SY200C1挖掘机电气控制系统培训教材.ppt

挖掘机电气控制系统教材 主讲 章凯助讲 黄欢电话 部门 挖掘机研究院 1 关键部件的配置 1 关键部件的配置 一 基本概念1 电路简单电路一般都是由电源 负载 连接导线 控制和保护装置等四个部分按照一定方式连接起来的闭合回路 电路的作用是进行能量的传输 分配与转换 实现信息的传递与处理 2 电路模型由多个理想元件的组合来模拟的实际电路称为电路模型 二 基本物理量 三 欧姆定律 1 欧姆定律 1 部分电路欧姆定律 流过这段电路电流的大小与电路两端所加的电压成正比 与这段电路的电阻成反比I U R 2 全电路欧姆定律 闭合电路中的电流与电源的电动势成正比 与电路电阻成反比 I E R r0 2 焦耳 楞次定律电流通过导体产生的热量 与电流的平方 导体的电阻和通电时间成正比 Q I IRt 挖掘机故障诊断与排除方法 一 概述挖掘机故障诊断与维修技术具有很多特点 比如 1 与基础科学研究 应用技术研究和其他新产品设计开发都不尽相同 其自身的专业理论尚待完善 其主要目的是确定机械状况 查找故障原因 恢复或新增挖掘机的原有性能 2 交叉性强 其涉及摩擦学 材料学 力学 化学等许多科学基础理论 包含机械制造 金属结构 液压 电气 自动化等相关专业学科知识 包含焊接 铸造 车 钳 锻 镀等繁多的工艺手段 而且还包含维修理论 管理体制等经营管理的内容 3 应用环境恶劣 实践性强 所有理论和方法都必须以机械的实际状况为基础 在实践的基础上提出故障假说 进行归纳 分析 综合与推理 找到实质性问题 进而采取维修对策 处理结果很快便能得到实践验证 对于品种 规格 性能 技术和数量等各个方面空前发展的挖掘机 其故障诊断与维修技术已有一定的规律和方法可循 采用科学的方法往往能收到事半功倍的效果 二挖掘机故障诊断与排除的条件和内容 从客体方面看 从事挖掘机故障诊断与维修必须具备四个基本要素 1 背景知识 主要包括相关的基础理论和专业技术知识 该机型的原理 构造 安装方法 使用与维修方法等方面的知识 2 工具 指检测仪器 加工仪器 维修用具等 3 方法手段 包括检测 分析 推理方法及相应的实践经验 4 零配件 指与原机械型号规格相同或可以近似替换而不影响主机性能的零件 部件成品 主体 人的活动把它们串联了起来 具体现象入手 采集 提取故障特征信息 提出故障假说 运用各种专业技术知识和逻辑推理 数学运算等方法手段 对各种故障假说进行排除或确认 即所谓 大胆假设 小心求证 使整个过程成为具有创造性思维特征的有机整体 挖掘机故障诊断与维修主要内容包括 1 确定机械的状态及故障现象和性质 2 判断故障部位和程度 寻查故障元件 3 分析故障原因并排除故障 4 恢复机械的功能并试用 5 提出预防故障的方法 三获取故障信息的方法 获取故障信息是进行挖掘机故障诊断与维修的第一步 使人们根据直觉 知识和经验发现问题 运用仪器设施检查并进行初步判断的过程 通常可概括为两种方法 即直观检查法和精密诊断法 1 直观检查法该方法指凭借个人的感觉和经验或利用简单仪表 通过看 听 摸 闻 问等直觉方法对故障进行初步定性分析 如从外观 振动 异响 温升 气味 磨损等现象获得有价值的信息 初步判断故障产生的原因或部位 它是一种最简单也是用的最普遍的传统诊断方法 2 精密诊断法该方法指在直观检查法的基础上 利用精密的测量仪器 采取科学方法对重点部位或项目进行静态 动态测试和定量分析 发现一些疑难的隐藏较深的故障信息 达到准确地判定故障部位和程度的目的 例如振动信号分析法 油液光谱 铁谱分析法等 必要时还可以对某一特定系统或元件进行专项模拟试验或实际试验 