Изучение и исследование шагового электропривода

Лабораторная работа 6

ИЗУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ШАГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

1. Цель работы:

1. Изучение шаговых электродвигателей.

2. Изучение электропривода с шаговым двигателем на базе накопителя на гибких магнитных дисках.

2. Основные сведения.

2.1. Устройство и принцип действия шаговых двигателей.

В электроприводах применяются три основных типа шаговых двигателей (ШД), отличающихся конструкцией ротора: с пассивным зубчатым безобмоточным  ротором (реактивный), индукторный и с активным ротором из постоянных магнитов.

ШД активного типа - это двигатели с постоянными магнитами на роторе. Пример четырехфазного ШД активного типа приведен на рис. 1.

Рис.1. Четырехфазный двигатель активного типа. Схема конструкции (а)

и схема управления (б)

Постоянный магнит используется в качестве ротора, а статор имеет 4 выступа, вокруг каждого из которых имеется обмотка. Схема управления приведена на рис. 1 б. Выход с каждой из фаз соединен с положительным зажимом источника питания. Если фазы возбуждаются в последовательности 1-2-3..., ротор будет поворачиваться по часовой стрелке. Очевидно, что для этого ШД шага равен 90°. Если число полюсов статора и магнитных полюсов ротора удвоить, то получиться четырехфазный ШД с углом шага 45°.

Особенность ШД с постоянными магнитами на роторе состоит в том, что ротор в конце движения приходит в фиксированное положение даже при снятии питания с обмоток статора. Здесь срабатывает механизм фиксации, и данное фиксированное положение называется положением фиксации. Как правило, положения фиксации совпадают с конечными положениями при возбужденных фазах (положениями равновесия), когда возбуждена одна из фаз. 

Система коммутации обмоток может быть несимметричной (нечетным и четным тактам соответствует возбуждение различного числа ОУ) и симметричной (на всех тактах коммутации возбуждается одинаковое число ОУ).

       Рис.2. Диаграмма 8-тактной разнополярной ротора несимметричной системы коммутации.                                      

Рис.3. Диаграмма положения при  несимметричной системе коммутации.                     

       Система коммутации называется несимметричной, если нечетным и четным тактам соответствует возбуждение различного числа ОУ. Симметричной называется система коммутации, если  на всех тактах возбуждается одинаковое число ОУ.

На рис. 3 показана диаграмма положения ротора двигателя активного типа при такой коммутации. При данном способе коммутации величина магнитного потока Ф0 на нечетных и четных тактах различна. В результате этого изменяется и синхронизирующий момент от такта к такту. Это является недостатком несимметричной системы коммутации обмоток управления ШД.

Для симметричной разнополярной схемы коммутации диаграмма управляющих импульсов и результирующий магнитный поток статора и положение ротора будут иметь вид, представленный на рис. 4.

Рис.4. Диаграмма симметричной разнополярной схемы коммутации (а) и диаграмма результирующего потока статора (б)