Частотные характеристики шагового двигателя

Частотные или механические характеристики шагового двигателя Мср = ф(f), снятые при помощи торзиометра с контактными кольцами, представлены кривыми на рис. 36. Момент сопротивления при снятии характеристики шагового двигателя Mcp = ф(f) создавался тормозным шкивом. Для каждой частоты следования управляющих импульсов определялся ток тензоусилителя, соответствующий холостому ходу и максимальной нагрузке шагового двигателя. По их разности была построена характеристика шагового двигателя МСр = ф(f). Таким образом, момент холостого хода испытательной установки не входит в кривые рис. 36.

Рис 36 Зависимости среднего вращающего момента и тока в общем проводе от частоты следования управляющих импульсов.

Испытания проводились при двух значениях напряжения источника питания: Uа = 80 в и Uа = 114 в. Перед началом испытаний с помощью сопротивлений ib обмотках управления шагового двигателя устанавливались одинаковые номинальные токи, равные 5 а.

Характеристика шагового двигателя среднего вращающего момента от частоты следования управляющих импульсов, имеет несколько характерных участков. При низких частотах время перемещения ротора на шаг составляет незначительную часть длительности импульса; отработка шага сопровождается значительными колебаниями (имеется в виду нагрузка с малым демпфированием)- Поэтому среднее значение тока тензоусилителя, измеренное магнитоэлектрическим миллиамперметром, падает при частотах менее 40—50 гц. Среднее значение вращающего момента шагового двигателя при низких частотах, как показала экспериментальная проверка, не представляет интереса.

Для частот от 50 гц и выше характеристики шагового двигателя Мср = ф(f) имеют два участка, на которых средний вращающий момент резко уменьшается с увеличением частоты. Между этими участками вращающий момент в некотором диапазоне частот остается практически постоянным. Объяснить такой ход характеристики шагового двигателя можно, рассматривая шаговый двигатель совместно со схемой трехфазного триггера на тиратронах. Ток при отключении какой-либо обмотки управления продолжает не которое время протекать из-за наличия конденсатора и зажженного тиратрона соседней обмотки управления. Из осциллограммы на рис. 33,0 и г видно, что отключаемая и включаемая обмотки управления обтекаются токами с некоторым временным перекрытием. Ток в отключаемой обмотке управления кратковременно повышается.

Если при низких частотах эти явления не оказывают заметного влияния на работу шагового двигателя, так как время импульса значительно больше времени спадания тока в отключаемой обмотке управления, то уже при частоте 100 гц положение меняется. Одновременное протекание тока в обеих обмотках управления отмечается в течение половины длительности импульса. Совместная работа двух обмоток управления компенсирует уменьшение среднего вращающего момента с повышением частоты следования управляющих импульсов. Характеристика шагового двигателя Мср=ф(f) в этом интервале частот имеет горизонтальный участок. При дальнейшем увеличении частоты ток протекает одновременно по всех трех обмотках управления шагового двигателя Момент на валу двигателя, работающего мри этом ,в режиме синхронного вращения, резко падает. Средний ток в общем проводе возрастает выше предварительно установленного значения i=5 а, что полностью согласуется с данными осциллограмм (рис. 33).

Увеличение форсировки, как видно из характеристик шагового двигателя Mср = ф(f) для напряжений 80 и 114 В, приводит к повышению среднего вращающего момента шагового двигателя при заданной частоте следования импульсов и проблемной лаборатории электромеханики МЭИ аналогичные испытания были проведены для трехстаторного шагового двигателя с тороидальными обмотками управления на статорах. Сосредоточенные тороидальные обмотки управления позволили получить более высокий синхронизирующий статический момент при тех же габаритных размерах шагового двигателя, но с большими электромагнитными постоянными времени. Как и следовало ожидать, средний вращающий момент таких двигателей падает до нуля значительно быстрее с увеличением частоты.

Большой интерес представляет изучение характера отработки шага при различных частотах управляющих импульсов и видах нагрузки.