Кенио Т. Шаговые двигатели и их микропроцессорные системы управления (1028406), страница 5
Текст из файла (страница 5)
В этом случае магнитное сопротивление минимально, что обеспечивает положение равновеагя. Если ротор начнет двигаться от положении равновесия под действием внешнего момента, приложенного к его валу, то появится удерживающий момент, как показано на рис. 2.11. В этом случае к ротору пшшожен внешний момент„направленный по часовой стрелке, и ротор смещен в зюм же направлении, что привело к яскривленню магнитных силовых линий на концах зубцов как стаюра„так и самого роюра.
Магнитные силовые линии имеют силыюе натяжение, известное как натяжение Максвелла. Другими сповами, магнитные си- Р и с. 2. 10. Положение равновесия при возбуждении фазы! Рн с. 2. Ы. Силовые линии ммтштного поля, создавшие момент: 1 — силовые линии; 2 — внешннн момент; 2 — возвращавшие момент Рп с. 2.12. Процесс выполнения пыза прп переппвчеппп ьозбукпеппп с фа- зы! яефезу2 левые линни стремятся стать как можно более короткими и прямыми 1подобно эластичной струне).
На рис. 2.11 эют эффект возникает на концах зубцов, создавая момент против часовой стрелки дпя возвращения зубцов рою ра на одну линию с зубцами статора. Как видю из рнс. 2.11, когда зубцы роюра и статора в возбужденной фазе находятся не на одной прямой, магнитное сопротивление становится ьнпшмальным. Посмотрим, по произойдет, если отключить фазу 1 н возбулить фазу 2.
После переключения магнитное сопротивление резко возрастет. Поэюму роюр, как видно на рнс. 2.12, повернется на угол 30', побы минимизировать магнитное сопротивление. Зто движение на угол шага при каждом переключении возбуждения называется шагом. После выполнения роюром трех шапш ои свзва вернетсл в начальное положение. Это показано на рнс.
2.13. Укажем основные структурные оазбенпосш реактнвных ШП. А. Воздушный зазор должен быть минимальным дпя создышя боль. шого момента ирн небольшом обьеме роюра и достяжения высокой ючносш позиционирования. Влияние дпины воздушного заюра приведен> на рис. 2.14. При одном я юм же значении магннюдвижущей сжлы небель. шой зазор будет обеспечивал большнй магнитный поток, который создает более высокнй момент.
Ясно такпсе, что при воздействии на ротор внешнего момента его уход от положения равновесия становится меньше с уменьшением зазора. Значение зазора в современных ШД лежит в пределах от 30 до 100 мкм. Б. В шатовых двигателях возможно реализовать мелый угол шага. Угол шага в 30', реализуемый структурой рис. 2.10, не является минимально возможным. На рис. 2.15, а показан трехфазный реактивный ШЛ с 12 зубцами на стаюре и 8 на роторе; это в дпа раза больше, чем у конструкции на рис.
2.10. На рис. 2.15, б показан четырехфазный ШД, именя 52 Ряс. 2.13. Принцип пеасепп треяфезяотО Реептпвпою И2Д 26 Р л е. 2. Ш. Алачлз ыегвлтлого пола л(п ыиюм (1) я большом (2) воздушных зшюрза щпй 8 зусцов иа статоре н 6 на роторе. Угол шага обеих конструкций равен 15'. На рис. 2.16 изображен четырехфазиый ШД с углом шага 7,5', у которого 16 зубцов на статоре и 12 на роторе. Как видно из зпно рисунка, ШД изготовляют тонким пля уменьшения момента инерции.
Соотношение между утлом шага дб, чпсдом фаз лч и зубцами рошра Ф„а также количеством шагов Я задаетсл формулой 5 = 36О785 = Л(,. Дпя того чгобы уменьшить угол шага бб, число зубцов ротора К, должно быль увеличено. Из предыдущнх объяснений следует, что чисто зубцов статора доллпю быть увеличено тошю так же, как н ротора, однако оно не входит в уравнеяне. На рис. 2.17 показаю поперечное сечение реакзивюго ШД с малым углом шага.
Большяе выступающяе части, вокруг которых располагается обмотка, называются полюсамн. Полюс статора имеет даа нли более зубца, все оня одного полюса н в любой момент времени намагничены в одном напраялеяян. Так как для конструкции рнс. 2.17 Л(, = 14, чяспо фаз — 3, то Я = 3 14 = 42 шага. Угол шага в зшй моделя дл = (36(У42)' = 8,5T.
На рис. 2.18 показана раз. вертка магяит1юй системы ШД, обьясншшцая процесс движения на шаг. Этот пример показывает, что число зубцов статора не авляетса прямым фактором для о предел еяяя угла шага, На рис. 2.19 приведен п(амер трехфазного ШД, у которого число зубцов ротора увеличено по 44. Число шатов на опнн оборот реваз 132, Облетел а) 4) е Рл с. 2.
15. Полереыюе сечелле резлзлввых ШД е углом лягз 15: а — трехфазный (зубдов етзторз 12, ротора В); б — четырехфззлыа (зубцов етз. тора В, роторе б) Ри к 2.1б. Сгатор н ротор чатмрсхфазного реактора Шд с угиом шага 7,5 Пример четырехфазного ШД с 50 зубцами роюра приведен на рнс. 2.20.
Упзп шага равен 1,8', и чнспо шагов на один оборот у зюй модели равно 200. На рнс. 2.21 представлена серия шестифаэных реактивных ШД с углом шага 1,2'. В. Многопакетные и однопакетные типы ШД. Все реактивные ШД, описанные выше, принадлежат к одвопакетгюму типу двигателей. Их особенность состоит в юм, по 3 ипи 4 фазы выполнены в виде одного своя, т.е. находятся в одной и той же ппоскоспг. Другой тяп реактивных двигателей — многопакетный ипи каскццный. Разрез такого трехпакепвго ШД представлен на рис. 2.22.
