步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的分類及比較

1、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的分類及比較 HYPERLINK /%E9%A9%AC%E8%BE%BE%E7%BD%91/channel/13422522 t _blank 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的分類及比較：步進(jìn) HYPERLINK /%E9%A9%AC%E8%BE%BE%E7%BD%91/channel/13226309 t _blank 電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法的分類主要有恒電壓驅(qū)動(dòng)方式、恒電流斬波驅(qū)動(dòng)方式和細(xì)分驅(qū)動(dòng)方式。以下是這幾種驅(qū)動(dòng)方式的簡(jiǎn)介及比較。 1 恒電壓驅(qū)動(dòng)方式 11 單電壓驅(qū)動(dòng) 單電壓驅(qū)動(dòng)是指在電機(jī)繞組工作過(guò)程中，只用一個(gè)方向電壓對(duì)繞組供電。如圖2所示，L為電機(jī)繞組，VCC為電源。當(dāng)輸入信號(hào)In為高電平

2、時(shí)，提供足夠大的基極電流使三極管T處于飽和狀態(tài)，若忽略其飽和壓降，則電源電壓全部作用在電機(jī)繞組上。當(dāng)In為低電平時(shí)，三極管截止，繞組無(wú)電流通過(guò)。 為使通電時(shí)繞組電流迅速達(dá)到預(yù)設(shè)電流，串入電阻Rc；為防止關(guān)斷T時(shí)繞組電流變化率太大，而產(chǎn)生很大的反電勢(shì)將T擊穿，在繞組的兩端并聯(lián)一個(gè)二極管D和電阻Rd，為繞組電流提供一個(gè)泄放回路，也稱“續(xù)流回路”。 單電壓功率驅(qū)動(dòng)電路的優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、元件少、成本低、可靠性高。但是由于串入電阻后，功耗加大，整個(gè)功率驅(qū)動(dòng)電路的效率較低，僅適合于驅(qū)動(dòng)小功率步進(jìn)電機(jī)。 12 高低壓驅(qū)動(dòng) 為了使通電時(shí)繞組能迅速到達(dá)設(shè)定電流，關(guān)斷時(shí)繞組電流迅速衰減為零，同時(shí)又具有較高的效

3、率，出現(xiàn)了高低壓驅(qū)動(dòng)方式。 如圖3所示，Th、T1分別為高壓管和低壓管，Vh、V1分別為高低壓電源，Ih、I1分別為高低端的脈沖信號(hào)。在導(dǎo)通前沿用高電壓供電來(lái)提高電流的前沿上升率，而在前沿過(guò)后用低電壓來(lái)維持繞組的電流。高低壓驅(qū)動(dòng)可獲得較好的高頻特性，但是由于高壓管的導(dǎo)通時(shí)間不變，在低頻時(shí)，繞組獲得了過(guò)多的能量，容易引起振蕩?？赏ㄟ^(guò)改變其高壓管導(dǎo)通時(shí)間來(lái)解決低頻振蕩問(wèn)題，然而其控制電路較單電壓復(fù)雜，可靠性降低，一旦高壓管失控，將會(huì)因電流太大損壞電機(jī)。 2 恒電流斬波驅(qū)動(dòng)方式 21 自激式恒電流斬波驅(qū)動(dòng) 圖4為自激式恒電流斬波驅(qū)動(dòng)框圖。把步進(jìn)電機(jī)繞組電流值轉(zhuǎn)化為一定比例的電壓，與DA轉(zhuǎn)換器輸出的預(yù)

4、設(shè)值進(jìn)行比較，控制功率管的開關(guān)，從而達(dá)到控制繞組相電流的目的。從理論上講，自激式恒電流斬波驅(qū)動(dòng)可以將電機(jī)繞組的電流控制在某一恒定值。但由于斬波頻率是可變的，會(huì)使繞組激起很高的浪涌電壓，因而對(duì)控制電路產(chǎn)生很大的干擾，容易產(chǎn)生振蕩，可靠性大大降低。 22 它激式恒電流斬波驅(qū)動(dòng) 為了解決自激式斬波頻率可變引起的浪涌電壓?jiǎn)栴}，可在D觸發(fā)器加一個(gè)固定頻率的時(shí)鐘。這樣基本上能解決振蕩問(wèn)題，但仍然存在一些問(wèn)題。比如：當(dāng)比較器輸出的導(dǎo)通脈沖剛好介于D觸發(fā)器的2個(gè)時(shí)鐘上升沿之間時(shí)，該控制信號(hào)將丟失，一般可通過(guò)加大D觸發(fā)器時(shí)鐘頻率解決。 3 細(xì)分驅(qū)動(dòng)方式 這是本文討論的重點(diǎn)，也是該系統(tǒng)采用的驅(qū)動(dòng)方法。細(xì)分驅(qū)動(dòng)最主

