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项目六 步进电机的运行 学时、教具、课前准备 学时：8学时 教具：步进电机、步进电机控制装备、万用表 课前准备：学生预习相关课程知识；设备调试；规范标准准备； 三、项目计划决策 (1)控制特性； (2)使用特点； (3)准备工具、资料。 * 第7章 控制电机 教学目标： 1、步进电动机工作特性； 2、步进电动机的启动和启动频率； 3、步进电动机的调速方法； 4、电动机的控制电路； 5、步进电机开环控制方式； 6、步进电机控制实例分析。 电机及机床电气控制 教学重点和难点 步进电动机是一种将电脉冲信号转换成直线或角位移的执行元件。在本任务中重点介绍反应式步进电机的工作方式和特征、控制方法。 从应用的角度在介绍步进电动机的基本结构、工作原理、主要技术指标、运行特性和影响因素、环形分配器方式和功率驱动电路的基础上，进行开环和闭环控制方案以及驱动系统设计举例与传动控制应用实例。 教学方法 项目教学法：1、引出问题；2项目分析；3、行为引导法；4、学练结合 电机及机床电气控制 教学过程 一、项目提出 步进电动机是受其输入信号，即一系列的电脉冲控制而动作的。脉冲发生器所产生的电脉冲信号，通过环形分配器按一定的顺序加到电动机的各相绕组上。为使电动机能够输出足够的功率，经环形分配器产生的脉冲信号还需进行功率放大。环形分配器、功率放大器以及其它控制线路组合称为步进电动机的驱动电源，它对步进电动机来说是不可分割的一部分。步进电动机、驱动电源和控制器构成步进电动机传动控制系统，如图所示。 电机及机床电气控制 控制器 环形分配器 功率放大器 步进电机 辅助电路 步进电动机传动控制系统框图 步进电动机具有独特的优点： (1)控制特性好； (2)误差不长期积累； (3)步距值不受各种干扰因素的影响。 二、项目分析 脉冲供电方式是步进电机的能源特征。掌握磁路的两个重要特征，即走磁阻最小路径和走磁路最短的特征，对步进电机工作原理掌握大有帮助。步距角、转速公式和特性的理解对步进电机控制是必要的。 电机及机床电气控制 四、项目实施 知识点一 步进电动机的结构与工作原理 一）结构特点 二）工作原理 1 基本工作原理 1) 单相轮流通电方式： 2) 双相轮流通电方式 3) 单双相轮流通电方式 三）小步距角步进电动机 步距角 θb= 360°/zKm 步进电动机的转子齿数z和定子相数m越多， 则步进电动机的运行拍数(步数) 越多，步距角θb越小，控制越精确。步进电动机的转速(单位为r／min)为 电机及机床电气控制 n = 四）、 步进电动机的分类 步进电动机典型分类如图所示。 步进电机 按工作原理分 按输出转矩分 按 相 数 分 按运动方式分 按 结 构 分 电磁式、磁阻式、永磁式、混合式 快速型、功率型 三相、四相、五相、六相… 旋转运动、直线运动、平面运动、滚动运动 单段式、多段式、印刷绕组式 电机及机床电气控制 知识点二 步进电动机的环形分配器 一）、 步进电动机的驱动方式 二）、 步进电动机的环形分配器 1．硬件环形分配器 可 逆 计 数 器 EPROM CP脉冲 方向电平 清 零 方 式 输 出 状态 零位输出 2．软件环分 知识点三 步进电动机的驱动电路 电机及机床电气控制 一）单电压限流型驱动电 二）双电压驱动电路 三）斩波驱动电路 四）升频升压驱动电路 五）细分驱动电路 知识点四 步进电动机的运行特性及使用 一）步进电动机的运行特性及影响因素 1．矩角特性 2．单步运行特性 3．连续脉冲运行特性 4．加减速特性 5．脉冲信号频率对步进电动机运行的影响 6．转子机械惯性对步进电动机运行的影响 7. 步进运行和低频振荡 电机及机床电气控制 二）、 步进电动机的主要性能指标和应用 1．步进电动机的主要性能指标 1) 步距角θb 2) 精度 3) 转矩 4) 响应频率 5) 运行频率 6) 起动矩频特性 7) 起动惯频特性 8) 运行矩频特性 2．步进电动机的应用 电机及机床电气控制 * 第7章 控制电机