《步进电机》PPT课件

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1、第六章步进电机驱动与控制6.1步进电机工作原理步进电机的速度相对时间不是恒定的，所以单位轴转角△θ随时间不是直线增加，而是不连续且分散的值，因此称为数字性。是一种把电能变换成机械能的典型促动器。每当对步进电机施加一个电脉冲，步进电机输出轴就转过一个角度，称为一步。当连续供给电脉冲，步进电机就一步一步地连续转动，因此，命名为步进电机。步进电机的位移量与输入的脉冲数量严格成正比，转速与脉冲频率成正比，转向与电机各相绕组的通电顺序有关。6.1步进电机工作原理6.1.1VR型步进电机工作原理图4.2是A相励磁时的稳定状态。如果从A相切换到B相通电，转子转过15º，即转过一个

2、步距角为励磁相数为转子的齿数6.1.1VR型步进电机工作原理转子是2极（极对数１）永久磁铁，定子上4组线圈连接成四相式：A→B→C→D，转子每次向顺时针方向旋转90º为极对数（极数/2）6.1.2PM型步进电机工作原理6.1.2PM型步进电机工作原理定子磁场对转子的作用力分为∶与转子轴线垂直的与转子轴线平行的如果转子转动一圈产生的磁场力矩，用图描绘将是一条磁场力矩和转子位置的正弦曲线失调角电磁转矩稳定区域平衡点6.1.3转子位置与转矩的关系6.1.4电机的特点及分类特点可以实现数字控制位置误差不会积累，位移与输入的脉冲数量成正比，具有一定精度的开环系统可以采用开环控

3、制具有一定的自锁功能6.1.4电机的特点及分类可以超低速度运行，而不用加减速器抗干扰能力强，即在负载能力范围内，转角和转速不受电压大小、负载波动的影响，也不受环境温度、冲击、振动的影响，仅与频率、脉冲数、步距角有关若用同一频率的脉冲电源控制几台步进电机，可以实现多个电机的同步思考题：步进电机的转速高低与负载大小的关系？6.1.4电机的特点及分类步距角是固定的，在步进分辨率方面缺乏灵活性在单步响应中，有较大的超调量和振荡过载能力较差，过载时易丢步输出功率较小，对于需要大电流的大功率电机，控制装置和功率放大器都变得复杂、笨重、不经济，所以步进电机的尺寸和功率都不大运动时

4、发生共振，需要加入阻尼机构或其他补救措施6.1.4电机的特点及分类目前主要用于开环，闭环控制时所用元件和线路比较复杂不能把步进电机直接接到直流电源上，必须配有驱动电路，而驱动定路复杂、成本较高总之，步进电机主要用于功率要求不大，负载波动范围不大，控制精度要求不是很高，尤其应该指出的是，对于负载较小的点位控制系统，可以优先选用。分类：HB,VR,PM6.1.4电机的特点及分类6.1.5步进电机的主要性能指标1）步距角：每给一个电脉冲信号，电机转子所转过的角度的理论值2）齿距角：相邻两齿中心线之间的夹角6.1.5步进电机的主要性能指标3）失调角：转子偏离平衡位置（或零位

5、）的角度，等于定子磁轴与转子齿中心线之间的夹角。4）矩角特性：电磁转矩和失调角的关系。通常，未磁饱和时反应式步进电机的转矩与相电流的平方呈正比，混合式步进电机的转矩与相电流呈线性比例关系。2/3额定电流1/3额定电流电磁转矩最大静转矩失调角稳定点图4.1一相绕组的矩角特性曲线6.1.5步进电机的主要性能指标5）最大静转矩：步进电机在规定的通电相数下，矩角特性曲线上的转矩最大值。6）额定电流：电动机静止时，每一相绕组允许通过的最大电流。7）额定电压：驱动电源应供给的电压，一般不等于加在绕组两端的电压。6.1.5步进电机的主要性能指标8）启动频率：步进电机不失步启动的最

6、高频率，通常是指空载启动。9）运行频率：步进电机启动后，不失步所达到的最高频率，通常是指空载运行。10）启动矩频特性：在负载惯量一定情况下，启动频率随负载转矩变化的特性。6.1.5步进电机的主要性能指标11）运行矩频特性：在一定的负载力矩下，运行频率和负载转矩之间的关系。12）惯频特性：在负载力矩一定时，频率和负载惯量之间的关系。惯频特性分为启动惯频特性和运行惯频特性。如图所示。6.1.5步进电机的主要性能指标13）最大静态位置误差：当负载转矩作用在步进电机上，为了使转子保持平衡，此时转子所停留的位置与励磁所要求的位置存在一定的偏差，这就是负载转矩产生的静态位置误差

7、6.1.5步进电机的主要性能指标思考题：三相反应式步进电机为A-B-C-A送电方式时，电机顺时针方向旋转，步距角1.5º，请填入正确答案：顺时针转，步距角0.75º，送电方式应为：()逆时针转，步距角0.75º，送电方式应为：()顺时针转，步距角1.5º，送电方式应为：()或()6.1.5步进电机的主要性能指标思考题：三相反应式步进电机,采用三相六拍工作方式，转子有40个齿，脉冲频率为600Hz,求写出一个循环的通电顺序求步距角求步进电机的转速rpm6.1.5步进电机的主要性能指标1）静态矩角特性曲线：指不改变各项绕组的通电状态，即一相或几相绕组同时通以直流电流