Цена шага в общем случае.

Одним из основных показателей шагового двигателя является величина или цена шага в градусах или радианах, которая в общем случае равна:

,                                             (5.1)

где  – шаг двигателя;

 – число пар полюсов;

 – число обмоток управления, пространственно смещенных одна относительно другой.

Если число полюсов статора и ротора различно, то в формулу (5.1) следует подставлять большее из двух чисел. Обычно обмотки управления размещаются на статоре (чтобы избежать скользящих контактов), а большее число полюсов выполняется на роторе. Конструкции шагового двигателя с обмотками управления на роторе будем называть обращенными.  дальнейших рассуждениях для определенности будем оперировать с числом обмоток управления (или фаз) статора и с числом полюсов ротора.

Из формулы (5.1) видно, что уменьшение цены шага может быть достигнуто увеличением числа полюсов и числа обмоток управления шагового двигателя.

Двигатели с активным ротором (с обмоткой возбуждения или постоянными магнитами па роторе) по технологическим соображениям не могут быть выполнены с большим числом полюсов и, следовательно, при ограниченном числе обмоток управления не позволяют получить малого шага двигателя [4].       

Цена шага в шаговых двигателях реактивного типа.

В шаговых двигателях реактивного типа, т. е. без возбуждения на роторе, число полюсов  равно числу зубцов ротора . Шаг двигателя в этом случае равен:

                                              (5.2)

Из формулы (5.2) видно, что уменьшение цены шага может быть достигнуто увеличением числа полюсов и числа обмоток управления шагового двигателя. Шаговый двигатель реактивного типа без труда выполняются с зубцовым делением до 2 мм. При этом на роторе небольшого диаметра можно нарезать достаточное число зубцов, и получить шаг двигателя порядка нескольких градусов или долей градуса.

Синхронизирующий статический момент.

Характеристика синхронизирующего статического момента, необходимая для анализа работы шагового двигателя, определяется при установившихся токах в обмотках управления в функции угла рассогласования ротора с осью результирующей н.с. статора. Синхронизирующий статический момент вычисляется как производная магнитной энергии системы по углу поворота ротора.

                                            (5.3)

При нахождении статического момента двигателя по формуле (5.3) необходимо учитывать, что дифференцирование должно производиться при виртуальном перемещении ротора, т. е. при неизменной интенсивности всех источников поля.

Магнитная энергия.

Магнитная энергия (энергия магнитного поля) является периодической функцией электрического угла рассогласования ротора.

                                               (5.4)

Магнитная энергия может возникать (уменьшаться и увеличиваться, ослабляться или усиливаться) при прохождении через проводник переменного электрического тока, либо при изменении магнитного поля, электрическим токам в виде некоторых потоков заряженных частиц (электронов) или магнитными моментами заряженных частиц.

Угол рассогласования.

Угол рассогласования, выраженный в электрических радианах, связан с геометрическим углом рассогласования известным соотношением. Он определяет точность работы шагового двигателя и равен отклонению передачи углового перемещения.

                                     (5.5)

В следящей системе отклонение угла рассогласования проводит к изменению управляющего напряжения. Угол рассогласования может быть положительным или отрицательным. При отрицательном угле рассогласования подается прямое управляющее напряжение, а при положительном – обратное. Для избежания превышения управляющего напряжения угол ограничивается. При превышении данного порога система переходит в режим ошибки, что свидетельствует о неисправности обратной связи системы.