Следящий шаговый электропривод. Особенности шагового привода САУ, страница 10

Непредельный установившийся синхронный режим наступает при частотах управления, меньше f_{и max}. В этом режиме наблюдается значительное изменение скорости ротора в течение шага и от шага к шагу. Вследствие этого возникают явления электромеханического резонанса и зоны резонансных частот, в пределах которых работа двигателя затруднена. ШД характеризуется некоторой частотой собственных колебаний ротора w₀»Кf_pa_ш, где f_p – частота переключения фаз при указанном условии. Опыт показывает, что резонансные зоны практически располагаются во всем диапазоне от 0 до f_max0. Устойчивая работа в этой области определяется главным образом демпфирующими свойствами двигателя.

Переходные режимы

К основным переходным режимам относятся:

-  разгон двигателя от нулевой скорости ротора до предельной, когда частота изменяется скачком от 0 до f_пр;

-  торможение двигателя от установившегося синхронного режима до остановки при внезапном прекращении управляющих импульсов;

-  Реверсирование двигателя, которое происходит от установившегося синхронного режима одного направления вращения ротора до установившегося режима другого направления вращения при внезапном изменении чередования переключения обмоток.

В программе работы ШД предусматривается чаще всего скачкообразное изменение частоты управления. Поэтому переходные режимы ШД – пуск, торможение, реверс – являются рабочими режимами.

Пусковой режим ШД определяет его параметр, называемый приемистостью.

Приемистость – это максимальная частота импульсов f_пр, которую может воспринимать и отрабатывать ШД без выпадения из синхронизма при пуске ротора из неподвижного состояния.

Приемистость зависит от величины единичного шага a_ш, формы и величины максимума угловой статической характеристики синхронизирующего момента, момента нагрузки на валу М_н, постоянных времени коммутируемых цепей Т, демпфирующих свойств двигателя К_демпф, момента инерции двигателя и нагрузки I_пр.

Приемистость является важнейшей частотной характеристикой ШД, которая всегда указывается в паспорте машины. Программы управления ШД чаще всего строятся из условия разгона ротора до скорости, определяемой частотой приемистости f_пр. Увеличение скорости до n_max в разомкнутых ШП применяется сравнительно редко. Поэтому практический интерес представляет возможность торможения ротора без проскальзывания при скачкообразном изменении частоты от f_пр до 0. Сильное влияние на частоту торможения имеют начальные условия по углу a и скорости , с которых начинается торможение ротора.

При изменении порядка переключения фаз происходит реверсирование двигателя. Команда на реверс может быть записана в программе двояко: с паузой, во время которой ротор тормозится магнитным полем, и без паузы.

Предельная частота f_рев зависит от положения ротора относительно оси поля и скорости в момент, когда поле совершает обратный скачок. Величина f_рев может быть меньше, равна или больше f_пр для всех значений a_ш.

При наличии паузы t_рев происходит колебание ротора вокруг точки устойчивого равновесия. Если t_рев достаточно велико и колебания ротора к моменту подачи первого импульса обратного хода полностью затухнут, то f_пр=f_рев.

Колебательный процесс может способствовать увеличению частоты f_рев или, наоборот, ее уменьшению. Если ротор совершает обратное движение и имеет в этом направлении какую-то скорость при прохождении равновесного состояния в момент подачи первого импульса, то f_рев>f_пр, если же движение ротора в этот момент происходит в прямом направлении, то f_рев<<f_пр. Таким образом, правильный выбор t_рев имеет большое значение.

При реверсе без паузы вопрос определения величины f_рев осложняется многообразием начальных условий предшествующего переходного или установившегося режимов.