《步进电动机》ppt课件

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1、7.1反应式步进电动机的工作原理和基本特点7.2反应式步进电动机的运行特性7.3步进电动机主要性能指标和技术数据7.4步进电动机的应用举例第7章步进电动机第7章步进电动机本章要求：熟练掌握步进电动机的工作原理,熟悉步进电动机的基本特点。熟练掌握步进电动机的矩角特性和静态转矩。熟悉并掌握步进电动机的单步运行状态。熟练掌握步进电动机的连续脉冲运行和运动特性熟悉步进电动机的主要性能指标。7.1反应式步进电动机的工作原理和基本特点一、概述步进电动机称为脉冲电动机，是数字控制系统中的一种执行元件。其作用是将脉冲电信号转换

2、为角位移或直线位移。步进电动机脉冲分配器和功放knfnTem步进电动机角位移与脉冲k成正比。步进电动机速度与脉冲频率成正比。具有同步特性。步进电动机脉冲分配器和功放步进电动机的驱动需要结合数字技术、计算机技术和电力电子技术。步进电动机被广泛应用于需要精确定位和定速的控制系统中，例如数控机床、绘图仪器、机器人等领域。XY操作台打印机二、典型结构步进电动机按励磁方式可分为反应式、永磁式和感应子式，其中反应式结构简单，使用普遍。右图为一台三相反应式步进电动机的典型结构图。二、工作原理三相反应式步进电动机按通电方

3、式的不同，每步转动不同的角度。下面以三相单三拍为例，说明其工作原理。步进电动机的工作原理是磁通总是走磁阻最小的路径,由于磁力线的扭曲而产生拖动转矩。三相步进电动机具有三相单三拍、三相六拍和三相双三拍运行状态。“三相”：步进电动机具有三相定子绕组。“单、双”：每次只有一相（单）或两相（双）绕组通电。“三拍”：每三次换接为一个循环。有三种通电状态。“六拍”：每六次换接为一个循环。有六种通电状态。A-AB-B-BC-C-CA-A……A-B-C-A……原理动画三、基本特点1.步进电动机工作时，每相绕组不是恒定的通电，而

4、是由专门的驱动电源供给，通过“环形分配器”按一定规律轮流通电。这种通电方式称为“分配方式”。不管分配方式如何，每循环一次，控制电脉冲个数总等于拍数N，而加在每相绕组上的脉冲电压个数却等于1，因而控制绕组电脉冲频率f是每相绕组脉冲电压频率f相的N倍，即f=Nf相步进电动机脉冲分配器和功放ABCD下图为一台四相步进电动机，设其为四相单四拍运行。转子上共有50个齿，计算其齿距角θt和步距角θb。八拍运行？2.每输入一个电脉冲信号，转子转过的角度称步距角，用θb表示。（ZR为转子齿数）θt=360o/ZR步进电动机转

5、子齿距角θt为：因为电脉冲每循环一次（经过N拍），转子正好转过一个齿距，因此每一个脉冲转过1/N齿距（步距角）。N=km（k=1，2m=相数）步距角θb为：为提高工作精度，要求步距角小，可通过增加N或ZR来实现。但N大，则m大，电机、电源结构复杂，因此通常ZR数值大。步距角θb为：3.反应式步进电动机可进行角度控制，也可进行速度控制。角度控制时，每输入一个脉冲，定子绕组就换接一次，输出轴就转过一个角度，其步数与脉冲数一致，输出轴转动的角位移量与输入脉冲数成正比。步进电动机脉冲分配器和功放k速度控制时，送入步

6、进电动机的是连续脉冲，各相绕组不断的轮流通电，步进电动机连续运转，转速与脉冲频率成正比，每输入一个脉冲，转子转过整个圆周的1/（NZR），也就是转过1/（NZR）转，故转速为：步进电动机脉冲分配器和功放nf转速取决于脉冲频率、转子齿数和拍数，而与电压、负载、温度等因素无关。当转子齿数一定时，转子的转速和转向就由脉冲频率和通电顺序决定。因此，改变电脉冲输入的情况，就可方便的控制电动机的正、反转，快速启动，制动以及改变转速的大小。步进电动机的转速还可用步距角来表示，用步距角表示转速则为：n=（60f）/（NZR）

7、r/min频率f一定时，步距角越小，转速越低，电机输出功率越小。从提高加工精度上要求，应选用小的步距角，但从提高输出功率上要求，步距角又不能取的太小。一般步距角应根据系统中应用的具体情况进行选取。n=(fθb)/6or/min一台四相步进电动机，设其为四相八拍运行。转子上共有50个齿，计算n=1000r/min时，控制脉冲频率？4.步进电动机具有自锁能力当控制电脉冲停止输入，而让最后一个脉冲控制的绕组继续通直流电时，电机可以保持在固定的位置上。这样，步进电动机可以实现停车时转子定位。7.2反应式步进电动机的运行

8、特性一、矩角特性和静态转矩1.静止状态：控制脉冲停止时，如果某相绕组仍通入恒定不变的电流，将转子固定于某一位置上，保持不动。2.自锁：静止状态时，即使有一个小的扰动，使转子偏离此位置，磁拉力也能把转子拉回来。即：电机能可靠地锁在静止位置的功能。4.失调角：3.齿距角：一个齿距对应的角度，称为齿距角θt。其电角度相当于一对极距，即齿距角θte=2πrad。定子齿轴线与转子齿轴线之间的夹角