Линейный двигатель

Линейный двигатель

Лине́йный дви́гатель — электродвигатель, у которого один из элементов магнитной системы разомкнут и имеет развёрнутую обмотку, создающую магнитное поле, а другой взаимодействует с ним и выполнен в виде направляющей, обеспечивающей линейное перемещение подвижной части двигателя. Сейчас разработано множество разновидностей (типов) линейных электродвигателей, например:

• линейные асинхронные электродвигатели (ЛАД),
• линейные синхронные электродвигатели,
• линейные электромагнитные двигатели,
• линейные магнитоэлектрические двигатели,
• линейные магнитострикционные двигатели,
• линейные пьезоэлектрические (электрострикционные) двигатели и др.

Многие типы линейных двигателей, такие как асинхронные, синхронные или постоянного тока, повторяют по принципу своего действия соответствующие двигатели вращательного движения, в то время как другие типы линейных двигателей (магнитострикционные, пьезоэлектрические и др.) не имеют практического исполнения как двигатели вращательного движения. Неподвижную часть линейного электродвигателя, получающую электроэнергию из сети, называют статором, или первичным элементом, а часть двигателя, получающую энергию от статора, называют вторичным элементом или якорем (название «ротор» к деталям линейного двигателя не применяется, так как слово «ротор» буквально означает «вращающийся», а в линейном двигателе вращения нет).

Наибольшее распространение в транспорте и для больших линейных перемещений получили асинхронные и синхронные линейные двигатели, но применяются также линейные двигатели постоянного тока и линейные электромагнитные двигатели. Последние чаще всего используются для получения небольших перемещений рабочих органов и обеспечения при этом высокой точности и значительных тяговых усилий.

Содержание

• 1 Асинхронный линейный двигатель
• 2 Синхронный линейный двигатель
• 3 Применение линейных двигателей
• 4 Линейные двигатели высокого и низкого ускорения
• 5 Источники
• 6 Ссылки

Асинхронный линейный двигатель [ править | править код ]

Представление об устройстве линейного асинхронного двигателя можно получить, если мысленно разрезать статор и ротор с обмотками обычного асинхронного двигателя вдоль оси по образующей и развернуть в плоскость. Образовавшаяся плоская конструкция представляет собой принципиальную схему линейного двигателя. Если теперь обмотки статора такого двигателя подключить к сети трёхфазного переменного тока, то образуется магнитное поле, ось которого будет перемещаться вдоль воздушного зазора со скоростью V, пропорциональной частоте питающего напряжения f и длине полюсного деления t: V = 2пf . Это перемещающееся вдоль зазора магнитное поле пересекает проводники обмотки ротора и индуцирует в них ЭДС, под действием которой по обмотке начнут протекать токи. Взаимодействие токов с магнитным полем приведёт к появлению силы, действующей, по правилу Ленца, в направлении перемещения магнитного поля. Ротор — в дальнейшем будем называть его уже вторичным элементом — под действием этой силы начнёт двигаться. Как и в обычном асинхронном двигателе, перемещение элемента происходит с некоторым скольжением относительно поля S = (V — v)/V, где v — скорость движения элемента. Номинальное скольжение линейного двигателя равно 2-6%. [1] Вторичный элемент линейного двигателя не всегда снабжается обмоткой. Одно из достоинств линейного асинхронного двигателя заключается в том, что в качестве вторичного элемента может использоваться обычный металлический лист. Вторичный элемент при этом может располагаться также между двумя статорами, или между статором и ферромагнитным сердечником. Вторичный элемент выполняется из меди, алюминия или стали, причём использование немагнитного вторичного элемента предполагает применение конструктивных схем с замыканием магнитного потока через ферромагнитные элементы. Принцип действия линейных двигателей со вторичным элементом в виде полосы повторяет работу обычного асинхронного двигателя с массивным ферромагнитным или полым немагнитным ротором. Обмотки статора линейных двигателей имеют те же схемы соединения, что и обычные асинхронные двигатели, и подключаются обычно к сети трёхфазного переменного тока. Линейные двигатели очень часто работают в так называемом обращённом режиме движения, когда вторичный элемент неподвижен, а передвигается статор. Такой линейный двигатель, получивший название двигателя с подвижным статором, находит, в частности, широкое применение на электрическом транспорте. Например, статор неподвижно закреплён под полом вагона, а вторичный элемент представляет собой металлическую полосу между рельс, а иногда вторичным элементом служат сами рельсы. Одной из разновидностей линейных асинхронных двигателей являются трубчатый (коаксиальный) двигатель. Статор такого двигателя имеет вид трубы, внутри которой располагаются перемежающиеся между собой плоские дисковые катушки (обмотки статора) и металлические шайбы, являющиеся частью магнитопровода. Катушки двигателя соединяются группами и образуют обмотки отдельных фаз двигателя. Внутри статора помещается вторичный элемент также трубчатой формы, выполненный из ферромагнитного материала. При подключении к сети обмоток статора вдоль его внутренней поверхности образуется бегущее магнитное поле, которое индуцирует в теле вторичного элемента токи, направленные по его окружности. Взаимодействие этих токов с магнитным полем двигателя создаёт на вторичном элементе силу, действующую вдоль трубы, которая и вызывает (при закреплённом статоре) движение вторичного элемента в этом направлении. Трубчатая конструкция линейных двигателей характеризуется аксиальным направлением магнитного потока во вторичном элементе в отличие от плоского линейного двигателя, в котором магнитный поток имеет радиальное направление.

