Лекція 33 Програмне керування з використанням крокових двигунів



 

У сучасних системах програмного керування електроприводами поряд з відносно простими пристроями відпрацьовування заданих програм (шляховими і кінцевими вимикачами, датчиками, програмними командоапаратами, релейними рахунковими схемами, штепсельними комутаторами тощо) досить широко застосовуються системи з числовим програмним керуванням (ЧПК). У цих системах заздалегідь підготовлені дані про роботу електроприводів (послідовності дій і законах руху робочих органів) вводяться в систему керування у виді сукупності чисел, які записані на перфокартах, перфорованій або магнітній стрічці. Зчитані з цих стрічок імпульси перетворюються електронними пристроями та у визначеній послідовності подаються на керуючі та виконавчі пристрої. Одним з таких пристроїв імпульсної (дискретної або стрибкоподібної) дії є кроковий двигун (КД). Він представляє собою різновид синхронної машини, яка перетворює послідовні керуючі імпульси в деякий кут повороту вала при дискретній зміні станів електромагнітного поля в робочому зазорі за рахунок імпульсного збудження обмоток.

Рух ротора КД складається з елементарних поворотів (кроків) на деякий кут. Сумарний кут повороту пропорційний числу імпульсів, а кутова швидкість – їх частоті. Отже, необхідне переміщення робочого органа можна задати числом імпульсів.

Розрізняють КД за виконанням ротора – з активним (збудженим) і реактивним (індукторним) роторами; по числу фаз – три- та чотирифазні.

На рис. 14.12, а показаний поперечний розріз конструкції чотирифазного КД з реактивним ротором. У корпусі 1 запресований шихтований пакет статора 2, який має вісім полюсних виступів (у трифазного – шість із гребінчастими зубцевими зонами). На валу двигуна є зубчастий ротор 3, також набраний з листів електротехнічної сталі. Зубці на полюсних виступах мають той же крок, що і зубці ротора, але відносно зубців ротора зубці суміжних полюсів взаємно зміщені на 1/4 (у трифазних – на 1/3) зубцевої поділки. Котушки 4, які закріплені клинами 5, розташовані на діаметрально протилежних полюсних виступах статора і з'єднуються попарно послідовно: К1 – Н5, Н2 – К6, К3 – Н7, Н4 – Н8, де Н — початок обмотки, К – кінець її. Чотири таких обмотки з'єднані в зірку з виведеною загальною точкою (рис. 14.12, б). Ця точка з'єднується з «мінусом» джерела постійного струму, а на початок обмоток фаз від електронного комутатора у визначеній послідовності подаються однополярні позитивні імпульси напруги.

Рисунок 14.12 – Розріз крокового двигуна та схема з'єднання обмоток

При проходженні імпульсу струму в одній фазі статора ротор повертається до положення, при якому його зубці будуть співвісними з зубцями статора цієї фази. Якщо тепер збуджувати (подати імпульс струму) на суміжну пару діаметральних полюсних виступів статора, то ротор повертатиметься на 1/4 зубцевої поділки, тобто зробить елементарний крок.

Число різних електричних станів КД називається числом тактів його комутації. Крок (град) переміщення ротора визначається числом п тактів комутації та числом р пар полюсів: a = 360°/(p · n). При простому послідовному переключенні фаз число тактів комутації чотирифазного КД дорівнює чотирьом.

За допомогою системи керування кроковим двигуном можна змінювати крок за допомогою збудження різного числа суміжних обмоток. Наприклад, можна чергувати подачу імпульсів струму в фази у такій послідовності: I — I, II — II — II, III і т.д. У цьому випадку п = 8,а значення кроку зменшується вдвічі. Точність переміщення робочого органа виробничого механізму збільшується.

На відміну від синхронних, крокові двигуни при подачі імпульсів на обмотки входять у синхронізм відразу і мають природне або примусове гальмування без вибігу ротора. При відключенні двигуна фаза, яка увімкнена останнім імпульсом, залишається під струмом, фіксуючи положення ротора, тобто двигун «запам'ятовує» кінцеву координату. Реверс двигуна здійснюється зміною послідовності збудження обмоток на зворотну. Безперервний рух вала КД, тобто усталений режим роботи, має місце при тривалій подачі керуючих імпульсів незмінної частоти.

Крокові двигуни характеризуються рядом параметрів і режимів, важливих для застосування цих двигунів у системі електропривода. Частота прийнятності — гранична частота керуючих імпульсів, при якій можливий пуск, реверс або зупинення КД без втрати кроку зі стану фіксації під струмом. Для сучасних індукторних КД ця частота сягає 0,6 — 1 кГц, а максимальні робочі частоти доходять до 1 — 2 кГц. Стартстопний режим — режим руху КД без коливань вала наприкінці кроку, або режим безперервного обертання вала з середньою синхронною кутовою швидкістю. Статичний режим КД — режим при усталених значеннях струму в фазах. Основним параметром цього режиму є синхронізуючий момент, який врівноважує момент статичного навантаження. Синхронізуючий момент, як і для звичайного синхронного двигуна, залежить від кута неузгодженості магнітних осей статора і ротора. Граничний момент навантаження — момент, при якому можлива стійка робота КД для заданої частоти керуючих імпульсів. Крокові двигуни звичайно живляться від джерел незмінної напруги, тому їх електромагнітні моменти зі збільшенням частоти імпульсів зменшуються. Динамічний режим – режим роботи КД при зміні частоти керуючих імпульсів. Характерний параметр цього режиму — динамічна кутова помилка, яка знаходиться в межах ± p при можливій стійкій роботі КД із заданою частотою керуючих імпульсів. Крокові двигуни в системах керування електроприводами можуть приводити в дію механізми як безпосередньо (силові КД), так і через гідропідсилювачі, будучи в цьому випадку перетворювачами імпульсного сигналу в кутове або лінійне переміщення золотника гідропідсилювача.

Внаслідок дискретної дії КД системи керування електроприводами часто виконуються розімкненими. На рис. 14.13 наведена функціональна схема розімкненої системи ЧПК з кроковим двигуном для однієї координати переміщення робочого органа механізму.

Програма роботи зчитується з перфорованої або магнітної стрічки за допомогою зчитувальних голівок ЗГ. Одна доріжка стрічки служить для завдання переміщення робочого органа РО в напрямку «Вперед», інша — у напрямку «Назад». Після підсилення зчитаного сигналу в проміжному підсилювачі П імпульси надходять у схему реверса, яка містить тригер знака ТЗ та лінії затримки для руху «Вперед» ЛЗВ і «Назад» ЛЗН. Тригер знака, отримавши відповідний сигнал, підготовлює реверсивний розподілювач імпульсів РРІ для комутації струмів в обмотках фаз КД у необхідній послідовності: I, II — II, III — III, IV — IV, I — рух «Вперед» або I, IV — IV, III — III, II — II, I — рух «Назад». Затримані імпульси надходять на вхід РРІ. Розподілені по фазах імпульси підсилюються підсилювачами потужності ПП та в заданій послідовності збуджують обмотки двигуна. Кожному імпульсу програми відповідає переміщення робочого органа РО на один крок у необхідному напрямку.

 

 


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 877; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!