步进电机式电子膨胀阀工作及驱动原理 ZLin 2011 3 31.ppt

步进电机驱动式 电子膨胀阀 内容 ? 步进电机简介 ? 步进电机的工作原理 ? 步进电机的基本构造 ? 步进电机的类别 ? 步进电机的静 / 动态指标及术语 ? 步进电机驱动式电子膨胀阀的主要应用 步进电机简介 ? 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环 控制元步进电机件。 ? 在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于 脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当 步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按 设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它 的旋转是以固定的角度一步一步运行的。 ? 可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确 定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转 动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 步进电机基本工作原理 ? 例如电机的转子为永磁体，当电流流过定子绕组时，定子 绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使 得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的 矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。 ? 每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输 出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正 比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制 脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进 电机的转动。 步进电机的工作原理 ? 动作顺序 ： (1-1 相 ) L1…N 极 , 初始位置 L1 L2 L3 L4 S N L2…N 极 ,L1 Off 回转子顺时针 转 90 ° L3…N 極 ,L2 Off 回转子顺时针 转 90 ° L4…N 極 ,L3 回转子顺时针转 90 ° L1…N 极 , 回复至初始位置 基本参数 - 固有步距角 ? 固有步距角 即控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。 电机出厂时给出了一个步距角的值，如艾默生 EX4-8 系列 给出的值为 1.8 °（表示整步工作时为 1.8 °） 通常步进电机步距角 β 的一般计算按下式计算。 β=360 ° / （ Z· m· K ） β― 步进电机的步距角； Z― 转子齿数； m― 步进电动机的相数； K― 控制系数，是拍数与相数的比例系数 基本参数 - 相数 ? 步进电机的相数 电机内部的线圈组数，通常用 m 表示；目前常用的有二相 、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角 也不同，一般二相电机的步距角为 0.9 ° /1.8 °、三相的为 0.75 ° /1.5 °、五相的为 0.36 ° /0.72 ° 。 注：在没有细分驱动器时， OEM 主要靠选择不同相数的步进 电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，则 ‘相数将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分 数，就可以改变步距角。 基本参数 - 拍数 ? 步进电机的拍数 拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用 n 表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数， 四相电机为例，有四相四拍运行方式即 AB-BC-CD-DA-AB ，四相八拍运行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A. 步距角 ：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用 θ 表示。 θ=360 度（转子齿数 J* 运行拍数），以常规二、四相，转 子齿为 50 齿电机为例。四拍运行时步距角为 θ=360 度 / （ 50*4 ） =1.8 度（俗称整步），八拍运行时步距角为 θ=360 度 / （ 50*8 ） =0.9 度（俗称半步）。 基本参数 - 保持转矩 ? 保持转矩 步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。 它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时 的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的 增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以 保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。 比如， 3N.m 的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保 持转矩为 3N.m 的步进电机。 基本参数 ? 步进电机的精度 步进电机在转动时，每个步距角的误差 一般为步距角的 3~5% ，且不会累积。 ?n = 理论步距角 ɑn = 实际电动机轴停止的位置 Δ ?n = 角度差 步进电机的激磁方式 （ 1-1 相） 步进电机激磁方式 （ 2-2 相） 步进电机的种类 ? 步进电机的分类 : ? (A) 构造上分类 ? 1) 可变磁阻型或反应型 (VR 型 ) (Variable Reluctance) ? 2) 永磁型 (PM 型 ) (Permanent Magnet) ? 3) 混合型 (HB 型 ) (Hybrid) ? (B) 驱动方式分类 ? 1) 双极驱动型 (Bipolar) ? 2) 单极驱动型 (Unipolar) ? (C) 其它