《电机及拖动基础第2版 教学课件 ppt 作者 邵群涛 主编 8-4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电机及拖动基础第2版 教学课件 ppt 作者 邵群涛 主编 8-4（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、8.4 步进电动机,重点：步进电动机的工作原理 矩频特性 矩角特性 负载能力,8.4.1步进电动机概述,步进电动机：数字控制系统中的一种执 行元件，将脉冲信号转换 为相应的角位移或直线位移。 每输入一个脉冲， 电机前进一步。,1.步进电动机的特点,（1）可用数字信号直接进行开环控制，整体系统 简单、廉价。 （2）位移与输入脉冲信号数相对应，步距误差不 长期积累，可以组成开环控制系统，也可组 成闭环 控制系统。 （3）电机本身部件少，可靠性高。 （4）易于起动、停止、正反转及变速，响应性好 （5）停止时，可有自锁能力。,2.步进电动机的应用 广泛应用于于计算机的磁盘驱动器，绘图仪， 自动记录仪，
2、数控机床。 3.一般工作机械对步进电动机的要求 （1）调速范围宽 （2）动态性能好，能迅速起动、正反转、停转 （3）加工精度较高。即要求一个脉冲对应的位 移量小、并要求精确、均匀。即要求步进电动机步距角小、步距精度高、不丢步或失步。 （4）输出转矩大，可直接带动负载。,8.4.2 步进电动机的工作原理,以三相反应式步进电机为例 组成：定子有六个磁极，每两对应的磁 极绕有一相绕组。转子有四个均匀分布 的齿，齿宽与定子磁极极靴宽度相等。,1.三相单三拍运行方式,单：每次只有一相绕组通电。 三拍：三次切换为脉冲的一次循环。 U相通电：磁力线总是力图走磁阻最小的路径在磁拉力作用下转子齿轴线与U相磁极轴
3、线重合。,UV 转子逆时针方向转过30,s=30,VW 转子再转过30,UVWU转子一步步按逆时针方向转动。,若改变通电相序UWVU，电机反转,2.三相双三拍运行方式,通电方式UVVWWUUV 双拍运行方式的稳定性较好,s=30,3.三相六拍运行方式,通电方式：UUVVVWWWUU 六次切换为脉冲的一次循环。 U相通电：转子齿轴线与U相的定子轴线重合,UUV：U.V相磁极同 时作用于转子，转子逆 时针方向转15,UVV：转子齿 轴线与V相定子 轴线重合。,4.实际步进电动机的工作原理,设转子齿数Zr=40 相数m=3,每一齿所占的空间角,每一极距的空间角,每一极距所占的齿数,线错开1/m齿距。
4、,当某一相定子齿轴线与转子齿轴线重合,时，相邻相的定子齿轴线须与转子齿轴,以三相单三拍为例 U相通电：转子齿轴线与U相定子齿轴线重合 UV：转子逆时针方向转过300,步距角,单、双拍混合方式 C=2,C：运行状态系数：,单拍或双拍方式 C=1,步进电动机的转速,8.4.3步进电动机的运行特性,1.静态运行状态 静态运行状态：不改变通电方式的工作状态 （1）步距角与静态步距角误差 步距角：切换一次脉冲，转子转过的角度,步距角,s=0.37590,步距角误差：实际步距角与理论步距角之间的偏差。,（2）稳定平衡位置,TL=0，转子齿轴线与通电相定子齿轴线 的夹角=0 ，出现扰动，转子偏离此位 置，扰
5、动消失，转子返回。 若电源切除，转子的位置不变自锁。 （3）失调角 转子偏离稳定平衡位置的电角度。 一个转子齿对应的电角度为2。 （电角度）=Zr机械角度,（4）矩角特性,步进电动机的静转矩T与失调角之间的 函数关系： 1） =0转子上无切向磁拉力 T=0 2） =/2，切向磁拉力最大T=Tsm，作 用反对定转子齿错开，T为负值。 /2时，增大T减小。 3） = 时，切向磁拉力互相抵消，T=0 4） =3/2 时，T=Tsm,三相同时通电k=1+2cos（/m ）,两相通电k=2cos（/m）,三相步进电动机两相同时通电,三相步进电动机多相同时通电，不能提高,最大转矩，但可以增加电机运行的稳定
6、性,Tuv =Tu=Tv,四相步进电动机两相同时通电,2.步进运行状态,脉冲频率很低，1/ft步进电机过渡过程时间， 转子到达稳定平衡点时，下一个脉冲未到， 转子在稳定平衡点附近振荡。,实际：步进电动机的转子上装有阻尼器,3.连续脉冲运行状态,（1）矩频特性Tdm=f(f) f在一定范围内T=c f一定值后， fT,低频时,高频时,原因： 1）定子绕组元件电感的影响，电感元件中的电流不能跃变，f低t较长，电流平均值较大f很高t短i T i ，f i T 2）铁心中的涡流损耗增加,（2）静稳定区与动稳定区,1）静稳定区 不切换电源时，转子能回到稳定点的 范围： - 2）动稳定区 从一种通电状态切换到另一通电状态， 不失步的区域 ： se+(-)(+se),(3)运行频率,正常运行频率 不丢步，越步状态下电动机的运行频率 包括起动频率fst和连续运行频率f 1）起动频率fst 1/fstt1,2）连续运行频率 t1/f,8.4.4步进电动机的驱动电源,变频信号电源+脉冲分配器+脉冲放大,
