2.6 Шаговые приводы прессов для автоматизированного раскроя

Принципиальная схема шагового электродвигателя (ШЭД) показана на рис. 2.7. Ротор 1 пред­ставляет собой цилиндр, выполненный из ферромагнетика (постоянного магнита). На боковой части ротора нарезаны зубцы с угловым шагом

αz = 360 ° / z,

(2.6)

где z – число зубцов.

Статор состоит из кор­пуса 2 и прикрепленных к нему пар полюсов 3, 4 и 5, выполненных из электротехнической стали. Полюса охватываются катушками из про­водников. Проводники катушек каждой пары полюсов составляют единую электрическую цепь (обмотку полюса), выводы которой присоединены к общей шине и к выходам блока электронного коммутатора (через усилители мощности).

На рис. 2.7 а показаны три пары полюсов и соот­ветствующие обмотки, выводы которых поименованы аналогично выхо­дам блока электронного коммутатора: А, В и С.

На внутренней цилиндрической части полюсов нарезаны зубцы с тем же угловым шагом αz, что и в роторе (рис. 2.7 б). Особенность взаимного расположения полюсов на статоре 2 состоит в том, что зубцы полюсов 3 (фаза А) сдвинуты на 1/3 углового шага αz отно­сительно зубцов полюсов 4 (фаза В), последние сдвинуты на 1/3 углового шага относительно зубцов полюсов 5 (фаза С) и, наконец, зубцы полюсов 5 сдвинуты на 1/3 углового шага относительно зубцов полюсов 3 (фаза А).

Рисунок 2.7 – Принципиальная схема ШЭД

Работа ШЭД при трехтактной коммутации проис­ходит следующим образом.

При коммутации обмотки полюсов 3 (фаза А) в воздушном зазоре между зубцами полюса 3 и ротора возникает магнитное поле, силовые линии которого устанавливают зубцы ротора точно против зубцов полюсов 3.

При коммутации обмотки полюсов 4 (фаза В) зубцы ротора уста­навливаются точно против зубцов полюсов 4, при этом ротор прово­рачивается на 1/3 углового шага αz. При коммутации обмотки по­люсов 5 (фаза С) происходит поворот ротора еще на 1/3 αz и т. д.

При шеститактной коммутации фаз происходит возбуждение сначала одной фазы (например, фазы А), затем двух фаз (А и В). При этом ротор поворачивается за один такт коммутации на 1/6 углового шага αz, так как при одновременном воздействии магнитных полей двух пар полюсов (А и В), зубцы которых сдвинуты на α/3, равнодействующая сила устанавливает ротор в промежуточное положение между положениями, которое бы он занимал при возбуждении только фазы А и В. В общем случае угол поворота ротора за один такт коммутации составит

Δα = 360 ° / Z · m,

(2.7)

где m – число тактов коммутации в цикле.

При частоте тактов f происходит вращение ротора с угловой скоростью

ω = (2π / Z · m) · f = Δα · f.

(2.8)

К основным показателям шаговых электродвигателей можно отнести следующие. Максимальный статический момент Мст.max – момент, развиваемый на валу ротора в неподвижном его состоянии при возбужденной обмотке статора. Максимальная приемистость – частота управляющих импульсов, до которой ротор ШЭД плавно разгоняется, сохраняя при этом величину Мст.max. Шаг Δα – угол поворота ротора ШЭД за один такт коммутации.

График зависимости момента Мд на валу ШЭД от частоты f управляющих импульсов или угловой скорости ротора ω = f · Δα называется механической характеристикой. Механическую характеристику строят на основании результатов эксперимента.

Различают статические и динамические механические характеристики ШЭД. При исследовании статических механических характеристик измеряют Мд при установившемся режиме работы, то есть при f = const (ω = const). Изменяют f в заданном диапазоне и для каждого фиксированного значения f определяют такой момент на валу ШЭД, при котором не происходит потеря управляющих импульсов.

   
© ALLROUNDER