5-фазный или 2-фазный: какой ШД лучше?
Итак, вы определились, что для вашей системы нужен шаговый двигатель. Теперь пришло время решить, 2-фазный или 5-фазный. Кто сможет дать ответ? Благодаря тому, что японская компания ORIENTAL MOTOR производит как двухфазные (с шагом 1,8° / 0,9°), так и 5-фазные (с шагом 0,72° / 0,36°) шаговые двигатели и драйверы для них, их многосторонний опыт дает нам уникальную возможность провести сравнение функций, чтобы прояснить разницу между двухфазными и пятифазными двигателями. Мы остановимся на их сходстве и различии по таким параметрам как: разрешение, вибрация, крутящий момент, точность и синхронность.
2-фазный, 5-фазный, в чем разница?
Есть два основных различия в конструкции между 2-фазными и 5-фазными шаговыми двигателями. Первое — механическое: число полюсов статора. В 2-фазном двигателе статор состоит из 8 магнитных полюсов с маленькими зубцами, а 5-фазный двигатель — из 10 полюсов. Каждый полюс статора снабжен обмоткой и отсюда следует второе различие между 2-фазными и 5-фазными двигателями — электрическое, и оно заключается в количестве фаз.
Двухфазный двигатель имеет две фазы: фазу А и фазу В, а 5-фазный двигатель имеет пять фаз: A, B, C, D и E. А это значит, что переключения фаз в двигателях происходит в различных комбинациях, что влияет на их параметры.
Как эти различия влияют на производительность?
Существует несколько способов управления шаговым двигателем, и используемый драйвер сильно влияет на производительность двигателя. Однофазный режим, полношаговый, полушаговый и микрошаговый являются наиболее распространенными методами управления, и каждый из них обеспечивает различные значения характеристик. Однако независимо от метода управления, для 2-фазных и 5-фазных шаговых двигателей существуют различия в основных параметрах.
Разрешение
За исключением указанных отличий 5-фазный шаговый двигатель конструктивно практически не отличается от 2-фазного двигателя. Ротор в обоих моторах имеет 50 зубьев. Разница заключается в том, что, поскольку 5-фазный двигатель имеет 10 полюсов, по 2 на фазу, ротор должен двигаться только на 1/10 шага зуба, чтобы соответствовать следующей фазе.
В двухфазном двигателе ротор должен двигаться на 1/4 шага зуба, чтобы соответствовать следующей фазе (8 полюсов, 4 на фазу). Это приводит к тому, что 2-фазный двигатель при каждом обороте совершает 200 шагов, по 1,8° на шаг, в то время как 5-фазный — 500 шагов, по 0,72° на шаг. Повышенная разрешающая способность 5-фазного двигателя — это следствие его конструкции. В сочетании с микрошаговым режимом управления 5-фазный двигатель может совершать шаги всего 0,00288°, однако точность и повторяемость положения ротора будут зависеть от механической точности двигателя.
Механическая точность двухфазного и пятифазного двигателя составляет ± 3 угловых минуты (0,05°).
Вибрация
Из-за меньшего угла шага в 5-фазных шаговых двигателях (0,72° против 1,8° в 2-фазном двигателе) вибрация в 5-фазном двигателе значительно меньше, чем в 2-фазном. На графике показана вибрация, создаваемая 5-фазным двигателем, в сравнении с вибрацией, создаваемой 2-фазным шаговым двигателем.
Как вы можете видеть, двухфазный двигатель производит гораздо большие вибрации. Эти графики были созданы путем присоединения генератора к валу двигателя. Когда двигатель вибрировал, генератор выдавал напряжение, пропорциональное величине вибрации.
Крутящий момент
Хотя между величиной выходного крутящего момента 2-фазного шагового двигателя и 5-фазного шагового двигателя нет почти никакой разницы, моментная характеристика 5-фазного двигателя имеет более гладкую форму. Это связано прежде всего с количеством пульсаций крутящего момента, создаваемых обоими двигателями.
В полушаговом и микрошаговом режимах 5-фазный шаговый двигатель фактически увеличивает крутящий момент до 10% из-за большего количества фаз, находящихся под напряжением. 2-фазные двигатели будут терять крутящий момент до 40% при полушаговом и микрошаговом режимах, однако, современные 2-фазные драйверы компенсируют эти потери увеличением тока в соседних обмотках.
