Шаговый двигатель и двигатель постоянного тока – чем они отличаются

Электродвигатели являются важными компонентами в преобразовании электрической энергии в механическую. Однако, хотя все двигатели выполняют одну и ту же функцию, правильный выбор поможет обеспечить максимальный крутящий момент. Таким образом, в этой статье мы будем различать шаговый двигатель и двигатель постоянного тока. Кроме того, мы определим критические свойства серводвигателей.

Шаговый двигатель

Рис. 1. Шаговый двигатель

Определение

Прежде всего, это бесщеточный двигатель постоянного тока, который вращается дискретными шагами.

Кроме того, с помощью шагового управления с компьютерным управлением можно реализовать чрезвычайно точное управление скоростью и позиционированием. Следовательно, шаговые двигатели популярны в системах точного управления движением.

Компонент

Он имеет несколько зубчатых электромагнитов, окружающих центральную шестерню. Такое расположение удобно при определении позиции. Кроме того, шаговый двигатель с постоянными магнитами использует мощность постоянного тока. Тем не менее, ему не хватает щеток и механического коммутатора, синонимичных двигателям постоянного тока. Следовательно, это бесщеточный двигатель постоянного тока.

Принцип работы

Двигатель оснащен системой управления, отвечающей за отправку электрических импульсов водителю. Впоследствии драйвер расшифровывает импульсы. В свою очередь, он передает пропорциональное напряжение обратно на двигатель.

Далее двигатель будет вращаться с фиксированными угловыми приращениями. Отсюда и название шагового двигателя. Также обратите внимание, что переменный ток управляет полярностью катушек.

Преимущества и ограничения

Преимущества шагового двигателя включают следующее:

Рис. 2. Металлический 3D-принтер

1. Во-первых, они удобны для точного позиционирования приложений, таких как плоттеры X, Y и 3D-принтеры.
2. Кроме того, они позволяют точно контролировать скорость вращения.
3. В-третьих, они имеют низкий крутящий момент на низких скоростях.
4. И наконец, ими легко управлять.

Их основные ограничения включают

1. Двигатели имеют низкий КПД. Они потребляют больше всего тока без нагрузки.
2. Кроме того, при высокой скорости двигателя их крутящий момент значительно ниже, чем при работе на низких скоростях.
3. И у большинства из них отсутствует интегральная обратная связь по позиции. Они относительно шумные во время использования.
4. Наконец, при работе с высокими нагрузками они могут пропускать некоторые шаги.

Приложения

• 3D-принтеры
• Приложения для медицинских изображений
• Камеры наблюдения
• Робототехника
• Фрезерные станки с ЧПУ

Серводвигатель

Рис. 3. 3D-иллюстрация серводвигателя

Определение

Он относится к типам двигателей постоянного тока. Тем не менее, этот синхронный двигатель не работает непрерывно в течение длительного периода времени.

Компонент

Прежде всего, этот двигатель использует систему обратной связи для определения разницы между реальной и желаемой скоростью. Таким образом, обратная связь облегчает регулировку выходного сигнала при коррекции дрейфа от желаемого положения. Это удобно для повышения точности позиционирования.

Существует два типа сервоприводов, а именно:

Серводвигатели непрерывного вращения

Они могут непрерывно вращаться как по часовой, так и против часовой стрелки. Кроме того, они могут двигаться с разной скоростью в соответствии с командным сигналом. Таким образом, они полезны для более широкого спектра применений, чем позиционные двигатели.

Сервоприводы позиционирования

Они удобны в небольших проектах для достижения умеренно точного позиционирования. Кроме того, они вращаются под углом 180 градусов и не помогают в непрерывном вращении и контроле скорости.

Принцип работы

Рис. 4. Серводвигатель

Конструкция внутреннего двигателя отличается уникальным расположением шестерен, позволяющим снизить высокую скорость внутренних двигателей. При этом происходит значительное увеличение выходного крутящего момента.

Следовательно, конструкция редуктора сервопривода и скорость вращения необходимы для создания высокого крутящего момента. Также следует отметить, что в сервоприводе есть микроконтроллер, помогающий исправить сигнал ошибки. Эти управляющие сигналы помогают в перемещении ротора в конечное положение.

Шаговый двигатель и двигатель постоянного тока:преимущества и ограничения

Преимущества серводвигателей

1. Они имеют высокий выходной крутящий момент при вращении на высоких скоростях. В первую очередь это связано с их системой управления с обратной связью, которая лучше, чем разомкнутая система шагового двигателя.
2. Кроме того, они доступны в широком диапазоне значений крутящего момента и размеров.
3. Наконец, они относительно дешевы, поскольку некоторые из них изготовлены из пластика, что также делает их легкими.

Недостатки серводвигателей

1. Позиционные двигатели имеют ограничение вращения. Они могут вращаться только на угол 180 градусов.
2. Кроме того, они являются синонимом подергивания во время позиционного контроля. В первую очередь это связано с механизмом обратной связи, который стремится исправить любое отклонение от предполагаемого положения.

Приложения

• Лифтовые технологии и робототехника
• Телескопы и камеры
• Приложения промышленного контроля

Шаговый двигатель и двигатель постоянного тока — двигатели постоянного тока

Рис. 5. Многочисленные двигатели постоянного тока

Определение

Это устройства с электромагнитной катушкой и проводниками, взаимодействие которых превращает электрическую энергию в механическую. Два распространенных типа двигателей постоянного тока включают бесщеточные двигатели и коллекторные двигатели. Кроме того, существуют различные размеры двигателей постоянного тока.

Компонент

Примечательно, что название «щеточный» происходит от двух стационарных металлических щеток, которые обеспечивают ток обмотки двигателя. Другие основные компоненты включают статический статор и вращающийся якорь

Шаговый двигатель и двигатель постоянного тока:принцип работы

Рис. 6. Двигатели постоянного тока

Статор создает вращающееся магнитное поле, которое вызывает вращение якоря. Кроме того, пара магнитов удобна для охвата электромагнитных катушек посредством окружения катушек. Таким образом, когда ток обмотки в проводе проходит через магнитное поле, он индуцирует силу. В свою очередь, это инициирует вращение катушек.

Шаговый двигатель и двигатель постоянного тока:преимущества и ограничения коллекторных двигателей постоянного тока

Преимущества

1. Ими легко управлять, так как все, что нужно, это приложение напряжения.
2. Во-вторых, они обеспечивают высокий крутящий момент при относительно низких скоростях. Кроме того, их механическая мощность высока с КПД примерно от 75 до 80%.
3. Они относительно дешевы и поэтому доступны по цене.

Недостатки

1. Они подвержены электромагнитному и физическому шуму во время вращения.
2. Кроме того, двигатели требуют регулярного обслуживания, так как скорость износа щеток значительно выше.

Приложения

• Аккумуляторные дрели
• Промышленное применение
• Вибраторы для мобильных телефонов
• Портативные вентиляторы

Разница между шаговым двигателем, серводвигателем и двигателем постоянного тока

Заключение

В двух словах, эти три двигателя подходят для различных функций, как мы выяснили. Теперь у вас есть все ключевые различия между тремя типами двигателей. Однако, если у вас могут быть дополнительные разъяснения, которые вы хотели бы сделать, свяжитесь с нами.