Характеристики и режимы работы ШД

К статическим характеристикам ШД относятся зависимости М_с = f(α) и М_у = f(I_ф), где М_с – статический момент ШД, М_у – удерживающий момент ШД, I_ф – фазный ток ШД, α – шаговый угол. На рисунке 15 приведена статическая моментная характеристика ШД М_с = f(α).

Рисунок 15. Статическая моментная характеристика ШД

Шаговый двигатель зафиксирован неподвижно, обмотки запитаны. К ротору двигателя прикладывается внешний момент, и если он не превышает величины, называемой удерживающим моментом М_у, то ротор будет находиться в равновесии в пределах угла шага. Если внешний момент превысит удерживающий момент, то ротор провернется. Таким образом, удерживающий момент – это максимальный статический момент, который может быть приложен к валу возбужденного двигателя без проворачивания ротора.

У обесточенного двигателя удерживающий момент не равен нулю благодаря наличию постоянного магнита ротора. Максимальный статический момент гибридного двигателя с невозбужденной обмоткой составляет около 10% от максимального момента двигателя и называется фиксирующим моментом.

На рисунке 16 приведена характеристика М_у = f(I_ф) четырехфазного гибридного ШД с углом шага 1,8º [9.1]. Удерживающий момент возрастает с ростом фазного тока.

Рисунок 16. Зависимость удерживающего момента от фазного тока

Как правило, у ШД выделяются следующие режимы работы:

· Статический – протекание тока по одной из фазных обмоток;

· Квазистатический – отработка единичных шагов;

· Установившийся – постоянная частота управляющих импульсов;

· Переходной – пуск из неподвижного состояния, торможение реверс.

Рассмотрим установившийся и переходной режимы.

В качестве основного фрагмента установившегося режима можно исследовать предельную механическую характеристику – зависимость допустимого момента сопротивления от частоты управляющих импульсов. Эта характеристика (рисунок 17) имеет убывающий характер с локальными перегибами.

Рисунок 17. Предельная механическая характеристика

Переходной режим работы может быть проиллюстрирован предельной динамической характеристикой приемистости – зависимостью частоты приемистости от момента сопротивления (рисунок 18). Частота приемистости – это предельная частота, при которой возможен пуск вала ШД из неподвижного состояния при данном моменте сопротивления. Эта характеристика существенно зависит от приложенного к валу ШД момента инерции, с увеличением которого частота приемистости при постоянном моменте сопротивления падает.

Рисунок 18. Предельные динамические характеристики приемистости для

двух значений моментов инерции, приведенных к валу ШД