第7章步进电动机.pptVIP

7.3 驱动电源及其对电机性能的影响 一、驱动电源及其对电机性能的影响 步进电机是由专门的驱动电源驱动的，驱动电源和步进电动机是一个有机的整体，步进电动机的运行性能是电动机及其驱动电源二者配合的综合表现。 驱动电源的基本部分包括变频信号源、脉冲分配器和脉冲功率放大器。 变频信号源 脉冲分配器 功率放大器 步进电 动机 指令 1、单一电压型电源 电流放大 步进电动机 一相绕组 信号 电压 来自 分配器 T1 Rf2 D1 Rf1 i +U 左图为单一电压型电源的一相功放电路（m 相电机有m 个这样的功放电路）。 来自分配器的信号电压经过几级电流放大后加到三极管T1的基极，控制T1的导通和截止。 T1是功放电路的末级功放管，它与步进电动机的一相绕组串联，所以通过功放管T1的电流与通过步进电动机绕组的电流相等。 图中i1为绕组的电流波形，这样的电流波形会使步进电动机的输出转矩减小，动态特性变坏。 如果要提高转矩，应缩短电流上升的时间常数(T=L/R)，使电流前沿变陡，因此在设计电机时尽量减小绕组电感。如果加大串联电阻Rf1也可使时间常数下降，但为了达到同样的稳态电流值，电源电压要作相应的提高。 i2 (Rf1) Rf1 Rf1 i1 (R f1) t i o 可以看出加大串联电阻Rf1电流幅值也增大，波形更接近于矩形。这样就可以增大转矩，提高启动和连续运行频率，并使启动和运行矩频特性下降缓慢。 单一电压型电源只用一种电压，线路简单，功放元件少，成本低。但是它的最主要缺点是电流流过串联电阻Rf1后要消耗非常可观的电能。 Rf1 Rf1 T(Rf1) T(Rf1) f T o 2、高低压切换型电源 控制信号 来自 分配器 +U1（高压） Rf2 D1 步进电动机 一相绕组 i T1 T2 Rf1 D2 高压控制回路 低压控制回路 +U2（低压） Uka t i o 采用高低压切换型电源，绕组中的电流 i 如下图所示。 3、其它型式的驱动电源 除了上述两种常用的驱动电源外，还有其它新型的驱动电源线路，如带有多次电流检测的高低压驱动电源，单电压斩波恒流型驱动电源，细分电路等。 二、分配方式对电机性能的影响 分配方式对输出转矩有很大影响。一般来说，同时通电的相数越多，维持电流不变的相数也越多，转矩就越高。当然，随着相数的增加，电源输出功率及功耗都要相应地增大。 7.4 步进电动机的主要性能指标和技术数据 一、最大静转矩Tjmax 步进电动机在规定的通电相数下，矩角特性上的转矩最大值，称为最大静转矩Tjmax 。绕组电流越大，最大静转矩也越大。 I Tjmax 通常技术数据中所规定的最大静转矩，指每相绕组通以额定电流时所得的值。 一般负载转矩和最大静转矩的比为： 按最大静转矩值，步进电动机分为伺服步进电动机和功率步进电动机两种。 TL =（0.3-0.5）Tjmax 二、步距角θb 每输入一个电脉冲信号时，转子转过的角度称步距角。 步距角大小会直接影响步进电动机的启动和运行频率。外型尺寸相同的电机，步距角小的往往启动、运行频率比较高，但转速和输出功率不一定高。 步进电动机驱动对象多是直线运动，需加装机械装置将旋转变为直线运动。此时，步距角需根据系统要求的脉冲当量和丝杠螺距确定： 脉冲当量：每一脉冲步进电动机带动负载移动的直线位移量。 三、静态步距角误差Δ θb 静态步距角误差即实际的步距角与理论的步距角之间的差值，通常用理论步距角的百分数或绝对值来衡量。静态步距角误差小，表示电机精度高。Δ θb通常是在空载情况下测量的。 四、启动频率和启动矩频特性 启动频率又称突跳频率，是步进电动机能够不失步启动的最高脉冲频率。实际使用时步进电动机大都带载启动，这时负载启动频率是一个重要指标，而该指标又与负载转矩及惯量大小有关。 五、运行频率和运行矩频特性 步进电动机启动后，控制脉冲频率连续上升而维持不失步的最高频率，称为运行频率。当步进电动机带载运行时，运行频率与负载转矩大小有关，两者的关系称为运行矩频特性，通常也以表格或曲线形式给出。 提高运行频率对于提高生产率和系统的效率有很大实际意义。 在一定的负载惯量下，启动频率随负载转矩变化的特性称为启动矩频特性，通常以表格或曲线形式给出。 六、额定电流 电机不动时，每一相绕组允许通