第五章 步进电机课件.pptVIP

第五章 步进电机;步进电动机已成为除直流电动机和交流电动机以外的第三类电动机。 步进电动机是一种用电脉冲信号进行控制，并将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的控制电机，说得通俗一点，就是给一个脉冲信号，电动机就转动一个角度或前进一步。因此，这种电动机也称为脉冲电动机。 ;(1) 在一定的速度范围内稳定运行，输出轴转过的步数必须等于输入脉冲数，既不能多走，也不能少 ，即不能有“失步”现象。 (2) 每输入一个脉冲信号，输出轴所转过的角度称为步距角，该值要小而且精度要高。 (3) 允许的工作频率高，这样才能动作迅速;一.步进电机的结构与分类; 反应式步进电机; 永磁式步进电机; 混合式步进电机; 区别在于励磁式步进电机的转子上有励磁线圈，依靠电磁转矩工作。反应式步进电机的转子上没有励磁线圈。依靠变化的的磁阻生成磁阻转矩工作。反应式步进电机的应用最广泛，它有两相、三相、多相之分。这里主要讨论三相反应式步进电动机的结构和工作原理。;1.?特征： l?定子内圆和转子外圆均有齿和槽。 l?定子和转子的齿宽和齿距相等。 2.?规定： 当一相磁极下定子与转子的齿相对时，下一相磁极下定子与转子齿的位置刚好错开 （ z —齿距，m—相数）。;反应式步进电动机有力矩惯性比高、步进频率高、频率响应快、可双向旋转、结构简单和寿命长等特点，应用广泛。;混合式步进电机A－A‘， B－B’剖面; 定子上线圈的绕法 ;相数：独立绕组数。三、四、五、六等相数。同相的两个绕组可以串联，也可以并联 磁极数：2倍相数 齿距角?r：转子相邻两齿轴线之间的夹角 四齿：900 步距角?s：输入一个脉冲时转子转过的角度;1、单三拍运行方式 2、双三拍运行方式 3、单、双六拍运行方式;三相反应式步进电动机的原理结构图如下：; 由于磁力线总是要通过磁阻最小的路径闭合，因此会在磁力线扭曲时产生切向力，而形成磁阻转矩，使转子转动。;1.三相单三拍;C; 这种工作方式下，三个绕组依次通电一次为一个循环周期，一个循环周期包括三个工作脉冲，所以称为三相单三拍工作方式。; 三相绕组中每次只有???相通电、一个循环 周期共包括三个脉冲，所以称三相单三拍。;2. 三相双三拍;AB通电;（1）一个电脉冲，转子转过 30? 即步距角?S= 30? ;3 三相六拍;C;C; 三相反应式步进电动机的一个通电循环周 期如下：A?AB ?B ?BC ?C ? CA，每个循 环周期分为六拍。每拍转子转过15?（步距角）， 一个通电循环周期(6拍)转子转过90? (齿距角)。;单、双六拍运行方式特点;各种工作方式特点归纳; 从以上对步进电机三种驱动方式的分析可 得步距角计算公式：; l??齿距 （Z—转子齿数） l??步距角 （K—状态系数，三拍时，K=1；六拍时，K＝2） 例如：Z＝40，三相单三拍运行，则 由此可见，转子齿数Z↑（或定子相数m↑，或运行拍数Km↑），则 ，控制越精确。 l??转速 注：;实际的步进电机;步进电机的带电定位 ;角位移量与输入脉冲数成正比，不受电压及环境温度的影响，也没有累积的定位误差 转速与输入的脉冲频率成正比，控制输入的脉冲频率就能准确地控制步进电动机的转速，可以在宽广的范围内精确地调速。;选用步进电动机时要根据在系统中的实际工作情综台考虑步距角、转矩、频率以及精度是否能满足系统的要求。;运行特性; 实践经验证明:反应式步进电动机的转角特性接近正弦曲线，如图反应步进电动机的矩角特性。;1) 矩角特性 静止时若有外部转矩作用于转轴上，迫使转子离开初始平衡位置而偏转，转子偏离初始平衡位置的电角度称为失调角θ 转子会产生反应转矩，也称静态转矩 T = -k I 2 sinθ 2) 最大静转矩： θ为90度时 T = -kI2;2 步进运行状态;1) 动稳定区：步进电动机从一个稳定状态切换到另一稳定状态而不失步的区域。 2) 起动转矩：负载转矩大于最大起动转矩时，步进电动机将不能起动。 3) 起动频率（希望尽量大） 4) 矩频特性（转矩随频率的增大而减小）; 步距角（θ）及步距误差 步距角越小,控制越精确。 步距误差直接影响执行部件的定位精度. 最高启动频率 最高启动频率与步进电机的惯性负载有关. ; 最高工作频率 与负载有关，在同样负载下，最高工作频率远大于启动频率。 矩频特性;3 驱动电源;步进驱动系统的连接;步进驱动系统;步进驱动系统的控制; 驱动系统