Синхронный линейный двигатель [ править | править код ]

Основной областью применения синхронных двигателей, где их преимущества проявляются особенно сильно, является высокоскоростной электрический транспорт. Дело в том, что по условиям нормальной эксплуатации такого транспорта необходимо иметь сравнительно большой воздушный зазор между подвижной частью и вторичным элементом. Асинхронный линейный двигатель имеет при этом очень низкий коэффициент мощности (cosφ), и его применение оказывается экономически невыгодным. Синхронный линейный двигатель, напротив, допускает наличие относительно большого воздушного зазора между статором и вторичным элементом и работает при этом с cosφ, близким к единице, и высоким КПД, достигающим 96%. Применение синхронных линейных двигателей в высокоскоростном транспорте сочетается, как правило, с магнитной подвеской вагонов и применением сверхпроводящих магнитов и обмоток возбуждения, что позволяет повысить комфортабельность движения и экономические показатели работы подвижного состава.

Применение линейных двигателей [ править | править код ]

• Широкое применение линейные двигатели нашли в электрическом транспорте, чему способствовал целый ряд преимуществ этих двигателей: прямолинейность движения вторичного элемента (или статора), что естественно сочетается с характером движения различных транспортных средств, простота конструкции, отсутствие трущихся частей (энергия магнитного поля непосредственно преобразуется в механическую), что позволяет добиться высокой надёжности и КПД. Ещё одно преимущество связано с независимостью силы тяги от силы сцепления колёс с рельсовым путём, что недостижимо для обычных систем электрической тяги. При использовании линейных двигателей исключается буксование колёс электрического транспорта (именно этой причиной был обусловлен выбор линейного двигателя для ММТС), а ускорения и скорости движения средств транспорта могут быть сколь угодно высокими и ограничиваться только комфортабельностью движения, допустимой скоростью качения колёс по рельсовому пути и дороге, и динамической устойчивостью ходовой части транспорта и пути.
• Линейные асинхронные двигатели применяются для привода механизмов транспортировки грузов различных изделий. Такой конвейер имеет металлическую ленту, которая проходит внутри статоров линейного двигателя, являясь вторичным элементом. Применение линейного двигателя в этом случае позволяет снизить предварительное натяжение ленты и устранить её проскальзывание, повысить скорость и надёжность работы конвейера.
• Линейный двигатель может применяться для машин ударного действия, например сваезабивных молотов, применяемых при дорожных работах и строительстве. Статор линейного двигателя располагается на стреле молота и может перемещаться по направляющим стрелы в вертикальном направлении с помощью лебёдки. Ударная часть молота является одновременно вторичным элементом двигателя. Для подъёма ударной части молота двигатель включается таким образом, чтобы бегущее поле было направлено вверх. При подходе ударной части к крайнему верхнему положению двигатель отключается и ударная часть опускается вниз на сваю под действием силы тяжести. В некоторых случаях двигатель не отключается, а реверсируется, что позволяет увеличить энергию удара. По мере заглубления сваи статор двигателя перемещается вниз с помощью лебёдки. Электрический молот прост в изготовлении, не требует повышенной точности изготовления деталей, нечувствителен к изменению температуры и может вступать в работу практически мгновенно.
• Линейный двигатель показал высокие характеристики и на металлорежущем оборудовании. Так на шлифовальных станках 3В130Ф4 установлен именно линейный двигатель для изменения положения бабки шлифовальной. На электроэрозионных станках и станках лазерной резки, так же устанавливают линейные двигатели
• Станки для набор электрических схем также требуют решений на линейных двигателях.
• Разновидностью линейного двигателя можно считать магнитогидродинамический насос. Такие насосы применяются для перекачки электропроводящих жидкостей и в том числе жидких металлов, и широко применяются в металлургии для транспортировки, дозировки и перемешивания жидкого металла, а также на атомных электростанциях для перекачки жидкометаллического теплоносителя. Магнитогидродинамические насосы могут быть постоянного или переменного тока. Для насоса постоянного тока первичным элементом — статором двигателя постоянного тока — является С-образный электромагнит. В воздушный зазор электромагнита помещается трубопровод с жидким металлом. С помощью электродов, приваренных к стенкам трубопровода, через жидкий металл пропускается постоянный ток от внешнего источника. Часто обмотка возбуждения включается последовательно в цепь электродов. При возбуждении электромагнита на металл в зоне прохождения постоянного тока начинает действовать электромагнитная сила аналогично тому, как она действовала на проводник с током, помещённым в магнитное поле. Под действием этой силы металл начнёт перемещаться по трубопроводу. Преимуществами МГД-насосов являются отсутствие движущихся механических частей и возможность герметизации канала транспортировки металла. [2]
• Вертикальные линейные двигатели используются для лифтов в высотных зданиях, что позволяет обойтись без затраты энергии на подъём троса кабины лифта.