5、要的優(yōu)點(diǎn)是步距角變小，分辨率提高，且提高了電機(jī)的定位精度、啟動(dòng)性能和高頻輸出轉(zhuǎn)矩；其次，減弱或消除了步進(jìn)電機(jī)的低頻振動(dòng)，降低了步進(jìn)電機(jī)在共振區(qū)工作的幾率。可以說(shuō)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)是步進(jìn) HYPERLINK /%E9%A9%AC%E8%BE%BE%E7%BD%91/channel/13228058 t _blank 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制技術(shù)的一個(gè)飛躍。細(xì)分驅(qū)動(dòng)是指在每次脈沖切換時(shí)，不是將繞組的全部電流通入或切除，而是只改變相應(yīng)繞組中電流的一部分，電動(dòng)機(jī)的合成磁勢(shì)也只旋轉(zhuǎn)步距角的一部分。細(xì)分驅(qū)動(dòng)時(shí)，繞組電流不是一個(gè)方波而是階梯波，額定電流是臺(tái)階式的投入或切除。比如：電流分成n個(gè)臺(tái)階，轉(zhuǎn)子則需要n次才轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)

6、步距角，即n細(xì)分，如圖5所示。 一般的細(xì)分方法只改變某一相的電流，另一相電流保持不變。如圖5所示，在O45，Ia保持不變，Ib由O逐級(jí)變大；在4590，Ib保持不變，Ia由額定值逐級(jí)變?yōu)?。該方法的優(yōu)點(diǎn)是控制較為簡(jiǎn)單，在硬件上容易實(shí)現(xiàn)；但由圖6所示的電流矢量合成圖可知，所合成的矢量幅值是不斷變化的，輸出力矩也跟著不斷變化，從而引起滯后角的不斷變化。當(dāng)細(xì)分?jǐn)?shù)很大、微步距角非常小時(shí)，滯后角變化的差值已大于所要求細(xì)分的微步距角，使得細(xì)分實(shí)際上失去了意義。 這就是目前常用的細(xì)分方法的缺陷，那么有沒(méi)有一種方法讓矢量角度變化時(shí)同時(shí)保持幅值不變呢?由上面分析可知，只改變單一相電流是不可能的，那么同時(shí)改變兩相

7、電流呢?即Ia、Ib以某一數(shù)學(xué)關(guān)系同時(shí)變化，保證變化過(guò)程中合成矢量幅值始終不變?；诖耍疚慕⒁环N“額定電流可調(diào)的等角度恒力矩細(xì)分”驅(qū)動(dòng)方法，以消除力距不斷變化引起滯后角的問(wèn)題。如圖7所示，隨著A、B兩相相電流Ia、Ib的合成矢量角度不斷變化，其幅值始終為圓的半徑。 下面介紹合成矢量幅值保持不變的數(shù)學(xué)模型：當(dāng)Ia=Imcosx，Ib=Imsinx時(shí)（式中Im為電流額定值，Ia、Ib為實(shí)際的相電流，x由細(xì)分?jǐn)?shù)決定），其合成矢量始終為圓的半徑，即恒力距。 等角度是指合成的力臂每次旋轉(zhuǎn)的角度一樣。額定電流可調(diào)是指可滿足各種系列電機(jī)的要求。例如，86系列電機(jī)的額定電流為68 A，而57系列電機(jī)一般不

8、超過(guò)6 A，驅(qū)動(dòng)器有各種檔位電流可供選擇。細(xì)分為對(duì)額定電流的細(xì)分。 為實(shí)現(xiàn)“額定電流可調(diào)的等角度恒力距”，理論上只要各相相電流能夠滿足以上的數(shù)學(xué)模型即可。這就要求電流控制精度非常高，不然Ia、Ib所合成的矢量角將出現(xiàn)偏差，即各步步距角不等，細(xì)分也失去了意義。下面給出了基于該驅(qū)動(dòng)方法的驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)方案。附錄資料：不需要的可以自行刪除設(shè)備大修規(guī)程1、目的消除設(shè)備存在的缺陷，保證生產(chǎn)設(shè)備恢復(fù)原有性能，有效延長(zhǎng)設(shè)備的壽命、減小設(shè)備故障率、提高生產(chǎn)效益，減輕設(shè)備維修量。2、適用范圍廠區(qū)主要生產(chǎn)設(shè)備3、職責(zé) 3.1設(shè)備經(jīng)理（主管）根據(jù)生產(chǎn)情況，以及通過(guò)設(shè)備維修數(shù)據(jù)分析設(shè)備情況，制定設(shè)備大修計(jì)劃，并且購(gòu)置設(shè)

