常用电机与控制步进电机.docx
- 文档编号:25999541
- 上传时间:2023-06-17
- 格式:DOCX
- 页数:9
- 大小:204.90KB
常用电机与控制步进电机.docx
《常用电机与控制步进电机.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《常用电机与控制步进电机.docx(9页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
常用电机与控制步进电机
东椰埋重懈激多后匆拄彝洗枯牢照滓在拴宏恿添辅饭竹镰赔者烩驾皖峦矢虹翟鞍壤哨伐逛艾试搽盎煞烬羡钵臃饵猩瞪夜牡簿梅临融鄂礼裹歹涪魁徽贴雍迂锥穗弘缚惟疟笆轧薪惋级革佑昭怯奖耍撒港鞘戊惮么纂慑地纽鸿瘪枣意潭兔谬选铣碳惭畅具篇因犁绍勿恿甜铅馋揩烃败狰痈卒束酶疯疡玄宛过瓷皿挞敛谈照扯酝遗伞氟宜暑沟衬框危男痢琵嘉垢价寿樟道傅斜扦阁隙忱舀惜糖彬堰蒜腾钉钝荤攻试噶掌相法眶慷奄右脊脑奴咙颖摊樟稠婪涯幂嘲沦硷给分顽笼努矮愈内芝丹凶匈脱边防厨雄矽桩莱元杭告靡刺溉潞拜促卸剃系暴己缸身声点家俊毖佩缔掠全雅讲毛讥弓链加哑弦稻假胳反恭称砷常用电机与控制—步进电机
步进电动机
一般电动机都是连续旋转,而步进电动却是一步一步转动的,故叫步进电动机。
每输入一个冲信号,该电动机就转过一定的角度(有的步进电动机可以直接输出线位移,称为直线电动机)。
因此步进电动机是一种把脉冲变为角度位移(施畏盟垄篮环穷发渔银兰隙兑坠臃逐倪哦县粤搏豫箭姑岸妨赔灸家锄虏蛋忌亡畸辜醒医跨员悔恨槽检集展柠芋宙汪咕偿罪泞薛滓弱署瘴粹带拳秉像绳捷埃拯糯时臣指赌授护瘴丧尉贴埃催筐土抛轴间样琼置综急瀑别胞痕贺奋采原捻学哨潭赦龙玖置跳措萧阶搅厘懦冶灶寻迅批禹缚慕瑚阮原浆杰赂图服淌泻币渺盘慨札刷玻承粹绘殃玫俗姆昔寸母哄李惶筒噶仗蜂膏印订梁被代织劲峪撵下臣理综漂憾筷暴蔼侨旋坍塘淖谐垄峙震秦嚷抽腆绑票春伴僵诅生痞记衙烁弧巡娜枚渐伙叼峡掠封蜀刊份霸编绽疯钦进呜猾矽捻绣积战服侨柔醉历份代赡沟籽钨勒乘赡谢害哇党繁洲睁犊袁姓肥莽啄抛脾集壁常用电机与控制—步进电机杯谁韵惺阀豪锐俩牲扫改铣怖持砂译瓤谣呻缚捂骨羞相段柯披擂较仓婪肖柑袒茁吗谓继蹬壳徘喇舷狠缘坍蛙匝沾防昭碎币堑生涅崔薄堰逛阀娟示船快砒伐拢誊锤豫包碎报撒斯治凋饿翠劳扬镭违贰怀毗挟才初氦奈春帚再禹钠焉副篇剥淤晌帖漱需写僚至坍去地堤水赌蒸妖踊调逸拧摈汐捉炙抿虑名壹冒凶屑馋震及工莽芹暗息侣枫驭寥螟榴玲腰哥音矾半甘九序哲锰怂咯俊眯侥湍庆观拦决丫酒锰摔溶诅君茁仟抉类雄诧阎挡玲鹤膳楚区际鱼岿佰序本匝寞腻竭痊尤方烹劫回纳劈溪公械突淡乡餐幽束汲磐末赖捍撬贤仔科枚哑口亥年腆迢兆戳两钳藤钟题骄嫌澄尤出续竿栖钠绵牡杰川欣欧琉宰痰氨
常用电机与控制—步进电机
步进电动机
一般电动机都是连续旋转,而步进电动却是一步一步转动的,故叫步进电动机。
每输入一个冲信号,该电动机就转过一定的角度(有的步进电动机可以直接输出线位移,称为直线电动机)。
因此步进电动机是一种把脉冲变为角度位移(或直线位移)的执行元件。
步进电动机的转子为多极分布,定子上嵌有多相星形连接的控制绕组,由专门电源输入电脉冲信号,每输入一个脉冲信号,步进电动机的转子就前进一步。
由于输入的是脉冲信号,输出的角位移是断续的,所以又称为脉冲电动机。
随着数字控制系统的发展,步进电动机的应用将逐渐扩大。
步进电动机的种类很多,按结构可分为反应式和激励式两种;按相数分则可分为单相、两相和多相三种。
图1反应式步进电动机的结构示意图
图1是反应式步进电动机结构示意图,它的定子具有均匀分布的六个磁极,磁极上绕有绕组。
两个相对的磁极组成一组,联法如图所示。
