2. 3. 2 Управление шд с помощью дискретных сигналов.

Подавать синусоидальные источники токов (как на рис. 2.3.2) – это идеальный способ управления ШД. Но на практике сложно реализовать такие источники, кроме того в некоторые моменты времени нужно остановить ШД, зафиксировав значения токов. Это задача решается с помощью дискретных систем. В них ток меняется не по синусойде, а дискретно (скачкообразно).

В документации на ШД указывается такой параметер как величина полного шага. Что он собственно означает применительно к нашей модели? Для вращения ротора ШД обмотки переключаются в соответствии с некой логикой, таким образом, чтобы с наступлением каждого переключения ШД развивал максимальный момент. При этом он проворачивается на некий угол, который и называется: “величина полного шага” (обозначим её Eh). Легко видеть, что в модели, изображённой на рис. 2.3.1 величина полного шага равна Pi/2.

В следующем таблице указан порядок переключения обмоток в полношаговом режиме:

Таблица 1.

	Такт 0	Такт 1	Такт 2	Такт 3
Обмотка A	0	Inom	0	-Inom
Обмотка B	Inom	0	-Inom	0

Такт – это комбинация токов, которые подаются на обмотку, иначе говоря точка на плоскости Ia,Ib, смотрите рис.2.3.2. В таблице 1 приведён по сути цикл переключений. Для вращения в одном направлении следует переключать такт за тактом, после того как доходим до последнего, начинаем с нулевого такта. Таким образом процесс повторяется циклично. Ротор в модели на Рис.2.3.1 за один цикл сделает полный оборот. Один такт соответствует одному полному шагу в полношаговом режиме. Но при каждом дроблении шагов количество тактов в цикле удваивается. Например в полушаговом режиме такту соответствует ½ полного шага, а всего тактов в цикле 8.

На рис. 2.3.3 изображены на одной шкале времени (в пределах цикла) способы управления ШД в различных режимах: полношаговый, деление шага ½, деление шага ¼ , и так далее. Для наглядности показан только ток Ia, ток другой ток Ib опережает по фазе на Pi/2. При каждом делении шага, частота переключений должна удваиваться, чтобы сохранить скорость вращения ротора ШД.

Рис. 2.3.3

2. 3. 3 Добавление к модели электромеханической редукции.

Введём в математическую модель существенный корректив: число пар полюсов на роторе или, что тоже самое, редукцию. Обозначим его p. Для наглядности увеличим изменим модель на рис. 2.3.1 чтобы получить p=2. (рис. 2.3.4)

Рис. 2.3.4

Здесь буквами A и B обозначены соответствующие обмотки. Обмотки с разными цифирными обозначениями подключены последовательно друг к другу, а с одинаковыми – запаралелены. Конструктивно ШД выполнены по другому: обмотки и полюса магнитов находятся на разных уровнях, они разнесены (рис. 2.3.5).

Рис. 2.3.5а (ротор ШД)

Рис. 2.3.5б (статор ШД)

Зубцы выполняют роль коммутаторов магнитопровода. Когда зубцы статора и ротора установлены друг напротив друга, магнитная проводимость в этом месте максимальна. Она снизится к минимуму если зубцы сдвинуть на величину половины шага зубов. Это позволяет малыми уговыми перемещениями перераспределять магнитный поток в ШД. Но для моделирования ШД лучше воспользуемся моделью на Рис. 2.3.1 и Рис. 2.3.4, поскольку она проще для понимания, а уравнения описывающие обе конструкции абсолютно одинаковы.

Итак, как измениться математическая модель ШД, при введении редукции:

1. Момент, развиваемый ротором ШД увеличится в p раз.

2. Для того чтобы ротор сделал полный оборот, требуется подать p циклов, изображенных на Рис. 2.3.3. Структура тактов не измениться.

В уравнениях эти 2 пункта отразятся следующим образом:

(7)

(8)

В паспортных данных обычно дано значение полного шага Eh. Для того чтобы найти редукцию двигателя, воспользуемся простым соотношением:

(9)