Если магнитная система параметрического ШД с зубчатым ротором из магнитомягкого материала возбуждается постоянным магнитом или обмоткой возбуждения, то двигатель относится к классу индукторных. Такими можно считать параметрические двигатели, если к обмоткам управления подводить напряжение с постоянной составляющей, например однополярные импульсы постоянного тока. При этом за счет постоянной составляющей тока в обмотках возникает неподвижное в пространстве поле, намагничивающее ротор, т. е. действующее подобно полю возбуждения. Такие двигатели имеют лучшие характеристики, чем реактивные: больший вращающий момент, лучшую устойчивость и фиксацию ротора. Однако постоянная составляющая тока в обмотках увеличивает потери в меди статора и загружает выходные каскады схемы управления двигателем.
§ 13.8. Режимы работы и характеристики шаговых двигателей
В зависимости от частоты подачи импульсов управления различают следующие режимы работы ШД: статический, квазистатический, установившийся и переходные [6].
Статический режим соответствует протеканию по одной из фазных обмоток постоянного тока, создающего неподвижное магнитное поле. Этот режим характеризуется статическим синхронизирующим моментом. В первом приближении при ненасыщенной магнитной системе и симметричном роторе характеристику статического синхронизирующего момента можно считать синусоидальной.
Квазистатический режим работы ШД (режим отработки единичных шагов) характеризуется тем, что переходный процесс (обычно колебательный), сопровождающий отработку углового шага, к началу следующего шага заканчивается, т. е. угловая скорость ротора в начале каждого шага равна нулю. Он используется в различных стартстопных, лентопротяжных и других механизмах, в которых требуется фиксация положения ротора после каждого шага.
Установившийся режим работы ШД соответствует постоянной частоте управляющих импульсов.
Переходные режимы работы ШД имеют место при пуске, торможении, реверсе и переходе с одной частоты на другую (например, при частотном разгоне). Они являются основными эксплуатационными режимами ШД и сопровождаются переходными процессами, обусловленными изменением частоты вращения. Переходные процессы в указанных режимах определяются как параметрами двигателя и нагрузки, так и начальными условиями, при которых начинается соответствующий процесс.
Пуск шагового двигателя проводят из неподвижного положения ротора, которое он занимает при установившихся значениях тока в рабочих обмотках. Скачкообразное увеличение частоты от нуля до рабочей приводит к тому, что сначала ротор отстает от поля, затем, ускоряясь, достигает частоты вращения поля, опережает его и вследствие отрицательного синхронизирующего момента снова замедляет свое движение. Вследствие демпфирования колебания частоты вращения быстро затухают, наступает установившийся режим. В процессе пуска ротор должен оставаться в зоне динамической устойчивости.
Максимальную частоту управляющих импульсов, при которой возможен пуск ротора без выпадения из синхронизма (потери шагов), называют частотой приемистости fпр. Частота fпррастет с увеличением синхронизирующего момента, уменьшением углового шага, снижением постоянной времени обмоток, нагрузки и момента инерции нагрузки. Торможение ротора осуществляют скачкообразным снижением частоты управляющих импульсов до нуля. Предельная частота управляющих импульсов, при которой торможение ротора происходит без выбега (с сохранением синхронизма), как правило, выше частоты приемистости. При торможении без выбега в неустановившемся режиме после пуска или реверса, когда мгновенная частота вращения ротора в 1,5 - 2 раза превышает среднюю частоту вращения, предельная частота управляющих импульсов ниже частоты приемистости.
Реверс ШД производят путем изменения последовательности коммутации токов в обмотках, т. е. изменением направления перемещения поля статора. Предельная частота управляющих импульсов, при которой реализуется реверс без выхода из синхронизма, всегда меньше частоты приемистости. Как и при торможении, реверс без потери шагов в переходном режиме осуществляют при более низких частотах управляющих импульсов.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.