9、備大修配件。3.2事務(wù)助理根據(jù)要大修的設(shè)備，編制設(shè)備大修記錄單、設(shè)備大修驗(yàn)收記錄單。3.3大修班班長(zhǎng)根據(jù)要大修的設(shè)備，擬定大修計(jì)劃，列出大修配件名單交設(shè)備主管，準(zhǔn)備大修所有器具，做好大修安全防護(hù)措施。3.4操作人員極力配合大修人員的工作，順利開展大修。4、工作規(guī)程4.1大修準(zhǔn)備工作4.1.1設(shè)備主管根據(jù)生產(chǎn)情況、設(shè)備情況提前一周制定大修計(jì)劃，并落實(shí)到大修班和生產(chǎn)部門。4.1.2設(shè)備事物助理根據(jù)大修設(shè)備，編制設(shè)備大修記錄單給大修班、大修驗(yàn)收記錄單給設(shè)備主管。4.1.3大修班班長(zhǎng)根據(jù)要大修的設(shè)備查閱資料，擬定大修安排計(jì)劃，列大修配件清單交設(shè)備主管，落實(shí)大修人員，準(zhǔn)備設(shè)備大修所需器具，做好大修安全防

10、護(hù)措施。4.1.4設(shè)備主管購(gòu)置設(shè)備大修所需配件，在大修前配齊。4.1.5操作人員在設(shè)備大修前，做好設(shè)備清潔衛(wèi)生，清理設(shè)備場(chǎng)地，挪開生產(chǎn)加工物品，提前停止設(shè)備，進(jìn)入待修狀態(tài)。4.2設(shè)備大修實(shí)施 4.2.1大修班班長(zhǎng)組織指導(dǎo)大修工作，大修班根據(jù)大修要求嚴(yán)格對(duì)設(shè)備進(jìn)行大修。 4.2.2填寫設(shè)備大修單，記錄在大修中更換的配件。 4.2.3設(shè)備主管在大修結(jié)束后，對(duì)大修設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)收，記錄設(shè)備運(yùn)行是否正常，運(yùn)行參數(shù)是否合格，驗(yàn)收合格后投入運(yùn)行。4.2.4設(shè)備事務(wù)助理在設(shè)備驗(yàn)收合格后，對(duì)大修記錄、驗(yàn)收記錄進(jìn)行存檔，并完善ERP平臺(tái)數(shù)據(jù)記錄。4.3設(shè)備大修規(guī)范4.2.1設(shè)備大修的周期為2年進(jìn)行一次。4.2.2設(shè)

11、備大修是以大修班為主、操作人員為輔，對(duì)設(shè)備有效的大修。 4.2.3根據(jù)設(shè)備秩序要求，結(jié)構(gòu)要求，對(duì)設(shè)備全部或部分解體，把拆卸配件歸類標(biāo)記、存放。 4.2.4嚴(yán)格檢查設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)部分和配件，清理結(jié)構(gòu)污垢，清洗機(jī)械配件，更換潤(rùn)滑油，更換老化配件。 4.2.5檢查設(shè)備氣動(dòng)、油壓系統(tǒng)，清理氣管、油管，清洗油箱、閥芯等，更換沉淀老化液壓油。 4.2.6檢查電氣部分，更換老化線路、電器元件，更新設(shè)備配置，緊固各接線端子；檢驗(yàn)電氣設(shè)備絕緣、阻值等參數(shù)，更換檢修參數(shù)不合格的電氣設(shè)備；對(duì)配電箱、配電柜等進(jìn)行清潔吹灰。 4.2.7沒(méi)有允許，嚴(yán)禁改動(dòng)設(shè)備原有結(jié)構(gòu)，根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)還原裝配設(shè)備。4.2.8完成大修后，要清潔

