Шаговые двигатели. Устройство, принципы действия и назначения. Индукторные ШД, устройство, принцип действия, основные параметры.

Шаговые двигатели представляют собой разновидность синхронных двигателей, так как электромагнитный момент, действующий на ротор, создается в результате взаимодействия магнитного поля полюсов статора и ротора.

В электроприводах используются реактивные (с пассивным рото­ром), магнитоэлектрические (с активным ротором) и индукторные ШД (рис. 2.16). * Рис. 2.16. Шаговые двигатели:а — реактивный; б — магнитоэлектрический; в — индукторный; г — развертка статора и ротора индукторного двигателя*

Индукторные шаговые двигатели имеют зубчатый ротор с равномерно расположенными z_р зубцами и гребенчатые зубцовые зоны статора на явно выраженных полюсах (рис. 2.16, в), снабженных обмотками. Число фаз обмоток статора от 2 до 6. Зубцы соседних полюсов статора смещены относительно зубцов ротора. Для ШД с числом пар полюсов р = 4 смещение зубцов составляет четверть зубцового шага ротора (рис. 2.16, г). При отключении обмотки 1 и подаче управляющего импульса на обмотку 2 ротор сделает шаг, линейное перемещение которого равно . Угловой шаг индукторных ШД =(2 z_c/n), где п — общее число полюсных выступов или пазов статора, имеет очень большой диапазон — от долей градуса до 15° и частоту приемистости до нескольких килогерц.

Для получения непрерывно-дискретного вращения ротора необходимо обеспечить раздельное (поочередное) включение обмоток статора. || Быстродействие шаговых двигателей определяется скоростью протекания электромагнитных процессов при переключении управляющих импульсов с одной или группы обмоток статора на другую. Оно зависит от постоянной времени Т_э =(Lф/Rф), где Lф. — индуктивность обмотки фазы, Гн; R_ф — активное сопротивление обмотки, Ом. || Для повышения быстродействия ШД возможно включение добавочного сопротивления в цепь фазы, тогда Тэ =(Lэ/(Rф+Rд)).Частота вращения ротора ШД зависит от частоты управляющих импульсов, поступающих от системы управления. || Наибольшая частота следования управляющих импульсов, при которой ШД отрабатывает их без потери шага, называется приемистостью f пр и измеряется числом шагов в секунду. Частота приемистости f пр зависит от нагрузки на валу ШД. Номинальному режиму работы соответствует f _пр.н.

ШД управляется с помощью полупроводникового коммутатора, который преобразует заданную последовательность управляющих импульсов в m-фазную систему импульсов напряжения прямоугольной формы.

К основным параметрам ШД относятся: т — число фаз обмоток статора; — угловой шаг, град; Мmax, М_н — максимальный и номинальный вращающий моменты, Н*м; J — момент инерции ротора, кг*м²; fmax, f _Н — максимальная и номинальная частота приемистости, Гц; Uф.н — номинальное напряжение обмоток статора, В; I— ток обмотки фазы в стати­ческом режиме, А.

В общем случае ШД описывается системой из т+ 1 уравнений элек­трического равновесия и уравнением движения электропривода:

R _кi_к+ || j=1,2,3,…,m+ 1; ||

((2.24) формулы в 3 строчки и в фигурных скобках, || - разделение между фор-ми)

где к = 1,2, 3,...; т — номера электрических контуров, образованных фазами ШД; к = т+ 1 — номер контура, заменяющего постоянные магниты; U_K, i_K — мгновенные значения напряжения и тока к-го контура; R_k — сопротивление к-го контура; J — общий момент инерции привода, приведенный к валу ШД; М. — момент сопротивления нагрузки, приведенный к валу двигателя; 0 — угол поворота ротора; р — число пар полюсов; L — индуктивность контура.

В уравнении (2.24) сумма членов является эдс самоиндукции и взаимной индукции, действующей в j -м контуре, а сумма членов является эдс вращения, наводимого в том же контуре при движении. Внешнее воздействие задается в виде периодически изменяющихся фазных напряжений U_K, которое зависит от способа коммутации и является нелинейным. Уравнения (2.24) нелинейные с периодически изменяющимися коэффициентами (эдс есть функция ) и описывают как установившиеся, так и переходные режимы работы. Обобщенные предельные механические характеристики ШД с активным (а) и реактив­ным (б) ротором представлены на рис. 2.19.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: