Мастерская по наладке электроприводов
Силовые электродвигатели
Шаговый электродвигатель представляет собой разновидность синхронной машины, обмотки управления которой возбуждаются m-фазной системой (прямоугольных импульсов напряжения, а ротор выполняется без вспомогательной пусковой обмотки (беличьей клетки). В системах, где используются ШД, частота управляющих импульсов изменяется в широком диапазоне по произвольным законам. В связи с этим ШД работает преимущественно в динамических режимах.

Он должен входить в синхронизм без скольжения. Особенности функционального назначения ШД привели к появлению специальных конструкций, отличающихся от широко распространенных синхронных машин. ШД обычно выполняются с минимально возможным диаметром ротора и имеют значительное число полюсов, что позволяет получить малую величину шага. Как и синхронные машины, ШД могут быть классифицированы по числу фаз и способу возбуждения магнитной системы. Дополнительными признаками являются особенности конструктивного изготовления.

По рабочим моментам ШД можно условно разделить на микродвигатели (десятки - сотни грамм-сантиметров), серводвигатели (сотни-тысячи грамм-сантиметров) и силовые двигатели (от долей килограммометров и выше). С точки зрения способа возбуждения магнитной системы различают ШД с активным (возбужденным) ротором и ШД с реактивным ротором (возбуждение со стороны статора). Геометрический угол поворота ротора при единичной коммутации обмоток управления, или механический шаг двигателя любого типа, равен:

Шаговые двигатели с активным ротором обычно выполняются с крупным шагом, так как величина полюсной дуги ротора с постоянными магнитами или электромагнитным возбуждением не может быть уменьшена ниже известных пределов из-за резкого ухудшения использования машины. Освоенные промышленностью четырехфазные двигатели типов ШДА и ДШ с постоянными магнитами на роторе имеют шаг 22,5° при р=4 и 18° при р = Наиболее крупные двигатели из серии ДШ могут использоваться в качестве силовых. С целью уменьшения шага предложены конструкции двухстарторного или двухроторного ШД.

Полюсы роторов двухроторного ШД сдвинуты на 90 эл. град, а обмотки управления расположены на одном общем статоре. Шаговые двигатели с активным ротором применяются в низкочастотных приводах с относительно высокой скоростью вращения или при работе на значительную инерционную нагрузку через понижающий редуктор. При возбуждении магнитной системы со стороны статора зубчатый реактивный ротор можно выполнить с большим числом полюсов. Число пар полюсов такого двигателя равно числу зубцов его ротора.

Усилитель выполнен по балансной схеме и состоит из трех усилительных каскадов. Первый каскад (транзисторы ПТХ и ПТ2) выполнен по схеме эмиттерного повторителя, что обеспечивает получение высокого входного сопротивления (50 100 ком). Второй каскад (транзисторы ПТЪ и ПТ4) выполнен по схеме с общим эмиттером, обеспечивающей наибольшее усиление по мощности. Выходной каскад (транзисторы ЯГ5, ПТе, ПТ7 и ЯГ8) выполнен также по схеме с общим эмиттером на составных транзисторах.

При общем питании второго и третьего каскадов усилителя изменение начальной рабочей точки второго каскада приводит к смещению рабочей точки и выходного каскада, вследствие чего снижается коэффициент усиления усилителя при средних сигналах, так как транзисторы раньше входят в нелинейную область, и работа плеч выходного каскада становится несимметричной. Для устранения влияния режима транзисторов каскадов друг на друга в усилителе принято раздельное питание второго и третьего каскадов.

Применение двух настроечных потенциометров вызвано тем, что последние, помимо корректировки нуля, что в принципе может быть осуществлено при помощи лишь одного потенциометра, позволяют также частично скомпенсировать наводки, главным образом с частотой 50 гц, всегда присутствующие в реальных схемах. Стабилитроны СТХ и СГ2, включенные на входе усилителя, предназначены для защиты транзисторов первого каскада от перенапряжений, возникающих при динамических режимах (пуск и торможение на больших скоростях, сброс и наброс нагрузки).

