步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動器原理資料.doc

《步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動器原理資料.doc》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。

1、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動器原理步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件,是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一,廣泛應(yīng)用在各種自動化設(shè)備中?步進(jìn)電機(jī)和普通電動機(jī)不同之處在于它是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu),它同時(shí)完成兩個(gè)工作:一是傳遞轉(zhuǎn)矩,二是控制轉(zhuǎn)角位置或速度?1.步進(jìn)電機(jī)工作原理2.步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖1.2步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖3.驅(qū)動器原理??步進(jìn)電機(jī)必須有驅(qū)動器和控制器才能正常工作?驅(qū)動器的作用是對控制脈沖進(jìn)行環(huán)形分配?功率放大,使步進(jìn)電機(jī)繞組按一定順序通電,控制電機(jī)轉(zhuǎn)動??????????????????????????圖1.3步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)???以兩相步進(jìn)電機(jī)為例,當(dāng)給驅(qū)動器一個(gè)脈沖信號和一個(gè)正方向信號時(shí),驅(qū)動器

2、經(jīng)過環(huán)形分配器和功率放大后,給電機(jī)繞組通電的順序?yàn)?其四個(gè)狀態(tài)周而復(fù)始進(jìn)行變化,電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動;若方向信號變?yōu)樨?fù)時(shí),通電時(shí)序就變?yōu)?電機(jī)就逆時(shí)針轉(zhuǎn)動?圖1.4步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路原理圖分析步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路原理圖1.4,當(dāng)T導(dǎo)通時(shí)有:R為電路中存在的等效電阻?如果,電機(jī)不轉(zhuǎn)動,感應(yīng)電動勢E=0,則:隨著電子技術(shù)的發(fā)展,功率放大電路由單電壓電路?高低壓電路發(fā)展到現(xiàn)在的斬波電路?其基本原理是:在電機(jī)繞組回路中,串聯(lián)一個(gè)電流檢測回路,當(dāng)繞組電流降低到某一下限值時(shí),電流檢測回路發(fā)出信號,控制高壓開關(guān)管導(dǎo)通,讓高壓再次作用在繞組上,使繞組電流重新上升;當(dāng)電流回升到上限值時(shí),高壓電源又自動斷開?重復(fù)上

3、述過程,使繞組電流的平均值增加,電流波形的波頂維持在預(yù)定數(shù)值上,解決了高低壓電路在低頻段工作時(shí)電流下凹的問題,使電機(jī)在低頻段力矩增大?步進(jìn)電機(jī)一定時(shí),供給驅(qū)動器的電壓值對電機(jī)性能影響較大,電壓越高,步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速越高?力矩越大;在驅(qū)動器上一般設(shè)有相電流調(diào)節(jié)開關(guān),相電流設(shè)的越大,步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速越高?力矩越大?4.細(xì)分控制原理為了提高步進(jìn)電機(jī)的性能,細(xì)分驅(qū)動器已經(jīng)廣泛應(yīng)用?細(xì)分驅(qū)動器的原理是通過改變A,B相電流的大小,以改變合成磁場的夾角,從而可將一個(gè)步距角細(xì)分為多步?圖1.7步進(jìn)電機(jī)細(xì)分原理圖細(xì)分?jǐn)?shù)越高,電流越平滑,電機(jī)轉(zhuǎn)動就越平穩(wěn)?驅(qū)動器一般都具有細(xì)分功能,常見的細(xì)分倍數(shù)有:1/2,1/

4、4,1/8,1/16,1/32,1/64,1/256;或:1/5,1/10,1/20?細(xì)分后步進(jìn)電機(jī)步距角按下列方法計(jì)算:步距角=電機(jī)固有步距角/細(xì)分?jǐn)?shù)例如:一臺1.8°電機(jī)設(shè)定為4細(xì)分,其步距角為1.8°/4=0.45°?當(dāng)細(xì)分等級大于1/4后,電機(jī)的定位精度并不能提高,只是電機(jī)轉(zhuǎn)動更平穩(wěn)?5.步進(jìn)電機(jī)的術(shù)語及特點(diǎn)相數(shù):產(chǎn)生不同對極N?S磁場的勵磁線圈對數(shù)?步距角:對應(yīng)一個(gè)脈沖信號,電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移?一般二相電機(jī)的步距角為1.8度,即電機(jī)運(yùn)動200步為一周?靜力矩(HOLDINGTORQUE):是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒有轉(zhuǎn)動時(shí),定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩?它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一,通常

5、步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩接近于靜力矩?定位力矩(DETENTTORQUE):是指步進(jìn)電機(jī)沒有通電的情況下,定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩?步距角精度:步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角的實(shí)際值與理論值的誤差?用百分比表示:(誤差/步距角)′100%?步進(jìn)角的誤差不累積?最大空載起動頻率:電機(jī)在某種驅(qū)動形式?電壓及額定電流下,在不加負(fù)載的情況下,能夠直接起動的最大頻率?最大空載的運(yùn)行頻率:電機(jī)在某種驅(qū)動形式,電壓及額定電流下,電機(jī)不帶負(fù)載的最高運(yùn)行頻率?相電流:電機(jī)繞組所通過的電流?電機(jī)矩頻特性:電機(jī)在某種測試條件下測得運(yùn)行中輸出力矩與脈沖頻率關(guān)系的曲線稱為電機(jī)矩頻特性,這是電機(jī)諸多動態(tài)曲線中最重要的,也是電

6、機(jī)選擇的根本依據(jù)?如圖2.2所示,在低速時(shí)的電機(jī)力矩接近靜轉(zhuǎn)矩,隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速增加,感應(yīng)電動勢加大,削弱了外加電壓的作用,使電機(jī)輸出力矩減小?圖1.10中,曲線3電流最大?或電壓最高;曲線1電流最小?或電壓最低,曲線與負(fù)載的交點(diǎn)為負(fù)載的最大速度點(diǎn)?電機(jī)的共振點(diǎn):步進(jìn)電機(jī)均有固定的共振區(qū)域,二?四相感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)的共振區(qū)一般在180-250pps之間(步距角1.8度)?電機(jī)驅(qū)動電壓越高,電機(jī)電流越大,負(fù)載越輕,電機(jī)體積越小,則共振區(qū)向上偏移,反之亦然?為使電機(jī)輸出力矩大,不失步和整個(gè)系統(tǒng)的噪音降低,一般工作點(diǎn)均應(yīng)偏移共振區(qū)較多?丟步(失步):控制器給電機(jī)發(fā)了n個(gè)脈沖,步進(jìn)電機(jī)并沒有轉(zhuǎn)動

7、n個(gè)步距角?一般當(dāng)電機(jī)力矩偏小?加速度偏大?速度偏高?摩擦力不均勻等都會是丟步現(xiàn)象發(fā)生?步進(jìn)電機(jī)的類型:現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)(VR)?永磁式步進(jìn)電機(jī)(PM)?混合式步進(jìn)電機(jī)(HB)和單相式步進(jìn)電機(jī)等?永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相,轉(zhuǎn)矩和體積較小,步進(jìn)角一般為7.5度或15度;反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相,可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出,步進(jìn)角一般為1.5度,但噪聲和振動都很大?反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成,定子上有多相勵磁繞組,利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)