Статьи

Каталог продукции

Способы подключения 6-ти и 8-ми выводных шаговых двигателей (Как правильно пользоваться каталогом)

Гибридные шаговые двигатели бывают с двумя обмотками (4-х выводными), с двумя обмоткми и центральными отводами (6-ти выводными) и с четырьмя обмотками (8-ми выводными). Большинство драйверов предназначено для управления биполярными двигателями. Каким образом можно подключить 6-ти или 8-ми выводной мотор к биполярной системе управления и как при этом изменяются электрические характеристики двигателя?

1. 6-ти выводные шаговые двигатели

Для подключения 6-ти выводного шагового двигателя к классическому биполярному драйверу может быть выбран один из двух способов - униполярное либо биполярное подключение обмоток двигателя.

Униполярное подключение

Если требуется вращать двигатель на средних и высоких скоростях (из диапазона рабочих скоростей), лучший тип подключения - использовать центральный отвод.

Электрические характеристики двигателя - ток обмотки, сопротивление обмотки, статический крутящий момент, индуктивность обмоток и др. - в этом случае равны данным, приведенным в каталоге.

Биполярное подключение

Если требуется вращать двигатель на низких скоростях (из диапазона рабочих скоростей), лучший тип подключения - биполярное.

Электрические характеристики двигателя - ток обмотки, сопротивление обмотки, статический крутящий момент, индуктивность обмоток и др. - в этом случае равны данным, приведенным в каталоге.

При таком типе подключения нужно уменьшить ток, подаваемый на обмотки двигателя в  √2 раз. Например, если номинальный рабочий ток двигателя составляет 2 А, то при последовательном включении обмоток требуемый ток - 1.4 А, то есть в 1.4 раза меньше.

Это можно легко понять из следующих рассуждений.

Номинальный рабочий ток, указанный в каталоге, рассчитан на сопротивление одной обмотки (R - именно оно приведено в каталоге). При последовательном включении обмоток сопротивление объединенной обмотки возрастает в два раза (2R).

Потребляемая мощность при униполярном включении - I_{униполяр.}² * R

При последовательном включении обмоток потребляемая мощность становится I_{биполяр.}²  * 2 * R

Потребляемая мощность не зависит от типа подключения, поэтому I_{униполяр.}² * R = I_{биполяр.}² * 2* R, откуда

I_{биполяр.}=  I_{униполяр.} / √2, т.е.

I_{биполяр.}= 0.707 * I_{униполяр.}

Так как крутящий момент двигателя прямо пропорционален величине магнитного поля, создаваемого обмотками статора, то он возрастает с увеличением числа витков обмотки и убывает с уменьшением ток, пропускаемого через обмотки. Но так как ток уменьшился в √2 раз, а число витков обмотки увеличилось в 2 раза, то крутящий момент возрастет в √2 раз.

T_{биполяр.} = 1.4 * T_{униполяр.}

Итак, характеристики ШД будут такими:

Характеристики 6-ти выводного шагового двигателя при биполярном подключении

Параметр Значение  Ток обмотки, А Iбиполяр.= 0.707 * Iуниполяр. Сопротивление обмотки, Ом Rбиполяр. = 2 * Rуниполяр. Индуктивность обмотки, мГн Lбиполяр. = Lуниполяр. Крутящий момент, кг×см Tбиполяр. = 1.4 * Tуниполяр.

2. 8-ми выводные шаговые двигатели

Для подключения 8-ми выводного шагового двигателя (то есть двигателя с четырьмя обмотками) к классическому биполярному драйверу может быть выбран один из трех способов - униполярное, последовательное либо параллельное подключение обмоток двигателя.

Униполярное подключение

Если требуется вращать двигатель на средних скоростях (из диапазона рабочих скоростей), лучший тип подключения - использовать лишь две из четырех обмоток.

Электрические характеристики двигателя - ток обмотки, сопротивление обмотки, статический крутящий момент, индуктивность обмоток и др. - в этом случае равны данным, приведенным в каталоге.

Биполярное подключение - последовательное включение обмоток

Наиболее эффективно для низкоскоростного диапазона рабочих скоростей двигателя.

При таком типе подключения нужно уменьшить ток, подаваемый на обмотки двигателя в  √2 раз. Например, если номинальный рабочий ток двигателя составляет 2 А, то при последовательном включении обмоток требуемый ток - 1.4 А, то есть в 1.4 раза меньше.

