§ 23.4. Шаговые двигатели

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

Различают шаговые двигатели с активным (возбужденным) и реактивным ротором. Шаговые двигатели с активным рото­ром имеют обмотку возбуждения или выполнены с постоянными магнитами на роторе; шаговые двигатели с реактивным ротором не имеют обмотки возбуждения, а их ротор выполняют из магнитно-мягкого материала. Обмотку управления ШД обычно располагают на статоре и делают одно- или многофазной (чаще трех- или четырехфазной).

Рассмотрим принцип действия шагового двигателя на примере реактивного трехфазною ШД, статор которого имеет шесть явно выраженных полюсов (по два полюса на фазу), а ротор — два по­люса (рис. 23.9).

Рис 23.9. Принцип действия реактивного шагового двигателя

При прохождении импульса тока в фазе 1 обмотки управления ротор занимает положение, соответствующее действию электро­магнитных сил, т. е. по оси полюсов 1—1. В момент времени появится импульс тока в фазе 2. При этом на ротор будут действо­вать силы, обусловленные одновременным воздействием двух МДС (полюсов 1— 1 и 2—2). В результате ротор повернется по часовой стрелке и займет положение, промежуточное между по­люсами 1—1 к 2—2, т. е. повернется на шаг = 30°. В момент импульс тока в фазе 1 прекратится и ротор, сделав шаг = 30°, займет положение по оси полюсов 2—2. В момент появится им­пульс тока в фазе 3 и ротор, повернувшись еще на 30°, займет по­ложение между полюсами статора 2—2 и 3—3. В моменты време­ни и ротор также будет совершать шаги по 30° и в конце цикла (момент ) займет положение по оси полюсов статора 1—1, совершив за этот цикл поворот на 180°.

В последующие циклы процессы в ШД будут повторяться. Таким образом, рассматриваемый реактивный трехфазный ШД работает по шеститактной схеме коммутации с раздельно-совместным включением фазных обмоток управления: .

§ 23.5. Синхронный генератор с когтеобразными полюсами и электромагнитным возбуждением

Такие синхронные генераторы широко применяются в авто­тракторном электрооборудовании. На выходе генератора включа­ют полупроводниковый выпрямитель (рис. 23.10, а,)поэтому ге­нератор выполняет функцию источника постоянного тока. Ротор генератора имеет конструкцию, аналогичную рис. 23.3, б, отлича­ясь наличием обмотки возбуждения вместо постоянного магнита.

Когтеобразная конструкция ротора позволяет возбудить многополюсный ротор посредством одной катушки возбуждения, подключаемой к источнику постоянного тока через контактные кольца и щетки. В таком роторе аксиально - направленный магнит­ный поток возбуждения меняет свое направление в воздушном зазоре и становится радиально направленным (рис. 23.10, б).

Рис.23.10. Принципиальная схема включения (а)

и магнитная система синхронного генератора (б) с когтеобразными полюсами

Рассматриваемый генератор отличается простотой конструкции, ком­пактностью, надежностью и высокой технологичностью. Послед­нее достоинство имеет важное значение в условиях массового производства синхронных генераторов с мощности (менее 1 кВА) В схеме электрооборудования генератор включают параллельно с аккумуляторной батареей, и он работает с ней в бу­ферном режиме, т. е. они дополняют друг друга в зависимости от величины нагрузки и частоты вращения приводного двигателя.