Каждая фаза двигателя вносит синусоидальную кривую изменения крутящего момента в общий выходной крутящий момент двигателя (показано ниже).
Разница между пиком и впадиной суммарного значения называется пульсацией крутящего момента.
Пульсация крутящего момента вызывает вибрацию, поэтому чем больше эта разница, тем больше вибрация. Разница между пиком и впадиной в 2-фазном двигателе может достигать 29%, тогда как 5-фазная составляет всего около 5%. Поскольку пульсация крутящего момента непосредственно влияет на вибрацию, 5-фазный двигатель работает более плавно, чем 2-фазный.
Точность / Повторяемость
На точность поворота вала влияют электрические и механические параметры. Электрическая ошибка обычно вызвана несбалансированностью фаз. Например, сопротивление обмотки двигателя имеет допустимое отклонение ± 10%, поэтому возможна ситуация, что хотя двигатель рассчитан на 10 Вт, одна фаза может выдавать 9,2 Вт, а другая — 10,6 Вт. Эта разница между фазами приведет к тому, что ротор будет больше повёрнут одной фазе, чем к другой.
Существует несколько компонентов механической ошибки, основной из которых является конфигурация зуба.
Несмотря на то, что зубья на двигателе должны иметь прямоугольное сечение, неидеальность технологического процесса их нарезки может привести к закруглению некоторых зубьев или их частей. Из-за этого вместо того, чтобы магнитный поток протекал по прямым линиям от статора к ротору, он может протекать по изогнутым траекториям, изменяя при этом электромагнитную силу притяжения на этом зубе.
При использовании полношагового режима 2-фазный двигатель повторяет состояния на каждом 4-м шаге, а в 5-фазном двигателе состояния повторяются на каждом 10-м шаге. Поэтому электрическая ошибка, вызванная дисбалансом в фазах, обнуляется каждый 4-й шаг в 2-фазном и каждый 10-й шаг в 5-фазном двигателе.
А совершив целый оборот, тот же зуб окажется в исходной начальной точке, что устранит и механическую ошибку. Поскольку двухфазный двигатель совершает 200 шагов за оборот, его ошибки обнуляются (для конкретного положения) каждые 200 шагов, в то время как в 5-фазных двигателях через каждые 500 шагов.
Синхронность и потеря контроля положения
Поскольку 5-фазный шаговый двигатель перемещается только на 0,72° за шаг, для 5-фазного двигателя практически невозможно пропустить шаг из-за перерегулирования / недостаточного переключения.
Двигатель теряет синхронность или пропускает шаг, если зубья на роторе не совпадают с правильными зубцами на статоре. По какой причине зубья могут не выровняться должным образом? Это может случиться, если ротор проскочил мимо правильного зубца статора, либо не переместился достаточно далеко, чтобы выровняться с правильным зубцом статора на величину более чем на 3,6°. Почему именно 3,6°? Потому что расстояние между зубцами ротора составляет 7,2° (360°/50), а правильный зубец должен находиться менее чем на половине расстояния между зубьями статора для выравнивания (7,2° между зубьями ротора, разделенное на 2, дает 3,6°). Поэтому, когда ротор отклоняется от правильного зубца статора более чем на 3,6° вперёд, либо назад, следующий либо предыдущий зуб выровняется на своем месте, что заставит двигатель сделать лишний шаг или остаться на месте.
2-фазный двигатель имеет шаг 1,8°, который сопоставим с критическим углом 3,6°, и поэтому при некоторых условиях может происходить пропуск шага (из-за большой нагрузки при старте или при высокой скорости движения) или перескок на лишний шаг (при быстром торможении движения). 5-фазный двигатель имеешт шаг 0,72°, что значительно меньше критического угла, благодаря чему вероятность пропуска шага или перескока значительно снижается. При работе 5-фазного двигателя потеря контроля положения практически исключается.
Выводы
В зависимости от конкретного применения, вас вполне может устроить и 2-фазный шаговый двигатель. Однако если вам требуется более высокое разрешение, быстрый разгон и торможение, низкая вибрация и минимальная вероятность потери шага, то вам стоит остановить свой выбор на 5-фазном шаговом двигателе. Для применений, требующих высокую точность, низкие шум и вибрацию он будет лучшим выбором.