Линейные двигатели высокого и низкого ускорения [ править | править код ]

Все линейные двигатели можно разделить на две категории:

• двигатели низкого ускорения
• двигатели высокого ускорения

Двигатели низкого ускорения используются в общественном транспорте (маглев, монорельс, метрополитен) как тяговые, а также в станках (лазерных, водорезных, сверлильно-фрезерных) и другом технологическом оборудовании в промышленности. Двигатели высокого ускорения весьма небольшие по длине, и обычно применяются, чтобы разогнать объект до высокой скорости, а затем выпустить его (см. пушка Гаусса). Они часто используются для исследований гиперскоростных столкновений, а также, гипотетически, могут использоваться в специальных устройствах, таких, как оружие или пусковые установки космических кораблей.

Линейные двигатели широко используются также в приводах подачи металлорежущих станков и в робототехнике. Для повышения точности позиционирования часто используются линейные датчики положения.

Электропривод с шаговым двигателем

Главная > Учебное пособие >Физика

Электропривод с шаговым двигателем

Система управления с шаговыми двигателями

Контроллер шагового двигателя

Шaговые двигатели уже давно и успешно применяются в самых разнообразных устройствах. Их можно встретить в дисководах, принтерах, плоттерах, сканерах, факсах, а также в разнообразном промышленном и специальном оборудовании. В настоящее время выпускается множество различных типов шаговых двигателей на все случаи жизни. Однако правильно выбрать тип двигателя – это еще полдела. Не менее важно правильно выбрать схему драйвера и алгоритм его работы, который зачастую определяется программой микроконтроллера. Цель этой статьи – систематизировать сведения об устройстве шаговых двигателей, способах управления ими, схемах драйверов и алгоритмах. В качестве примера приведена практическая реализация простого и дешевого драйвера шагового двигателя на основе микроконтроллера семейства AVR

Что такое шаговый двигатель, и зачем он нужен?

Шаговый двигатель – это электромеханическое устройство, которое преобразует электрические импульсы в дискретные механические перемещения. Так, пожалуй, можно дать строгое определение. Наверное, каждый видел, как выглядит шаговый двигатель внешне: он практически ничем не отличается от двигателей других типов. Чаще всего это круглый корпус, вал, несколько выводов (рис. 1).

Рис. 1. Внешний вид шаговых двигателей семейства ДШИ-200.

Однако шаговые двигатели обладают некоторыми уникальными свойствами, что делает порой их исключительно удобными для применения или даже незаменимыми.

Чем же хорош шаговый двигатель?

Угол поворота ротора определяется числом импульсов, которые поданы на двигатель двигатель обеспечивает полный момент в режиме остановки (если обмотки запитаны) прецизионное позиционирование и повторяемость. Хорошие шаговые двигатели имеют точность 3-5% от величины шага. Эта ошибка не накапливается от шага к шагу возможность быстрого старта/остановки/реверсирования высокая надежность, связанная с отсутствием щеток, срок службы шагового двигателя фактически определяется сроком службы подшипников однозначная зависимость положения от входных импульсов обеспечивает позиционирование без обратной связи возможность получения очень низких скоростей вращения для нагрузки, присоединенной непосредственно к валу двигателя без промежуточного редуктора может быть перекрыт довольно большой диапазон скоростей, скорость пропорциональна частоте входных импульсов. Но не все так хорошо.

