Развертка магнитной цепи нереверсивного шагового двигателя

Рис. 20a. Схемы развертки магнитной цепи нереверсивного двухфазного шагового двигателя с активным ротором и короткозамкнутым пусковым витком на статоре с одной обмоткой, питаемой знакопеременными импульсами.

В пазах статора уложена одна обмотка управления (рис. 20,а), направление тока в которой реверсируется при поступлении каждого управляющего импульса. Эта обмотка управления может быть заменена двумя обмотками управления, встречно уложенными в одни и те же пазы и поочередно включаемыми на напряжение источника постоянного тока.

Возможен, наконец, и третий вариант, когда и пазы статора уложены постоянно включенная обмотка возбуждения и со сдвигом на одно зубцовое деление — обмотка управления со вдвое большим числом пйтков (рис. 20,6). При обесточенной обмотке управления ОУ полюсы статора возбуждены с чередующейся полярностью обмоткой возбуждения 0В. При включении обмотки управления полярность возбуждения всех полюсов статора изменяется на обратную.

Рис. 20б. Развертка магнитной цепи нереверсивного двухфазного шагового двигателя с обмоткой возбуждения и обмоткой управления, питаемой однополярнымн импульсами.

Таким образом, все три типа обмоток эквивалентны в электромагнитном отношении. В первом случае использование машины по меди наилучшее, но требуется наиболее сложная схема управления. При наличии обмотки возбуждения и обмотки управления машина используется по меди лишь на 1/3, но схема управления наиболее проста.

Шаг двигателя равен одному полюсному делению статора или ротора. При переключении обмотки управления часть полюса статора, охваченная короткозамкнутым витком, некоторое время сохраняет первоначальное потокосцепление с полюсом ротора. Ротор стремится занять положение, соосное с короткозамкнутым витком. Постепенно н. с. переключенной обмотки статора преодолевает реакцию короткозамкнутого витка, и весь полюс статора приобретает обратную полярность. При этом полюс ротора, испытывая силы отталкивания со стороны одноименно возбужденного полюса статора и силы притяжения со стороны когтеобразного выступа смежного полюса статора, возбужденного с обратной полярностью, продолжает вращение в направлении нового положения устойчивого равновесия.

Короткозамкнутый виток выполняет роль второй фазы, осуществляя вращение поля, но ротор не фиксируется вдоль оси короткозамкнутого витка, так как его действие проявляется только во время переходного процесса. Таким образом, с точки зрения протекания электромагнитных процессов рассматриваемый шаговый двигатель следует отнести к двухфазным шаговым двигателям с активным ротором и несимметричной магнитной системой. Зона динамической устойчивости такого двигателя вдвое шире, чем у рассмотренных выше реактивных двухфазных шаговых двигателей с несимметричной магнитной системой.

Коэффициент полезного действия двигателя улучшается благодаря трансформации части магнитной энергии в короткозамкнутый виток при коммутации обмотки управления. Демпфирование свободных колебаний ротора осуществляется за счет наведения э. д. с. в обмотки статора и короткозамкнутые витки при движении ротора. Двигатель обладает высокой динамической добротностью, поскольку в создании синхронизирующего статического момента участвуют все полюсы статора и ротора.

Недостатком шаговых двигателей является сравнительно большой шаг, так как на статоре может быть выполнено ограниченное число расщепленных клювообразных полюсов.