Запись отработки угла специальным оптическим датчиком

Для записи отработки угла во времени 0 =f(t) во всем диапазоне частот управляющих импульсов был создан специальный оптический датчик, состоящий из легкого диска с узкими радиальными прорезями, число которых равно числу шагов двигателя на оборот, и поворотного зеркальца. Оптический датчик служит приставкой к оптической системе магнитно-электрического осциллографа, из которого предварительно удален один вибратор.

На осциллограммах рис. 37 (от а до г) зафиксирован процесс отработки шаговых перемещений шагового двигателя с небольшим моментом нагрузки, создаваемым щетками торзиометра и нагрузочной машины, ротор - которой использовался для создания дополнительного момента инерции. Одновременно записывались кривые мгновенных значений момента нагрузки на валу шагового двигателя и мгновенных значений тока в общем проводе. Предварительно токи в обмотках управления устанавливались равными 5 а.

На осциллограмме (рис. 37б) записаны те же кривые, но при работе шагового двигателя в приводе продольной подачи вертикально-фрезерного станка 6Н12П с моментом статического сопротивления около 0,4 кГ • м.

Рис. 37. Осциллограммы мгновенных значений угла поворота ротора, момента нагрузки на валу шагового двигателя и тока в общем проводе при отработке серии шагов.

а, б, в и г — работа при холостом ходе; д — работа в приводе подачи станка 6Н12П.

Характеристики шагового двигателя в динамическом режиме при холостом ходе и под нагрузкой, с обгонным фиксатором и без фиксатора показали следующее:

1. При напряжении питания Уа=110 о и форсировке 1,6 шаговый двигатель без фиксатора работает устойчиво в диапазоне частот 0—550 гц, кроме частоты 20 гц.
2. Частота 20 гц при работе на холостом ходу является резонансной для данного шагового двигателя. Амплитуда свободных колебаний ротора при работе двигателя на этой частоте превышает величину шага, что приводит к сбоям хода двигателя.
3. При наличии обгонного фиксатора шаговый двигатель работоспособен во всем диапазоне частот независимо от характера нагрузки.
4. Приемистость шагового двигателя при холостом ходе равна 110 гц.
5. Дискретный характер отработки шагов, когда ротор шагового двигателя имеет фиксированную точку останова в пределах шага, наблюдается для частот ниже 50 гц.

Создание силовых шаговых двигателей с высоким быстродействием встречает большие трудности, так как момент инерции и электромагнитные постоянные времени обмоток управления велики. С точки зрения быстродействия наилучшие характеристики шагового двигателя могут быть получены при использовании на выходе шагового двигателя гидроусилителя или механического усилителя. Однако это не всегда возможно и требует усложнения системы. Поэтому работы в области силовых шаговых двигателей продолжаются.

Разработаны конструкции силовых шаговых двигателей с максимальным синхронизирующим статическим моментом 0 кГ • м и частотой приемистости при холостом ходе 200 имп/сек. Шаг двигателя равен 2,5°. Магнитная система каждого статора выполнена шсстиполюсной с зубцами па каждом полюсном выступе статора. Среди реактивных силовых шаговых двигателей этот двигатель обладает наиболее высокими статическими и динамическими характеристиками.