关于电机的“前世今生“之步进电机

发表时间:2019-07-09 文章出处:网络人气:-

步进电机定义 
  

步进电机又叫脉冲电动机,是一种通过电脉冲来控制的特殊电动机,是一种将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。步进电动机的角位移或线位移与脉冲数成正比,其转速n或线速度v 与脉冲频率f成正比。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。

 
步进电机分类 


  步进电动机的分类方法较多。最常用的方法是根据励磁方式的不同分类。可将步进电动机分为反应式步进电动机、永磁式步进电动机、混合式步进电动机三类。其中按照通断电节奏的不同、通电状态切换个数的不同,反应式步进电动机又可分为:三相单三拍通电步进电动机、三相单双拍通电步进电动机、双三拍通电步进电动机。

 
  步进电机工作原理 


  步进电机是利用电子电路和分时供电的直流电源、多相时序控制电流给步进电机供电。步进电机与常规意义上的直流电动机不同,因为它必须用双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统才能使用。下面以一种最简单的三相反应式步进电动机为例,来说明步进电动机的工作原理。

 
  三相反应式步进电动机定转子均由硅钢片叠成,定子有六个磁极,空间径向相对的两个磁极上绕有同一相控制绕组,转子只有四个齿,齿宽等于定子极靴宽度,转子上没有绕组。 当A相控制绕组通电,而B、C相都不通电时,由于磁通具有沿磁阻最小路径闭合的特性,转子将受到反应转矩的作用,最终将使转子齿中两个相对齿的轴线与定子A极轴线重合。当A相断电,B相通电时,在反应转矩的作用下,转子两外两个相对齿的轴线将于与定子B极轴线对齐。这时转子在空间沿逆时针方向转过30度。同理,B相断电,相接通,转子再转过30度。只要按A→B→C→A……的顺序不断接通和断开控制绕组,转子就会沿逆时针方向一直转动。显然,步进电动机的转速取决于控制绕组通电的频率,旋转方向屈居于控制绕组的通电顺序,若定子控制绕组通电顺序改为A→C→B→A……,则电机反向转动。 
  

步进电机特点 


  总的来说,步进电动机有以下特点:易于启动、停止、正反转及变速,快速响应性好;具有自锁能力。当控制脉冲体质输入且让最后一个脉冲控制的绕组继续通电时,电机可以保持在固定的位置上。所以步进电动机具有带自锁能力;步进电动机按应用分可分为伺服式和功率式。功率步进电动机可以不通过力矩放大装置直接带动机床等负载运动,简化了传动系统的结构,并具有一定的精度;步进电动机需要与控制器配合使用,不能直接使用普通的交直流电源;存在失步、共振等现象,在使用时要根据负载和运行条件合理选用步进电动机及其控制器;位移与输入脉冲信号数项对应,步距误差不常年积累,可以组成结构简单且具有一定精度的开环控制系统,也可以在需要更高精度时组成闭环控制系统;速度可以在相当宽的范围内平滑调节;步距角选择范围大可以在几十角分致一百八十度范围内选择。在小步距角情况下,通常可以在超低速下高转矩稳定运行,可以不经减速器直接驱动负载;电机本体没有电刷、转子上没有绕组,也不需要位置传感器,可靠性高;步进电动机带惯性负载的能力;一般步进电机的精度为步进角的3%~5%,且不累积;步进电机的力矩会随转速的升高而下降。 当步进电机转动时,电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高,反向电动势越大。在它的作用下,电机随频率(或速度)的增大而相电流减小,从而导致力矩下降;步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。 


  结         语 


  步进电动机用处很广,但用好步进电机也不是一件很容易的事,以为使用时会涉及到电子类、计算机类、机械类、电机类等许多专业方面的知识。 步进电机作为一种执行元件,它是机电一体化的一种关键产品, 它已经被大量应用在各种各样的自动化控制系统里面。伴随着计算机和微电子技术的发展,步进电机的需求量也会日渐增加,在各个国民经济领域也都会有应用。

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