Шаговые двигатели: недостатки и способы их устранения

Простота управления и точность обработки импульсов — те базовые характеристики шаговых двигателей, которые позволили им сыграть важную роль в развитии систем автоматизации. Именно благодаря  данным характеристикам этот тип двигателей начал широко внедряться в различные системы автоматизации.

Одновременно с этим постоянно решались вопросы совершенствования и самого ШД, и принципов управления им. В целом, шаговые двигатели, имеют несколько базовых недостатков. И поиск разных вариантов избавления от этих недостатков — один из способов расширить и сферы применения ШД.

Одним из недостатков ШД становится возникновение слишком сильной вибрации при переходе роторного вала в новую позицию. В момент, когда переход совершен, продолжаются  колебания в затухающей фазе. Решить эту проблему можно, если контроллеры шаговых двигателей будут разбивать один шаг работы на несколько фаз. За счет микрошагового способа работы можно уйти от повышенных вибраций.

При работе ШД возникает и еще один побочный эффект: резонансные явления. Это может приводить к исчезновению крутящего момента и пропуску шагов. В результате мы видим, что в системе в целом происходит сбой. Решить частично это можно при помощи реинициализации. Но это понижает производительность. Глобально решить это можно при помощи внедрения передовых методов управления шаговыми двигателями. Можно также доработать и элекромеханические характеристики самого двигателя.

Из других минусов этого типа двигателей — постоянный перегрев привода из-за необходимости потреблять электроэнергию, независимо от нагрузки. В результате при самой небольшой производительности перегрев двигателя довольно высок.  Решить проблемы, связанные с механическим особенностями ШД, можно за счет электроники.

Чтобы не пропускались шаги из-за возникновения резонанса можно использовать сигнальный процессор с высокой производительностью. Если нужно более экономичное решение, то на базе самого шагового двигателя можно разработать мехатронный привод. Это будет устройство, которое объединит датчик позиции, систему управления и двигатель.

Это снизит себестоимость и позволит использовать шаговые двигатели в передовых сервосистемах.

Правда, по мере усовершенствования ШД постепенно трансформируется в принципиально иную конструкцию, приближающуюся по принципу работы к серводвигателю.

Одним из важнейших шагов по переходу к такой принципиально иной конструкции становится  отказ от шаговых способов управления и переход на векторные.