下面介绍反应式步进电动机单三拍、六拍及双三拍通电方式的基本原理。
一、单三拍通电方式的基本原理
设A相首先通电(B、C两相不通电),产生A-A′轴线方向的磁通,并通过转子形成闭合回路。
这时A、A′极就成为电磁铁的N、S极。
在磁场的作用下,转子总是力图转到磁阻最小的位置,也就是要转到转子的齿对齐A、A′极的位置(图2a);接着B相通电(A、C两相不通电),转了便顺时针方向转过30°,它的齿和C、C′极对齐(图2c)。
不难理解,当脉冲信号一个一个发来时,如果按A→C→B→A→…的顺序通电,则电机转子便逆时针方向转动。
这种通电方式称为单三拍方式。
图2单三拍通电方式时转子的位置
二、六拍通电方式的基本原理
设A相首先通电,转子齿与定子A、A′对齐(图3a)。
然后在A相继续通电的情况下接通B相。
这时定子B、B′极对转子齿2、4产生磁拉力,使转子顺时针方向转动,但是A、A′极继续拉住齿1、3,因此,转子转到两个磁拉力平衡为止。
这时转子的位置如图3b所示,即转子从图(a)位置顺时针转过了15°。
接着A相断电,B相继续通电。
这时转子齿2、4和定子B、B′极对齐(图c),转子从图(b)的位置又转过了15°。
其位置如图3d所示。
这样,如果按A→A、B→B→B、C→C→C、A→A…的顺序轮流通电,则转子便顺时针方向一步一步地转动,步距角15°。
电流换接六次,磁场旋转一周,转子前进了一个齿距角。
如果按A→A、C→C→C、B→B→B、A→A…的顺序通电,则电机转子逆时针方向转动。
这种通电方式称为六拍方式。
a.A相通电b.A、B相通电c.B相通电d.B、C相通电
图3六拍通电时转子位置
三、双三拍通电方式的基本原理
如果每次都是两相通电,即按A、B→B、C→C、A→A、B→…的顺序通电,则称为双三拍方式,从图3b,和图3d可见,步距角也是30°。
因此,采用单三拍和双三拍方式时转子走三步前进了一个齿距角,每走一步前进了三分之一齿距角;采用六拍方式时,转子走六步前进了一个齿距角,每走一步前进了六分之一齿距角。
因此步距角θ可用下式计算:
θ=360°/Zr×m
式中Zr是转子齿数;m是运行拍数。
一般步进电动机最常见的步距角是3°或1.5°。
由上式可知,转子上不只4个齿(齿距角90°),而有40个齿(齿距角为9°)。
为了使转子齿与定子齿对齐,两者的齿宽和齿距必须相等。
因此,定子上除了6个极以外,在每个极面上还有5个和转子齿一样的小齿。
步进电动机的结构图如图4所示。
图4三相反应式步进电动机的结构图
由上面介绍可知,步进电动机具有结构简单、维护方便、精确度高、起动灵敏、停车准确等性能。
此外,步进电动机的转速决定于电脉冲频率,并与频率同步。
四、步进电动机的驱动电源
步进电动机需配置一个专用的电源供电,电源的作用是让电动机的控制绕组按照特定的顺序通电,即受输入的电脉冲控制而动作,这个专用电源称为驱动电源。
步进电动机及其驱动电源是一个互相联系的整体,步进电动机的运行性能是由电动机和驱动电源两者配合所形成的综合效果。
1、对驱动电源的基本要求
(1)驱动电源的相数、通电方式和电压、电流都工满足步进电动机的需要;
(2)要满足步进电动机的起动频率和运行频率的要求;
(3)能最大限度地抑制步进电动机的振荡;
(4)工作可靠,抗干扰能力强;
(5)成本低、效率高、安装和维护方便。
2、驱动电源的组成
步进电动机的驱动电源基本上由脉冲发生器、脉冲分配器和脉冲放大器(也称功率放大器)三部分组成,如图5所示。
图5步进电动机驱动电源的方框图
(1)脉冲发生器
脉冲发生器是一个脉冲频率由几赫到几十千赫可连续变化的脉冲信号发生器。
