Характеристика по шаговым двигателям

4.8.1. Динамические характеристики

Приведенный ниже анализ работы шаговых двигателей пригоден для любого типа двигателей, поскольку зависимости вращающего момента от положения ротора одинаковы по виду.

Допустим, что через фазу проходит ток Постоянный по лредположению момент нагрузки определяет положение ротора (рис. 4.20).

Рис. 4.20. Динамическая характеристика шагового двигателя.

Рис. 4.21. Колебания ротора от одной точки равновесия к другой. время нарастания, время установления (зависит от требуемой точности).

В момент ток фазы отключается и питание подается на следующую фазу Предположим теперь, что ток устанавливается мгновенно (с учетом механической постоянной системы). Кривая вращающего момента сдвигается на величину шага, а рабочая точка устойчивого функционирования определяется как В самом деле, ротор может переместиться из положения 0 характеристика в положение только в том

случае, если момент нагрузки меньше вращающего момента С а, который называется пусковым моментом и определяется точкой пересечения кривых вращающего момента.

Перемещение ротора описывается следующим механическим уравнением:

где параметры вращающихся частей.

Предположим сначала, что член, определяющий затухание, отсутствует и ротор получает кинетическую энергию в режиме разгона. Он не может остановиться в точке и доходит до точки Эта точка соответствует случаю, когда площади заштрихованных участков на рис. 4.20 равны. При отсутствии демпфирования ротор колеблется между положениями В действительности же наличие затухания приводит к тому, что после нескольких колебаний ротор останавливается в некотором конечном положении (рис. 4.21).

Если ограничиться только первой гармоникой вращающего» момента, то 0 будет решением уравнения

где относительный вращающий момент Замена переменной позволяет преобразовать это уравнение к нормальному виду, и при оно принимает следующий вид:

где

Из сказанного выше можно сделать следующий вывод: для заданного характеристика по шаговым двигателям положения истинное время перемещения ротора тем меньше, чем меньше момент инерции и чем больше максимальный вращающий момент. Зная, что пропорционален заранее можно сказать, что увеличение числа зубцов не приведет к сокращению времени, необходимого для выполнения, например, полного оборота. В самом деле, если относительное время, необходимое для совершения одного шага, истинное время, затрачиваемое на полный оборот

синхронным реактивным двигателем с регулируемым магнитным сопротивлением, равно

"Увеличение числа зубцов при прочих равных условиях приводит к уменьшению относительного вращающего момента и увеличению точности, но вместе с тем и к уменьшению коэффициента затухания.

Зависимость от позволяет изучать поведение двигателей с различными моментами инерции или, проще, переходить от изучения двигателя, работающего на холостом ходу, к изучению двигателя с инерционной нагрузкой.

4.8.2. Нестабильность работы двигателя при низких частотах

Анализ работы двигателя при низких частотах не представляет больших трудностей, если ротор занимает конечное положение до того, как подается питание на следующую обмотку возбуждения статора. Иная ситуация возникает, если ротор колеблется вокруг равновесного положения.

Рассмотрим снова упрощенную схему функционирования двигателя без затухания, чтобы лучше понять проблему возникновения неустойчивости. Предположим, что питание следующей обмотки (при этом ток нарастает практически мгновенно) включается в тот момент, когда ротор, возвращаясь из точки находится в точке с (рис. 4.22).

Рис. 4.22. Неустойчивый режим работы двигателя.

В точке с производная 0 по времени отрицательна и 0 продолжает убывать; рабочая точка переходит в точку а перемещение происходит по дуге . В точке скорость отлична от нуля, поскольку площадь заштрихованной области над прямой меньше площади заштрихованной области под прямой . В точке скорость по-прежнему отрицательна и 0

продолжает убывать. Вращающий момент становится меньше момента нагрузки, и ротор остановится в положении потерей по крайней мере трех шагов).

В случае, представленном на рис. 4.23, ротор останавливается в точке (при движении от точки 6) и 9 возрастает, начиная с этой величины. После нескольких колебаний ротор остановится в точке

Рис. 4.23. Устойчивый режим работы двигателя.

Точка расположена так, что площади заштрихованных областей равны. Включение питания следующей обмотки выполняется в точке, при которой совпадает с Проблема устойчивости возникает также в режиме ускорения (рис. 4.24).

Рис. 4.24. Неустойчивый режим работы двигателя после фазы ускорения.

