三相步進(jìn)電機原理與控制方法資料

1、本模塊由45BC340C型步進(jìn)電機及其驅(qū)動電路組成。(一步進(jìn)電機:一般電動機都是連續(xù)旋轉(zhuǎn),而步進(jìn)電動卻是一步一步轉(zhuǎn)動的,故叫步進(jìn)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(jìn)電動機可以直接輸出線位移,稱為直線電動機。因此步進(jìn)電動機是一種把脈沖變?yōu)榻嵌任灰?或直線位移的執(zhí)行元件。步進(jìn)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(jìn)電動機的轉(zhuǎn)子就前進(jìn)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(jìn)電動機的應(yīng)用將逐漸擴大。步進(jìn)電動機的種類很多,按結(jié)構(gòu)可分為反應(yīng)式和激勵式兩種

2、;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(jìn)電動機的結(jié)構(gòu)示意圖圖1是反應(yīng)式步進(jìn)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(jìn)電機為三相反應(yīng)式步進(jìn)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;接著B相通電(A、C 兩相不通電,轉(zhuǎn)了便順時針方向轉(zhuǎn)

3、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ACBA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。其位置

4、如圖3d所示。這樣,如果按AA、BBB、CCC、AA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(jìn)了一個齒距角。如果按AA、CCC、BBB、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式。 a.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如果每次都是兩相通電,即按A、BB、CC、AA、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(jìn)了一個齒距角,每走一步前進(jìn)了三分之一齒距角;采用六拍方式時,轉(zhuǎn)子走六步前進(jìn)了一個齒距角,每走一步前進(jìn)了六分之一齒距角。因此步距角可用下式計算:=360/Zrm式中Zr是轉(zhuǎn)子齒數(shù);m是運行拍數(shù)。一般步進(jìn)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(jìn)電動機的結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。 圖4 三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機的結(jié)構(gòu)圖由上面介紹可知,步進(jìn)電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、精確度高、起動靈敏、停車準(zhǔn)確等性能。此外,步進(jìn)電動機的轉(zhuǎn)速決定于電脈沖頻率,并與頻率同步。(二、驅(qū)動電