步进电机介绍_new

1、第十五天步进电机(dinj)共四十三页步进系统(xtng)的组成共四十三页捷梯培训(pixn)三菱变频器培训(pixn)课程主讲：黄 庆电话Q:2494754769 请课后进入QQ空间日志中有习题 如有疑问QQ提问共四十三页步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置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，当步进驱动器接收到一个(y )脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个(y )固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而

2、达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 步进电机(dinj)简介步进电机控制器永磁式步进电机混合式步进电机共四十三页步进电机(dinj)类别反应式步进电机采用高导磁材料构成齿状转子和定子，其结构(jigu)简单，生产成本低，步距角可以做的相当小，但动态性能相对较差，转矩较小。市场上基本不用了。 永磁式步进电机转子采用多磁极的圆筒形的永磁铁，在其外侧配置齿状定子。用转子和定子之间的吸引和排斥力产生转动，可实现大转矩输出，但噪声和振动都很大，步距角较大。 混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。其转子采用齿状的稀土永磁材料，定子则为齿状

3、的突起结构。步距角小，出力大，动态性能好，是性能较好的一类步进电动机，目前市场上多用此类电机。混合式步进电机可以实现非常精确的0.9小增量步距运动, 与微步进驱动器配合使用, 更可以实现成更小的细分步距角度。尤其在低转速的条件下, 能提供更高精度的位置控制和高扭矩,。配合以直线运动执行机构或齿轮箱装置, 更可以实现更加复杂、精密的线性运动控制要求。 永磁式步进电机：一般为两相，转矩和体积较小； 反应式步进电机：一般为三相，可实现大转矩输出；市场上基本不用了。 混合式步进电机：是指混合了永磁式和反应式的优点的电机，它又分为两相和五相。这是目前应用最广泛的一种步进电机。共四十三页步进电机的内部(n

4、ib)构造共四十三页定子(dngz)转子(zhun z)共四十三页步进电机(dinj)原理共四十三页共四十三页共四十三页共四十三页共四十三页共四十三页共四十三页共四十三页共四十三页共四十三页步进电机(dinj)的步距角1、通电(tng din)方式：以三相步进电机为例：三相单三拍三相双三拍三相六拍 共四十三页三相(sn xin)单三拍：通电(tng din)顺序是A-B-C-ABACA单三拍运行的突出问题是每次只有一相绕组通电，在转换过程中，一相绕组断电，另一相绕 组通电，容易发生失步；另外，单靠一相绕组通电吸引转子，稳定性不好，容易在平衡位置附近 振荡，故用得较少。共四十三页三相(sn xi

5、n)双三拍：通电(tng din)顺序是AB-BC-CA-AB双三拍运行的特点是每次都有两相绕组通电，而且在转换过程中始终有一相绕组保持通电状 态，因此工作很稳定。且步距角与单三拍相同。 共四十三页三相(sn xin)六拍：通电(tng din)顺序是A-AB-B-BC-C-CA-A六拍运行方式因转换时始终有一相绕组通电，且步距角较小，故工作稳定性好，但电源较复 杂，实际应用较多。共四十三页步距角计算公式：步距角=360转子(zhun z)齿数*相数*K整步时K为1，半步时K为230步距角=3604转子(zhun z)齿数*3相数*115步距角=3604转子齿数*3相数*2目前常用的有二相、三

6、相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0.9/1.8、三相的为0.6/1.2、五相的为0.36/0.72 。共四十三页什么(shn me)是细分电磁力的大小跟绕组通电电流的大小是相关的。当通电相的电流不马上到达峰值, 而断电(dun din)相的电流也不立 即降为零时, 电机内部磁场为上两相电流共同合成, 而产生的磁场合力, 会使转子有一个新的平衡位置, 这个新的平衡位置在原步距角的范围内。也就是说, 如果绕组电流的波形不再是一个近似方波, 而是分成N 个阶梯的近似阶梯波, 则电流每升或者降一个阶梯时, 转子转动一小步。当转子按照这个规律转过N 小步时,

7、实际相当于它转过一个步距角。这种将一个步距角分成若干小步的驱动方法, 称为细分驱动。所谓细分，是步进电机每走一步的脉冲，是用多个呈阶梯状的脉冲组成。如8细分，就由8个阶梯脉冲组成一个步脉冲，即原来一步就转完的步进角，8细分后要分为8小步走。共四十三页共四十三页步进驱动器的原理(yunl)环型分配器：接收PLC的脉冲信号，分配给每组线圈(xinqun)，并送至功放单元放大。功率放大：按分配器的要求导通功率开关管，使电机线圈得电。共四十三页步进驱动器的设置(shzh)电机的速度不同选择的衰减模式不同。高速时快衰减、低速时慢衰减。高速时慢衰减就会出现震动大、噪音高等问题。低速时选择快衰减就会导致电机

