工业控制技术电传动控制)Chapter2-3.ppt

第一部分 工业控制基础（4学时） 第1-1讲： 工业控制技术概述; 第1-2讲：机电传动系统的动力学基础 第二部分 传感器、驱动电机与执行件（18学时） 第2-1讲：传感器（测速传感器）; 第2-2讲：直流电动机的工作原理及特性 第2-3讲：步进电动机工作原理及特性;第2-4讲 电动、液动和气动执行机构; 第三部分 Arduino开发指南（14学时） 第3-1讲：Arduino简介; 第3-2讲：Arduino编程 第3-3讲：Arduino基本函数; 第3-4讲：Arduino硬件平台（Arduino Mega2560 ） 第四部分 电动机的控制（14学时） 第4-1讲：反馈控制基础理论; 第4-2讲：运动曲线：速度和力矩; 第4-3讲：直流电动机控制（Arduino编程） 第4-4讲：步进电动机控制（Arduino编程） 四个综合型实验（10学时）;3.1 步进电动机结构与工作原理;步进电机外观;定子与转子两部分，定子由硅钢片叠成，装上一定相数的控制绕组；转子用硅钢片叠成或用软磁性材料做成凸极结构。 ;定子;步进电机的定子绕组每改变一次通电状态，转子转过的角度称步距角。 ;简化;定子：6个磁极，每相对的两极组成一相。 转子：两（四）个均匀分布的齿，上面无绕组。 ;A相定子绕组通电形成磁场 ; ;定子通电顺序： A→C→B→A ;步进电机的工作原理 —— 两转子齿;步进电机的工作原理 —— 两转子齿;;;步进电机的工作原理 —— 四转子齿;步距角计算： ? 转子齿数越多，步距角 越小 ? 定子相数越多，步距角 越小 ? 通电方式的节拍越多，步距角 越小;转速计算：;;例子：一台三相反应式步进电动机，采用三相六拍模式运行，转子有40个齿，步进脉冲频率为600Hz，求： （1）写出一个循环的波形图； （2）求步进电动机步距角； （3）求步进电机的转速 ;;;;;?单相轮流通电（3相单3拍） 顺时针轮回 A→B→C→A 逆时针轮回 A→C→B→A ?双相轮流通电（3相双3拍） 顺时针轮回 AB→BC→CA→AB 逆时针轮回 BA→AC→CB→BA ?单双相轮流通电（3相6拍） 顺时针轮回 A→AB→B→BC→C→CA→A 逆时针轮回 A→AC→C→CB→B→BA→A;3.1 步进电动机结构与工作原理;一、 按工作原理 （1）磁阻式步进电机：定子转子均无磁（磁阻）；定子有绕组而转子无绕组；转子结构简单、直径小有利于高速响应；步距角可做得比较小。但无锁定转矩、制造成本高、效率低、转子阻尼差、噪声大。 （2）永磁式步进电机：转子采用永磁体、定子采用软磁钢，通过磁场（相互吸引和相互排斥）实现转动。有锁定转矩、效率高、造价便宜。但是，一般步距角大、转子惯量大。 （3）混合式：兼二者之优点;二. 按输出转矩大小 （1）? 快速步进电机 0.07N.m--4N.m （2）功率步进电机 5N.m---40N.m;三.按绕组接线方式 （1）单极的步进电机：有中心抽头。;3.1 步进电动机结构与工作原理;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） ;3.3 步进电动机性能指标 ;3.3 步进电动机性能指标 ;3.3 步进电动机性能指标 ;3.3 步进电动机性能指标 ;3.3 步进电动机性能指标 ;3.3 步进电动机性能指标 ;3.3 步进电动机性能指标 ;1）启动矩频特性 ;2）运行频率特性 ;3）矩频特性 ;3.1 步进电动机结构与工作原理;3.4 步进电动机的控制电路;3.4 步进电动机的控制电路;3.4 步进电动机的控制电路;二、功率放大;1） 单电压限流型驱动电路 ;2） 高低压切换型驱动电路 ;3） 斩波恒流驱动电路 ;步进电动机驱动器现已模块化，选择和购买;三、 细分控制 ;三、 细分控制 ;三、 细分控制 ;三、 细分控制 ;三、 细分控制 ;三、 细分控制 ;三、 细分控制 ;3.1 步进电动机结构与工作原理;3.5 步进电动机的应用： 磁盘驱动头的定位;掌握步进电动机结构与工作原理