Механическая характеристика шагового двигателя

С увеличением частоты следования управляющих импульсов среднее значение синхронизирующего момента на валу шагового двигателя падает. Это объясняется тем, что э. д. с. самоиндукции и вращения становятся соизмеримыми с напряжением источника тштания и ток в обмотках управления за время такта не успевает нарастать до установившегося значения. Механическая характеристика двигателя, дающая зависимость среднего значения синхронизирующего статического момента на валу шагового двигателя от частоты следования управляющих импульсоа, имеет резко выраженный падающий характер (см. гл. 4, рис. 36 н 39). Механическая характеристика двигателя тем мягче, чем больше электромагнитные постоянные времени обмоток управления и чем большее возбуждение имеет ротор (у шагового двигателя с активным ротором).

Электромагнитная постоянная времени обмотки управления реактивного шагового двигателя при заданном объеме магнитной системы увеличивается с уменьшением числа независимых в магнитном отношении контуров [Л. 21, 22]. Наибольшая электромагнитная постоянная времени обладают шаговые двигателя с обмоткой управления в виде кольцевой катушки и одноименнополюсным возбуждением всех зубцов статора и ротора. Наименьшая электромагнитная постоянная времени имеют шаговые двигателя с обмоткой управления, выполненной в виде отдельных катушек, размещенных на каждом зубце статора, т. е. при возбуждении всех зубцоа статора и ротора с чередующейся полярностью.

Следует отметить, что, поскольку синхронизирующий статический момент пропорционален квадрату н. с., действующей в каждом независимом магнитном контуре, образованном парой полюсов статора и ротора, то, размещая обмотку управления на каждом зубце с целью уменьшения ее электромагнитной постоянной времени, мы одновременно во столько же раз уменьшаем и синхронизирующий статический момент шагового двигателя.

Радикальным средством получения более жесткой механической характеристики двигателя могут служить следующие методы:

1. Автоматическое регулирование напряжения источника питания таким образом, чтобы среднее значение тока в обмотке управления поддерживалось неизменным. Механическая характеристика двигателя Одна из таких систем была разработана в Институте электротехники АН УССР применительно к тиратронной схеме управления трехстаторным шаговым двигателем [Л. 19].
2. Придание источнику питания характеристик, близких к характеристикам источника тока. При питании обмоток управления однополярными импульсами, т. е. без реверса токов в обмотках, это может быть достигнуто путем включения значительного индуктивного сопротивления в общий для всех обмоток минусовый провод схемы [Л. 23]. Чаще всего, однако, последовательно с обмотками управления включаются балластные активные сопротивления, форсирующие нарастание токов в обмотках управления при включении для получения более жесткой механической характеристики двигателя

Отметим, что любые средства получения жестких механических характеристик двигателя приводят к ухудшению внутреннего электромагнитного коэффициента демпфирования свободных колебаний ротора, так как напряжение в цепи обмотки управления становится значительно больше э. д. с. вращения.

Коэффициент форсирование двигателя, определяемый как отношение величины полного сопротивления цепи обмотки к сопротивлению обмотки для реактивных шаговых двигателей выбирается равным Кф = 3—7, а в некоторых случаях и большим. Коэффициент полезного действия установки при этом оказывается очень низким, но метод универсален, так как добавочные активные сопротивления могут вводиться последовательно с обмотками при питании последних как однополярными, так и знакопеременными импульсами при форсирование двигателя.

Сравнивать коэффициент полезного действия к. п. д. различных шаговых двигателях следует при одинаковой частоте подачи управляющих импульсов с учетом потерь в форсирующих сопротивлениях. В общем случае при наличии электромагнитной связн между обмотками управления к. п. д. коэффициент полезного действия шагового двигателя может быть высоким. Если связь между обмотками отсутствует, к. п. д. коэффициент полезного действия мал, и его теоретически предельное значение без учета потерь в меди и стали равно 50%.