Кенио Т. Шаговые двигатели и их микропроцессорные системы управления, страница 24

Прн д = Оз две крявые пересекаются. Момент, создаваемый в мой точке, является максимальным пусковым моментом, так как разница равна н)стю и Р н с. 6. 11. Псстоявный момент сопротпзппззя, сбеспсчеаз. еммй сисой тязнстн: 1- юзгоемйдзюзтееь; 2 — трос; 3 — нмрузхз Р н с. 6. 12. момент денгзтепз, обеспечеэмосэгй запуск дзз случая нагрузки, обеспечнееемой оздоа тюеестн: 1 — разность моммпоз дез ускорения нагрузки; 2 — поиоэезне рзззозесза 141 Р н с. 6.

13. Система, и котороа момент нагрузки лрн заиуске, залистал сштическим моментом трешш: 1 — нагрузка; 2 — шагоимп двигатель; 3 — мотвшическня тросик двигатшть может запуститься юлько прн минвмальвой часюте следования импульсов. Из анализа рис. 6.12 молао эакжючмть, что существует определенная разница между максимальным пусковым и статическим моментами. При синусоидальной модели зависпьюстп статического ьюмента от положения ротора отношение удерхшвающего момента к максималы ному пусковому значению равно /2. в случае, показанном на рвс. 6.13, момент сопротивления нагрузки прн пуске является статическим моментом трения, т.е.

начальное положение роюра может быль любым в некотором диапазоне около положеввя рпановесия, в коюром абсолютное значение статического момента двигашля меньше момыпа трения нагрузки (рис. 6.14) . На 1асунке начальное полоясение ротора ШД, расположенное дальше всех слева от положения равновеагя, соответствует наибольшей разности моменюв, которая возникает при переключении обмоюк, высоко в юк, и саьюму кому пусковому ьюменту. С другой сюроны, в крайней справа от положения равновесия начальной точке имеет место наименьшая разность моменюв. Измерения пускового момапа днигашля должны проводиться в наихудших условиях, в коюрых создаются минимальные разности моментов. 6.2З.

Зависимости выходного момепш. Испытываемый двигатель начинает движенве в пусковом диапазоне частот вращения н разгоняется при небольшой нагрузке вплоть до нормированной патовой часюты, прн коюрой измеряют вытодной момент. Когда при этой часюте вращения момент нагрузки постепенно возрастает, Гюигатель при некоюром его значении выпадает ю спнхроняэма. Этот момент нагрузки и является вывиспмость выхо ходным моментом при нормированной шаговой частою в 3- вращения.

асть выхошюго момента от шаговой часюты вращения приведена на рнс. 6.6 или 6.7. Как правюто, выходной ьюмевт при низких шатовых частотах вращения близок к пусковому (рис. 6.15) . Суптествуют различные способы приложения ьнэмевта нагрузки при измерении выходного момента. Часто используют фришпшнный юрмоз, М2 шсгсбаа частона ргаегаеия Рис. б. 14. МОМВНТ ПВИГЭЗЯПИ, 0663ПФЧИИВ3033МЙ ВВПуСК. ЛЛЯ случВЯ ИВЗРузкн СЙЮЗЗЧЕСЗЗОТО ТРВЯИЯ 3 1 — максямэльнаи разность моментов; 2 — мнклмальяааразностьмоментов; 3 — нолокение равновесия; 4 — диапазон трения НЭЗРУЭ303 Р и с б. 15. Янэисимосзи ОускОВОЗО (1) н ВыаОЯНОТО (2) мОмеякЗВ От часЗОты сп6ЛОВазипз нмп)чзьсои 103рэалення . З(змерЗМНС мо.

И))( с помоппао ОМЭТРЭ3 вумн пзкэламн3 ППЗЭЛОЯ а) 143 Рн о б. 17. Измеревие моментов Шд с помошыо тевзодатнснов: 1 — мост 1; 2 — мост 2; 3 — дифференциальный усилитель; 4 — тензометрыюж моста 1; 5 — днпгатепья б — тензометры дпя моста 2 содержапшй груз, шкив н дннамометр. Момент нагрузки измеряется по одной нпн двум шкапам динамометра, как зго показано на рис. 6.16. Момент нагрузки тг определяется: в первом случае (рис. 6.16, а): тб = 21(И вЂ” д*), (6.1) где Я вЂ” радиус шкива, м„п, — показания шкапы 1, Н; ез — показания шкалы 2, Н; во втором (рис. 6.16, 6): тс = Я(9,8М вЂ” и), (6.2) , кг; и — показания шкалы, ения моментов применяют в приборе, показанном на Р н с.

б. 18. Гвстеразнсвый ди. немо меер: 1 — испытываемый двпга- 144 Винт с рифленой головкой устанавлнвает натяжение тросика, который управляет моменшм трения, а тензодатчики включаются по мостовой схеме дпя определения разности натяжений Т, — Тз. Прибор может быль использован н дпя юмерепия пускового моьюнта. Однако проблемы создания начальной нагрузки такие же, как и в приборе, показанном на рис. 6.13.

