步进电机的原理及常见故障.pptVIP

2013年1月17日;06-步进电机的原理及常见故障;一.步进电机的分类; 步进电动机的特点： 1、一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。 2、步进电机外表允许的最高温度。 步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。;3、步进电机的力矩会随转速的升高而下降。 ??步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。 4、步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。 步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。 ; ;三.步进电机的结构;1、永磁步进电机的结构原理（励磁式）;2、反应式步进电机;3、混合式步进电机; 下面以反应式步进电机为例说明步进电机的结构和工作原理。三相反应式步进电动机的原理结构图如下：;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。 按A?B ?C ?A ? ……的顺序给三相绕组轮流通电，转子便一步一步转动起来。每一拍转过30°(步距)，每个通电循环周期(3拍)转过90°(一个齿距角)。 2) 三相六拍 按A?AB ?B ?BC ?C ? CA的顺序给三相绕组轮流通电。这种方式可以获得更精确的控制特性。;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)。 与单三拍相比，六拍驱动方式的步进角更小，更适用于需要精确定位的控制系统中。;AB通电; 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：;1、驱动电路： 步进电机绕组的驱动电路: 单极性电流一般采用下图a双管串联电路; 双极性电流一般采用下图b的H桥电路; 三相混合式步进电机则采用三相逆变桥电路,见下图c.;2、进电动机绕组电流控制电路 ; ;步进电机与控制器连接框图流;;控制信号说明： PULSE：脉冲信号输入端，每一个脉冲的上升沿使 电动机转动一步。 DIR：方向信号输入端，如“DIR”为低电平，电机 按顺时针方向旋转； “DIR”为高电平电机按 逆时针方向旋转。 CW： 正转信号，每个脉冲使电机正向转动一步。 CCW：反转信号，每个脉冲使电机反向转动一步。;RESET：复位信号，如复位信号为低电平时,输入脉冲信号起作 用，如果复位信号为高电平时就禁止任何有效的脉冲， 输入信号无效，电机无保持扭矩。 READDY: 输入报警信号：READY是继电器开关，当驱动器正 常工作时继电器闭合，当驱动器工作异常时继电器 断开。继电器允许最高输入电压和电流是：35VDC， 10mA≤I≤200mA，电阻性负载。如用该继电器，要 把他串联到CNC的某输入端。当驱动器正常工作时 继电器闭合，外部24VDC通过继电器输入到CNC输入 端，否则外部24VDC无法输入到CNC输入端。? 注意：PULSE+与CW+，PULSE-与CW-，DIR-与CCW-对应同一 个接线口，按控制方式不同给出的两种定义名称。;1、 步距角和步距误差： 转子每步转过的空间机械角度，即步距角β为 β=360°/Z*N 其中 Z-转子齿数，N-运行拍数。 步进电机每走一步，转子实际的角位移与设计的步距角存在有步距误差。连续走若干步时，上述误差形成累积值。转子转过一圈后，回至上一转的稳定位置，因此步进电机步距的误差不会长期积累。 步进电机步距的积累误差，是指一转范围内步距积累误差的最大值，步距误差和积累误差通常用度、分或者步距角的百分比表示。影响步距误差和积累误差的主要因素有: 齿与磁极的分度精度；铁心迭压及装配精