这种方法所用的仪器较精密 成本较高 对获取信号进行分析是需要较高的理论水平和技术素养 同时仍然离不开实践经验的指导 目前尚处于研究 提高和完善中 3 两种方法的认识论问题直观检查法与精密诊断法都是获取故障信息的有效方法 但他们在认识问题的层次上是有差别的 所依据的主 客观条件和理论思维程度也相距甚远 具体表现为 a 从客观方面看 挖掘机种类繁多 结构复杂性不同 故障程度 潜伏期 发展期 损坏期 和排除故障的难易程度不同 所拥有的仪器 工具 维修条件不同 在诊断与维修的过程中必须充分考虑上述因素 b 从主观方面看 维修人员的技术素质有高有低 实践经验有强有若 对不同机械的故障或对同一机械的不同故障 其敏感性不一样 在诊断与维修中所需要的信息也不一样 因为主 客观因素直接影响获取的故障信息的可靠性 充分性和清晰度 所以需要通过不同的理论思维方式 才能得出正确的诊断结论 上述两种方法互相联系 互为补充 在最终确认故障的性质 部位 原因这一总体目标上是一致的 四 故障分析方法 故障分析是一个观察 假设 推理 验证 修正假设 再验证 直到准确判定故障的过程 其指用各种哲学方法 逻辑方法和数学方法 对获取的故障信息进行科学论证或演绎推理 以便透过事物的表面现象 揭示其本质 1 分析 归纳和逻辑推理法根据故障信息 首先分析导致某一故障现象 结果 的各种故障假说 原因 然后从可能的故障假说中进行比较 验证 排除虚假成份 探求真正的原因 对于因果关系比较复杂的情况 可以借助因果关联图 鱼刺图 故障树等 使思路清晰 明了 归纳法指从个别事实推出一般结论的方法 通常情况下我们只能采用不完全归纳法 例如某台液压挖掘机 其动臂机构不动作 铲斗机构不动作 回转机构也不动作 我们可以通过归纳法得出结论 同时控制这三个机构动作的主油泵或先导油泵有故障 当然这个结论还需要用其他证据进一步证实 2证明与反驳法各种故障假说都是试探性的 具有主客观猜测的成分 要达到论证的目的 论据必须真实 充分 而我们获取的个别信息只能对它提供弱支持 寻找否定证据即反驳这个证据将对故障诊断更为有力 在上述例子中 某液压挖掘机动臂机构不动作 其可能的故障假说之一是液压泵损坏 即 主油泵损坏 动臂机构不动作 但反过来其逆命题不成立 必须寻找其他否定证据 比如说 主油泵损坏 回转机构也不能动作 而现在观察到回转机构工作正常 就可以反证出主油泵没有损坏 即主油泵损坏的故障假说不成立 3 替换法替换法指在挖掘机故障诊断与维修实践中 用同一型号的零部件替换怀疑已发生故障的零部件 并对新 旧零部件的工作状况进行对比分析 从而达到确定故障部位的目的 也称为原型置换法 在不具备置换条件时 可对某一局部系统或部件施加相似的模拟信号或载荷 如对液控变量的液压泵施加规定的先导变量压力 再对工况进行比较判断 采用这种方法时应注意用来替换的新 旧零部件或模拟信号的合适性 不能盲目替换或是故障扩大或产生新的故障 4演绎法演绎法是指从一般原理推出特殊情况的思维方法 其主要形式是由大前提 小前提和结论构成的 三段论式 它是一种必然性推理 形式为 所有A具有性质C 大前提 B是A中的一个 小前提 则B一定具有性质C 结论 例如 液压柱塞泵在额定荷载下工作时 其容积效率不低于80 大前提 某液压挖掘机使用的是柱塞油泵 小前提 所以在额定荷载下工作时 其容积效率不应低于80 则可判断该柱塞油泵可能有故障 但可能不是使该液压挖掘机工作异常的唯一故障原因 因为演绎得出的结论中或许有一些新的东西超出了 大前提的范围 五故障处理原则 挖掘机故障诊断与维修是一项艰苦复杂的工作 