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1、浅析步进电机,邸维汉2012.1.4,控制电机,1、步进电机的基本理论,步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当给步进电机加一个脉冲信号，它就会按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它是按固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。,2、步进电机的工作原理,单步 单双步,A,B,3、步进电机的分类,按照励磁方式分类：反应式步进电机（VR）。永磁式步进电机（PM）。混合式步进电机（HB）。,反应式（VR）永磁式（PM）混合式（HYBRID）步进电机 步进电机 步
2、进电机,反应式步进电机：可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大，且动态性也差 永磁式步进电机：输出力矩大，动态性能好，但步距角大，步进角一般为7.5度或15度；混合式步进电动机：它综合了反应式、永磁式步进电动机两者的优点，它的步距角小，步距角一般为1.8度或0.72度，力矩大，动态性能好，是目前性能最高的步进电动机。,各自的优缺点：,4、步进电机的技术指标,1）步进电机的静态指标,相数：常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。步距角：发一个脉冲信号，电机所转动的角度。拍数：电机转过一个步距角所需脉冲数。定位转矩：不通电时，电机转子自身的锁定力矩。保持转矩：通电但没有转动，定
3、子锁住转子的力矩。,步距角精度：转一个步距角的实际值与理论值的误差。失步：电机运转时运转的步数不等于理论上的步数。最大空载起动频率：不加负载时，直接起动最大频率。最大空载运行频率：电机不带负载的最高转速频率。运行矩频特性：输出力矩与频率关系的曲线。,2）步进电机的动态指标,电机的静态力矩,电机的动态力矩,5、步进电机的相关计算,C：通电状态系数，单拍、双拍C=1，单双拍C=2。M：控制绕组的相数Zr：转子的齿数f：通电频率（1/s）s：步距角（度）n：转速（r/min）,步进电机的三个重要概念,转角由脉冲数产生转速由脉冲频率产生转向由方向信号决定,6、步进驱动器简述,步进驱动器：是一种能使步进
4、电机运转的功率放大器，能把控制器发来的脉冲信号转化为步进电机的角位移，电机的转速与脉冲频率成正比，所以控制脉冲频率可以精确调速，控制脉冲数就可以精确定位。,7、步进电机驱动流程,8、步进驱动器驱动框图,PLC控制步进电机连线图,9、步进电机的优点,步距值不受各种干扰因素的影响：转子运动的速度主要取决于脉冲信号的频率。转子运动的总位移量则取决于总的脉冲信号数。误差不积累：步进电动机每走一步所转过的角度与理论步距值之间总有一定的误差，但每转一圈的累积误差为零 控制性能好：起动、转向及其他任何运行方式的改变,都在少数脉冲内完成。,10、步进电机的选型,三要素：步距角的选择：取决于负载精度的要求 静力
5、矩的选择：依据是电机工作的负载 电流的选择：依据矩频特性曲线图 一旦三大要素确定，步进电机的型号便确定下来了。,11、步进电机失步的分析,转子的加速度慢子步进电动机的旋转磁场：转子的速度慢于步进电动机的旋转磁场，即低于换相速度时，步进电动机会产生失步。转子的平均速度高于定子磁场的平均旋转速度：转子的平均速度高于定子磁场的平均旋转速度，使得步进电动机产生的输出转矩增大，从而使电动机越步。步进电动机及所带负载存在惯性：由于步进电动机自身及所带负载存在惯性，使电动机在工作过程中不能立即起动和停止，而是在起动时出现丢步，在停止时发生越步。,12、步进电机的发展方向,小型化方向发展：各类整机的不断小型化，要求与之配套的电动机也必须越来越小。改圆形电动机为方形电动机：采用方型结构，使得转子有可能设计得比圆形大，因而其力矩体积比将大为提高。一体化设计：把转子位置传感器，减速齿轮等和电动机本体综合设计在一起，使之具有更加优越的控制性能。,谢谢,
