Устойчивость работы шагового двигателя

Число обмоток управления определяет также степень устойчивости шагового двигателя, т. е. его способность работать без потери шагов, что совершенно необходимо в системах без обратных связей. Введем понятия статической устойчивости и динамической устойчивости шагового двигателя. Зоной статической устойчивости назовем окрестность точки устойчивого равновесия на характеристике крутящего момента (рис. 6), из которой ротор после снятия вынуждающего воздействия возвращается в точку устойчивого равновесия, не проходя точек неустойчивого равновесия А и В.(Рис. 6)

Статическая устойчивость шагового двигателя с симметричным активным ротором симметрична относительно точки устойчивого равновесия О и равна отрезку АВ (рис. б,а),

Статическая устойчивость шагового двигателя с симметричным реактивным ротором также симметрична относительно точки устойчивого равна весия О и равна отрезку АВ (рис. б,б), но вдвое уже

Статическая устойчивость реактивных шаговых двигателях с несимметричной магнитной системой несимметрична относительно точки устойчивого равновесия; отрезки АО и 0В на рис. б,в не равны:

Понятие статической устойчивости для шагового двигателя совпадает с определением устойчивости синхронных машин.

Динамическая устойчивость - окрестность точки устойчивого равновесия исходной характеристики крутящего момента, из которой ротор после снятия вынуждающего воздействия попадает в точку устойчивого равновесия О новой характеристики, смещенной на шаг, не проходя точек неустойчивого равновесия смещенной характеристики А и В. Динамическая устойчивость всегда несимметрична относительно исходной точки устойчивого равновесия. Ее отрицательная часть, отсчитываемая в сторону, обратную смещению характеристики и движению ротора, равна отрицательной части ,зоны статической устойчивости, уменьшенной на величину шага, а положительная часть, отсчитываемая в сторону движения ротора, равна положительной части зоны статической устойчивости, увеличенной на величину шага Как видим из рис. 6, отрицательная часть зоны динамической устойчивости равна отрезку АО, а положительная часть — отрезку ОВ

Динамическая устойчивость шагового двигателя с симметричным активным ротором

Динамическая устойчивость шагового двигателя с симметричным реактивным ротором

Динамическая устойчивость шагового двигателя с несимметричным реактивным ротором

Приведенные выражения показывают, что в направлении вращения ротора шагового двигателя с любым числом обмоток управления имеет запас устойчивости, превышающий величину шага, тогда как в обратном направлении зона динамической устойчивости шагового двигателя с реактивным ротором может быть меньше шага. Действительно, отрицательная часть зоны динамической устойчивости реактивного шагового двигателя с тремя обмотками управления м=3 равна половине шага

Это означает, что если управляющий импульс переключает обмотки управления в момент, когда ротор в процессе свободных колебаний около исходной точки устойчивого равновесия О (рис. 6,6) отклонился в сторону, обратную направлению вращения, больше, чем на полшага, т. е. за точку А, то ротор оказывается вне зоны динамической устойчивости по отношению к новой характеристике, смещенной на шаг вперед. Ротор переместится в направлении ближайшей точки устойчивого равновесия, т. е. назад. Происходит опрокидывание или сбой шагового двигателя. При поступлении следующих тактовых импульсов может наступить режим хаотических движений ротора.