在故障处理过程中 对各种故障假说进行确认 择优还时 应注意以下原则 1 单性原则查找故障时应从简单 易处理的故障入手 从简到繁逐一分析确认 现代挖掘机大多数是机 电 液一体化产品 技术含量高 我们在处理故障时 一般先检查电气系统 再检查液压系统 最后检查机械传动系统 检查液压系统时 应按辅助油路 控制油路 主油路和关键元件的顺序逐步检查 千万不可一遇到故障就乱拆乱卸 以免扩大故障或造成新的事故 2 概率性原则它是指根据各种故障假说成立的可能性大小进行择优的原则 根据该机械使用的时空条件 机型结构及相关的致障因素 结合维修经验 优先考虑最可能的故障假说 对这一原则的掌握情况 直接反映了维修人员的素质和水平 3 效益原则即优先选择那些能够尽快得以确认的故障假说和确认方法对整台机械或系统损害最小 需要的工具 手段 经费最省的故障假说 4 慎思慢动手原则要求故障诊断与维修人员勤于思考 充分发挥主观能动性 安全第一 不要随意调整或拆卸不应轻易调整或拆卸的部件 尤其是那些不熟悉 不易确认或调整后不易还原的部件 如液压系统的压力阀 节流阀等 挖掘机电气控制系统本篇将以SY2XXCX挖掘机为例讲述挖掘机的电气系统基本原理 基本构造 操作说明 故障分析 一 概述 机电一体化是液压挖掘机的主要发展方向 其最终目的是机器人化 实现全自动运转 这是挖掘机技术的又一次飞跃 作为工程机械主导产品的液压挖掘机 在近几十年的研究和发展中 已逐渐完善 其工作装置 主要结构件和液压系统已基本定型 人们对液压挖掘机的研究 逐步向机电液控制系统方向转移 控制方式不断变革 使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵 气压操纵 电气操纵 液压伺服操纵 无线电遥控 电液比例操纵和计算机直接控制 所以 对挖掘机机电一体化的研究 主要是集中在液压挖掘机的控制系统上 液压挖掘机电气控制系统主要是对发动机 液压泵 多路换向阀和执行元件 液压缸 液压马达 的一些温度 压力 速度 开关量的检测并将有关检测数据输入给挖掘机的专用控制器EPS ElectronicPowerSystem EPS控制器综合各种测量值 设定值和操作信号发出相关控制信息 对发动机 液压泵 液压控制阀和整机进行控制 1 控制功能 因为专业 所以超群 电气控制系统功能 因为专业 所以超群 负责对发动机 液压泵 液压控制阀和整机的复合控制 2 检测和保护 通过一系列的传感器 油压开关 蜂鸣器 熔断器和触摸屏等对挖机的发动机 液压系统 气压系统和工作状态进行检测和保护 3 照明功能 电气控制系统功能 因为专业 所以超群 主要有司机室厢灯 工作装置作业灯及检修灯 4 其它功能 主要有刮雨器 喷水器 空调器和收放音机等 二 系统组成及原理 SY2XXC1挖掘机电气系统由电源部分 启动部分 照明部分 电气操纵机构 空气调节装置 音响设备 节能控制及故障诊断报警系统等组成 2 1电源部分系统电源为直流24V电压供电 负极搭铁方式 采用2节12V120AH蓄电池串联作发动机启动电源 由带内置硅整流和电压调节装置的交流发电机充电 以维持蓄电池电量和稳定系统电压 蓄电池输出端装设电源继电器 由钥匙开关控制 以增加电源系统的安全性 2 发电机 27V35A交流发电机 由发动机自带 内置硅整流电路及电压调节器 带有频率输出 D 为中性点电压输出端子 B 为电源输出端子 E为接地端子 D 端子接充电报警灯 在启动初状态 当发电机电压尚未建立时D 端电压为0V 充电报警灯亮 蓄电池正电源通过报警灯灯丝流向D 端作为发电机的励磁电流 使发电机迅速建立起电压并进入发电工作状态 