注冊資產(chǎn)評估師《機電設(shè)備評估基礎(chǔ)》預(yù)習：步進電動機及其驅(qū)動

第五章 數(shù)控機床及工業(yè)機器人

　　知識點十三、步進電動機及其驅(qū)動（掌握）

　　步進電動機伺服驅(qū)動系統(tǒng)主要用于開環(huán)位置控制。比較簡單，控制和維修也比較方便。由于開環(huán)系統(tǒng)精度不高，且步進電動機的功率和速度也不高，因此這種驅(qū)動系統(tǒng)僅用于小容量、速度低和精度不太高的經(jīng)濟型數(shù)控機床和電加工機床、計算機的打印機、繪圖儀等外部設(shè)備。

　　（一）步進電動機

　　步進電動機是一種同步電動機，是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移（或直線位移）的執(zhí)行元件。

　　【提示】脈沖數(shù)增加，角（或直線）位移隨之增加；脈沖頻率高，電動機旋轉(zhuǎn)速度就快，反之則慢；分配脈沖的相序改變，電動機便反轉(zhuǎn)。

　　步進電動機繞組所加電源是脈沖電壓，也稱為脈沖電動機。步進電動機的種類很多，有多種分類方法。若按工作原理分類，則可將步進電動機分為：反應(yīng)式（磁阻式）、電磁式、永磁式和永磁感應(yīng)子式步進電動機。其中反應(yīng)式和永磁感應(yīng)子式步進電動機比較常用。

　　1.反應(yīng)式步進電動機

　　

　　工作過程：當A、B、C三對磁極的繞組依次輪流通過直流電時，則A、B、C三對磁極就依次輪流產(chǎn)生磁場吸引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。

　　首先，當A相繞組通電，B、C兩相斷電時，轉(zhuǎn)子的齒1、3分別被定子磁極A-A‘吸引而對齊。

　　然后，A相斷電，B相通電，于是轉(zhuǎn)子的2、4兩齒被定子磁極B-B‘吸引，這時轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)了30o，接下去B相斷電，C相通電，轉(zhuǎn)子1、3齒與定子磁極C-C′軸線對齊，轉(zhuǎn)子又逆時針轉(zhuǎn)過了30 o.

　　這種按A→B→C→A→B→C→A……順序輪流通電的方式稱為三相單三拍。“三相”是指定子有三相繞組A、B、C，“單”是指每次只有一相繞組單獨通電，“三拍”是指經(jīng)過三次經(jīng)過切換控制繞組的通電狀態(tài)為一個循環(huán)。每一拍，即輸入一個脈沖信號，都使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個角度，稱之為步距角θs.其計算公式如下：

　　

　　

　　步進電動機也可以采用三相單、雙拍通電方式，通電順序為A→AB→B→BC→C→CA→A……三相繞組經(jīng)過六次切換完成一個循環(huán)，因而稱為三相單雙六拍。

　　步距角：

　　而一圈是360°

　　所以一個脈沖，轉(zhuǎn)動的圈數(shù)是

　　轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)/分，

　　即步進電機轉(zhuǎn)速取決于脈沖頻率、轉(zhuǎn)子齒數(shù)和運行拍數(shù)。

　　

　　【提示】步進電動機的轉(zhuǎn)子齒數(shù)多，齒距角就小，步距角也就越小，位置精確度就越高。轉(zhuǎn)子齒數(shù)多，步距角就小。

　　除三相反應(yīng)式步進電動機外，還有四相、五相、六相反應(yīng)式步進電動機。

　　2.永磁感應(yīng)子式步進電動機

　　

　　定子轉(zhuǎn)子的齒距通常相同。

　　由于在磁路中含有永久磁鋼，所以，永磁感應(yīng)子式步進電動機的定子繞組斷電后，仍有一定的定位轉(zhuǎn)矩。

　　3.步進電動機的主要性能指標。步進電動機的主要性能指標有：

　?。ǘ┎竭M電機對驅(qū)動電源的要求（了解）

　　1.電源的相數(shù)、電壓、電流、通電方式與步進電機的要求相適應(yīng)；

　　2.滿足起動頻率和運行頻率的要求；

　　3.工作可靠、抗干擾能力強；

　　4.成本低，效率高，安裝和維護方便；

　　驅(qū)動電源由環(huán)形分配器和功率驅(qū)動器組成。