шаговым двигателем присуще явление резонанса

возможна потеря контроля положения ввиду работы без обратной связи

потребление энергии не уменьшается даже без нагрузки

затруднена работа на высоких скоростях

невысокая удельная мощность

относительно сложная схема управления

Шаговые двигатели относятся к классу бесколлекторных двигателей постоянного тока. Как и любые бесколлекторные двигатели, они имеют высокую надежность и большой срок службы, что позволяет использовать их в критичных, например, индустриальных применениях. По сравнению с обычными двигателями постоянного тока, шаговые двигатели требуют значительно более сложных схем управления, которые должны выполнять все коммутации обмоток при работе двигателя. Кроме того, сам шаговый двигатель – дорогостоящее устройство, поэтому там, где точное позиционирование не требуется, обычные коллекторные двигатели имеют заметное преимущество. Справедливости ради следует отметить, что в последнее время для управления коллекторными двигателями все чаще применяют контроллеры, которые по сложности практически не уступают контроллерам шаговых двигателей.

Одним из главных преимуществ шаговых двигателей является возможность осуществлять точное позиционирование и регулировку скорости без датчика обратной связи. Это очень важно, так как такие датчики могут стоить намного больше самого двигателя. Однако это подходит только для систем, которые работают при малом ускорении и с относительно постоянной нагрузкой. В то же время системы с обратной связью способны работать с большими ускорениями и даже при переменном характере нагрузки. Если нагрузка шагового двигателя превысит его момент, то информация о положении ротора теряется и система требует базирования с помощью, например, концевого выключателя или другого датчика. Системы с обратной связью не имеют подобного недостатка.

При проектировании конкретных систем приходится делать выбор между сервомотором и шаговым двигателем. Когда требуется прецизионное позиционирование и точное управление скоростью, а требуемый момент и скорость не выходят за допустимые пределы, то шаговый двигатель является наиболее экономичным решением. Как и для обычных двигателей, для повышения момента может быть использован понижающий редуктор. Однако для шаговых двигателей редуктор не всегда подходит. В отличие от коллекторных двигателей, у которых момент растет с увеличением скорости, шаговый двигатель имеет больший момент на низких скоростях. К тому же, шаговые двигатели имеют гораздо меньшую максимальную скорость по сравнению с коллекторными двигателями, что ограничивает максимальное передаточное число и, соответственно, увеличение момента с помощью редуктора. Готовые шаговые двигатели с редукторами хотя и существуют, однако являются экзотикой. Еще одним фактом, ограничивающим применение редуктора, является присущий ему люфт. Возможность получения низкой частоты вращения часто является причиной того, что разработчики, будучи не в состоянии спроектировать редуктор, применяют шаговые двигатели неоправданно часто. В то же время коллекторный двигатель имеет более высокую удельную мощность, низкую стоимость, простую схему управления, и вместе с одноступенчатым червячным редуктором он способен обеспечить тот же диапазон скоростей, что и шаговый двигатель. К тому же, при этом обеспечивается значительно больший момент. Приводы на основе коллекторных двигателей очень часто применяются в технике военного назначения, а это косвенно говорит о хороших параметрах и высокой надежности таких приводов. Да и в современной бытовой технике, автомобилях, промышленном оборудовании коллекторные двигатели распространены достаточно сильно. Тем не менее, для шаговых двигателей имеется своя, хотя и довольно узкая, сфера применения, где они незаменимы.

Виды шаговых двигателей

Существуют три основных типа шаговых двигателей:

двигатели с переменным магнитным сопротивлением

двигатели с постоянными магнитами

Определить тип двигателя можно даже на ощупь: при вращении вала обесточенного двигателя с постоянными магнитами (или гибридного) чувствуется переменное сопротивление вращению, двигатель вращается как бы щелчками. В то же время вал обесточенного двигателя с переменным магнитным сопротивлением вращается свободно. Гибридные двигатели являются дальнейшим усовершенствованием двигателей с постоянными магнитами и по способу управления ничем от них не отличаются. Определить тип двигателя можно также по конфигурации обмоток. Двигатели с переменным магнитным сопротивлением обычно имеют три (реже четыре) обмотки с одним общим выводом. Двигатели с постоянными магнитами чаще всего имеют две независимые обмотки. Эти обмотки могут иметь отводы от середины. Иногда двигатели с постоянными магнитами имеют 4 раздельных обмотки.

