哈尔滨理工大学：《机电传动控制》课程教学课件（PPT讲稿）第3章 步进电动机传动控制

第3章步进电动机传动控制 31步进电动机 32步进电动机的环形分配器 33步进电动机的驱动电路

第3章 步进电动机传动控制 3.1 步进电动机 3.2 步进电动机的环形分配器 3.3 步进电动机的驱动电路

步进电动机是一种将电脉冲信号转换成直线或 角位移的执行元件。步进电动机的运动由一系列电脉 冲控制,脉冲发生器所产生的电脉冲信号,通过环形 分配器按一定的顺序加到电动机的各相绕组上。为了 使电动机能够输出足够的功率,经过环形分配器产生 的脉冲信号还需要进行功率放大 环形分配器、功率放大器以及其他辅助电路统 称为步进电机的驱动电源。步进电动机、驱动电源和 控制器构成步进电动机传动控制系统,如图3.1所示

步进电动机是一种将电脉冲信号转换成直线或 角位移的执行元件。步进电动机的运动由一系列电脉 冲控制，脉冲发生器所产生的电脉冲信号，通过环形 分配器按一定的顺序加到电动机的各相绕组上。为了 使电动机能够输出足够的功率，经过环形分配器产生 的脉冲信号还需要进行功率放大。 环形分配器、功率放大器以及其他辅助电路统 称为步进电机的驱动电源。步进电动机、驱动电源和 控制器构成步进电动机传动控制系统，如图3.1所示

驱动电源 控制器 环形分配器 功率放大器 步进电动机 辅助电路 图3.1步进电动机传动控制系统框图

步进电动机的优点: >控制特性好; 误差不长期积累; >步距值不受各种干扰因素的影响。 步进电动机转子转动的速度取决于脉冲信号 的频率,总位移量取决于总的脉冲数,它作 为伺服电动机应用于控制系统时,可以使系 统简化,工作可靠,而且可以获得较高的控 制精度

步进电动机的优点： ➢ 控制特性好； ➢ 误差不长期积累； ➢ 步距值不受各种干扰因素的影响。 步进电动机转子转动的速度取决于脉冲信号 的频率，总位移量取决于总的脉冲数，它作 为伺服电动机应用于控制系统时，可以使系 统简化，工作可靠，而且可以获得较高的控 制精度

步进电动机的应用: 步进电动机在机械、电子、纺织、轻工、化工、 石油、邮电、冶金、文教和卫生等行业,特别是 在数控机床上获得了越来越广泛的应用。 本章从实际应用的角度出发,介绍步进电动机的 基本结构、工作原理、驱动方式、驱动电路、运 行特性以及步进电动机控制等方面的内容

步进电动机的应用： 步进电动机在机械、电子、纺织、轻工、化工、 石油、邮电、冶金、文教和卫生等行业，特别是 在数控机床上获得了越来越广泛的应用。 本章从实际应用的角度出发，介绍步进电动机的 基本结构、工作原理、驱动方式、驱动电路、运 行特性以及步进电动机控制等方面的内容

31步进电动机 3,1.1步进电动机的结构与工作原理 1.结构特点 步进电动机由定子和转子两大部分组成。 相反应式步进电动机的结构简图如图32所示, 定子有六个磁极,每相对磁极构成一相控制绕组 ,转子上有均布的四个齿

3.1 步进电动机 3.1.1 步进电动机的结构与工作原理 1. 结构特点 步进电动机由定子和转子两大部分组成。 三相反应式步进电动机的结构简图如图3.2所示， 定子有六个磁极，每相对磁极构成一相控制绕组 ，转子上有均布的四个齿

V2 w2 wIg U2 图3.2三相反应式步进 屯动机的结构简图

2.工作原理 (1)基本工作原理 步进电动机的工作原理,其实就是电磁铁的工作原理, 如图3.3所示。 U相通电,V、W相不通电,如图3.3a所示,1、3齿 与U相对齐; 当V相通电,U、W相不通电,如图3.3b所示,2、4齿 与V相对齐; 当W相通电,U、V相不通电,如图3.3c所示,1、3齿 与W相对齐;

2. 工作原理 （1）基本工作原理 步进电动机的工作原理，其实就是电磁铁的工作原理， 如图3.3所示。 ➢ 当U相通电，V、W相不通电，如图3.3a所示，1、3齿 与U相对齐； ➢ 当V相通电，U、W相不通电，如图3.3b所示，2、4齿 与V相对齐； ➢ 当W相通电，U、V相不通电，如图3.3c所示，1、3齿 与W相对齐；

U2 a)U相遒电 h)v相通电 c)W相通电 图3.3单三拍通电方式时转子的位置

由此可见,当通电顺序为U→V→W→U→V )带 时,转子便顺时针方向一步一步地转动,通 电状态每换接一次,转子前进一步,一步对应的 角度称为步距角。 电流换接三次,磁场旋转一周,转子前进一个齿 距的位置,一个齿距所对应的角度称为齿距角 (此例中齿距角为90度) 当改变通电顺序时,将改变转子的转向

由此可见，当通电顺序为U→V → W→U →V →…时，转子便顺时针方向一步一步地转动，通 电状态每换接一次，转子前进一步，一步对应的 角度称为步距角。 电流换接三次，磁场旋转一周，转子前进一个齿 距的位置，一个齿距所对应的角度称为齿距角 （此例中齿距角为90度） 当改变通电顺序时，将改变转子的转向