文档介绍：步进电动机的控制
伺服系统
第 3 篇
内容提要
步进电动机的工作原理及驱动方法
步进电动机的开、闭环控制
步进电动机的最佳点-位控制
步进电动机控制的程序设计
步进电动机的工作原理及驱动方法
步进电动机的种类
步进电动机的工作原理
步进电动机的驱动方法
步进电动机驱动电源设计
步进电动机与微机的接口技术
步进电动机或称脉冲电动机,是一种将电脉冲信号变换成相应的角位移或直线位移的机电执行元件。步进电动机实际上是一个数字/角度转换器,也是一个串行的数/模转换器。输入一个电脉冲,电动机就转动一个固定的角度,称为“一步”,这个固定的角度称为步距角。步进电动机的运动状态是步进形式的,故称为“步进电动机”。从步进电动机定子绕组所加的电源形式来看,与一般交流和直流电动机也有区别,既不是正弦波,也不是恒定直流,而是脉冲电压、电流,所以有时也称为脉冲电动机或电脉冲马达。
步进电动机有如下特点:
1) 电动机输出轴的角位移与输入脉冲数成正比;转速与脉冲频率成正比;转向与通电相序有关。当它转一周后,没有累积误差,具有良好的跟随性。
2) 由步进电动机与驱动电路组成的开环数控系统,既非常简单、廉价,又非常可靠。同时,它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统。
3) 步进电动机的动态响应快,易于起停、正反转及变速。
4) 步进电动机存在振荡和失步现象,必须对控制系统和机械负载采取相应的措施。
5) 步进电动机自身的噪声和振动较大,带惯性负载的能力较差。
控制输入脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序,可得到各种需要的运行特性。
步进电动机的种类
1) 按运动方式来分。分为旋转运动、直线运动、平面运动和滚切运动式步进电动机。
2) 按工作原理来分。分为反应式(磁阻式)、电磁式、永磁式、永磁感应子式(混合式)步进电动机。
3) 按其工作方式来分。分为功率式和伺服式。前者输出转矩较大,能直接带动较大的负载;后者输出转矩较小,只能带动较小的负载,对于大负载需通过液压放大元件来传动。
4) 按结构来分。分为单段式(径向式)、多段式(轴向式)、印刷绕组式。
5) 按相数来分。分为三相、四相、五相、六相等。
6) 按使用频率来分。分为高频步进电动机和低频步进电动机。
步进电动机的工作原理
步进电动机的工作原理是基于电磁感应原理。步进电动机和一般旋转电动机一样,分为定子和转子两大部分。定子由硅钢片叠成,装上一定相数的控制绕组,输入电脉冲对多相定子绕组轮流进行励磁;转子用硅钢片叠成或用软磁性材料做成凸极结构,转子本身没有励磁绕组的称为“反应式”步进电动机,用永久磁铁做转子的称为“永磁式”步进电动机。目前以反应式步进电动机用得较多。下面以三相反应式步进电动机为例,来说明反应式步进电动机的工作原理。
单段式三相反应式步进电动机的结构
三段式三相反应式步进电动机结构
反应式步进电动机的工作原理