В шаговом двигателе вращающий момент создается магнитными потоками статора и ротора, которые соответствующим образом ориентированы друг относительно друга. Статор изготовлен из материала с высокой магнитной проницаемостью и имеет несколько полюсов. Полюс можно определить как некоторую область намагниченного тела, где магнитное поле сконцентрировано. Полюса имеют как статор, так и ротор. Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы собраны из отдельных пластин, подобно сердечнику трансформатора. Вращающий момент пропорционален величине магнитного поля, которая пропорциональна току в обмотке и количеству витков. Таким образом, момент зависит от параметров обмоток. Если хотя бы одна обмотка шагового двигателя запитана, ротор принимает определенное положение. Он будет находится в этом положении до тех пор, пока внешний приложенный момент не превысит некоторого значения, называемого моментом удержания. После этого ротор повернется и будет стараться принять одно из следующих положений равновесия.

Двигатели с переменным магнитным сопротивлением

Шаговые двигатели с переменным магнитным сопротивлением имеют несколько полюсов на статоре и ротор зубчатой формы из магнитомягкого материала (рис. 2). Намагниченность ротора отсутствует. Для простоты на рисунке ротор имеет 4 зубца, а статор имеет 6 полюсов. Двигатель имеет 3 независимые обмотки, каждая из которых намотана на двух противоположных полюсах статора. Такой двигатель имет шаг 30 град.

Рис. 2. Двигатель с переменным магнитным сопротивлением.

При включени тока в одной из катушек, ротор стремится занять положение, когда магнитный поток замкнут, т.е. зубцы ротора будут находиться напротив тех полюсов, на которых находится запитанная обмотка. Если затем выключить эту обмотку и включить следующую, то ротор поменяет положение, снова замкнув своими зубцами магнитный поток. Таким образом, чтобы осуществить непрерывное вращение, нужно включать фазы попеременно. Двигатель не чувствителен к направлению тока в обмотках. Реальный двигатель может иметь большее количество полюсов статора и большее количество зубцов ротора, что соответствует большему количеству шагов на оборот. Иногда поверхность каждого полюса статора выполняют зубчатой, что вместе с соответствующими зубцами ротора обеспечивает очень маленькое значения угла шага, порядка нескольких градусов. Двигатели с переменным магнитным сопротивлением довольно редко используют в индустриальных применениях.

Двигатели с постоянными магнитами

Двигатели с постоянными магнитами состоят из статора, который имеет обмотки, и ротора, содержащего постоянные магниты (рис. 3). Чередующиеся полюса ротора имеют прямолинейную форму и расположены параллельно оси двигателя. Благодаря намагниченности ротора в таких двигателях обеспечивается больший магнитный поток и, как следствие, больший момент, чем у двигателей с переменным магнитным сопротивлением.

Рис. 3. Двигатель с постоянными магнитами.

Показанный на рисунке двигатель имеет 3 пары полюсов ротора и 2 пары полюсов статора. Двигатель имеет 2 независимые обмотки, каждая из которых намотана на двух противоположных полюсах статора. Такой двигатель, как и рассмотренный ранее двигатель с переменным магнитным сопротивлением, имеет величину шага 30 град. При включении тока в одной из катушек, ротор стремится занять такое положение, когда разноименные полюса ротора и статора находятся друг напротив друга. Для осуществления непрерывного вращения нужно включать фазы попеременно. На практике двигатели с постоянными магнитами обычно имеют 48 – 24 шага на оборот (угол шага 7.5 – 15 град).

Разрез реального шагового двигателя с постоянными магнитами показан на рис. 4.

Рис. 4. Разрез шагового двигателя с постоянными магнитами.

Для удешевления конструкции двигателя магнитопровод статора выполнен в виде штампованного стакана. Внутри находятся полюсные наконечники в виде ламелей. Обмотки фаз размещены на двух разных магнитопроводах, которые установлены друг на друге. Ротор представляет собой цилиндрический многополюсный постоянный магнит.

