Разработка узла привода спектральных фильтров
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?ределены по синусоидальному закону. При включении фазы под постоянное напряжение (условно положительной полярности) вектор НС статора совпадет с осью фазы А. В результате взаимодействия НС статора с полем постоянного магнита ротора возникнет синхронизирующий момент Мс = Mmaxsinq, где q - угол между осью ротора и вектором НС. При отсутствии тормозного момента ротор займет положение, при котором его ось совпадет с осью фазы А (рис. 2, первый такт). Если теперь отключить фазу А и включить фазу В, вектор НС и ротор повернуться на 90(второй такт на рис. 2). При включении фазы А на напряжение обратной полярности (третий такт на рис. 2) НС и ротор повернутся еще на 90 и т.д. Если к ротору ШД приложен момент нагрузки, то при переключении фаз ротор будет отставать от вектора НС на некоторый угол
н= arcsin(MH/Mmax ).
В зависимости от типа электронного коммутатора управление шаговым двигателем может быть: одноплярным или разнополярным; симметричным или несимметричным; потенциальным или импульсным. При однополярном управлении напряжение каждой фазе изменяется от 0 до +U, а при разнополярном - от -U до +U. Управление называется симметричным, если в каждом такте коммутации задействуется одинаковое число обмоток, и несимметричным - если разное. При потенциальном управлении напряжение на обмотках изменяется только в моменты поступления управляющих импульсов.
При отсутствии управляющего сигнала обмотка или группа обмоток находятся под напряжением, а положение ротора фиксируется полем обмоток. При импульсном управлении напряжение на обмотки подается только на время отработки шаг, после чего оно снимается и ротор удерживается в заданном положении либо реактивным моментом, либо внешним фиксирующим устройством. Магнитоэлектрические шаговые двигатели удается выполнить с шагом до 15.Дальнейшее уменьшение шага ограничено технологическими трудностями создания ротора в виде постоянного магнита с числом пар полюсов больше шести.
Гораздо более мелкий шаг (до долей градуса) можно получить в редукторных (индукторных) шаговых двигателей.
Индукторные шаговые двигатели выполняются с числом фаз m = 2-4. Они имеют зубчатый ротор с равномерно расположенными zp зубцами и гребенчатые зоны статора, смещенные относительно друг друга на угол 2р/ (mzp) (рис.3). Число пазов статора и ротора, их геометрические размеры выбираются такими, чтобы обеспечить необходимую величину шага и синхронизирующего момента при заданном виде коммутации токов. Основной особенностью индукторных двигателей является то, что магнитное поле в зазоре содержит постоянную и переменную составляющие. Постоянная составляющая поля возбуждается либо постоянной составляющей тока обмоток управления - у двигателей с самовозбуждением, либо специальной обмоткой возбуждения - у двигателей с независимым возбуждением, либо постоянными магнитами - у магнитоэлектрических двигателей. Переменная составляющая магнитного поля создается импульсами тока обмоток управления, поступающими от электронного коммутатора.
Основные параметры и характеристики шаговых двигателей.
Специфика конструкции шаговых двигателей и многообразие режимов их работы вызывают необходимость оценивать эти двигатели по следующим параметрам: частоте собственных круговых колебаний; электромагнитным постоянным времени; коэффициенту внутреннего демпфирования и характеристикам - предельным механическим и предельным динамическим. Частота собственных круговых колебаний - это угловая частота колебаний ротора около устойчивого положения при отсутствии момента нагрузки. Она является обобщенным параметром, зависящим от момента инерции J, амплитуды максимального синхронизирующего момента Мmах, числа пар полюсов р. Период собственных круговых колебаний, равный 1/w0, может служить внутренним эталоном времени. Действительно, момент инерции J определяет инерционность двигателя и механизма, амплитуда максимального синхронизирующего момента Мmах дает характеристику шагового двигателя как преобразователю энергии, число пар полюсов р определяет степень электромеханической редукции угла поворота и скорости вращения. Отношение Mmax/J дает теоретически предельное ускорение ротора шагового двигателя. Электромагнитная постоянная времени обмоток управления
Тэм = L/R
характеризует скорость протекания электромагнитных переходных процессов. Часто для уменьшения Тэм последовательно с обмоткой управления включают добавочное сопротивление. Уменьшать постоянную времени необходимо потому, что чем она больше, тем до меньшего значения нарастает ток за время импульса напряжения, меньше становится синхронизирующий момент, а, следовательно, и допустимый момент сопротивления. Коэффициент внутреннего демпфирования определяется отношением амплитуды потокоiепления ротора с фазой обмотки статора к ее активному сопротивлению. Этот параметр относится только к шаговым двигателям с активным ротором, поскольку его физический смысл заключается в образовании электромагнитного тормозного момента, вызванного взаимодействием поля ротора с током статора, наведенным этим полем и замыкающимся по цепи статор-источник тока. При этом механическая энергия колеблющегося ротора превращается в электрическую энергию с последующим рассеиванием ее в теплоту в активных сопротивлениях обмоток статора. Предельная механическая характеристика - это зависимость допустимого момента сопротивления от частоты управ