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步进电机传动控制系统.ppt
文档介绍:
第十三章步进电动机传动控制系统
11.1 步进电动机结构与工作原理
步进电动机是一种将电脉冲信号转换成机械位移的机电执行元件。
步进电动机的分类:
工作原理
反应式
永磁式
混合式
输出转
矩大小
快速步进电机
功率步进电机
励磁相数
二、三、四、五、六、八相等
角位移
输入脉冲个数
运行速度
输入脉冲频率
一、步进电动机的组成
如图所示为一台三相反应式步进电动机的结构示意图
定子:由定子铁心、绕组、绝缘材料等组成
励磁绕组由外部脉冲信号对各相绕组轮流励磁。如图所示。
转子:由转子铁心、转轴等组成。转子铁心是由硅钢片或软磁材料叠压而成的齿形铁心。
二、步进电动机的工作原理
给A相绕组通电时,转子位置如图(a),转子齿偏离定子齿一个角度。由于励磁磁通力图沿磁阻最小路径通过,因此对转子产生电磁吸力,迫使转子齿转动,当转子转到与定子齿对齐位置时(图b),因转子只受径向力而无切线力,故转矩为零,转子被锁定在这个位置上。由此可见:错齿是助使步进电机旋转的根本原因。
工作原理
结论:
通电顺序为A—B-C-A时,转子按顺时针方向一步一步转动通电顺序改为A-C-B-A,时,转子按逆时针方向一步一步转动。
三、步进电动机的通电方式
1. 单相通电方式:指对每相绕组单独轮流通电,对于三相步进电动机:
正转:A-B-C-A时,转子按顺时针方向一步一步转动。
反转:A-C-B-A时,转子按逆时针方向一步一步转动。
2. 单、双拍工作方式:
正转:A-AB-B-BC-C-CA-A
反转:A-CA-C-BC-B-AB-A
3. 双拍工作方式:
正转:AB-BC-CA-AB
反转:AC-CA-BC-AC
(b) V 相通电
通电顺序:U → V → W → U
(a) U 相通电
每一拍转子转过的角度称步距角。
(c) W 相通电
W2
U1
V1
W1
U2
V2
1
2
3
4
3
4
1
2
W2
U1
V1
W1
U2
V2
3
4
1
2
W2
U1
V1
W1
U2
V2
1) m 相单 m 拍
(a) UV 相通电
U1
W2
V1
W1
U2
V2
3
4
1
2
2) m 相双 m 拍
W2
V1
W1
U2
V2
3
4
1
2
U1
W2
V1
W1
U2
V2
3
4
1
2
U1
(b) VW 相通电
(c) WU 相通电
通电顺序:UV → VW → WU → UV
通电顺序:U → UV → V → VW → W → WU → U
3) m 相 2m 拍
四、步进电动机的步距角
由一个通电状态改变到下一个通电状态时,电动机转子所转过的角度称为步距角。
?=360?/ZKm
其中:Z-转子齿数
m-定子绕组相数
K-通电系数 K=1,2
若二相步进电动机的Z=100,单拍运行时,其步距角
若按单、双通电方式运行时,步距角
由此可见,步进电动机的转子齿数Z和定子相数(或运行拍数)愈多,则步距角愈小,控制越精确。
当定子控制绕组按着一定顺序不断地轮流通电时,步进电动机就持续不断地旋转。如果电脉冲的频率为f(HZ),步距角用弧度表示,则步进电动机的转速为:
五、步进电动机的主要性能指标
1. 步距角
2. 最大工作频率:在转子不失步的情况下,电动机连续工作时,输入脉冲信号的最大频率。
3. 最大突跳频率:在转子不失步的情况下,电动机能增加和减小的最大频率。
4. 步距差:理想的步矩角与实际的步矩角之差。
5. 输出转矩:电动机轴上的输出转矩的大小
步进电动机的输出转矩与脉冲频率的函数关系称为矩频特性。
13.2 步进电动机的驱动电源
一、驱动电源的组成





功放电路






负载
功率电源
分配器电源
功放电路
功放电路
功率放大器
步进脉冲
方向信号
A
B
C
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