第4章 步进电动机.ppt

第4章 步进电动机;学习要求：;4.1 概述;2、控制系统对步进电机的基本要求;3、步进电动机的类型;4.2 反应式步进电动机的结构和工作原理 ;4.2.2、工作原理;2、运行方式：;名词解释：;名词解释：;四相双四拍工作方式：;四相八拍工作方式：;A→AC→C→CB→B→BD→D→DA;3、实用反应式步进电动机;名词解释及定义：;名词解释及定义：;定子齿与转子齿错开齿距角为：;A相绕组通电时定、转子齿的相对位置：;四相八拍运行方式：;4、步进电动机的特点：;四相双四拍运行方式：;4.2.3 反应式步进电动机的基本特点;状态数等于绕组相数的称为单拍制分配方式； 状态数等于绕组相数2倍的称为双拍制分配方式； 不管分配方式如何，每循环一次，控制电脉冲的 个数总是等于拍数N，而加在每相绕组上的脉冲电压 （或电流）的个数却等于1，因而控制电脉冲频率f 是每相脉冲电压频率fφ的N倍，即：;;每输入一个脉冲电信号电机转子转过的角度称为 步距角（机械角度）。 注意：步距角与齿距角两者是不同的。;步进电机电角度与齿距角、步距角的关系;结论：;3、步进电机的转速n:;电机转子每分钟所转过的圆周数（转速）为：;4、步进电动机具有自锁能力;4.3 反应式步进电动机的静态特性;失调角;1、单相通电静态特性定性分析;⑴、定、转子齿对其时的情况分析;⑵、转子齿与定子齿错开一个角度（θe900） 的情况分析;当θe900时，由于磁 阻显著增大，进入转子 齿顶的磁通量急剧减少， 切向磁拉力以及静转矩 反而减少,直到θe=1800 时，转子齿处于两个定 子齿正中，此时，两个 定子齿对转子齿的磁拉 力互相抵消，静转矩Te 又变为0。;如果θe继续增大，则转子齿将受到另一个定子齿磁 拉力的作用，出现与θe1800时相反的转矩，即转矩为 正值。;2、静态转矩T的理论分析;例：当A相绕组通电时：;步进电机对外输出的机械能Tdθ就是靠消耗磁场的 储能dWm得来的，因此有：;结论：步进电机单相通入电流时，产生静转矩T， 在忽略高次谐波的影响时为失调角θe的正弦函 数，他的作用是总使转子位置趋向于失调角为零 ，与θe角增大的方向相反。 在结构一定且磁路不??和的条件下静态转矩T的 大小与电流I的二次方成正比。;4.3.2 矩角特性;静态转矩T随着失调角θe 作周期性变化，变化周期是 一个齿距，即3600电角度。 反应式步进电机的矩角 特性曲线接近正弦曲线。 静转矩的最大值Tsm是步 进电机最主要的技术指标 之一。;2、多相控制的矩角特性;当B相也通电时的情况分析：;③、结论：;3、五相步进电动机运行分析;结论:;4.4.3 步进电机的起动特性;2、起动惯频特性;3、起动频率fst：;4.5 永磁式步进电机简介;⑵、工作原理：;由于电机转子为4极，因此定子绕组循环通电一个周 期，转子转了180度。 步距角为45度。;⑵、特点：;4.5.2 步进电机的主要性能指标;3、静态步距角误差Δθs: 静态步距角误差是指实际步距角与理论步距 角之间的差值，常用理论步距角的百分比数或 绝对值来表示。通常在空载情况下测定，误差 值小意味着步进电机的精度高。 4、起动频率fst和起动频率特性： 起动频率是指步进电机能够不失步启动的最 高脉冲频率。技术数据中给出空载和负载起动 频率。实际使用时，大多是在负载情况下启动 ，所以又给出启动的矩频特性，以便确定负载 启动频率。;5、运行频率fru和运行矩频特性 运行频率是指步进电机启动后，控制脉冲 频率连续上升而不失步的最高频率。通常在 技术数据中也给出空载和负载运行频率，运 行频率的高低与负载转矩的大小有关，所以 又给出了运行矩频特性。 由于运行频率比起动频率高得多，所以在 使用时，通常采用能自动升、降频率的控制 电路。;4.6 步进电机的驱动电源;2、驱动电源的组成形式：;⑴、单一电压型电源;⑵、单一电源微机直接驱动;⑶、高、低压切换型驱动电源;3、步进电机在汽车怠速控制中的应用;怠速控制的几种形式：;⑴、怠速控制阀的组成与结构；;⑵、怠速控制阀应用示意图;⑶、雷克萨斯LS400等轿车怠速控制电路原理图;②、怠速空气控制阀启动控制；;③、怠速空气控制阀的暖机控制;4、旋转电磁阀型怠速控制阀;⑵、旋转滑阀式怠速控制系统的工作原理;当占空比小于50％时，线圈L1 平均通电时间长，其合成磁场力 矩使电枢轴带动旋转滑阀偏转， 空气旁通道截面关小，怠速降低;⑶、旋转滑阀式怠速控制系统的控制;②、暖机控制：在发动机启动后，发动机控制电脑根 据发动机冷却液温度控制怠速空气阀的开度。 ③、反馈控制：发动机启动后，当满足反馈控制条件 （怠速触点闭合，车速低于2km/h，空调开关断开） 时，发动机控制电脑将根据发动机实际转