Для измерения выходных моментов ШД может быть использован гнстерезисный дпнамометр (рис. 6.18), предназначенный лпя измерения динамического момента. Однако он не всегда подходит дпя ШД, имеалцнх маленькщ1 угол шага из-за зубютостн механизма, создающего момент и использующего гистереэисные явления 131 . 6.3. УРАВНЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ И УСКОРЕНИЯ 6.3.1. Уравнение динамвки шагового двигателя. Когда ШД сннхроннзируется с юотедоватепьноссью импульсов управления, момент, создаваемый им, уравювешввает ьюмент нагрузки, который представляет собой сумму моментов, обеспечивающих ускорение нагрузки и трение. Это утверхсденне моасет быть вырюаено в виде фундаменталыюго динамического уравяепия ссщ гьг=у — + Рсс+ ТР (6.3) пс где гм — момент, создаваемый ШД; Х вЂ” момент инерция системы ротор— нагрузка; сс — угловая васюта вращения ротора; Р— коэффициент вязкого трения; Ту — момент трения, не зависяппсй от частоты врыцепия. Момент ШД гьг зависит от частотьс вращения, магнитодвнжушей силы, угла и других параметров двигателя, как и в случае статического момента.

Однако здесь он рассматрявается как создаваемыи опредепенимм двигателем с определенной системой управления, работающей по определенюй схеме. При использовании урэиневия (6.3) сделаны следующие допущения: не используется механический демпфер; момент двигателя не имеет колебательных составляющих при рассматриваемых частотах вращения. Первый член в присей части уравнения задает момент, необходпмьй лля ускорения сястемы ротор — нагрузка. Когда момент ротора передается нагрузке с помощью шестеренок, ремней нли иных передаточньсх механизмов, момент инерции не является моментом самой нагрукзн, но должен быть приведен к валу двигателя. Формулы приведения ьюмегпа к валу двигателя даны в 65.1.

Дпя вычнсленнй используется система единиц СИ. В сиспеме СИ единицей угловой часвзтм вращения щ является рад ° с '. Однако на практике принято выражать частоту вращения в терминах щаговых величин (Гц, шаг с ') и уравнение движения в этом случае имеет вид сгГ ,,„= В,,т — + Е,Р1 + ТГ (6.4) щ где ас — угол шага, рад; à — шаговая частота вращения, шаг ° с се-зак ею 145 Ъ, й г 2 частота Вращение аз=— ггВ щ Рв с. б.

19. Моменты еещхливвеиии сухого и вязкою трении в зависимости ет еесготы вращения: 1 — сзззичеекип момент трении Т, при запуске; 2 — момент визмзго трении; 1 — сппическия момент трения Тг Ри с. б. 20. Измеиеиие стетичеекоге мсмеитз треиии". 1 — уиругеи щкзвз; 2 — еиеепеиие; У вЂ” пвигзтевь 63.3. Моменты трения. Момент трения, возникающнн во вращающемся обьекте, изменяется в зависимости от часюты вращения, как это показано на рпс. 6.19. Статический ьюмент трения Т, существует прн пуске двигателя и после запуска он уменьшается, а затем возрастает пропорционщьно частоте вращения.

Коыпонеита, пропорциональная частоте врзщенпя, азответствует вюрому члену правой части (6.3) и возникает из-эа вязкого трения. Слагаемое из (6.4), обозначенное на рисуюсе как Тг, соответствует последнему члену в (6.3). Статический ьюмент трения Т, не имеет отвошевня к (6,3) ипи (6.4), тац как зги уравнения описывают движение двигателя песне запуска. Тем не менее Т, является важным фактором, влияющим на пусковые харакуери. стихи. На рис. 6.20 показано, как измерить Т, и Тг.

Прибор сосюит из тросика, намотанного на шкив, прикрепленный к нагрузке. Свободный конец тросика связан с дннаьюметром, шкала которого проградуирована в килограммах. Если сила, измеренная непосредственно передвращением, равна г'„а после начала вращения гу, тогда Т, = ггтз; (6.5) (6.6) ТТ = ТРу, где г — радиус шкива, м. 6.3.3. Ускорение. Здесь рассмотрена связь между моменюм двигателя н ускорелнем дпя некоюрых простых отучаев. 1) Лннейгное ускорение.

Если члеюзм, описывавлцим вязкое трение, можно пренебречь„то (6.3) примет вид Фаз 0г - Ту=2 (6.7) Вг р и о. б. 21. Ланоаноо ускорение от СО5 ЛО ОЪ ЗННРОМН7, — Ы й о3з о ф " о~т Уо;) Если при рассматриваемых значениях частот вращения момент двигателя постоянен, ю ннтегрнрова. яне уравнены (6.31 дает Гт Вреия ш = ( (ту — Т~)~Х)г + оЛ (6.8) нли шаговая часюта (69) где о7 — угловая частота вращения; Х~ — шаговая частота, взятые до начала ускорения.

Таким образом, двигатель может ускораться с посюяпным ускорением (рис. 6.21), коюрое вазьшают линейным. Пример 1. Какой момент днигатння тм требуется для ускоренна нагрузки с моментом инерции 10 о кг ° м', с со~ = 100 до о7з = 300 рад ° с ' за время 0,1 с при Ту 0,05 Н ° м7 Решение В сот о71 300 100 — = 2 ° 10з рад ° с '; (6.10) 41, бг 0,1 Ысо гаг = 2 — + ТТ =1(7» х2х10з + 0,05 = 0,25Н м.