Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 8
2 РАЗРАБОТКА ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ 10
2.1 Устройство лабораторной установки 10
2.2 Выбор шагового электродвигателя и блока управления 11
2.3 Выбор нагрузочной машины и преобразователя 15
2.4 Разработка принципиальной схемы лабораторной установки 21
2.5 Разработка электромашинного агрегата 43
2.6 Общий вид лабораторной установки 43
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ШАГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 46
3.1 Статические характеристики 46
3.1.1 Зависимость момента от угла поворота ротора 46
3.1.2 Зависимость момента от тока в обмотках фаз 50
3.1.3 Измерение рабочей температуры 51
3.2 Динамические характеристики 52
3.2.1 Режим отработки единичных шагов 52
3.2.2 Механические характеристики 57
3.2.2 Проверка на пропуск шагов 59
3.3 Выводы по проведённым исследованиям 60
4 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 61
4.1 Алгоритм работы блока управления 61
4.2 Расчёт настроек регистров 62
4.3 Временные диаграммы работы элементов системы 63
4.4 Листинг программы 66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 69
ПРИЛОЖЕНИЯ 70
ПРИЛОЖЕНИЕ А 70
Шаговые электродвигатели представляют собой бесколлекторные синхронные импульсные двигатели. Шаговые электроприводы применяются в промышленности в качестве исполнительных устройств, в станкостроении, отлично подходят для автоматизации отдельных узлов, не требующих высокой динамики, имеют относительно низкую стоимость, высокую надёжность, большой срок службы и нетребовательны в техобслуживании.
Наибольшее распространение получили двухфазные шаговые электродвигатели гибридного типа. Так как в большинстве случаев использования таких двигателей нет потребности в большом разрешении, пятифазные двигатели крайне редки и широко выпускаются лишь единицами компаний в мире. Ввиду небольшого опыта эксплуатации таких двигателей, проводилось не так много практических исследований их характеристик. Кроме того, имеется очень ограниченный круг подходящих для использования драйверов и блоков управления из-за особенностей управления и большой вариативности включения фаз двигателя.
Исходя из этого, можно сказать, что область 5-фазных шаговых двигателей малоисследована и может иметь большой потенциал как для использования в промышленности, так и для развития этой отрасли в целом.
В данной работе предполагается ознакомиться с 5-фазными шаговыми двигателями, их производителями и рынком в нашей стране, далее немного восполнить пробел в исследованиях 5-фазных ШД и, вероятно сделать собственную систему управления таким двигателем, используя полученные в ходе обучения и данной работы знания и навыки.
В данной работе была разработана лабораторная установка для исследования 5-фазного шагового двигателя . Были выбраны двигатель , нагрузочная машина, выбраны и разработаны системы управления ими, разработан собственный блок управления выбранным шаговым двигателем. Был определён оптимальный способ управления двигателем и в соответствии с ним разработано программное обеспечение для блока управления шаговым двигателем. К сожалению, в ограниченных рамках работы не представляется возможным реализовать разработанный блок управления ШД, поэтому исследования проводились на БУ от производителя ШД. В дальнейшем при его реализации возможны некоторые доработки, такие как полушаговый или микрошаговый режимы работы.
Кроме того, были проведены опыты по исследованию основных характеристик выбранного шагового двигателя. По сравнению с 2-фазными шаговыми двигателями данный 5-фазный двигатель:
1) имеет большую точность, так как обеспечивает меньший угол шага, равный 0,72°, вместо 1,8°;
2) имеет намного большую область разгона, так как предельная механическая характеристика достигает частот в 16 кГц. У 2-фазных двигателей предельная механическая характеристика и характеристика приемистости обычно расположены достаточно близко, а максимальные частоты не превышают 2 кГц;
3) ввиду меньшего угла шага обеспечивает более плавный момент с меньшими пульсациями и, как следствие, уменьшаются вибрации двигателя;
4) имеет более высокую сложность конструкции, логики управления и стоимость блоков управления.
Такие двигатели имеют большой потенциал, но для дальнейшего развития этой отрасли необходимо уделить больше внимания исследованиям и разработкам.
Подводя итог, можно сказать, что все поставленные в данной работе цели и задачи были достигнуты.
