4. Шаговые исполнительные двигатели (шд)

Шаговые (импульсные) двигатели используют обычно в качестве ИД, преобразующих электрические сигналы (импульсы напряжения) в угловые или линейные дискретные (скачкообразные) перемещения (шаги). Наибольшее применение ШД получили в электроприводах с программным управлением /10/.

Различают ШД с активным (возбужденным) и реактивным ротором. ШД с активным ротором имеют обмотку возбуждения или выполнены с постоянными магнитами на роторе; ШД с реактивным ротором не имеют обмотку возбуждения, а их ротор выполняют из магнитомягкого материала. Обмотку управления ШД обычно располагают на статоре и делают одно- или многофазной ( чаще 3-х или 4-х).

Например, реактивный трехфазный ШД имеет статор с шестью явно выраженными полюсами (по два полюса на фазу), а ротор с двумя полюсами.

Достоинство ШД с реактивным ротором : уменьшение шага _ш способствует повышению устойчивости и точности работы ШД.

Достоинство ШД с активным ротором : ШД с активным ротором (с обмоткой возбуждения или постоянными магнитами на роторе) позволяют получить большие значения вращающего момента, а также обеспечивают фиксацию ротора при отсутствии управляющего сигнала.

Один из важных параметров ШД - частота приемистости - максимальная частота следования управляющих импульсов, при которой ротор втягивается в синхронизм с места без потерь шага .

5. Выбор исполнительного двигателя

В разрабатываемой системе привода антенны радиолокационной станции к исполнительному двигателю с двух усилителей подводится постоянное напряжение: напряжение управления Uу на обмотку управления; обмотка возбуждения всегда подключена к источнику постоянного напряжения Uв. Кроме того якорь ИД и антенна должны непрерывно вращаться с постоянной скоростью. На основе предъявляемых требований необходимо провести выбор исполнительного двигателя.

Специфические условия работы ИД определяют предъявляемые к ним требования: отсутствие самохода (при прекращении управляющего сигнала ротор двигателя должен остановится); минимальная криволинейность механический и регулировочных характеристик, что обеспечит устойчивую работу двигателя в широком диапазоне частот вращения; надежность экономичность способов управления; быстродействие (малоинерционность), то есть минимальное время разгона ротора до установившейся частоты вращения; минимальное напряжение трогания – минимальное значение управляющего сигнала, вызывающее вращение ротора двигателя /7/.

Исполнительный синхронный двигатель в данном случае нам подходит по той причине, что такие двигатели применяются при требовании постоянства частоты вращения независимо от нагрузки на валу исполнительного органа (в нашем случае якорь двигателя с антенной должны вращаться с постоянной скоростью), но питание обмотки возбуждения синхронного двигателя осуществляется от внешних источников, чаще всего тирристорных возбудителей, которых в нашей схеме нет. Кроме того, специальные ИСД нам также не подходят. Синхронный двигатель с постоянными магнитами имеет обычно цилиндрический ротор из магнито-твердых сплавов (ални, алнико и др.), которые являются очень дорогими. Реактивный синхронный двигатель нам не подходит по причине низких энергетических и неблагоприятных весовых показателей. Реактивный двигатель имеет низкий cos и поэтому также низкий КПД. Реактивно-гистерезисный синхронный двигатель применяют для привода электрических часов, для протягивания ленты в самопишущих приборах и т.д.

Асинхронные исполнительные двигатели нам также не подходят, потому что, они являются бесколлекторными машинами переменного тока, а в нашей схеме к исполнительному двигателю подходит от электромашинного усилителя постоянное напряжение, следовательно и постоянный ток. АИД с полым ротором имеет большие вес и размеры; относительно низкий КПД, так как двигатели потребляют довольно большой ток и работают при больших скольжениях, что приводит к большим потерям в статоре и роторе; большой суммарный зазор S, обусловливающий большой немагнитный ток и относительно низкий коэффициент мощности /3/.

Шаговые исполнительные двигатели нам не подходят однозначно, так как они используются в качестве исполнительных двигателей, преобразующих электрические сигналы (импульсы напряжения) в угловые или линейные дискретные (скачкообразные) перемещения (шаги) /10/.

Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением является основным типом двигателя постоянного тока, применяемого в качестве исполнительного элемента. Управление двигателем осуществляется обычно по цепи якоря, к которой подводится энергия от усилителя. Обмотка возбуждения питается от источника с неизменным напряжением. Со стороны выхода двигатель всегда связан с приводимым в движение объектом (в нашем случае антенна).

В нашем принципе работы схемы реализации привода антенны радиолокационной станции после усиления в электромашинном усилителе и магнитном усилителе напряжение Uу подается на обмотку управления исполнительного двигателя, обмотка возбуждения которого подключена к постоянному источнику напряжения Uв , как и в двигателе с независимым возбуждением.

Двигатель последовательного возбуждения нам не подходит, так как такие двигатели применяют как тяговые на электротранспорте и в крановых установках. А двигатели смешанного возбуждения применяют там, где требуется значительный пусковой момент и возможны кратковременные перегрузки и большие ускорения: для компрессоров, прокатных станов, строгальных станков и др.

Таким образом, на основе сравнительного анализа и с учетом конкретных условий применения нашей САР выбрали в качестве исполнительного двигателя двигатель постоянного тока с независимым возбуждением (с якорным управлением).