В эюй модены каждый пакет соответствует одшзй фазе, а роюр и статор имеют одинаковое количество зубцов. Теперь предположим, по возбуждена третья фаза обмотки, расположенная на третьем пакете магнитной системы, и пдя этого спучая зубцы сшюра н ротора установились на одной линии.
В других фазах в это время они расходятся на 1/3 шага зубца, как показано на рисунке. Направления расхождения первого и второго пакетов противоположны одно другому. Еспи возбуждение переключается с третьей фазы на первую, то роюр повернется на одгн шаг по часовой стрелке, а если его переключить на вюрую, то на один шаг против часовой стрелки. На рис.
2.23 показаны статор и ротор пятипакетною ШД. Р и с. 2. 17. Попарсмгоа сечение трехфазного реактивного ЮД с 2 зубцами,на каином папюса (зубное ротора 14, угол шага 8.75 ): 1 — полис; 2 — зубец 28 Угас мага Щ ~т) Р и с . 2ха, Разиертка рабочеа зоны трехфазного реактианого ШД с рнс, 2.17 Я) Р н с. 2. 19. Поперечное сечение трехбанюго реактннного а)Д (зубцов рою. ра 44 и мою шагов за олин оборот 132), манштопрозоиы: 1 — статора; 2 — ротора На рнс, 2.24, а представлен продольный разрез уникального пяшфазиого реактншюго В)Я мюголакетного ппш, выпускаемого компанией Раппе н используемого в устройствах с чиатовым управлением.
На рнс. 2.24, б показан принцип действия анно двигателя; зубец ротора прохопнт между зубцами статора, ширина которых одинакова. Известно, что эта структура создает большой электромагнитный момент на елпннцу обьема ротора. Так как в многопакетном ВЦ2, показанном на рпс. 2.24, попользуются кольцевые катушки тапа соленоида, распределение магнитного пола для этой моденн отлнчается от друтнх, представленных ранее в книге. Сравнение дано парно.2.25. В однопакетном двнгателе маг- Р и с.
2. 20. Поперечное сечение че. тырехфазного реактизиого ШД (зубцоа роюра 50, число шар>а за опгн обо- рот 200, угол шага 1,0 ) Ри с. 2. 21. Шестифазиые реактивные ШД с углом шага 1,2 Р и е. 2. 22. Конструкция миогопакез ного реакишного ШД: ! — обмотки; 2 — зубец ротора; 3— тремя пакет; 4 — вюроя пакет; 5 — пер вын пакет Ри с. 2. 23.
Сгатор н ротор пачнпаквтного реактивного Шд нитные полюсы расположены в плоскосгаг. перпеыднк2лгя1пгой валу двигателя. Эвзт вид респреднтения магныыого поля называется разнонмеинопо- люсным. У многопвкетного ШД (рис.2.24) в плоскости, перпендикулярной валу, расположен юлако одни магнитный ппгюс Янин о). Этот внд 30 а) Ри с. 2. 24. Проаоаьное сечеаае патипакегного реекткеного а(д типе "сещг анч": 1 — обмотка: 2 — ротор Рис.
2. 25. Мноюпошгрпое (а) и уннпоиарное (бг магнитные попы 1 — катушка Р и с. 2. 26. Ыиогопекепшй резноаменнопопюсный а(д распределения называется однонменнополюсным. В некоторых типах мпоюпакетных реактивных ШД распредитенне магнятного поли может быть также разиоямеююполюспым. Пример такой конструкции пред. ставлеп на рис. 2.26. 2.2.2.
Шаговыедвнгатаписппсгояинымимагинтпмн. Пример четырехфазного ШД с постоянными магнитами приведен на рис. 2.27. Пллнндрическпй постоянный магнит попользуется в качестве роюра, а статор имеет 4 зубца, вокруг кеждою иэ коюрых имеется обьютка. Схема упршшения прнведена на рнс. 228. Выход с каждой иэ фат соеюгпен с положительным зажимом исючпяка питания. Если фазы возбуждаются в поспедователыюсги 1 -+ 2 3..., роюр будет поворачиватьса по часовой з( емэа( +Е Ри с.
2. 27. Поперечное сечение четмрехфвзиото ШД с поспмнными мапмтехм Р и с. 2. 28. Приицюмппьпеп схеме тпрепления апя чеперехфазиаш ШД +Е Фпэа3 стрепке, как показано на ряс. 2.29. Очевидно, что дпя этото ШД угол шита равен 90'. Еспи чнспо зубцов статора и магнитных полюсов ротора удвоять, то попучитсп четырехфазный ШД с утлом шага 45' (ряс. 2.30) . Дпя дальнейшего уменьшения упта шага чиспо матннтнмх полюсов ротора и эубцов статорх вонжю быль увепичею. Однако существует предмч как ыспа эубюв статора, так и числа попиков ротора.
В сведующем па. раграфе рассмотрена апьтериапшная гибридная конструкция ШД с посшяннмьш магнитами, имеюшая мапьй угол шага. Особешюсть ШД с постоянными магннтамв состоят в том, что ротор в конце деижеяяя приходит в фиксировашюе положение даже при сня. тин питания с обмотки статора. Здесь срабатывает механизм фиксецни, и дппюе фиксированное положение называется положением фиксации. Как првеяпо, положения фиксации совпадают с конечными положенвями при возбужденных фазах (положениями равновесия), когда возбуждена одна иэ фаз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
