三相步進電機原理與控制方法資料(精)

1、本模塊由 45BC340C 型步進電機及其驅(qū)動電路組成（一步進電機：一般電動機都是連續(xù)旋轉(zhuǎn)，而步進電動卻是一步一步轉(zhuǎn)動的，故叫步進電動機。每輸入一個脈沖信號，該電動機就轉(zhuǎn)過一定的角度（有的步進電動機可以直接輸出線 位移，稱為直線電動機。因此步進電動機是一種把脈沖變?yōu)榻嵌任灰疲ɑ蛑本€位移的 執(zhí)行元件。步進電動機的轉(zhuǎn)子為多極分布，定子上嵌有多相星形連接的控制繞組，由專門電 源輸入電脈沖信號，每輸入一個脈沖信號，步進電動機的轉(zhuǎn)子就前進一步。由于輸入 的是脈沖信號，輸出的角位移是斷續(xù)的，所以又稱為脈沖電動機。隨著數(shù)字控制系統(tǒng)的發(fā)展，步進電動機的應(yīng)用將逐漸擴大。步進電動機的種類很多，按結(jié)構(gòu)可分為反應(yīng)式和

2、激勵式兩種；按相數(shù)分則可分為 單相、兩相和多相三種。圖 1 反應(yīng)式步進電動機的結(jié)構(gòu)示意圖圖 1 是反應(yīng)式步進電動機結(jié)構(gòu)示意圖，它的定子具有均勻分布的六個磁極，磁極 上繞有繞組。兩個相對的磁極組成一組，聯(lián)法如圖所示模塊中用到的 45BC340 型步進電機為三相反應(yīng)式步進電機，下面介紹它單三 拍、六拍及雙三拍通電方式的基本原理。1、單三拍通電方式的基本原理設(shè) A 相首先通電 （B、 C 兩相不通電，產(chǎn)生 A-A軸線方向的磁通，并通過轉(zhuǎn)子形成 閉合回路。這時 A、A極就成為電磁鐵的 N、S 極。在磁場的作用下，轉(zhuǎn)子總是力圖 轉(zhuǎn)到磁阻最小的位置，也就是要轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)子的齒對齊 A、A 極的位置（圖 2a;接

3、著 B 相 通電（A、C 兩相不通電,轉(zhuǎn)了便順時針方向轉(zhuǎn)過 30,它的齒和 C、C極對齊（圖 2c。 不難理解，當(dāng)脈沖信號一個一個發(fā)來時，如果按 LC4A- 的順序通電，則電機 轉(zhuǎn)子便逆時針方向轉(zhuǎn)動。這種通電方式稱為單三拍方式。圖 2 單三拍通電方式時轉(zhuǎn)子的位置2、六拍通電方式的基本原理設(shè) A 相首先通電，轉(zhuǎn)子齒與定子 A、A 對齊（圖 3a。然后在 A 相繼續(xù)通電的情 況下接通 B 相。這時定子 B、B極對轉(zhuǎn)子齒 2、4 產(chǎn)生磁拉力，使轉(zhuǎn)子順時針方向轉(zhuǎn) 動，但是 A、A 極繼續(xù)拉住齒 1、3,因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到兩個磁拉力平衡為止。這時轉(zhuǎn)子的 位置如圖 3b 所示，即轉(zhuǎn)子從圖（a 位置順時針轉(zhuǎn)過了

4、 15接著 A 相斷電,B 相繼續(xù)通 電。這時轉(zhuǎn)子齒 2、4 和定子 B、B極對齊（圖 c,轉(zhuǎn)子從圖（b 的位置又轉(zhuǎn)過了 15。TAoBCCA1(b3XIa.A 相通電b.A、B 相通電c.B 相通電d.B、C 相通電圖 3 六拍通電時轉(zhuǎn)子位置3、雙三拍通電方式的基本原理其位置如圖 3d 所示。這樣，如果按 AA、B B-B、C-C、A-A的順序輪流通電，則轉(zhuǎn)子便順時針方向一步一步地轉(zhuǎn)動，步距角 15電流換接六次，磁場旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)子前進了一個齒距角。如果按 AA、C CC、B BB、AA的順序通電，則電機轉(zhuǎn)子逆時針方向轉(zhuǎn)動。這種通電方式稱為六拍方如果每次都是兩相通電，即按 A、BB、CC、AA

5、、B的順序通電，則 稱為雙三拍方式，從圖 3b 和圖 3d 可見，步距角也是 30因此,采用單三拍和雙三拍 方式時轉(zhuǎn)子走三步前進了一個齒距角，每走一步前進了三分之一齒距角；采用六拍方 式時，轉(zhuǎn)子走六步前進了一個齒距角，每走一步前進了六分之一齒距角。因此步距角B可用下式計算：9=360/ZrXm式中 Zr 是轉(zhuǎn)子齒數(shù);m 是運行拍數(shù)。一般步進電動機最常見的步距角是 3或 1.5由上式可知，轉(zhuǎn)子上不只 4 個齒（齒距角 90,45BC340C 有 40 個齒（齒距角為 9為了使轉(zhuǎn)子齒與定子齒對齊,兩者 的齒寬和齒距必須相等。因此，定子上除了 6 個極以外，在每個極面上還有 5 個和轉(zhuǎn)子齒一樣的小齒。步進電動機的結(jié)構(gòu)圖如圖 4 所示。圖 4 三相反應(yīng)式步進電動機的結(jié)構(gòu)圖由上面介紹可知，步進電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、精確度高、起動靈敏、停車準(zhǔn)確等性能。此外，步進電動機的轉(zhuǎn)速決定于電脈沖頻率，并與頻率同步（二、驅(qū)