Редукторный трехфазный шаговый двигатель

На рис. 38 показаны геометрия магнитной системы и схема обмоток управления конструкции шагового двигателя типа ШД-4 [Л. 73 и 74]. Поскольку магнитопровод статора облип, обмотки управления могут быть размещены на полюсных выступах статора таким образом, чтобы коэффициент связи между ними был высоким. Каждая обмотка управления состоит из катушек, расположенных на четырех полюсных выступах статора. Между собой обмотки управления сдвинуты на один полюсный выступ, так что каждым полюсный выступ статора охватывается катушками смежных обмоток управления. Благодаря этому при отключении одной обмотки управления энергия сцепленного с ней магнитного поля трансформируется во включаемую обмотку управления. Коэффициент полезного действия двигателя улучшается, а ток быстрее достигает установившегося значения.

Рис. 38. Магнитная система и схема соединения обмоток управления редукторного трехфазного шагового двигателя конструкции ЭНИМС.

Каждому переключению обмоток управления соответствует возбуждение последовательно расположенных полюсов статора, т. е. поворот оси н. с. в воздушном зазоре. Зубцы ротора соосны с зубцами одной диаметрально расположенной пары полюсных выступов статора и смещены на 1/3 зубцового деления соответственно по и против часовой стрелки по отношению к зубцам двух других пар полюсных выступов. Поэтому каждому переключению обмоток управления соответствует поворот ротора на 1/3 зубцового деления, а направление вращения зависит от очередности коммутации обмоток управления. Обмотки управления подключаются к источнику постоянного тока с неизменной полярностью. Схема управления такая же, как для трехстаторных двигателей.

Зона динамической устойчивости всех трехфазных шаговых двигателей как трехстаторных, так и редукторных равна половине шага. Поэтому на определенных частотах при холостом ходе возможны резонансные колебания ротора, приводящие к потере шагов. С целью устранения резонансных явлений, а также для уменьшения цены шага можно воспользоваться шеститактной схемой управления, обеспечивающей одновременное включение то одной, то двух обмоток управления шагового двигателя. При этом шаг двигателя уменьшается вдвое, а зона устойчивости, как отмечалось в гл. I, становится равной двум шагам. При такой схеме управления двигатель работает без сбоев во всем рабочем диапазоне частот при любых нагрузках.

На рис. 39а показаны механические характеристики двигателя ШД-4 при питании его от различных схем управления. На рис. 39б сопоставлены механические характеристики двигателей ШД-4Б, ШД-4 и ШД-5.

Общий вид шагового двигателя, разработанный ЭНИМС, показан на рис. 8, а их основные показатели приведены в табл. 5.

Следует отметить, что редукторные шаговые двигатели, разработанные и внедренные в промышленное производство ЭНИМС, являются в. настоящее время самыми совершенными среди известных у нac и за рубежом реактивных двигателей с малым, шагом.

Рис. 39a. Механические характеристики двигателя ШД-4

На рис. 39б сопоставлены механические характеристики двигателей ШД-4Б, ШД-4 и ШД-5 при питании их от различных схем управления.

Рис. 39б. Механические характеристики двигателей ШД-4Б ШД-4 и ШД-5

Использование редукторных шаговых двигателей по меди может быть значительно улучшено, если пойти на усложнение схемы управления и питать обмотки управления двигателя знакопеременными импульсами. Действительно, при питании обмоток управления однополярными импульсами с некоторой скважностью обмотки управления шагового двигателя во время пауз поочередно оказываются обесточенными, что ведет к неполному использованию заложенной в машину меди. Наоборот, при питании знакопеременпымк импульсами со скважностью, равной единице, процесс коммутации обмоток управления состоит в поочередном изменении направления тока в обмотках управления. Обмотки шагового двигателя при этом не бывают обесточенными (за исключением самого момента переключения) и одновременно создают результирующую н. с., ось которой в зависимости от полярности включения обмоток совпадает с некоторой диаметральной парой полюсных выступов статора.

С точки зрения протекания электромагнитных процессов также достигается существенный выигрыш, поскольку мы коммутируем одновременно только одну обмотку управления, а н создании синхронизирующего момента участвуют все три обмотки управления. Тем самым электромагнитная постоянная времени уменьшается в 3 раза.