(4.6)--4.6机电一体化与过程控制.ppt

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1、3.步进电动机拖动系统运行性能驱动方法工作原理步进电动机与微机的接口技术是利用电磁铁的作用原理，将控制信号（电脉冲信号）转换为线位移或角位移的电机。控制信号是脉冲电压、电流，所以有时也称之为脉冲电动机或电脉冲马达。步进电动机：来一个脉冲，转一个步距角。控制脉冲频率，可控制电机转速。改变脉冲顺序，可改变电机转动方向。可实现快速启停、精确步进。工作特点：按运动方式来分：分为旋转运动、直线运动、平面运动（印刷绕组式）和滚切运动式步进电机。按工作原理来分：分为反应式（磁阻式）、电磁式、永磁式、永磁感应式（混合式）步进电机。按相数来分：分为三相、四相、五相、六相等。按使用频率来分：分为高频步进电机和低频

2、步进电机。（1）步进电动机的种类不同类型的步进电机的工作原理、驱动装置也不完全一样，但其工作过程基本是相同的。以反应式步进电动机为例说明步进电动机的结构和工作原理。三相反应式步进电动机的原理结构图：定子内圆周均匀分布着六个磁极，磁极上有励磁绕组，每两个相对的绕组组成一相。三相绕组采用星形连接，转子有四个齿。（2）步进电动机的工作原理AIAIBCBIC定子转子图31 三相反应式步进电动机的原理结构图 三相单三拍“三相”指A、B、C三相步进电机；“单”指每次只能一相绕组通电；“三拍”指通电三次完成一个通电循环。使A、B、C三相绕组轮流通入直流电流，观察转子的运动情况。A相绕组通电，B、C相不通电。

3、气隙产生以A-A为轴线的磁场，而磁力线总是力图从磁阻最小的路径通过，故电动机转子受到一个反应转矩，在此转矩的作用下，转子转到图32（a）所示位置：1、3齿与A、A 极对齐。CABBCA3412图32 三相反应式步进电动机的工作原理图CABBCA34121C342CABBAabc同理，B相通电时，转子顺时针转过30，2、4齿和B、B 磁极轴线对齐，如图32（b）所示；当C相通电时，转子再转过30，1、3齿和C、C磁极轴线对齐，如图32（c）所示。CABBCA3412图32 三相反应式步进电动机的工作原理图CABBCA34121C342CABBAabc 这种工作方式下，因三相绕组中每次只有一相通电

4、，而且，一个循环周期共包括三个脉冲，所以称三相单三拍。若使定子绕组按A-B-C-A的顺序通电，则步进电动机转子便不停地沿顺时针方向转动。如果定子绕组的通电顺序为A-C-B-A则步进电动机转子沿逆时针方向转动。每一拍转过30（步距角），每个通电循环周期（3拍）磁场在空间旋转了360，而转子转过90（一个齿距角）。三相六拍按A AB B BC C CA 的顺序给三相绕组轮流通电。这种方式可以获得更精确的控制特性。ABCACBCABA相通电，转子1、3齿与A、A 对齐，如图33（a）所示。A、B相同时通电，A、A 磁极拉住1、3齿，B、B 磁极拉住2、4齿，转子顺时针转过15，到达图33（b）所示位

5、置。图33 三相六拍反应式步进电动机的工作原理图abCABBCA3412CABBCA3412B相通电，转子2、4齿与B、B 对齐，又转过15，如图33（c）所示。B、C相同时通电，C、C 磁极拉住1、3齿，B、B 磁极拉住2、4齿，转子再转过15，如图33（d）所示。图33 三相六拍反应式步进电动机的工作原理图cdCABBCA34123412CABBCA一个通电循环周期如下：A AB B BC C CA A，每个循环周期分为六拍。每拍转子转过15（步距角），一个通电循环周期（6拍）转子转过90(齿距角)。与单三拍相比，六拍驱动方式的步距角更小，更适用于需要精确定位的控制系统中。ABCACBCABA 三相双三拍图34 三相双三拍反应式步进电动机的工作原理图AB通电CABBCA3412BC通电3412CABBCACA通电CABBCA4132按AB BC CA AB 的顺序给三相绕组轮流通电，如图34所示。每拍有两相绕组同时通电。与单三拍方式相似，双三拍驱动时每个通电循环周期也分为三拍。每拍转子转过30（步距角），一个通电循环周期（3拍）转子转过90（齿距角）。如此，当以不同的通电方式连续给步进电动机的定子绕组通电，转子就以一定的步距角度旋转起来。小结（1）了解步进电动机的基本结构。（2）理解步进电动机的工作原理。（3）理解相、拍的含义。