第十三章 步进电动机传动控制系统 机电传动控制课件 煤化学课件.pptVIP

步进电机（Stepper Motor） 控制脉冲冲数→转轴的角位移 脉冲频率→步进电机的旋转速度 脉冲的相序→电机的正反转 1、步进电机的结构（以反应式步进电机为例） 三相反应式步进电机 两个沿直径相对极上的线圈串联，构成一相励磁绕组。 极间夹角60°，每个定子磁极上均布5个齿，齿距角=9° 转子上均布40个齿，齿距相等，齿距角=360°/40=9° 转子与定子齿距角相等 三相定子磁极上的齿依次错开1/3齿距角即3° 2、工作原理 前提条件：⑴ 在磁场的作用下，转子总是力图转到磁阻最小的 位置，也就是转到转子的齿对齐定子磁极的齿的 位置（吸引配对）； ⑵ 各相定子之间彼此错齿1/3齿距。 （1）单三拍 步距角：对应于每个指令脉冲，转子转动一个固定的角度，称为步进电 机的步距角。 第一拍 A相励磁绕组通电，B、C相励磁绕组断电 A相定子磁极的电磁力要使转子齿与其对齐，由于三相定子磁极上 的齿依次错开1/3齿距，所以B、C相定子、转子分别错开1/3齿距（3°） 和2/3齿距（6°）。 第二拍 B相励磁绕组通电，A、C相励磁绕组断电 电磁反应力矩使转子顺时针方向转3°，以使与定子齿对齐，A、C相 定、转子错齿。 第三拍 C相励磁绕组通电，A、B相励磁绕组断电 同理 由上，A→B→C→A… 转子顺时针旋转 A→C→B→A… 转子逆时针旋转 且步距角为3° 由于每拍只有一相绕组通电，在切换瞬间可能失去自琐力矩，从而失 步，同时易在平衡位置附近产生振荡，所以使用较少。 （2）双3拍 AB→BC→CA→AB→… 顺时针 由于转子的齿距既要与A相定子磁极的齿对齐，又要与B相定子磁极 的齿对齐，转子在2个磁拉力平衡时稳定。 AB→AC→BC→AB→… 逆时针 步距角也是3° 在切换时始终有一相通电。 作用：接受数控装置送来的一定频率和数量的指令脉冲，经分配和 放大后驱动步进电机旋转。 三相六拍环型分配器 R-S触发器 D1 D2 D3为三个D触发器 有专用的集成电路芯片供购买 * * 第十三章 步进电动机传动控制系统 11.1 步进电动机结构与工作原理  步进电动机是一种将电脉冲信号转换成机械位移的机电执行元件。 步进电动机的分类： 工作原理 反应式 励磁式 混合式 输出转 矩大小 快速步进电机 功率步进电机 励磁相数 二、三、四、五、六、八相等 角位移 输入脉冲个数 运行速度 输入脉冲频率 一、步进电动机的组成 如图所示为一台三相反应式步进电动机的结构示意图 定子：由定子铁心、绕组、绝缘材料等组成 励磁绕组由外部脉冲信号对各相绕组轮流励磁。如图所示。 转子：由转子铁心、转轴等组成。转子铁心是由硅钢片或软磁材料叠压而成的齿形铁心。 二、步进电动机的工作原理 给A相绕组通电时，转子位置如图（a），转子齿偏离定子齿一个角度。由于励磁磁通力图沿磁阻最小路径通过，因此对转子产生电磁吸力，迫使转子齿转动，当转子转到与定子齿对齐位置时(图b)，因转子只受径向力而无切线力，故转矩为零，转子被锁定在这个位置上。由此可见：错齿是助使步进电机旋转的根本原因。 （3）三相六拍 A→AB→B→BC→C→CA→A→…顺时针 A→AC→C→BC→B→AB→A→…逆时针 结合单3拍和双3拍的特点，步距角1.5° 三相六拍控制方式比单三拍和双三拍控制方式步距角小一半，同时由于在切换时保持一相绕组通电，工作更稳定。 步距角 α=360°/mzk m：步进电机相数 z：转子齿数 k：控制方式系数=供电拍数/相数 四、步进电动机的步距角 由一个通电状态改变到下一个通电状态时，电动机转子所转过的角度称为步距角。 ?＝360?/ZKm 其中：Z－转子齿数 m－定子绕组相数 K－通电系数 K=1,2（拍数/相数） 若二相步进电动机的Z=100，