Характеристики крутящего момента шагового двигателя

Характеристики крутящего момента симметричны относительно оси абсцисс, как показано на рис. 6,а.

Рис. 6а. Характеристики крутящего момента шагового двигателя (верхний масштаб оси абсцисс соответствует шаговому двигателю с активным ротором, нижний — шаговому двигателю с реактивным ротором) с ненасыщенными симметричными полюсами;

Характеристики крутящего момента симметричны относительно начала координат, как показано на рис. 6,б.

Рис. 6б. Характеристики крутящего момента шагового двигателя (верхний масштаб оси абсцисс соответствует шаговому двигателю с активным ротором, нижний — шаговому двигателю с реактивным ротором) с насыщенными симметричными полюсами.

Характеристики крутящего момента шагового двигателя с несимметричными полюсами ротора или статора имеет равновеликие полуволны различной периодичности (рис. 6,в), для каждой из которых может быть построен ряд Фурье вида (8) и (9) с периодическим продолжением. В практических расчетах статического момента ограничиваются рассмотрением первых членов ряда. При анализе шагового двигателя с симметричной ненасыщенной магнитной системой иногда достаточно принять во внимание только первую гармонику.

Рис. 6. Характеристики крутящего момента шагового двигателя (верхний масштаб оси абсцисс соответствует шаговому двигателю с активным ротором, нижний — шаговому двигателю с реактивным ротором) с несимметричными полюсами статора или ротора.

При подаче управляющего импульса, переключающего обмотки управления, ось результирующей н. с., характеристики крутящего момента, а в конечном счете и ротор смещаются на шаг.

В электрических радианах шаг с учетом (1), (2) и (4) равен:

Сдвинув характеристику статического синхронизирующего момента на шаг и найдя точку пересечения с исходной характеристикой, мы определим пусковой момент двигателя, т. е. наибольший момент нагрузки, при котором возможны пуск и дальнейшая работа двигателя. С увеличением числа фаз точка пересечения характеристик повышается и перегрузочная способность двигателя растет. При весьма большом числе обмоток управления предельный пусковой момент нагрузки стремится к максимальному статическому моменту (опрокидывающему моменту) шагового двигателя, что соответствует условиям работы синхронных машин, у которых при вращении поля характеристики крутящего момента смещаются плавно. Дискретное смещение вдоль расточки воздушного зазора вектора результирующей н. с. и характеристики крутящего момента составляют главное отличие шагового двигателя от синхронных двигателей, в силу которого шаговые двигателя обладают худшей перегрузочной способностью и устойчивостью.

Рассматривая характеристики крутящего момента (рис. 6), можно сделать вывод, что для обеспечения отличного от нуля пускового момента необходимо иметь минимум одну обмотку управления у шагового двигателя с несимметричным активным ротором и две оботки в случае шагового двигателя с симметричным активным ротором или несимметричным реактивным ротором.

Минимальное число обмоток управления для шагового двигателя с симметричным реактивным ротором равно трем, так как при наличии только двух обмоток управления характеристики крутящего момента при подаче управляющего импульса сдвигается на пи/2 электрических радиан и пересекается с исходной характеристикой на оси абсцисс, т. е. пусковой момент двигателя равен нулю.