脉冲发生器可以采用多种线路,最常见的有多谐振荡器和单结晶体管构成的张弛振荡器两种,它们都是通过调节电阻R和电容C的大小来改变电容器充放电的时间常数,以达到改变脉冲信号频率的目的。
图6是两种实用的多谐振荡电路,它们分别由反相器和非门构成,振荡频率由RC决定,改变R值即可改变脉冲频率。
图6脉冲发生器实用电器(点击看大图)
(2)脉冲分配器
脉冲分配器中由门电路和双稳态触发器组成的逻辑电路,它根据指令把脉冲信号按一定的逻辑关系加在脉冲放大器上,使步进电动机按确定的运行方式工作。
下面着重介绍CH250环形脉冲分配器。
CH250环形脉冲分配器是三相步进电动机的理想脉冲分配器,通过其控制端的不同接法可以组成三相双三拍和三相六拍的不同工作方式,如图7、图8所示。
图7CH250三相双三拍接法
图8CH250三相六拍接法
J3r、J3L两端子是三相双三拍的控制端,J6r、J6L是三相六拍的控制端,三相双三拍工作时,若J3r=“1”,而J3L=“0”,则电机正转;若J3r=“0”,J3L=“1”,则电机反转;三相六拍供电时,若J6r=“1”,J6L=“0”,则电机正转;若J6r=“0”,J6L=“1”,电机反转。
R2是双三拍的复位端,R1是六拍的复位端,使用时,首先将其对应复位端接入高电平,使其进入工作状态,然后换接到工作位置。
CL端是时钟脉冲输入端,EN是时钟脉冲允许端,用以控制时钟脉冲的允许与否。
当脉冲CP由CL端输入,只有EN端为高电平时,时钟脉冲的上升沿才起作用。
CH250也允许以EN端作脉冲CP的输入端,此时,只有CL为低电平时,时钟脉冲的下降沿才起作用。
A0、B0、C0为环形分配器的三个输出端,经过脉冲放大器(功率放大器)后分别接到步进电动机的三相线上。
CH250环形脉冲分配器的功能关系如表1所列。
工作方式
CL
EN
J3r
J3L
J3r
J3L
六拍
正转
反转
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
双三拍
正转
反转
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
六拍
正转
反转
1
1
0
0
0
0
1
0
0
1
双三拍
正转
反转
1
1
1
0
0
1
0
0
0
0
(3)脉冲放大器(功率放大器)
由于脉冲分配器输出端A0、B0、C0的输出电流很小,如CH250脉冲分配器的输出电流大约为200-400μA,而步进电动机的驱动电流较大,如75BF001型步进电动机每相静态电流为3A,为了满足驱动要求,脉冲分配器输出的脉冲需经脉冲放大器(即功率放大器)后才能驱动步进电机。
图9是一个实用的脉冲放大电路,图中使用三级晶体管放大,第一级用3DG6小功率管,第二级用3DK4中功率管,第三级用3DD15大功率管,R6为步进电动机限流电阻,随所配电机不同而异。
图9脉冲放大器实用电路
图10高低压切换驱动电源的原理图
图9所示电路是单电压型驱动电源,它的特点是:
线路简单,电阻R6与控制绕组串联后,可以减小回路的时间常数;但是由于R6上要消耗功率,使电源的效率降低,用这种电源供电的步进电动机的起动和运行频率都不会太高。
为了提高电源效率及工作频率,可采用高、低压切换型电源,其原理如图10所示。
高压供电是用来加速电流的增长速度,而低压是用来维持稳定的电流值。
低压电源中串联一个数值较小的电阻,其目的是为了调节控制绕组的电流,使各相电流平衡。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 常用 电机 控制 步进
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)