发电机进入发电状态后 D 端电压达24V 充电报警灯熄灭 3 电源继电器 装于电瓶的正极控制总电源 由钥匙开关控制 以增加电源系统的安全性 a 接通 把钥匙开关打到 接通 位置以启动电路系统 此时电源继电器接通 系统得电 在启动发动机之时 钥匙开关必须是接通的 b 断开 把钥匙开关打到 断开 位置 电源继电器断电 以切断电路系统 注意维修电路系统和机器的其它部件时 请把钥匙开关打到 断开 位置或拔掉钥匙开关以切断蓄电池电路 2 2启动部分2 2 1启动设备1 启动电机 24V4KW起动电机三个接线柱的作用和连接如下 a50接线柱接启动开关 b31接线柱为负极搭铁 c30接线柱可接车上的用电器的正极 2 钥匙开关 用于启动发动机 3 转速传感器 用于检测启动过程中发动机转速 4 液压操纵 液压操纵杆在 锁住 位置 发动机才能启动 发动机启动 熄火原理图 2 2 2挖掘机启动保护原理及实现过程 SY2XXC1挖掘机由EPS来控制起动马达 并通过程序设置实现保护 柴油机起动前 钥匙开关先打到 通电 档时 由EPS控制器检测各传感器及相关开关输入信号 检测此时冷却液温度是否低于3 若是 则接通预热继电器 直到冷却液温度高于此值时断开 同时驱动油门机构向油门高位走一行程 以保证油门打开 钥匙开关打到 启动 档后 控制器检测到 柴油机启动信号 的输入 同时判断 液压操纵秆 信号是否为闭合 若闭合 再判断此时转速是否低于650r m 若是 则接通启动继电器 直到转速高于650r m 则断开启动继电器 起动后启动继电器不再输出 此时控制器完成发动机的发动 2 3照明部分 为了保证夜间行车或作业安全 提高工作效率 外部照明旋转台工作灯 动臂工作灯均采用大功率工作灯 内部照明为驾驶室厢灯 触摸屏具有光控与温控电路 在光线阴暗时自动打开背光 照明液晶屏 在不同的温度下 自动调节液晶屏的灰度 以达到最佳的视觉效果 2 4电气操纵机构 包括各启动开关 断路开关 继电器等电气控制机构 2 5空气调节装置 为了营造一个舒适的工作环境 本机采用工程机械专用工程空调 能实现制冷与制暖 风量以及温度调节 采用国际先进的挖掘机专用收音机 以实物为准 配以大功率放音喇叭 能获得震撼的收音效果 2 6音响设备 2 7故障诊断报警装置 故障诊断报警装置对挖掘机的运行状态进行监视 一旦发生异常能及时报警 并指出故障部位 从而可及早清除事故隐患 减少维修时间 降低保养和维护费用 改善作业环境 提高作业效率 其硬件主要由EPS和触摸屏为系统核心 辅以其他检测和保护控制元件 实现对控制对象的各种监测目的 它有如下特点 1 显示屏面板能防水 防尘 整个装置抗干扰能力强 并能防震 2 能对机器的运行情况进行连续监测 并根据要求进行报警 3 装置在硬件上具有光控电路 在光线阴暗时自动打开背光 照明液晶屏 在不同温度下 自动调节液晶屏的灰度 以达到最佳视觉效果 4 装置具有工作小时总计 系统时间显示且能对其进行调整 使其与当地时间一致 5 可以对液晶屏进行翻屏操作 可查阅采集的各路参数的具体数值或者各开关量的正常与否 6 工作后每次只选一个工作模式 选定一个新的工作模式之后 原工作模式自动消除 每次重新启动挖掘机后 功率模式重新回到S 标准 模式 7 每次重新接通并启动挖掘机后 行驶高低速选择开关处于低速状态 只有当按下开关后才依次在高速与低速之间转换 8 每次重新启动挖掘机后 自动怠速开关处于自动怠速有效模式 只有按下自动怠速开关 自动怠速功能才能取消 9 本装置自动查找故障 根据测得的故障参数找出发生故障的部位 并能查询某个故障发生的时间及某个时间内所发生的故障名称 