(4.8)--4.8机电一体化与过程控制.ppt

《(4.8)--4.8机电一体化与过程控制.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(4.8)--4.8机电一体化与过程控制.ppt（14页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、（3）动特性步进运行状态：步进电动机的转子转过一个步距角时的动态过程。如图36所示，是一个振荡衰减的过程。步进电动机在多脉冲方式下连续运行时的特性称动特性。动特性包括：矩频特性、动稳定区、工作频率。这时电动机产生的转矩称为动态转矩。图36 步进电动机运行特性图矩频特性步进电动机的最大动态转矩和脉冲频率的关系，即Tdm=F()，称为矩频特性，如图37所示。从图可见，步进电动机的动态转矩随着脉冲频率的升高而降低。T0图37 矩频特性ff/Hz请大家思考：为什么动态转矩会随着脉冲频率的升高而降低呢？步进电动机的控制绕组是感性元件，其电流按指数函数增长。当电脉冲频率低时，电流可以达到稳定值，如图38a

2、所示。随着频率升高，达到稳定值的时间缩短，如图38b所示。当频率高到一定值时，电流就达不到稳定值，如图38c所示，故电动机的最大动态转矩小于最大静转矩，而且脉冲频率越高，动态转矩也就越小。对于某一频率。只有当负载转矩小于它在该频率时的最大动态转矩，电动机才能正常运转。（a）(b)(c)图38 不同频率时的控制绕组中电流波形请大家思考：怎样提高矩频特性？设法减小控制绕组的电气时间常数（=L/R）：在控制绕组回路中串接一个较大的附加电阻，以降低回路电气时间常数，但这样就增加了在附加电阻上功率损耗，导致步进电动机及系统效率降低。采用双电源供电，即在控制绕组电流的上升阶段由高压电源供电，以缩短达到稳定

3、值的时间，然后再改为低压电源供电以维持其稳态电流值不变。动稳定区步进电机从一种通电状态切换到另一种通电状态时，不至引起失步的区域。图中画出了A、B、C三相绕组单独通电时的矩角特性，两者相差一个步距角。步进电动机空载，刚开始，A相绕组通电，转子稳定运行在a点。当由A相绕组通电切换到B相绕组通电时，步进电动机的矩角特性变为B相绕组的矩角特性。由于切换瞬间失调角不能突变，故运行点由a点跳到a点，a处于B相绕组单独通电时的稳定运行区域内，且TemTL，转子将加速运行至b点，并在b点稳定运行。图39 步进电动机动稳定区示意图同学们可自行分析当TL 0时的动态过程。图中可见步距角越小，动稳定区越接近静稳定

4、区，步进电动机稳定性能越好。故，三相单、双六拍通电方式要比单、双三拍更稳定。为了保持转子动态稳定性能，步进电动机所能带动的最大负载转矩不能超过A、B两相矩角特性交点处的静转矩，否则，转子无法切换到新的平衡点。因此，两条矩角特性交点处的静转矩又称为步进电动机的最大转矩，也称为启动转矩；步距角越小，启动转矩越大。图39 步进电动机动稳定区示意图工作频率指步进电动机按照指令的要求，进行不失步工作时的最大脉冲频率。步进电动机的工作频率一般包括启动频率、制动频率和连续运行频率。（对同样的负载转矩来说，正、反向的启动频率和制动频率是一样的，所以一般技术数据中只给出启动频率和连续运行频率。）启动频率制动频率

5、连续运行频率步进电动机的启动频率st：是指在一定负载转矩下能够不失步启动的最高脉冲频率。st的大小与驱动电路和负载大小有关。步距角越小，负载（包括负载转矩与转动惯量）越小，则启动频率越高。步进电动机的连续运行频率c：是指步进电动机启动后，当控制脉冲频率连续上升时，能不失步运行的最高频率。它的值也与负载有关。步进电动机的运行频率比启动频率高得多，这是因为在启动时除了要克服负载转矩外，还要克服轴上的惯性转矩。启动时转子的角加速度大，它的负担要比连续运转时重。所以启动时，脉冲频率不宜过高。启动以后，再逐渐升高脉冲频率。（4）步进电动机的失步及解决方法步进电动机没有按照指令到达应该到达的位置。是一种普

6、遍存在的现象，它影响系统的正常运行，因此要尽力避免。失步包括丢步和越步。丢步：指转子前进的步距数小于脉冲数；越步：指转子前进的步距数多于脉冲数。丢步严重时，转子将停留在一个位置上或围绕一个位置振动。步进电动机的失步原因:转子的转速慢于换相速度。例如，步进电动机在启动时，如果脉冲的频率较高，由于电动机来不及获得足够的能量，使其无法令转子跟上旋转磁场的速度，所以引起失步。因此步进电动机有一个启动频率，超过启动频率启动时，肯定会产生失步。（注意，启动频率不是一个固定值，提高电动机的转矩、减小电动机转动惯量、减小步距角都可以提高步进电动机的启动频率。）转子的平均速度大于旋转磁场的速度。这主要发生在制动和突然换相时，转子获得过多的能量，产生严重的过冲，引起失步。这时减小供电脉冲频率，可防止电动机失步。小结（1）掌握步进电动机的静稳态区域和动稳态区域。（2）掌握步进电动机的步距角、零位、失调角、矩角特性、矩频特性、启动转矩、工作频率的含义。（3）掌握提高矩频特性、防止电动机失步的方法。