A4988 Драйвер шагового двигателя

Технические характеристики
Напряжение питания силовой части (VMOT) : 5 — 35В
Напряжения питания логической части (VDD) : 3-5,5В
Ток максимальный, непрерывный, без дополнительного охлаждения: 1А
Ток максимальный, с дополнительным охлаждением: 2.2A
Дробление шага: 1/2/4/8/16

DRV8825 это микрошаговый драйвер для двигателей позволяющий работать с шагом 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16. Модуль может управлять двигателями с напряжением питания до 35 V и током ± 2 A.
Установленный на плате регулятор позволяет ограничивать максимальный ток

Рекомендуется устанавливать радиатор и электролитический конденсатор 100мкф в цепи питания (VMOT-GND) в непосредственной близости от платы.

Моя корзина

Внимание! В некоторых случаях фактические цены могут отличаться от указанных на сайте, как в меньшую, так и в большую сторону!
Точную цену укажет наш менеджер при выставлении счета.
Гарантируется наличие товара при оплате в течении 4 дней выставленного счета!
После добавления товаров в корзину рекомендуем оформлять заказ в течении не более, чем 10 часов!

• ARDUINO
• аккумуляторы и батарейки
  • аккумуляторные батареи
  • аккумуляторы для видеокамер и фотоаппаратов
  • аккумуляторы для телефонов
  • аккумуляторы основных типоразмеров
  • батарейки основных типоразмеров
  • дисковые и пуговичные элементы питания
  • зарядные устройства
  • часовые элементы питания
  • элементы питания нестандартных размеров
• акустические компоненты
  • динамики
  • излучатели звука
  • микрофоны, наушники
  • ультразвуковые
• беспроводные технологии
• готовые устройства
• датчики
  • датчики давления усилия
  • датчики температуры
  • датчики ускорения гироскопы
  • датчики Холла
• диоды
  • диодные мосты
  • диоды защитные
  • импортные
  • отечественные
  • стабилитроны
  • шоттки
• инструмент
  • knipex
  • wihaКаталог Wiha в PDF (173Mb)
  • бокорезы кусачки ножницы
  • для зачистки проводов
  • для обжимки клемм наконечников
  • инструмент Актаком
  • инструмент радиомонтажный
  • клеевые пистолеты
  • лупы линзы лампы бестеневые
  • наборы инструментов
  • отвертки
  • пинцет
  • плоскогубцы утконосы тиски
  • разное
  • скальпель ножи
  • электроинструмент
• источники питания
  • DELTA ELEKTRONIKA
  • AC/DC
  • DC/DC
  • для светодиодов
  • зарядные устройства
  • инверторы
  • конверторы
  • лабораторные источники
  • латр. стабилизаторы
  • сетевые адаптеры
• кабельная продукция
  • витые пары (STP,UTP)
  • кабель
  • кабельные вводы
  • провода монтажные
  • шнуры
• коммутационные изделия
  • кнопки, тумблеры
  • переключатели
• конденсаторы
  • ионистры
  • керамические выводные
  • пленочные
  • подстроечные
  • пусковые
  • разные
  • чипы,танталы
  • электролитические
• корпусные изделия
  • батарейные отсеки и колодки
  • кассетницы
  • корпуса для РЭА
  • мастер КИТ
  • ножки, ручки для РЭА
• крепежные изделия
  • крепеж
  • стойки для ПП
• микросхемы
  • импортные
    • АЦП и ЦАП
    • инструментальные усилители
    • память
    • программируемая логика Microsemi SoC
      • IP Hardware
      • адаптеры
      • демонстрационные наборы
      • программаторы
      • программный пакет Libero
      • семейство Act 1
      • семейство Act 2
      • семейство Act 3
      • семейство AX
      • семейство AX 484FBGA
      • семейство AX 676FBGA
      • семейство AX 896FBGA
      • семейство eX
      • семейство Fusion
      • семейство Fusion 256FBGA
      • семейство Fusion 484FBGA
      • семейство IGLOO
      • семейство IGLOO 144FBGA
      • семейство IGLOO 484FBGA
      • семейство IGLOO nano
      • семейство IGLOO Plus
      • семейство IGLOO/e
      • семейство IGLOO/e 484FBGA
      • семейство IGLOO2
      • семейство IGLOO2 484FBGA
      • семейство MX
      • семейство ProASIC Plus
      • семейство ProASIC Plus 144FBGA
      • семейство ProASIC Plus 256FBGA
      • семейство ProASIC Plus 484FBGA
      • семейство ProASIC3
      • семейство ProASIC3 144FBGA
      • семейство ProASIC3 484FBGA
      • семейство ProASIC3/E
      • семейство ProASIC3/E 484FBGA
      • семейство ProASIC3L
      • семейство ProASIC3L 144FBGA
      • семейство ProASIC3L 484FBGA
      • семейство SmartFusion
      • семейство SmartFusion 256FBGA
      • семейство SmartFusion 484FBGA
      • семейство SmartFusion2
