания больших масс имеющих степень свободы по вектору притяжения земли, при отключении электричества это может спасти деталь, конечность, жизнь котика. Но тормоза, как известно, придумали трусы.

Ответ: Круглый двигатель - это более старый дизайн с более плоской кривой Момент/Скорость. Они обеспечивают больший крутящий момент при более высоких оборотах. Квадратные двигатели обеспечивают больший крутящий момент при более низких оборотах. В целом, круглые приводы обладают меньшим моментом в том же размере что квадратные.

Ответ: Нет. Шаговый двигатель просто остановится. Однако драйвер может пострадать, если это состояние продлится длительное время.