Ротор проходит две фазы ускорения и достигает точки с. Во время возвратного колебания ротор перемещается за пределы точки поскольку площадь заштрихованной области над прямой обязательно меньше площади заштрихованной области под прямой. Поскольку вращающий момент снова становится отрицательным, ротор остановится за несколько шагов до точки

Характеристики двигателя зависят от многих факторов. На самом деле колебания происходят не на собственной частоте,

а на частоте, соответствующей времени процесса, о котором говорилось выше. Тогда кривые зависят только от момента нагрузки. Конструкторы приводят кривые предельного момента нагрузки в зависимости от частоты, но при этом необходимо учитывать момент инерции и способ включения питания. Следует отметить, что двигатель на холостом ходу имеет большую зону неустойчивости, чем двигатель под нагрузкой, и, очевидно, что в двигателях всех типов возникают явления неустойчивости, которые иногда ошибочно называют явлением резонанса. При устранении неустойчивости демпфирование играет важную роль.

4.8.3. Функционирование в режиме пуск — останов

Работа двигателя в режиме пуск — останов соответствует синхронному функционированию с регулированием положения и энергии ускоренного движения.

Рис. 4.25. Импульсы запуска двигателя.

Таким образом, если на различные фазы двигателя подавать серию импульсов тока заданной частоты (рис. 4.25), то необходимо, чтобы двигатель запускался и останавливался в конце серии импульсов в нужном положении.

Рис. 4.26. Работа двигателя в режиме пуск — останов.

На рис. 4.26 приведен пример такого функционирования двигателя в стационарном режиме. Колебания имеют малую

амплитуду. Площади заштрихованных областей, лежащих выше и ниже прямой момента нагрузки, т. е. входящие в выражение для кинетической энергии с разными знаками, равны. Перемещение ротора регулируется с большой точностью, хотя имеется смещение тока по фазе относительно перемещения.

4.8.4. Режим разносной частоты

Этот режим возникает при очень больших частотах импульсов (питание на следующую фазу подается в тот момент, когда ротор находится еще в фазе ускорения (рис. При этом происходит увеличение скорости и стационарный режим функционирования возможен при скорости или (в зависимости от типа шагового двигателя). Примечание. На различные обмотки можно также подавать токи, последовательно сдвинутые по фазе (система с фазами). В этом случае вращающий момент имеет меньше колебаний.

Прекращение подачи импульсов в определенный момент приводит к перемещению ротора за пределы выбранного положения из-за приобретенной кинетической энергии. Частота импульсов должна быть выбрана так, чтобы перемещения ротора были синхронны с моментами подачи импульсов.

В режиме разносной частоты двигателя для случая последовательного питания фаз имеет место ограничение по высоким частотам.

Рис. 4.27. Работа двигателя при ограничении по высокой частоте.

В самом деле, если коммутация с обмотки на обмотку происходит в момент времени, когда вращающий момент отрицателен или меньше то тормозящий момент может свести скорость ротора к нулю до того момента, как последний достигнет равновесного положения и двигатель остановится. Предельный случай показан на рис. 4.27, когда возможна остановка двигателя в равновесном положении.

Для заданного момента нагрузки этот режим является единственным, однако видно, что колебания можно устранить,

если использовать более сложную систему управления, как, например, в случае управления прерывистого типа.

4.8.5. Управление прерывистого типа

В этом случае на одну из фаз питание подается таким образом, чтобы затормозить ротор и тем самым устранить колебания при переходе к следующей точке. Рис. 4.28 иллюстрирует такое управление для трех и четырех шагов за оборот.

Рис. 4.28. Управление прерывистого типа.

Для -шагового двигателя (рис. 4.28, б) существуют две возможности: подавать питание на предыдущую фазу или на две последующие. Следует отметить, что небольшая ошибка в расчете длительности и момента начала торможения может вызвать малые колебания ротора.


Источник: http://info.sernam.ru/book_robot.php?id=48


Рекомендуем посмотреть ещё:


Закрыть ... [X]

Шаговый привод двигателей: разновидности, технические Звёздочка оригами объёмные



Характеристика по шаговым двигателям 4.8. МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ШАГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Характеристика по шаговым двигателям Характеристики шаговый двигателей - 3DToday
Характеристика по шаговым двигателям Шаговый двигатель - Инженерные решения
Характеристика по шаговым двигателям Шаговый электродвигатель Википедия
Характеристика по шаговым двигателям 10 популярных видов плетения цепей из золота
Характеристика по шаговым двигателям Booty dance: уроки дома - ВИДЕО
Характеристика по шаговым двигателям LORI Набор для плетения из пайеток Дерево счастья
Характеристика по шаговым двигателям Lsd9
Welcome! VK Вязание спицами - m Готовые выкройки одежды в формате PDF: женские Как рисовать модные эскизы Кто такой настоящий мужчина. Особенности МОЯ мадам КО-КО. ( мои работы). Обсуждение на LiveInternet Прихватки для кухни своими руками крючком схемы: круглые Развивающие мультфильмы Детвора Онлайн Схема вышивки Тихвинская икона Божьей матери

Похожие новости