      • семейство SmartFusion2 484FBGA
      • семейство SmartFusion2 896FBGA
      • семейство SX
      • семейство SX 144FBGA
      • семейство SX-A
      • семейство SX-A 144FBGA
      • семейство SX-A 484FBGA
    • стабилизаторы
  • логика
  • отечественные
• оптоэлектронные устройства
  • лазерные модули, ИК диапазона
  • оптопары импортные
  • оптопары отечественные
  • фотодиоды, транзисторы, резисторы, приемники
• паяльное оборудование
  • аксессуары для пайки
  • ванны паяльные
  • ванны ультразвуковые
  • воздухоочистка
  • газовые паяльники горелки
  • запчасти к паяльному оборудованию
  • оловоотсосы и запчасти
  • паяльники, паяльные станции, ванны
  • паяльное оборудование XYTRONIC
  • паяльное оборудование Актаком
  • подставки штативы
  • припои и флюсы
• полупроводниковые модули и сборки
  • IGBT модули
  • микросборки
• приборы
  • аксессуары для мультиметров и осциллографов
  • амперметры
  • блоки и элементы питания
  • вольтметры
  • вспомогательное оборудование Актаком
  • генераторы и частотомеры
  • измерители параметров электропитания
  • измерители физических величин
  • измерительные головки и шунты
  • мультиметры, тестеры
  • осциллографы
  • приборы Актаком
  • приборы учета
    • счетчики и АСКУЭ
      • АСКУЭ
      • счетчики
        • однофазные многотарифные электросчетчики
        • однофазные однотарифные электросчетчики
        • трехфазные многофункциональные многотарифные электросчетчики
        • трехфазные однотарифные электросчетчики
  • пробники
  • разное
  • тахометры
  • тестеры сетей и кабелей
  • токовые клещи
• промышленная мебель и аксессуары
  • верстаки
  • навесные опции
  • освещение и электрооборудование
  • рабочие столы 005 серии
  • рабочие столы 006 серии
  • рабочие столы 007 серии
  • системы хранения и стулья
  • универсальные опции
• расходные материалы
  • клейкая лента, изолента
  • маркеры, этикетки
  • платы, макетные платы
  • стеклотекстолит
  • теплопроводящие подложки
  • трубка термоусадочная
  • химия для электроники
• резисторы
  • NTC, PTC термисторы
  • переменные подстроечные
  • переменные регулировочные
  • постоянные выводные
  • постоянные чипы / SMD
  • разные
  • сборки
• резонаторы и фильтры
  • кварцевые генераторы
  • кварцевые резонаторы
  • фильтры
• реле
  • герконы
  • твердотельные
  • электромагнитные
• Светодиодные светильники и лампы
• соединители
  • CENTRONIC, USB
  • ВЧ разъемы и переходники
  • клеммники, клеммы, зажимы
  • панельки для микросхем
  • разъемы Audio, Video, TV
  • разъемы D-SUB и корпуса для них
  • разъемы IDC, IDCC, DIP, DIN, FDC, IDM
  • разъемы питания, штыревые
  • разъемы прочее
  • разъемы прямоугольные и слоты
  • разъемы РШ, РП, РША
  • разъемы телефонные
  • разъемы цилиндрические
• средства отладки и программирования
• термотрансферная маркировка BRADY
• тиристоры
  • импортные
  • отечественные
  • силовые
• транзисторы
  • IGBT
  • биполярные импортные
  • биполярные отечественные
  • полевые импортные
  • полевые отечественные
• трансформаторы, дроссели, ферриты
  • дроссели
  • трансформаторы
  • ферритовые изделия, каркасы, наборы
• установочные изделия
  • вентиляторы, клавиатуры
  • дроссели, индуктивности
  • радиаторы, модули Пельтье
• устройства защиты, предохранители
  • варисторы
  • вставки плавкие, держатели
  • газовые разрядники
  • разное
  • самовосстанавливающиеся предохранители
  • термопредохранители, термоконтакты
• устройства индикации
  • держатели для светодиодов
  • ЖК индикаторы, дисплеи
  • светодиоды, светодиодные ленты
• электрооборудование РЕСАНТА, HUTER
  • насосы
    • дренажные
    • насосные станции
    • скважинные
  • расходные материалы
    • бензиновые триммеры
    • бензопилы и электропилы
  • садовая техника
    • бензиновые триммеры
    • бензопилы
    • кусторезы бензиновые
    • мойки высокого давления
    • мотокультиваторы
    • снегоуборщики
  • сварочные аппараты
  • стабилизаторы
    • стабилизаторы релейные с цифровым дисплеем
    • стабилизаторы трехфазные
    • стабилизаторы электромех. мощные однофазные
    • стабилизаторы электромеханические
  • тепловое оборудование
    • конвекторы
    • масляные радиаторы
    • тепловентиляторы
    • тепловые пушки
  • электрогенераторы
    • бензиновые
    • дизельные портативные
    • инверторные