Если вы хотите подробнее ознакомиться с 2-фазными и 5-фазными шаговыми двигателями Oriental Motor, заходите на страничку Шаговые двигатели нашего сайта.
Также вы можете скачать каталог 5-фазных шаговых двигателей по этой ссылке: Скачать каталог 5-фазные ШД Oriental Motor.
Информацию о ценах, наличии и технических параметрах шаговых двигателей Oriental Motor запрашивайте у специалистов компании Giden Electronics по телефону +7 (495) 225-54-52 или по почте, которую вы можете найти на главной странице сайта Giden Electronics.
Редукторы, мотор-редукторы: ООО «Приводные технологии»
+7 (495) 369- 04- 89 +7 (910) 726- 725- 4 +375 (17) 272- 04- 08 +375 (29) 61- 787- 61 [email protected]
Редукторы, мотор-редукторы, редукторные механизмы:
червячные редукторы, цилиндрические редукторы, конические редукторы,
планетарные редукторы. Бытовая и промышленная приводная техника:
мини редукторы, электродвигатели, двигатели постоянного тока, DC моторы,
шаговые двигатели, устройства плавного пуска, частотные преобразователи.
Вариаторы, мотор-барабаны, редукторы для смесителей, сервоприводы.
| о компании | |||||||||
Приводные Технологии — развивающаяся компания малого бизнеса, основным видом деятельности которой является производство, маркетинг и промоушинг, бытовой и промышленной, доступной и надежной приводной техники. Интеграция новейших технологий современного редукторостроения к отечественным условиям производства, — особенность наших технических решений, предлагаемых рынку. Современные запросы приводов стали более требовательны к механической передаточной части, к подводимому электрическому оборудованию, к последующим приводным муфтам и др. Наши предложения редукторных мини-моторов, редукторных узлов и силовых передаточных машин предназначены для эксплуатации в разных отраслях, для достижения различных целей, с любым набором требований и т.д. Помимо всего этого, имеется широкий выбор электрических устройств для оперативного контроля и регулирования режимов работы привода, — так называемая, область приводной электроники. | |||||||||
|
| ||||||||
08.2021
Двигатель указанного привода – коллекторный двигатель постоянного тока. Редуктор указанного …
0K 400Вт*1800об/мин 220 2.1 2.122 7.1 DC электродвигатель 7DC400W — …* Копирование информации с сайта запрещено законом об авторском праве.
© 2023 Приводные технологии
Российская Федерация
+7 (495) 369-04-89
+7 (910) 726-725-4 (МТС) Смоленск
Республика Беларусь
+375 17 272-04-08 (т/ф) Минск
+375 29 61-787-61 (Velcom) Минск
tech-privod.com
Сайт работает на платформе Nestorclub.com
Каковы преимущества производительности 5-фазных шаговых двигателей?
Вы здесь: Домашняя страница / Часто задаваемые вопросы + основы / Каковы преимущества производительности 5-фазных шаговых двигателей?
By Danielle Collins Оставить комментарий
Шаговые двигатели часто классифицируют по количеству фаз в их конструкции, при этом распространенными являются 2-фазные и 5-фазные версии.
Базовая конструкция гибридного шагового двигателя включает две чашки ротора, каждая с 50 зубьями. Чашки ротора намагничены в осевом направлении постоянным магнитом, так что все зубья одной чашки являются северными полюсами, а все зубья другой чашки — южными полюсами. При 50 зубьях на чашку ротора шаг или расстояние между зубьями составляет 7,2 ° (360
Изображение предоставлено: Microchip Technology, Inc.
Статор состоит из зубчатых полюсов, и каждый полюс имеет обмотку. В случае 5-фазного шагового двигателя имеется десять полюсов, так что каждая из пяти фаз состоит из двух полюсов, ориентированных под углом 180 9 .0012 °
Изображение предоставлено: Oriental Motor
Конструкция ротора и статора 5-фазного шагового двигателя означает, что каждый импульс тока перемещает ротор на 1/10 шага зуба, для угла шага 0,72 ° .
Угол шага = 360° ÷ (2 * # фаз статора * # пар полюсов ротора)
Угол шага = 360° ÷ (2 * 5 * 50) = 0,72°
Этот малый угол шага обеспечивает более высокое разрешение, чем у двухфазных двигателей, у которых угол шага или разрешение составляет 1,8 °.