8、无力(wl)严重时会出现定位不准。电流设置：按电机额定电流进行设定细分设置:按照控制要求进行设定。细分数越大控制精度越高。此外还有 静态半流和静态全流的设置。 是指在电机静止时，锁定转子的电流的大小。提升类负载通常设定为全流，即停止时流过线圈的电流是额定电流。共四十三页步进电机(dinj)主要参数1、步进电机的相数：是指电机内部的线圈组数，最常见的是二相步进电机。常用的还有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0.9/1.8、三相的为0.75/1.5、五相的为0.36/0.72 。在没有细分驱动器时，用户(yngh)主要靠选择不同相数的步进电机来满

9、足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，则相数将变得没有意义，用户(yngh)只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。相数多电机运行会平稳，振动低，速度高转矩也会变大。比如：2相电机成本低，但在低速时的震动较大，高速时的力矩下降快。5相电机则振动较小，高速性能好，比2相电机的速度高3050%，可在部分场合取代伺服电机2、步距角：不考虑细分。对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移。共四十三页3、保持转矩：是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。这个是步进电机最重要(zhngyo)的一个参数，步进电机不按功率划档，大家也不按功率选电机，按电机需要的力矩和转速来选电机。此力矩是衡量电机

10、体积（几何尺寸）的标准，与驱动电压及驱动电源等无关。通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。（伺服电机讲功率）比如，当人们说2N.m的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。比如20、28、35、39、42、57、60、86、110、130步进电机”数字指步进电机的法兰盘尺寸大小，单位是毫米。尺寸越大转矩越大。共四十三页4、运行矩频特性：电机(dinj)在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线。这个曲线特性非常重要。可以判定电机的速度

11、。共四十三页5、空载启动频率：即步进电机在空载情况(qngkung)下能够正常启动的脉冲频率。如果脉冲高于此频率电机不能正常启动。步进电机一般只能在10-100转下能正常启动。共四十三页步进电机(dinj)定位实作硬件要求(yoqi)：步进控制器与步进马达各一台。FX1N PLC一台。控制器直流电源一台。共四十三页接线图共四十三页程序(chngx)请参考伺服马达增量控制程序(chngx)共四十三页步进电机与伺服马达(md)的区别1、控制精度不同。步进电机的相数和拍数越多，细分数越大，它的精确度就越高，伺服电机取块于自带的编码器，编码器的刻度越多，精度就越高。通常伺服精度高于步进。2、控制方式不

12、同；一个是开环控制，一个是闭环控制。3、低频特性不同；步进电机在低速时易出现低频振动现象，当它工作在低速时一般采用阻尼技术或细分技术来克服低频振动现象，伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（FFT），可检测出机械的共振点便于系统调整。4、矩频特性不同；步进电机的输出力矩会随转速升高而下降，交流伺服电机为恒力矩输出，5、过载能力不同；步进电机一般不具有过载能力，而交流电机具有较强的过载能力。6、运行性能不同；步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲

13、现象，交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。7、速度响应(xingyng)性能不同；步进电机从静止加速到工作转速需要上百毫秒，而交流伺服系统的加速性能较好，一般只需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。 综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机，但是价格比就不一样了。共四十三页共四十三页共四十三页补充(bchng)案例例 电机最高转速300转/分钟：每转PLC要向其发送800个脉冲(michng)，电机每转丝杆位移5mm。加减速时间1S。匀速为100mm/S，停止速度10

14、mm/S。共四十三页1、PLC能否(nn fu)达到要求每转800个脉冲(michng)，每分钟300转。即分钟要发800*300个脉冲(michng)。每秒发800*300/60=4000HZ共四十三页速度100mm/S对应频率(pnl)是多少。电机(dinj)一圈走5mm，走100mm要走100/5=20圈。每圈800个脉冲，所以对应频率是：20*800HZ.共四十三页走900mm要多少(dusho)个脉冲每圈5mm 900mm/5=电机(dinj)要走的圈数180每圈800个脉冲180圈*800脉冲=14400共四十三页人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富(fngf)知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。共四十三页共四十三页内容摘要第十五天。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。通电顺序是AB-BC-CA-AB。这种将一个步距角分成若干小步的驱动方法, 称为细分驱动。高速时快衰减(shui jin)、低