© ООО «Том-электрон» 2010-2021 ISO 9001-2015

Лабораторная работа №8

Суммарный момент инерции ротора и нагрузки: J= J_н+J_ротор ;

Частота свободных колебаний в установившемся режиме: ;

K(α)=1.854 для 90 0

Пользуясь вышеописанными формулами, сведем все результаты в таблицу:

Номер эксперимента

Момент инерции нагрузки

(J_н, кг*м 2 )

Суммарный момент инерции

(J_∑, кг*м 2 )

Частота свободных колебаний

(f, Гц)

Частота приемистости рассчитывается по формуле:

Момент инерции нагрузки

(J_н, кг*м 2 )

Тип коммутации

Количество состояний, n

Частота приемистости

f_ПРтеор, Гц

Частота приемистости

f_ПРэксп, Гц *

,

* — через дробь указывается частота приемистости для хода вперед/назад.

Исследование динамических характеристик ШД.

Тип коммутации

Время регулирования перех. проц.

Частота свободных колебаний

Период свободных колебаний

* — через дробь указываются значения для различных тактов.

Вывод: В данной работе были проведены исследования объекта ДШ-004N – шагового двигателя и программного обеспечения в целях выявления ошибок в работе системы, получены характеристики работы двигателя при изменении момента инерции нагрузки, получены следующие результаты:

— Увеличение момента инерции нагрузки шагового двигателя приводит к уменьшению частоты свободных колебаний, уменьшению частоты приемистости (максимальная частота, при которой двигатель не выходит из синхронизма); уменьшению максимальной скорости нарастания частоты; увеличивает погрешность в повороте на заданный угол, т.к необходимо учитывать инерцию тела.

Проведены исследования двигателя на различные виды коммутации, сняты показания АЦП, рассчитаны погрешности и несоответствия.

Необходимо отметить тот факт, что при несимметричном тип коммутации цена шага разная от 6.8 0 до 15.2 0 .

Погрешности в вычислениях были в основном по причине наличия зоны нечувствительности у потенциометра обратной связи, непрочной конструкцией нагрузки шагового двигателя (разболтанность конструкции, следовательно, нарушение центра вращения, следовательно, увеличение трения), а также несовершенство программного обеспечения (шаговый двигатель, иногда, без подачи команд начинал самопроизвольно двигаться (вращаться), вероятно, от наличия паразитных токов и пр.; после нажатия на кнопку останов двигатель продолжал вращаться ( медленно). Также было замечено несоответствие процессу вращения в режимах назад и вперед (при движении вперед двигатель делает небольшой поворот от нулевого положения, а затем начинает нормальное (шаговое) движение, при движении назад двигатель сперва делает от одного до двух шагов вперед, а затем начинает движение назад, также в этих режимах отличаются частоты приемистости, полученные экспериментально).

Методическое обеспечение лабораторной работы хорошее за исключением информации о характеристиках ПОС и ШД, например установлено, что датчик имеет зону чувствительности менее чем 348 градусов, в методичке не указано, как вычислять максимальное значение действительного кода, поступающего с АЦП (2048-2 11 -разрядная сетка), хотелось бы, чтобы при выполнении работы была возможность самому определять характеристики ПОС и ШД (напряжение питания , сопротивление потенциометра, максимально допустимый значимый код, поступающий с АЦП, сопротивление ШД, питание ШД, токи, возникающие в обмотках ШД при шаговом режиме), также было бы проще сравнивать значения, приходящие с АЦП и фактические значения, если была бы установлена градусная шкала под вращающейся нагрузкой.

В методичке совсем непонятно, как вычислять угол между вектором текущего углового положения и вектором магнитного поля, создаваемого первой обмоткой α ‘ , т.к не указаны ни расположение векторов в пространстве, ни как их вычислить( не указаны расположения обмоток в конструкции ШД)