步进电机的工作基本知识.ppt
步进电机的原理与应用,步进电动机的工作原理与特点,原理:步进电机是利用电磁铁原理,将脉冲信号 转换成线位移或角位移的电机。每来一个 电脉冲,电机转动一个角度,带动机械移 动一小段距离。,特点:(1)来一个脉冲,转一个步距角。 (2)控制脉冲频率,可控制电机转速。 (3)改变脉冲顺序,改变转动方向。 (4)角位移量或线位移量与电脉冲数成正比.,以反应式为例说明步进电机的结构和原理,通常按励磁方式分为三大类:,1)反应式:转子无绕组,定转子开小齿、步距小。应用最广。 2)永磁式:转子的极数=每相定子极数,不开小齿,步距角较大,力矩较大。 3)感应子式(混合式): 开小齿,混合反应式与永磁式优点:转矩大、动态性能好、步距角小。,步进电机的种类:,步进电动机结构,注意:步进电机通的是直流电脉冲.,步进电机主要由两部分构成:定子和转子。它们均由磁性材料构成。定、转子铁心由软磁材料或硅钢片叠成凸极结构,定、转子磁极上均有小齿,定、转子的齿数相等。其中定子有六个磁极,定子定子磁极上套有星形连接的三相控制绕组,每两个相对的磁极为一相,组成一相控制绕组,转子上没有绕组。转子上相邻两齿间的夹角称为齿距角,工作方式,步进电机的工作方式可分为:三相单三拍、三相单双六拍、三相双三拍等。,一、三相单三拍,(1)三相绕组联接方式:Y 型,(3)工作过程,A 相通电使转子1、3齿和 AA 对齐。,B相通电,转子2、4齿和B相轴线对齐,相对A相通电位置转30;,C相通电再转30,这种工作方式,因三相绕组中每次只有一相通电,而且,一个循环周期共包括三个脉冲,所以称三相单三拍。,三相单三拍的特点:,(1)每来一个电脉冲,转子转过 30。此角称为步距角,用S表示。,(2)转子的旋转方向取决于三相线圈通电的顺序,改变通电顺序即可改变转向。,二、三相单双六拍,三相绕组的通电顺序为: AABBBCCCAA 共六拍。,工作过程:,A相通电,转子1、3齿和A相对齐。,所以转子转到两磁拉力平衡的位置上。相对AA 通电,转子转了15。,(1)BB 磁场对 2、4 齿有磁拉力,该拉力使 转子顺时针方向转动。,A、B相同时通电,(2)AA 磁场继续对1、3齿有拉力。,总之,每个循环周期,有六种通电状态,所以称为三相六拍,步距角为15。,B相通电,转子2、4齿和B相对齐,又转了15。,三、三相双三拍,三相绕组的通电顺序为: AB BC CA AB 共三拍。,工作方式为三相双三拍时,每通入一个电脉冲,转子也是转30,即 S = 30。,步进电机通过一个电脉冲转子转过的角度,称为步距角。,N:一个周期的运行拍数,即通电状态循环一周需要改变的次数 Zr:转子齿数,如:Zr=40 , N=3 时,步距角,转速,每输入一个脉冲,电机转过,即转过整个圆周的1/(ZrN), 也就是1/(ZrN)转,因此每分钟转过的圆周数,即转速为,步距角一定时,通电状态的切换频率越高,即脉冲频率越高时,步进电动机的转速越高。脉冲频率一定时,步距角越大、即转子旋转一周所需的脉冲数越少时,步进电动机的转速越高。,步进电机的矩频特性,步进电动机的输出转矩与控制脉冲频率之间的关系称为矩频特性,步进电动机矩频特性,特点: 下降曲线。以最大负载转矩(启动转矩)Tq为起点,随着控制脉冲频率增加,步进电动机的转速逐步升高、而带负载能力却下降,步进电动机的驱动,步进电动机的驱动电源主要由脉冲发生器、脉冲分配器和脉冲放大器(也称功率放大器)三部分组成。,步进驱动器与电机的接线,在步进驱动模块面板的24V和0V端子引入DC 24V 电源。 驱动器的输入信号为CP+、CP-和DIR+、DIR-,参见下图。 在外部接成共阳方式:把CP+和DIR+接在一起作为共阳端,由电气箱中PLC的Y0端子输出脉冲信号,脉冲信号接入CP-端,方向信号接入DIR-端。,步进驱动器与电机的接线,当CP+和DIR+输入+24V时,在脉冲信号接入端CP-,方向信号接入端DIR-分别接入2K限流电阻(本模块已在内部接入2K电阻)。分别把电机的A相、B相接入驱动器的A相、B相输出端。,步进电动机的驱动,小结,1、步进电动机可以将电脉冲信号转换为 角位移或线位移。 2、其步距角和转速不受电压波动、负载变化、温度变化等因素的影响 3、精度很高且其误差不会积累,常用于要求较高的自动控制系统中。,