12、大修場(chǎng)所，保持設(shè)備環(huán)境的清潔衛(wèi)生，對(duì)更換的配件統(tǒng)一規(guī)范放置。相關(guān)文件和記錄 5.1設(shè)備大修單 5.2設(shè)備大修驗(yàn)收單附件: 設(shè)備維修及故障處理流程圖1設(shè)備維修流程設(shè)備操作人員發(fā)現(xiàn)故障填設(shè)備保修單注明設(shè)備型號(hào)（序號(hào)）設(shè)備操作人員發(fā)現(xiàn)故障填設(shè)備保修單注明設(shè)備型號(hào)（序號(hào)）、簡(jiǎn)述故障情況，生產(chǎn)班（組）長(zhǎng)簽字報(bào)機(jī)修班特殊情況可直接電話報(bào)修事后及時(shí)補(bǔ)寫報(bào)修單機(jī)修班（組）長(zhǎng)及時(shí)（15分鐘內(nèi)）安排檢修或機(jī)修工接報(bào)修單直接檢修維修機(jī)修人員主導(dǎo)，嚴(yán)格按照設(shè)備檢修規(guī)程、安全操作、準(zhǔn)確判斷故障、按時(shí)保質(zhì)完成，設(shè)備操作人員配合輔助設(shè)備配件在機(jī)修班庫(kù)房或公司配件庫(kù)領(lǐng)?。ㄖ幸拱嗦?lián)系庫(kù)房管理員）檢修技術(shù)難點(diǎn)（問(wèn)題）及時(shí)詢問(wèn)班（

13、組）長(zhǎng)和老員工，特殊輔助機(jī)具及時(shí)聯(lián)系車間主任及班組長(zhǎng)支援重大問(wèn)題及時(shí)聯(lián)系設(shè)備部經(jīng)理（主管）直至向公司分管領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)一般情況當(dāng)班必須檢修完畢，如特殊情況必須與下班交接（故障情況、檢修進(jìn)度等）做好記錄檢修完畢操作人員進(jìn)行試車驗(yàn)收，填寫維修情況、維修時(shí)間（報(bào)修單）設(shè)備部主管（專項(xiàng)助理）每周收集統(tǒng)計(jì)報(bào)修單，考評(píng)機(jī)修工檢修時(shí)間及設(shè)備維修時(shí)間，周會(huì)通報(bào)設(shè)備部經(jīng)理（主管）每月根據(jù)設(shè)備維修時(shí)間統(tǒng)計(jì)，分析（改進(jìn)）設(shè)備維修狀況、設(shè)備運(yùn)行狀況及操作與維修人員綜合素質(zhì)，形成月度總結(jié)上報(bào)公司2設(shè)備事故處理流程設(shè)備操作人員、車間主任、班組長(zhǎng)或相關(guān)發(fā)現(xiàn)人員上報(bào)設(shè)備操作人員、車間主任、班組長(zhǎng)或相關(guān)發(fā)現(xiàn)人員上報(bào)設(shè)備部、機(jī)修班維修

14、人員或安全巡檢人員提出設(shè)備部經(jīng)理（主管）主導(dǎo)召集設(shè)備事故分析會(huì)，設(shè)備操作人員、所屬車間主任班組長(zhǎng)、機(jī)修班（組）長(zhǎng)、相關(guān)維修人員參加，生產(chǎn)部、安環(huán)部有關(guān)人員列席（如發(fā)生人生傷害事故由安環(huán)部主導(dǎo)）由設(shè)備操作人員、車間主任、班組長(zhǎng)或相關(guān)發(fā)現(xiàn)人員闡述事故經(jīng)過(guò)，維修人員敘述維修經(jīng)過(guò)、損壞情況及原因分析，設(shè)備部經(jīng)理（主管）作出事故結(jié)論，編制事故報(bào)告（含處理意見）事故按照三不放過(guò)原則處理落實(shí)（事故原因分析不清、責(zé)任不落實(shí)、無(wú)改進(jìn)整改不放過(guò)）事故發(fā)生班組（車間）對(duì)相關(guān)責(zé)任人責(zé)任進(jìn)行分解落實(shí)，并在班組召開分析會(huì)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，進(jìn)行預(yù)防整改，杜絕事故人力資源部及財(cái)務(wù)部根據(jù)事故報(bào)告對(duì)相關(guān)責(zé)任人進(jìn)行扣款及績(jī)效處罰設(shè)備大