. Микрошаг может дополнительно уменьшить разрешение 5-фазного шагового двигателя в 250 раз для угла шага всего 0,00288 ° .
Пятифазные шаговые двигатели также имеют меньшую пульсацию крутящего момента и, в свою очередь, более полезный крутящий момент, чем другие конструкции. Крутящий момент, создаваемый каждой фазой, вносит свой вклад в общий выходной крутящий момент двигателя. Когда каждая фаза находится под напряжением и ротор движется, создается синусоидальная кривая зависимости крутящего момента от смещения. Разница в кривых для каждой фазы представляет пульсацию крутящего момента двигателя. Чем больше фаз вносят вклад в общий крутящий момент, тем меньше разница в кривых зависимости крутящего момента от смещения и тем меньше пульсации крутящего момента. Меньшая пульсация крутящего момента также означает более полезный крутящий момент, меньшую вибрацию и меньший шум.
Изображение предоставлено: Oriental Motor
Один из недостатков шаговых двигателей заключается в том, что они могут потерять синхронность, если они промахиваются (делают слишком много шагов) или недогоняют (пропускают шаги). Другими словами, двигатель может физически увеличивать или уменьшать количество шагов по отношению к командам привода, и без устройства обратной связи привод не может обнаружить неправильное положение двигателя.
Но с 5-фазными шаговыми двигателями потеря синхронизма гораздо менее вероятна, потому что для этого требуется, чтобы ротор либо перескакивал более чем на ½ шага зубьев, либо отставал менее чем на ½ шага зубьев. Так как шаг ½ зуба равен 3,6 °, а угол шага 5-фазного шагового двигателя равен 0,72 °, то двигатель должен будет перескочить или отклониться на 5 шагов (3,6 ° ÷ 0,72 ° = 5 шагов), прежде чем он потеряет синхронность. — маловероятный сценарий для большинства приложений правильного размера.
Рубрики: Часто задаваемые вопросы + основы, Рекомендуемые, Шаговые двигатели
5-фазные шаговые двигатели
Бесплатная доставка для онлайн-заказов. Принять условия.
Шаговые двигатели > Только шаговые двигатели > 5-фазные шаговые двигатели
- Сравнить продукты
Пятифазные шаговые двигатели серии RKII (вход переменного тока)
Шаговые двигатели серии RKII обеспечивают высокую производительность и экономию энергии в сочетании с высокопроизводительным и недорогим драйвером переменного тока. Для достижения постоянного максимального выходного крутящего момента с меньшим тепловыделением и экономией энергии потери двигателя были существенно снижены, что позволяет им работать в течение более длительного времени на высокой скорости, что невозможно с обычными шаговыми двигателями. Для использования с драйверами переменного тока серии RKII.
- Высокоэффективные шаговые двигатели
- 0,72° (500 импульсов/об)
- Типы с параллельным валом и прямоугольным редуктором для более высокого крутящего момента и экономии места
- Новая пятиугольная обмотка
- Энкодер и электромагнитный тормоз, типы
- Требуются драйверы 5-фазных шаговых двигателей серии RKII*
5-фазные шаговые двигатели серии PKP (вход постоянного тока)
5-фазные шаговые двигатели серии PKP обеспечивают сбалансированную производительность, повышенную высоким крутящим моментом, низкой вибрацией и низким уровнем шума.
- 0,72° (500 имп/об) и 0,36° (1000 имп/об)
- Новая пятиугольная обмотка Кодировщики
- — разрешение 500 строк
- Доступны драйверы 5-фазных шаговых двигателей
- Сравните шаговые двигатели
Сравнение шаговых двигателей
Серия продуктов | Пятифазные шаговые двигатели серии RKII (вход переменного тока) | 5-фазные шаговые двигатели серии PKP (вход постоянного тока) |
Особенности | Повышенная точность производительности | Высокое разрешение |
Базовый угловой шаг | 0,72° | 0,72°, 0,36° |
Требуется драйвер | Серия РКИИ | Серия CVD, 5-фазный |
Потребляемая мощность драйвера | АС | DC |
Типоразмеры | 1,65 дюйма (42 мм) NEMA 17 | 1,10 дюйма (28 мм) NEMA 11 |
Доступные опции | Редукторный тип | Редукторный тип |
Макс. |
