步进电机介绍资料.pptx

1; 4.1 简介 步进电动机是一种用电脉冲信号进行控制，并将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的控制电机。 主要优点：步距角和转速不受电压波动和负载变化的影响，仅与脉冲频率有关。它每转一周都有固定的步数，在不丢步的情况下运行，其步距误差不会长期积累，从而使它适合于在数字控制的开环系统中作为驱动电动机，也可用作闭环系统的驱动元件。 主要缺点：效率较低，需配适当的驱动电源，带惯性负载的能力不强。;种类： ;4.2 反应式步进电动机的结构与工作原理 一、反应式步进电动机的结构 单段式 多段式 a)径向磁路 b)轴向磁路 ;径向磁路 1—线圈；2—定子；3—转子;二、工作原理 三相反应式步进电动机有三种运行方式： 三相单三拍运行； 三相双三拍运行； 三相单、双六拍运行 “三相” —指步进电机的相数； “单” —指每次只给一相绕组通电；“双”则是每次同时给二相绕组通电； “三拍”—指通电三次完成一个循环 ;;; 按A-B-C-A的顺序通电，电机转子在磁阻转矩作用下沿ABC方向转动，电机的转速直接取决于控制绕组的换接频率。 定子控制绕组每改变一次通电方式，称为一拍，此时电机转子所转过的空间角度称为步距角。;2. 三相双三拍运行方式 按AB-BC-CA-AB或相反的顺序通电，每次同时给两相绕组通电，且三次换接为一个循环。步距角与三相单三拍运行方式的步距角相同。;3. 三相单、双六拍运行方式 按A-AB-B-BC-C-CA或相反顺序通电，即需要六拍才完成一个循环，因此步距角为： ; 对于其它相数的步进电动机，同样可以有多种运行方式，例如四相步进电动机有：四相单四拍，四相双四拍，四相单双八拍等运行方式。 一般而言，无论几相电机以及采用何种运行方式，步距角与转子齿数Zr和拍数N之间有如下关系：;每秒钟输入f 脉冲，则转过 f/ZrN 转，故电机转速为： ; 小步距角步进电动机中的转子齿数，必须满足一定的要求，才能保证电机产生步进运动。 ;4.3 反应式步进电动机运行特性 一、静态特性 静态运行是指通电状态不变，电机处于稳定状态时???特性。;绕组中通以直流电流时，转子的最后稳定位置; (2)失调角q：指步进电动机转子偏离初始平衡位置的电角度。在反应式步进电动机中，转子一个齿距所对应的度数为2p电弧度或360o电角度； (3)矩角特性：在不改变通电状态(即控制绕组电流不变)时，步进电动机的静转矩与转子失调角的关系，即T=f(q) ; ;步进电动机的矩角特性; ; ;二、动态特性 1. 单脉冲运行;动态稳定区：(-p+qse)q(p+qse) a点与o0点之间的夹角qr称为稳定裕度(或裕量角)。裕量角越大，电动机运行越稳定。 ; ;由此可知，步进电动机能带的最大负载转矩要比最大静转矩Tmax小。只有当负载转矩小于起动转矩(最大负载转矩)Tst，才能保证电动机进行正常的步进运动。 若矩角特性为幅值相等的正弦波时，可得：; ;当负载转矩为零，且不计阻尼作用时，用外力使转子偏离稳 定平衡位置一个小角度，然后释放，则转子将在电磁转矩作用下向稳定位置运动，形成一个自由振荡，其运动方程为： ;2. 连续脉冲运行 极低频--连续步进运行;脉冲频率很低时的低频共振 频率介于极低频与高频之间，此时脉冲间隔较长，电动机起动和运行一般不会有问题。但是，如果等于或接近于步进电动机的振荡频率时，电动机就会出现低频共振。 A相通电，OA—d—OB—e—OB—d，此时第二个脉冲到来，通电绕组由B相换为C相，工作点由d移到f，由于转矩为负，转子返向转动向O’C移动。;脉冲频率很高时的连续运行 当控制脉冲的频率很高时，脉冲间隔的时间很短，电机转子尚未到达第一次振荡的幅值，甚至还没有到达新的稳定平衡位置，下一个脉冲就到来。此时电机的运行已由步进变成了连续平滑的转动，转速也比较稳定。 当频率太高时，也会产生失步，甚至还会产生高频振荡。 ;起动频率和起动特性 fst 是指一定负载转矩下能够不失步地起动的脉冲最高频率，它的大小与电动机本身参数、负载转矩及转动惯量的大小，以及电源条件等因素有关。它是步进电动机的一项重要技术指标。 fst=f(TL) 起动矩频特性 fst=f(J) 起动惯频特性 连续运行频率与运行矩频特性 步进电动机带一定负载正常起动后，连续缓慢地升高脉冲频率，直到不丢步运行的最高频率，称为运行频率。; ;那么，为什么频率升