15、修單設(shè)備名稱: 大修序號(hào):規(guī)格型號(hào)制造廠家制造編號(hào)制造時(shí)間本廠編號(hào)大修時(shí)間使用部門安裝地點(diǎn)主要附屬設(shè)備序號(hào)名稱規(guī)格型號(hào)單位數(shù)量制造廠制造號(hào)備注12345易 損 配 件12345大 修 記 錄序號(hào)大修項(xiàng)目大修概述效果備注12345678910 制表人： 大修人： 審核人：設(shè)備維修記錄單 位： 年 月 日設(shè)備編號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)開工時(shí)間竣工時(shí)間修理工時(shí)修理內(nèi)容更換部件及消耗材料部件及材料名稱數(shù)量單價(jià)（元）總價(jià)（元）合計(jì)驗(yàn)收情況遺留問(wèn)題修理單位：檢驗(yàn)員：使用單位驗(yàn)收人：設(shè)備部門： （公章）經(jīng)辦人：設(shè)備到貨驗(yàn)收及移交記錄設(shè)備名稱型 號(hào)規(guī) 格 外形尺寸生產(chǎn)廠合 同 號(hào)出廠日期出廠編號(hào)重量公斤資產(chǎn)編號(hào)主

16、要 附 機(jī) 、隨 機(jī) 附 件 及 工 具張技 術(shù) 資 料張序號(hào)名 稱規(guī)格及型號(hào)應(yīng)供量實(shí)收量名 稱份份備 注說(shuō) 明 書合 格精度檢驗(yàn)單另件圖冊(cè)工具清單備件清單驗(yàn)收及移交記事：設(shè)備原值裝備管理部門驗(yàn)收日期使用單位設(shè)備管理部門領(lǐng)用日期設(shè)備臺(tái)賬設(shè)備名稱型號(hào)制造廠家供應(yīng)廠家出廠編號(hào)出廠日期購(gòu)買日期本廠編號(hào)維保人備注設(shè)備閑置（報(bào)廢）設(shè)備臺(tái)賬序號(hào)設(shè)備名稱本廠編號(hào)規(guī)格型號(hào)生產(chǎn)廠家數(shù)量單位閑置（報(bào)廢）原因存放地點(diǎn)備注設(shè)備維修聯(lián)絡(luò)（派工）單報(bào)修單位編號(hào)： 維修單位編號(hào)：報(bào)修單位報(bào)修人報(bào)修時(shí)間上聯(lián) 白色 報(bào)修單位存檔上聯(lián) 白色 報(bào)修單位存檔維修單位維修人維修時(shí)間報(bào)修設(shè)備信息（規(guī)格型號(hào)及位號(hào)、編號(hào)）：報(bào)修設(shè)備故障描述

17、：設(shè)備維修描述： 報(bào)修單位負(fù)責(zé)人意見（簽名）：要求完成時(shí)間：維修單位負(fù)責(zé)人意見（簽名）：預(yù)計(jì)完成時(shí)間：公司審核完成結(jié)果： 結(jié)果評(píng)價(jià)：備注：1、操作人員及生產(chǎn)管理人員應(yīng)對(duì)所使用設(shè)備基本結(jié)構(gòu)、使用性能、操作方法有全面的了解，因此對(duì)報(bào)修設(shè)備故障描述盡量做到準(zhǔn)確、詳細(xì)、全面，以便于故障判斷、配件及工具準(zhǔn)備、人員調(diào)配，提高維修效率，確保生產(chǎn)時(shí)間。 2、維修人員及設(shè)備管理人員應(yīng)對(duì)所維修設(shè)備結(jié)構(gòu)、故障判斷、維修方法有全面了解，因此對(duì)所維修設(shè)備故障點(diǎn)、故障原因、維修措施、預(yù)防方法進(jìn)行全面描述，以便于強(qiáng)化預(yù)防、積累維修經(jīng)驗(yàn)、該設(shè)備性能，提高維修效率及質(zhì)量，降低維修費(fèi)用。 3、設(shè)備維修完成時(shí)間力求做到高效、科學(xué)合理。公司有特殊要求嚴(yán)格按公司批準(zhǔn)執(zhí)行。設(shè)備維修聯(lián)絡(luò)（派工）單報(bào)修單位編號(hào)： 維修單位編號(hào)：報(bào)修單位報(bào)修人報(bào)修時(shí)間下聯(lián) 紅色 維修單位存檔下聯(lián) 紅色 維修單位存檔維修單位維修人維修時(shí)間報(bào)修設(shè)備信息（規(guī)格型號(hào)及位號(hào)、編號(hào)）：報(bào)修設(shè)備故障描述：設(shè)備維修描述： 報(bào)修單位負(fù)責(zé)人意見（簽名）：要求完成時(shí)間：維修單位負(fù)責(zé)人意見（簽名）