第五章 步进电动机及其控制ppt课件.ppt

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1、第五章步进电动机及其控制本章主要内容:1、步进电动机的运行特性2、步进电动机的优点和缺点3、步进电动机的工作原理5.1概述三种经典电机：直流电机，异步电机，同步电机。近年来步进电机性能提高，应用广。步进电机典型应用：电子钟表，打印机。程序控制系统，数字控制系统。步进电机的运行特性1.一步一步前进。电机名称的由来。Stepmotor,steppingmotor2.电流的形式：脉冲电流。3.转速与磁场转速的关系：基本同步。优点1.控制原理和控制方法简单。开环控制。开环位置控制。脉冲控制。2.不用电刷和换向器，结构简单。3.适用于计算机控制。缺点1.功率和力矩小

2、，负载惯量小。2.效率低。3.一台电机配一台驱动器。4.功率小，不宜驱动大的机械装置。5.响应速度低。(运行速度不低)6.每步前进的角度固定。7.在某些转速范围发生振荡。步进电机的类型磁阻式步进电机永磁式步进电机混合式步进电机5.2磁阻式步进电动机的工作原理5.2.1磁阻式步进电动机的结构特点基本结构定子：铁心，绕组，端盖，外壳。转子：铁心，轴。定子详细结构软磁磁极，磁极有绕组。绕组数=磁极数。8个磁极，8个绕组。绕组分成m相。每相两个绕组，位于一条直径两端。2p=2m，磁极表面有均布的小齿。转子详细结构没有绕组。软磁铁心，外圆上有小齿，与定子小齿完全相同

3、。齿距角：两齿中心线的夹角。对转子齿数的规定（特点）若某一磁极下定、转子的齿对齐，则同一相的另一个磁极下的定、转子的小齿也是对齐的。相邻极下的定、转子齿之间错开转子齿距的1/m。磁路磁阻特点（1相极下）齿与齿对齐，磁阻最小，齿与槽对齐，磁阻最大。磁阻与转角有关，随转角变化而变化。变磁阻电机。Variablereluctance结构特点总结1）定子和转子磁路由软磁材料组成，只有定子有绕组。2）转子有齿，齿数应满足规定。3）磁阻与转角有关，随转角的变化而变化。5.2.2磁阻式步进电动机的工作原理1.简述旋转磁场+磁阻转矩与磁阻同步电机相似各相绕组轮流通电，形成

4、步进式旋转磁场。磁阻转矩使转子转动，使磁阻减小，直到磁阻最小的位置。2.无小齿的三相磁阻式步进电动机旋转磁场的产生各绕组周期性通电。各相绕组轮流通电，形成步进式旋转磁场.磁场顺时针转动。通电一周期，磁场轴线转过180°。转子的转动情况周期性通电。转子的转动情况周期性通电。通电一周期，转子逆时针转过转子的一个齿距角。改变通电顺序。磁场和转子反转，转角大小不变。通电一周期，转子转过转子的一个齿距角。结论1)步进电动机各相绕组轮流通电，形成步进式旋转磁场，转动方向取决于通电的顺序。为了使电机连续转动，通电状态的变化应当是周期性的。2)改变1次通电状态，走1步。通

5、电状态完成一个周期，转子转过转子的一个齿距角。结论1)步进电动机各相绕组轮流通电，形成步进式旋转磁场，转动方向取决于通电的顺序。2)改变1次通电状态，走1步。通电状态完成一个周期，转子转过转子的一个齿距角。3)转角大小取决于通电状态变化次数，转速取决于通断电的频率。4)一个磁极下定、转子齿对齐，相邻磁极下齿必须错开，才能前进。3.拍数与步距角拍数:记为N。如上述电机，拍数为3。在通、断电的一个周期内，通电状态改变的次数也就是拍数。改变一次通电状态也称为1拍。3.拍数与步距角步距角：即每一拍(步)所转过的角度，记为θb。如何计算步距角？每个通电周期共N拍，走

6、N步，转过一个齿距角θt，故上述电机3.拍数与步距角上述电机对于很多情况，步距角太大。应增加转子齿数。4.有小齿的四相磁阻式步进电动机定子8极4相绕组。一个极包含的齿数正向1拍通电一周期，转一个齿距角。反向通电反转，1拍通电一周期，转一个齿距角。反向通电反转，1拍通电一周期，转一个齿距角。两相通电两相通电两相通电结论：增加转子齿数，可以减小齿距角。增加转子齿数，增加拍数，都可以减小步距角，提高运行精度。例题1：三相磁阻式步进电机有62个齿，计算单拍、双拍制的步距角，并写出正反转的通电顺序，50个脉冲后电机轴分别转过多少度？例题2：磁阻式步进电动机有A、B、

7、C、D四相。绘出A和B极下，当A通电，B通电，和AB通电时，定子、转子齿的相对位置。