Недостатки шагового двигателя:

• шаговым двигателем присуще явление резонанса

• возможна потеря контроля положения ввиду работы без обратной связи

• потребление энергии не уменьшается даже без нагрузки

• затруднена работа на высоких скоростях

• невысокая удельная мощность

• относительно сложная схема управления

Преимущества шагового двигателя:

• угол поворота ротора определяется числом импульсов, которые поданы на двигатель

• двигатель обеспечивает полный момент в режиме остановки (если обмотки запитаны)

• прецизионное позиционирование и повторяемость. Хорошие шаговые двигатели имеют точность от   3 до  5%  от величины шага. Эта ошибка не накапливается от шага к шагу

• возможность быстрого старта/остановки/реверсирования

• высокая надежность, связанная с отсутствием щеток, срок службы шагового двигателя фактически определяется сроком службы подшипников

• однозначная зависимость положения от входных импульсов обеспечивает позиционирование без обратной связи

• возможность получения очень низких скоростей вращения для нагрузки, присоединенной непосредственно к валу двигателя без промежуточного редуктора

• может быть перекрыт довольно большой диапазон скоростей, скорость пропорциональна частоте входных импульсов

Теория управления шаговыми двигателями

В системах управления электроприводами для отработки заданного угла или перемещения используют датчики обратной связи по углу или положению выходного вала исполнительного двигателя

Система отработки угла выходного вала двигателя с использованием датчика обратной связи.

Если в качестве исполнительного двигателя использовать синхронный шаговый двигатель, то можно обойтись без датчика обратной связи (Дт) и упростить систему управления двигателем (СУ), так как отпадает необходимость использования в ней цифро-аналоговых (ЦАП) и аналого-цифровых (АЦП) преобразователей. Шаговыми двигателями называются синхронные двигатели, преобразующие команду, заданную в виде импульсов, в фиксированный угол поворота двигателя или в фиксированное положение подвижной части двигателя без датчиков обратной связи.

Мощность шаговых двигателей лежит в диапазоне от единиц ватт до одного киловатта.

Шаговый двигатель имеет не менее двух положений устойчивого равновесия ротора в пределах одного оборота.

Напряжение питания обмоток управления шагового двигателя представляет собой последовательность однополярных или двуполярных прямоугольных импульсов, поступающих от электронного коммутатора (К). Результирующий угол соответствует числу переключений коммутатора, а частота вращения двигателя соответствует частоте переключений электронного коммутатора. Шаговые двигатели различаются по конструктивным группам: активного типа (с постоянными магнитами), реактивного типа и индукторные.

Шаговые синхронные двигатели активного типа. В отличие от синхронных машин непрерывного вращения шаговые двигатели имеют на статоре явно выраженные полюса, на которых расположены катушки обмоток управления. Принцип действия шагового двигателя активного типа рассмотрим на примере двухфазного двигателя

Принципиальная схема управления шаговым двигателем

Различают два вида коммутации обмотки шагового двигателя: симметричная и несимметричная. При симметричной системе коммутации на всех четырех тактах возбуждается одинаковое число обмоток управления