Рис. 13.3. Функциональная схема САУ
Временная диаграмма работы системы приведена на рис. 13.4:
Рис. 13.4. Временные диаграммы частотного управления АД.
Программа работы
1. В разомкнутой системе снять зависимость ω(U) при постоянном моменте (регулировочная характеристика).
2. В разомкнутой системе снять зависимость ω(M) при постоянном управлении (механические характеристики).
3. В замкнутой системе снять зависимость ω(U) при постоянном моменте, равном выбранному в пункте 1.
4. В замкнутой системе снять зависимость ω(M) при постоянном управлении, равном выбранному в пункте 2.
5. Сравнить полученные результаты при отсутствии и наличии обратной связи.
6. Снять переходные характеристики двигателя в системе без обратной связи и с обратной связью. Сравнить результаты.
7. Оформить отчет, используя файл-шаблон elmech.dot, графики и таблицы из директории C:\Labs51\Data.
14. САУ шагового двигателя
Общие положения
Особенностью данного типа электрических машин является преобразование последовательности импульсных сигналов управления в пропорциональный количеству поданных импульсов фиксированный угол поворота ротора; при этом квант углового перемещения вала определяется как a = 360/(p*m), где p ‑ число зубцов на роторе, m ‑ число фаз (обмоток) статора.
Указанная характерная черта ШД, а также конструктивная возможность уменьшения L до десятых долей градуса, способствуют простоте интеграции этих исполнительных устройств в прецизионные цифровые системы автоматического управления.
На рис. 14.1 приведена схема 4-х фазного редукторного ШД. Статор на своих зубчатых полюсах содержит фазные обмотки, соединенные в звезду, поверхность ротора также снабжена зубчатыми выступами. При возбуждении обмоток статора постоянным током создается магнитное поле, поворачивающее ротор в согласованное положение, соответствующее его максимальной магнитной проводимости с возбужденной парой полюсов; при этом зубцы ротора по отношению к каждой следующей паре полюсов сдвинуты на 1/4 зубцового деления (у фазы 2 ‑ на 1/4, у фазы 3 ‑ на 2/4, у фазы 4 на 3/4). При переключении обмоток происходит поворот поля, а, следовательно, и ротора, на угол a. Для данного двигателя имеем: a = 360/(90×4) = 1 градус, что соответствует 1/4 зубцового деления ротора.
Рис. 14.1. Конструкция 4-х фазного редукторного ШД
В управлении ШД широкое распространение получила парная коммутация обмоток, при которой в любой момент включены две соседние фазные обмотки (рис. 14.2).
В режиме позиционирования, при отработке двигателем заданного числа шагов N, ШД осуществляет разгон от начальной частоты Fн до рабочей частоты Fр за число шагов Nр, затем работает с постоянной частотой Fр и, наконец, замедляется до Fн. В зависимости от соотношений между N, Fр, Fн и приращением dF за каждый шаг, двигатель может выйти на рабочую частоту Fр, либо не выйти на нее, как показано на рис. 14.3.
Рис. 14.2. Парная коммутация обмоток ШД
Рис. 14.3. Работа ШД в режиме позиционирования
Частота вращения двигателей регулируется изменением частоты коммутации обмоток ШД.
При превышении предельного момента, допустимого для ШД, происходит его выпадение из синхронизма. Чем выше частота коммутации обмоток, тем ниже предельно допустимый момент сопротивления ШД.
Зависимость показана на рис. 14.4. Для снижения влияния этой особенности ШД применяются разные способы, в частности, управление с форсированием.
Рис. 14.4. Механические характеристики ШД
Описание лабораторной установки
На рис. 14.5 приведена функциональная схема микроконтроллерной системы управления шагового двигателя (ШД). В качестве датчика обратной связи по скорости используется тахогенератор ТГ, в качестве датчика обратной связи по положению используется синусно-косинусный вращающийся трансформатор СКВТ.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.