Без особых затруднений удается изготовить ШД с ценой шага 1-5°, что весьма важно для снижения абсолютной угловой ошибки. При частотах управляющих импульсов достигающих нескольких сотен герц, эти двигатели имеют низкую скорость вращения и часто применяются без редукторов. По принципу действия ШД с зубчатым ферромагнитным ротором являются индукторными синхронными машинами.

Магнитная система таких двигателей подмагничивается со стороны статора постоянным во. времени и неподвижным в пространстве потоком. Этот поток может быть создан одним из следующих способов: отдельной обмоткой возбуждения постоянного тока; постоянными магнитами, размещенными на полюсах или на спинке статора; постоянной составляющей тока в обмотках управления ШД.

При наличии отдельной обмотки возбуждения или постоянного магнита на обмотки управления (фазы) ШД подается система разнополярных импульсов напряжения. Если на статоре ШД имеются только обмотки .управления, то они возбуждаются системой однополярных импульсов напряжения. Фазные напряжения могут быть в этом случае представлены рядом Фурье, содержащим, помимо постоянной составляющей, лишь нечетные гармонические составляющие:

Где постоянная составляющая приложенного напряжения; амплитуды гармонических составляющих импульсного сигналя. Таким образом, в каждой фазе ШД наряду с переменными токами, образующими вращающееся магнитное поле, протекает постоянный ток, обеспечивающий подмагничивание магнитной системы. Наименьшее число обмоток управления, необходимое для обеспечения реверса и устойчивой работы индукторного ШД, зависит от метода его возбуждения.

При возбуждении от специальной обмотки или с помощью постоянных магнитов оно равно двум, а при подмагничивании за счет постоянной составляющей U0 - трем. Следует отметить, что число фаз ШД необязательно совпадает с числом реальных обмоток управления, пространственно сдвинутых между собой. Равенство чисел фаз и обмоток управления достигается только тогда, когда количество одновременно возбуждаемых обмоток неизменно для каждого такта коммутации.

При периодическом изменении числа одновременно возбужденных обмоток. Продольный разрез силового трехстаторного ШД управления угол поворота вектора результирующей н. с, соответствующий единичному переключению обмоток, также изменяется, что эквивалентно новому числу фаз ШД. Соответственно цена шага может быть увеличена или уменьшена вдвое. Очевидно, что увеличение цены шага вдвое возможно только при четном числе обмоток управления. От числа фаз ШД существенно зависят многие параметры и характеристики шагового привода.

На второй вход усилителя вход тока ограничения сигнал поступает только при превышении током якоря тока уставки (пуск на большую скорость, перегрузка по току при аварийных режимах). Этот сигнал имеет такую полярность и величину, при которой напряжение на выходе усилителя соответствует запиранию тиристоров (для реверсивной схемы это группа тиристоров, где ток превышает величину уставки). Усилитель имеет следующие технические параметры: коэффициент усиления /(=50, уход нуля во времени и при изменении температуры от +15 до +60°С составляет 10 20 мв.

Модулятор усилителя выполнен по ключевой схеме на четырех транзисторах ПТ ПТА, на базы которых через сопротивления R R4 поступают прямоугольные импульсы частотой 500 гц со вторичных обмоток трансформатора IT. Транзисторы ПТ ПТА включены по схеме с общим коллектором, что обеспечивает высокую стабильность модулятора и малую зону нечувствительности, не превышающую нескольких милливольт.

Выполнение модулятора на четырех транзисторах обеспечивает высокий коэффициент передачи, малый дрейф нуля и малый уровень помех. С выхода модулятора через конденсаторы Сг и С2 сигнал переменного тока прямоугольной формы поступает на первый каскад усилителя переменного тока, выполненный по схеме эмиттерного повторителя на транзисторах ПТ$ и ПТв. Использование в качестве первого каскада эмиттерного повторителя вызвано необходимостью получения большого входного сопротивления усилителя.


Спонсор публикации:
©2009-2012 - Права защищены
Укажите ссылку на источник при копировании информации