图1故障诊断报警系统结构图 本监控报警系统各功能显示方式 采集信号具体情况列表如下 显示屏界面 界面1 主画面 界面2 功能菜单 2 8电子节能控制装置 本系统由EPS控制器 显示屏 油门控制单元以及一些必要的模拟量 开关量传感器 模式电磁阀组 开关阀等组成 通过对发动机和液压泵系统进行综合控制 使二者达到最佳匹配 以达到明显的节能效果 该装置主要实现四种工作模式的选择 自动怠速功能 过热保护及柴油机转速控制等功能 各种控制指令 包括触摸屏控制指令 和检测信号以开关量或模拟量形式进入EPS后 EPS根据要求输出控制信号给受控元件 达到控制的目的 另外将各种信号以通信的方式送入触摸屏 通过触摸屏实现相关控制的操作 实时显示和报警信息提示 挖掘机配备工作模式控制系统 可以使操作者根据作业工况不同 选择适合的作业模式 使发动机输出最合理的动力 SY2XXCx挖掘机有四种作业模式可供选择 模式的选择通过触摸屏上的 模式 选择按钮实现 挖掘机工作后每次只选一个工作模式 选定一个新的工作模式后 原工作模式自动消除 H模式 重负荷挖掘模式 S模式 标准作业模式 L模式 轻载挖掘模式 B模式 爆破挖掘模式 发动机油门处于最大供油位置 发动机以全功率投入工作 液压泵输入功率的总和约为发动机最大功率的90 液压泵输入功率的总和约为发动机最大功率的80 液压泵输入功率的总和约为发动机最大功率的70 适合于挖掘机的平整作业或破碎模式 2 8 2功率优化系统 该功率优化系统采用闭环控制 工作中它能根据发动机负荷的变化 自动调节液压泵所吸收的功率 使液压泵的功率始终与发动机的功率相匹配 控制器即对发动机采取分段功率控制 不再追求完全用足发动机功率 而是根据具体的工作状况设定发动机的工作能力 减轻发动机的工作强度 使发动机稳定地运行在经济工况点上 该系统由恒功率泵 模式阀组 功率阀 发动机转速传感器 油门位置传感器 EPS控制器 显示屏及5个压力传感器组成 发动机转速传感器为电磁感应式 他固定在飞轮壳的上方 用以检测发动机的实际转速 油门位置传感器为电阻感应式 他固定在油门机构转盘上 用以检测油门的实际位置 通过5个压力传感器测得的工装实时负荷大小 由控制器程序计算液压泵的需求功率 从而自动调节功率阀电流 实现液压泵的功率调节 使液压系统充分吸收柴油机发出的功率 又不会使柴油机熄火 充分发挥挖掘机的工作能力 2 8 3柴油机转速控制原理 本系统采用EPS控制器 油门控制器作为控制单元 油门机构作为执行机构控制柴油机油门的开度 升速时 由EPS给出步进脉冲信号 驱动油门机构正转 柴油机油门开度加大 柴油机转速上升 同时油门位置参数减少 达到设定的油门位置后 升速信号停止 进入转速自动调节阶段 油门位置信号由安装在油门机构上的油门位置传感器获得 EPS通过模拟通道采集此信号 并送入EPS内部寄存器处理 EPS根据实际油门位置与设定油门位置的差值 进行处理运算后 输出相应数量的脉冲 控制步进电机运行 从而实现对柴油机转速的自动控制及自动调节 降速时 EPS给出步进脉冲和步进方向信号 转速自动调节断开 油门机构反转 油门开度减少 柴油机转速下降 达到怠速状态时 PLC给出停止信号 油门机构停止运行 柴油机在怠速状态运行 当挖掘机在低怠速下工作 1300rpm以下 油门调速机构能自动将发动机转速提升到1300rpm 以避免因发动机输出功率不足引起的懑车熄火现象 为了防止柴油机转速超过允许的最高工作速度 以免造成设备的损坏 对柴油机的转速进行限幅 在柴油机升速和降速调节过程中 油门机构的油门位置信号反馈回EPS 由EPS进行分析 