Это можно легко понять из следующих рассуждений.

Номинальный рабочий ток, указанный в каталоге, рассчитан на сопротивление одной обмотки (R - именно оно приведено в каталоге). При последовательном включении обмоток сопротивление объединенной обмотки возрастает в два раза (2R).

Потребляемая мощность при униполярном включении - I_{униполяр.}² * R

При последовательном включении обмоток потребляемая мощность становится I_{послед.}²  * 2 * R

Потребляемая мощность не зависит от типа подключения, поэтому I_{униполяр.}² * R = I_{послед.}² * 2* R, откуда

I_{послед.}=  I_{униполяр.} / √2, т.е.

I_{послед.}= 0.707 * I_{униполяр.}

Так как крутящий момент двигателя прямо пропорционален величине магнитного поля, создаваемого обмотками статора, то он возрастает с увеличением числа витков обмотки и убывает с уменьшением ток, пропускаемого через обмотки. Но так как ток уменьшился в √2 раз, а число витков обмотки увеличилось в 2 раза, то крутящий момент возрастет в √2 раз.

T_{послед.} = 1.4 * T_{униполяр.}

Итак, характеристики ШД будут такими:

Характеристики шагового двигателя при последовательном подключении

Параметр Значение  Ток обмотки, А Iпослед.= 0.707 * Iуниполяр. Сопротивление обмотки, Ом Rпослед. = 2 * Rуниполяр. Индуктивность обмотки, мГн Lбиполяр. = Lуниполяр. Крутящий момент, кг×см Tпослед. = 1.4 * Tуниполяр.

Биполярное подключение - параллельное включение обмоток

Наиболее эффективно использование параллельного включения обмоток для высоких скоростей.

При таком типе подключения нужно увеличить ток, подаваемый на обмотки двигателя в  √2 раз. Например, если номинальный рабочий ток двигателя составляет 2 А, то при параллельном включении обмоток требуемый ток - 2.8 А, то есть в 1.4 раза больше.

Это можно легко понять из следующих рассуждений.

Номинальный рабочий ток, указанный в каталоге, рассчитан на сопротивление одной обмотки (R - именно оно приведено в каталоге). При параллельном включении обмоток сопротивление объединенной обмотки уменьшаетсяв два раза (0.5 R).

Потребляемая мощность при униполярном включении - I_{униполяр.}² * R

При параллельнном включении обмоток потребляемая мощность становится 0.5 * I_{биполяр.}² * R

Потребляемая мощность не зависит от типа подключения, поэтому I_{униполяр.}² * R = 0.5 * I_{биполяр.} ² * R, откуда I_{биполяр..}=  I_{униполяр.} /√2, т.е.

I_{биполяр.}= 1.4 * I_{униполяр.}

Так как крутящий момент двигателя прямо пропорционален величине магнитного поля, создаваемого обмотками статора, то он возрастает с увеличением числа витков обмотки и убывает с уменьшением величины тока, пропускаемого через обмотки. Но так как ток увеличился в √2 раз, а число витков обмотки увеличилось в 2 раза, то крутящий момент возрастет в √2 раз.

T_{биполяр.} = 1.4 * T_{униполяр.}

Итак, характеристики ШД будут такими:

Характеристики шагового двигателя при параллельном подключении

Параметр Значение  Ток обмотки, А Iбиполяр.= 1.4 * Iуниполяр. Сопротивление обмотки, Ом Rбиполяр.. = 0.5 * Rуниполяр. Индуктивность обмотки, мГн Lбиполяр.. = 4 * Lуниполяр. Крутящий момент, кг×см Tбиполяр. = 1.4 * Tуниполяр.

Пример для модели FL60STH86-2008AF

Подключение Ток/ фаза, А  Сопротивление/ фаза, Ом  Индуктивность/ фаза, мГн  Крутящий момент  Преимущества/ Недостатки Максимальная эффективность униполярное 2  1.5  3 22 кг х см Средний момент при среднем энергопотреблении средний скоростной диапазон параллельное 2.8  0.75  1.5  31 кг х см Высокий момент при высоком потреблении тока высокоскоростной диапазон последовательное 1.4  3  6  31 кг х см Высокий момент на низких скоростях при низком энергопотреблении низкоскоростной диапазон

к списку статей