步进电机解读.ppt

?be T TC TA TB ?be c0 a0 b0 b0, 电机出现失步，无法工作，这就是低频共振和低频丢步现象。 当控制脉冲的频率等于进电机振荡频率的 1/k 时（k=1，2，3，…），如果阻尼作用不强，即使电机不发生低频失步，也会产生强烈振动，这就是步进电机低频共振现象。 ?e T 2T 3T t 0 3?be 2?be ?be 步进电机低频共振时，就会出现强烈振动，甚至失步而无法工作，所以一般不允许电机在共振频率下运行。为了削弱低频共振，很多电机专门设置了阻尼器，依靠阻尼器消耗振动的能量，限制振动的振幅。 （2）频率较高时：当电机处在高频脉冲下运行时，前一步的振动尚未达到第一次回摆最大值，下一个控制脉冲就来到。或甚至前一步振荡尚未到达第一次振荡的幅值就开始下一步。此时，电机的运行如同同步电动机一样连续地、平滑地转动，转速比较稳定。 （3）频率高时：当电机有了一定转速后，再升高控制脉冲的频率，则电机的转速亦随之继续增加。在负载情况下，电机正常连续运行时（不丢步、失步）所能加的最高控制频率称为连续运行频率，这是步进电动机的重要技术指标。 4、步进电机启动过程和启动频率（突跳频率） 若步进电机原来静止于某一相的平衡位置上，当一定频率的控制脉冲送入时电机就开始转动，但其转速不是一下子就能达到稳定数值的，有一暂态过程，这就是启动过程。 在一定负载转矩下，电机正常启动时（不丢步、不失步）所能加的最高控制频率称为启动频率或突跳频率，这也是衡量步进电机快速性能的重要技术指标。启动频率要比连续运行频率低得多。 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 步进电动机 一相绕组 T1 Rf2 D1 Rf1 i +U 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 步进电动机 一相绕组 T1 Rf2 D1 Rf1 i +U 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