步进电机正转 油门位置传感器参数减小 步进电机反转 油门位置传感器参数增加 EPS自动分析柴油机正常运行时的步进电机正转步数 并进行运算处理得出步进电机允许正转的最高步数 当由于意外原因引起柴油机转速向最高转速上升时 到达异常油门位置区 EPS能自动封锁步进电机 以保证柴油机不会超过所允许的最高转速 2 8 4自动怠速系统 SY2XXC1挖掘机具有自动怠速装置 当操纵杆回中位达5秒后 发动机自动进入低速运转 从而可减小液压系统的空流损失和发动机的磨损 起到节能和降低噪声的作用 当扳动操纵杆重新作业时 发动机自动恢复到原来的转速状态 2 8 5过热保护控制 当冷却水达到一定温度时 EPS控制工作模式自动降低一档 即从H模式降至S模式再至L模式 B模式 当冷却水温过热达到二极报警 冷却液温度超过103度 时 柴油机自动进入自动怠速工作状态 转速下降 直至冷却液温度降至正常温度为止 专题一 油门机构 油门机构爆炸图 油门马达传感器总成安装方法 传感器总成说明 传感器总成包含一个阻值为2k 15 的精密电位器 安装在电位器轴上的传感器传动齿轮和外壳等组成 精密电位器有三根引出线 红 1 接5V 绿接5V 黄 3 接位置传感信号 安装方式 将传感器总成与油门马达接触面清理干净将 O 型圈安放到马达箱盖上的密封槽内 将传感器总成齿轮上加入适量润滑油 调节传感器齿轮轴使绿 2 线与黄 3 线之间电阻为100 左右 调节马达输出轴使其处在油门最大位置 将传感器总成小心的放到油门马达内部 使传感器齿轮与步进电机齿轮啮合 在这个过程中传感器旋动越小越好 将传感器安装螺钉装上固定好传感器总成 保持油门马达输出轴在油门最大位置 测量绿 2 线与黄 3 线之间电阻应在70 150 之间 否则需重复2 3到2 8之间步骤 直到电阻在规定范围内率 调节马达输出轴使其处在油门最小位置 测量绿 2 线与黄 3 线之间电阻不应为无穷大 将传感器定位销打好 将传感器输出线与步进电机输出线用波纹管一起包扎好 油门机构组成 本套油门机构由90式步进电机 减速齿轮组 精密传感器 机壳总成及油门拉杆组成 90式步进电机 步进电机工作原理概述 步进电机是一种将数字脉冲电信号转换为机械角位移或线位移的执行机构 它需用专用电源供给点脉冲 在SY2XX系列挖机系统中由EPS实现 每输入一个脉冲 电机转子就转过一个小角度或前进一 步 其位移量与输入脉冲数成正比 其移动速度和脉冲频率成正比 可在宽广的范围内通过脉冲频率实现调速 能快速启动 制动 锁定和反转 1 磁阻式步进电机 磁阻式步进电机也称为反应式步进电动机 其工作原理是利用了物理上 磁通总是力图使自己所通过的路径磁阻最小 所产生的磁阻转矩 使该电动机一步步转动的 以三相磁阻式步进电动机为例 如下图所示 步进电机的分类 按步进电机的原理可分为磁阻式 永磁式和混合式三类 电源若按相序A B C的顺序通电 即A相通电 而B C相断电 再B相通电 而A C相断电 再C相通电 而A B相断电 按此规律反复 此图中的转子就每一步60度的连续旋转 没变换一次通电方式称为一拍 转子受到磁阻转矩就转过一步 相应的角度称为步矩角 它也可以按不同的通电方式运行 如 1 按A C B A顺序通电 转子将反转 前两种情况称为三相单三拍 2 按AB BC CA AB顺序两相同时通电 转子每走一步60度 称为三相双三拍运行 3 按A AB B BC C CA A顺序通电 则称为三相六拍运行 其步距角为30度 磁阻式步距角计算公式 360 mt m为拍数 t为转子齿数 三相磁阻式步进电机原理示意图 磁阻式步进电机的钉子磁极表面布有小齿 