Способ измерения угловой моментной характеристики шагового электродвигателя

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОЙ МОМЕНТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ШАГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ путем возбуждения обмоток статора и регистрации момента, возникающего между ротором и статором, по угловому отклонению между статором и ротором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности , статор возбуждают многофазной системой токов, число фаз которой равно числу фаз обмотки статора,а ротор закрепляют относительно статора посредством упругого элемента, например торсиометра. . 1 F(r}

«

„„SU„„1191848 A

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5g g G 01 R 31 34 Н 02 К 37 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

«) г/ с °, -1

Ф.1

М АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОЙ МОМЕНТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ШАГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ путем возбуждения обмоток статора и регистрации момента, возникающего между ротором и статором, по угловому отклонению между статором и ротором, отличаюи ийся тем, что, с целью повышения точности, статор возбуждают многофазной системой токов, число фаз которой равно числу фаз обмотки статора, а ротор закрепляют относительно статора посредством уп pyroго элемента, например торсиометра. (2! ) 3738860/24-07 (22) 15.05.84 (46) 15.11.85. Бюл. № 42 (71) Московский ордена Ленина и ордена

Октябрьской Революции энергетический институт (72) Б. А. Ивоботенко, В. Е. Луценко, В. Б. Баль и Н. P. Лашхаури (53) 621.313.13.133(088.8) (56) Дискретный электропривод с шаговыми двигателями. Под общ. ред. М. Г. Чиликина. М.: Энергия, 1971, с. 570 — 579.

Там же, с. 580 — 582.

ll

Изобретение относится к электротехнике, а именно к измерению характеристик шаговых электродвигателей, и может быть использовано при исследовании и проведении контрольных испытаний шаговых электродвигателей в процессе производства.

Целью изобретения является повышение то ч ности из мерен и я.

На фиг. 1 схематично показан метод измерения угла рассогласования между полем статора и ротором; на фиг. 2 — вид моментной характеристики, регистрируемой с помошью торсиометра; на фиг. 3 — пример устройства для реализации способа.

Сущность способа рассмотрим на примере двухфазного ШД с разнополярной четырехтактной коммутацией фаз. На фиг. 1 изображен ротор с продольной осью а и две фазы статора а и b, расположенные вдоль взаимно перпендикулярных осей d и д . Там же изображен результирующий вектор поля статора, т. е.

его Е(у).Взяв за начало отсчета углов ось а, получим, что угловое положение ротора определяется углом 8=const. Угловое положение результйрующего вектора поля статора у. При питании фазы а током

= I sin

f изменения токов фаз, получим равномерное вращение вектора F(V) и изменение угла 7 пропорционально круговой частоте, т. е. у=Ы.

Угол нагрузки(у — g), т. е. угол рассогласования между осью поля статора и осью ротора, при этом также будет плавно изменяться, циклически (с периодом 2л рад) повторяя свои значения.

3а время изменения угла (у — 8 ) от

0 до 2л момент взаимодействия М между ротором и статором также проходит цикл своего изменения (фиг. 2). Воздействуя на измеритель, например торсиометр, он вызывает пропорциональный электрический сигнал, который во временной развертке и даст в соответствующем масштабе угловую моментную характеристику ШДМ (у — 8 )), так как при равномерном вращении поля статора угол (у — 8 ) пропорционален времени.

Примером устройства для реализации рассматриваемого способа может служить устройство по схеме, изображенной на фиг. 3, Обмотки а и Ь 2-х фазного индукторного ШД с закрепленным неподвижно статором запитывают токами I= sin

I cosset = I sin(Ы+ у), где ср = г — фаз91848

2 ный угол сдвига. Вал двигателя через измеритель момента, например торсиометр Т, закреплен относительно статора. Переменный момент взаимодействия поля статора и ротора воспринимается торсиометром Т, электрический сигнал с которого усиливается усилителем У и фиксируется на индикаторе И, например осциллографе, в виде

M=M(t) = M(y — 8).

Масштаб по оси абсцисс определяется

tp по периоду Г кривой M(t), так как соответствует пространственному углу 2л. Масштаб по оси ординат определяется тарировкой торсиометра.

Вал двигателя может быть фиксирован и непосредственно, если применяются

15 измерители момента, основанные на бесконтактном измерении скручивания вала, например оптические устройства или иные.

Повышение точности достигается тем, что момент взаимодействия статора и ротора в динамике М есть разность

20 электромагнитного момента М,„и составляющих момента, пропорциональных потерям мощности A P

М =Мщ,,„— ЛР(а) (1)

ЛР= ЛРк+ ЛРв + Л

25 где ЛРк — потери в стали магнитопровода, вызванные периодическим изменением магнитного потока при

30 коммутации фаз;

ЛРв — потери в стали магнитопровода, вызванные периодическим изменением магнитного потока при вращении зубчатого ротора в магнитном поле статора;

ЛРиех — механические потери;

roM — угловая скорость ротора.

В двигателе с пассивным ротором наибольшую долю в потерях ЛР составляют потери ЛРк, так как амплитуда колеба4п ний магнитного потока (индукции) при коммутации фаз в (4+5) раз превышает амплитуду колебания магнитного потока при вращении зубчатого ротора в магнитном поле статора, а с учетом квадратич. ной зависимости потерь в стали от ампли45 туды колебаний магнитной индукции ЛЦ =

= (16 — 25)APsp. Что касается потерь ЛР "., то при сравнительно низких для шагового электродвигателя значениях ам и при обычно хорошем качестве опор вращения эти потери пренебрежимо малы.

Учет потерь в стали шагового электродвигателя в предложенном способе повышает точность на 10 — 20Я в области низких скоростей и до 50 7,, в области высоких.

1191848

Фиг. z

z 5 с /7 cv d

Фаж 3

Редактор М. Келемеш

Заказ 7153 43

Составитель 3. Горник

Техред И. Верес Корректор Г. Решетник

Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4