发表于:2008-01-16 09:54:00
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一、步进电机概述
步进电机及其驱动系统主要用于开环控制系统。它由步进电机驱动电源(又称步进电机驱动器)和步进电机组成。
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环驱动元件。步进电机所用的电源与一般交、直流电机的电源也有区别,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机或电脉冲电机。在非超载的情况下,电机的转速、角位移只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点,使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变得非常的简单、维修也较方便,而且为全数字化控制??
步进电机分类:
1)步进电机按输出扭矩的大小,可分为快速步进电机与功率步进电机;
2)按励磁相数,可分为三相、四相、五相甚至八相;
3)按其运动方式,分旋转式、直线式、平面运动式和滚切运动式;
4)按结构,可分为单段式(径向式)、多段式(轴向式)、印刷绕组式;
5)按工作原理,可分为反应式、电磁式、永磁式、永磁感应子式(混合式)步进电机,其中反应式和混合式步进电机比较常用。
不同类型步进电机,其工作原理、驱动装置也不完全相同。
(对给定的电机体积,混合式步进电机产生的转矩比反应式的大,加上混合式步进电机的步距角常做得很小,因此在工作空间受到限制而需要小步距角和大转矩的情况下,常选用混合式步进电机。反应式步进电机和混合式步进电机的根本区别在于其转子是否具有永久磁性。反应式步进电机转子上没有永久磁钢,所以转子的机械惯量比混合式步进电机的转子惯量低,因此可以更快地加、减速。混合式步进电机转子有永久磁钢,所以在绕组未通电时,转子永久磁钢产生的磁通能产生自定位转矩,虽然这比绕组通电时产生的转矩小得多,但它确实是一种很有用的特性:使其在断电时,仍能保持转子得原来位置。反应式步进电机在断电时靠干摩擦负载转矩或靠专门的磁定位或机械定位装置来实现定位。在实际应用中为提高加工精度,多采用小步距角的步进电机。)有待考证
虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能象普通的直流电机,交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。目前,生产步进电机的厂家的确不少,但具有专业技术人员,能够自行开发,研制的厂家却非常少,大部分的厂家只一、二十人,连最基本的设备都没有。仅仅处于一种盲目的仿制阶段。这就给用户在产品选型、使用中造成许多麻烦。
实际应用中,主要控制步进电机的角位移、转速和方向(重点)。
•步进电机定子绕组的通电状态每改变一次,它的转子便转过一个确定的角度,即步进电机的步距角
•脉冲的频率决定着电机的转速
•改变步进电机定子绕组的通电顺序,转子的旋转方向也随之改变