3版完稿第7章 控制用电动机.pptVIP

在实际应用中，为了提高伺服系统的控制精度，往往将步进电动机的转子做成多齿结构，从而使步进电动机的步距角缩小至3°或1.5°。（7-4）（7-5）由此可见，反应式步进电动机的转速与脉冲频率成正比，并与频率同步。步进电动机除了做成三相外，也可以做成四相、六相或更多的相数。由上面两式可知，电动机的相数及转子齿数越多，步距角也就越小，脉冲频率一定时转速也越低。但相数越多，相应的脉冲电源（驱动控制器电路）越复杂，造价也越高，所以步进电动机一般最多做到六相，只有个别电动机才做成更多的相数。7.5.2主要技术指标1.最大静转矩最大静转矩Tsm是指在规定的通电相数下，步进电动机矩角特性（控制绕组通电状态不变时，电磁转矩与转子偏转角的关系，称为矩角特性）曲线上的转矩最大值。通常在步进电动机技术指标中所规定的最大静转矩是指一相绕组通上额定电流时的最大转矩值。按最大静转矩的大小可将步进电动机分为伺服步进电动机和功率步进电动机两大类。伺服步进电动机的输出转矩较小，有时需要经过液压力矩放大器或伺服功率放大系统放大后再去驱动负载，而功率步进电动机可直接驱动较大的负载，从而使系统简化，传动精度得以提高。2.步距角步距角的大小直接影响步进电动机的起动频率和运行频率。相同尺寸的步进电动机，步距角越小的起动、运行频率越高。3.步距误差由于步进电动机运转一圈后又会回到原来位置，所以步进电动机的步距误差不会无限积累。伺服步进电动机的步距误差一般为±10~±15，功率步进电动机的步距误差一般为±20~±25。4.起动频率和起动频率特性起动频率fst是指步进电动机能够不“失步”起动的最高脉冲频率。通常，在步进电动机的使用说明书中都会给出空载起动频率和负载起动频率。5.运行频率和运行矩频特性运行频率fru是指步进电动机起动后，驱动控制器控制脉冲频率连续上升而步进电动机不发生失步的最高频率。运行频率的高低与负载阻力矩的大小有关。在一定的频率范围内，随着电源脉冲频率的升高，步进电动机的功率和转速都相应的增大。但超出一定范围之后，随着电源脉冲频率的持续升高，步进电动机的输出转矩会快速下降，驱动负载的能力也会快速下降。在步进电动机的产品说明书中，都会给出运行频率和运行矩频特性曲线，以便工程师正确选用步进电动机。6.自锁能力当电源脉冲停止输入后，且让最后一个脉冲控制的绕组继续通入直流电时，步进电动机的转子可以停在最后一个脉冲控制的角位移的终点位置上保持不动。也就是说，步进电动机可以实现停转时的转子定位，亦即步进电动机具有自锁能力。综上所述，可将步进电动机的工作特点总结如下：步进电动机的转速既不受电压波动和负载变化（在额定负载范围内）的影响，也不受环境条件（温度、压力、冲击、振动等）变化的影响，只与电源脉冲频率成正比，且其步距角没有积累误差，同时还能很方便地实现起动、停车、正反转控制和调速。因此，步进电动机在对控制精度要求不高的各种开环数字控制系统中得到了广泛的应用。图7-9无刷直流电动机1-后端盖2、8-印刷电路板3-霍尔效应式转子位置传感器4-轴承支承架5-球轴承6-轴7-永磁体9-定子绕组10-弹簧垫圈11-隔板12-定子铁心13-壳体14-电源导线无刷直流电动机的转矩产生机理与有刷直流电动机是一致的。如图7-9所示，为了消除电刷和机械式换向器，在无刷直流电动机中将直流电动机反装，即将永磁体磁极放在转子上，而电枢绕组成为静止的定子绕组。图7-9无刷直流电动机1-后端盖2、8-印刷电路板3-霍尔效应式转子位置传感器4-轴承支承架5-球轴承6-轴7-永磁体9-定子绕组10-弹簧垫圈11-隔板12-定子铁心13-壳体14-电源导线随着转子的旋转，定子绕组的各线圈边也将轮流经过N极和S极，为了使定子绕组中的电流方向能随其线圈边所处的磁场极性交替变化，需将定子绕组与功率开关器件构成的逆变器连接，并安装转子位置传感器，以检测转子磁极的空间位置。图7-9无刷直流电动机1-后端盖2、8-印刷电路板