Лабораторная работа № 1. Исследование шагового электропривода
1. Цель работы:
1.Закрепление
теоретических знаний п
о
теме «Дискретные электроприводы с
шаговыми двигателями»;
2.Экспериментальная проверка работы схемы управления шагового двигателя;
3.Отработка навыков осциллографического наблюдения сигналов управления в схеме ;
4.Закрепление навыков по проведению электрических измерений с помощью осциллографа.
2. Краткие теоретические сведения
2.1. В электроприводе станков, робототехнических устройств, в приборах времени и других устройствах находят применение шаговые двигатели (ЩД), обеспечивающие дискретное перемещение ротора с фиксацией его положения в конце каждого шага.
Шаговый двигатель по принципу действия является синхронным, его магнитное поле перемещается (вращается) в воздушном зазоре машины дискретно, шагами.
Достоинством шагового двигателя является возможность организации его управления непосредственно от цифровых устройств, а также обеспечение высокой точности положения его вала в разомкнутых системах управления.
2.2. Современные шаговые двигатели различны по конструктивному исполнению, они различаются количеством фаз и устройством магнитной системы.
ШД выполняются с активным и пассивным ротором.
Активный ротор имеет собственное магнитное поле. Принцип действия двигателя с таким ротором определяется взаимодействием магнитных полей ротора и статора. Обычно эти двигатели имеют крупный шаг до 15 градусов.
Работа ШД с пассивным ротором основана на взаимодействии магнитного поля статора с ротором, выполненным с явновыраженными полюсами из ферромагнитного материала. Такой ротор при перемещении магнитного поля статора всегда стремится занять положение, соответствующее минимальному магнитному сопротивлению в магнитной цепи машины. ШД с пассивным ротором имеют шаг до единиц градусов.
2.3.Управление движением ШД осуществляется подачей на обмотки статора в определенной последовательности импульсов напряжения, или соответствующей коммутацией фаз двигателя. Современные схемы управления шаговыми двигателями состоят из нескольких функциональных блоков. Основная часть разомкнутой схемы управления содержит формирователь импульсов ФИ, распределитель импульсов РИ, промежуточный усилитель ПУ, усилитель мощности УМ, а также блок питания элементов схемы (Рис.10.1).
ФИ
РИ
ПУ
УМ
ШД
fy
UФ
Up
n n n
Рис.10.1. Структурная схема управления шаговым электродвигателем.
2.4. Сигнал управления fу поступает на вход ФИ от внешнего командного устройства. В этом блоке формируются импульсы необходимой частоты и длительности, определяющие работу последующих блоков и двигателя.
Частота вращения двигателя определяется частотой импульсов формирователя
n = ----- , (об/мин),
6 TФ
где - цена шага (градус);
TФ – период следования импульсов формирователя (сек).
2.5.В блоке РИ последовательность импульсов формирователя преобразуется в n – фазную систему импульсов, соответствующую числу фаз (обмоток) ШД (Рис.10.2). Импульсы РИ усиливаются в промежуточном усилителе и подаются на цепи управления усилителя мощности. Усилитель мощности представляет собой схему транзисторных или тиристорных ключей, обеспечивающих необходимую величину тока в обмотках двигателя.