转子沿外圆周也均布着小齿 转子齿距和齿形与定子小齿相同 定子每个磁极上均绕有控制绕组 多段式结构的定 转子沿轴向分为m段 即段数与相数相同 定子每段铁心上只绕一相控制绕组 可认为是多台单段式该种电机的组合 单段式的磁阻式步进电动机 多段式的磁阻式步进电动机1 定子机壳2 定子绕组3 定子铁心4 转轴5 转子铁心6 轴承 磁阻式步进电机的横截面图 2 永磁式步进电机 永磁式步进电机的永磁体建立的磁场与定子绕组电流产生的磁场相互作用而产生转矩 使转子运转 其典型结构如图所示 定子上为两相或多相绕组 永磁转子上有一对或多对极的磁极 如图 当定子绕组按A B A B A顺序通以直流电时 转子将按顺时钟方向以步矩角45度的方式旋转 若按相反的顺序通电 则转子按逆时钟方向旋转 永磁式步距角计算公式 360 2pm m为相数 p为拍数 两相永磁式步进电动机的原理结构图 3 混合式步进电机 混合式步进电机兼有磁阻式和永磁式步进电机的部分特征 其定子结构与磁阻式的相似 定子冲片上有大极 或大齿 每个极上有控制绕组和小齿 其转子结构与永磁低速同步电机的相同 混合式步进电机同一相的两个磁极在空间上相差180度的机械角度 两个磁极上的绕组所产生NS极性必须相同 否则无法运行 混合式步进电动机 单段式结构 混合式步距角计算公式 360 mt m为拍数 t为转子齿数 步进电机的一些基本参数 1 电机固有步距角 它表示控制系统每发一个步进脉冲信号 电机所转动的角度 电机出厂时给出了一个步距角的值 如86BYG250A型电机给出的值为0 9 1 8 表示半步工作时为0 9 整步工作时为1 8 这个步距角可以称之为 电机固有步距角 它不一定是电机实际工作时的真正步距角 真正的步距角和驱动器有关 2 步进电机的相数 是指电机内部的线圈组数 目前常用的有二相 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 用户主要靠选择不同相数的步进电机来满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 用户只需在驱动器上改变细分数 就可以改变步距角 3 保持转矩 HOLDINGTORQUE 是指步进电机通电但没有转动时 定子锁住转子的力矩 它是步进电机最重要的参数之一 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 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 4 锁定转矩 DETENTTORQUE 是指步进电机没有通电的情况下 定子锁住转子的力矩 DETENTTORQUE在国内没有统一的翻译方式 容易使大家产生误解 由于反应式步进电机的转子不是永磁材料 所以它没有DETENTTORQUE 减速机构 如爆炸图所示 本油门机构中由两个齿数不一的齿轮构成其减速机构 其减速比为12 1 作用是增加油门机构的转动纽矩 精密传感器 如爆炸图所示 本油门机构中有一精密传感器作为油门位置传感器 电机转动时 位置传感器电阻值发生连续性变化 在油门控制中 此传感器作用是作为位置反馈检验油门是否到达设定的油门档位 1 脉冲信号的产生 脉冲信号一般由单片机或CPU产生 一般脉冲信号的占空比为0 3 0 4左右 电机转速越高 占空比则越大 步进电机驱动技术 使用和控制步进电机必须有一套驱动系统给步进电机提供驱动电源 该系统一般由脉冲发生器 功率放大等环节组成 其方框图如下 2 信号分配 例如混合式二相电机工作方式有二相四拍和二相八拍二种 具体分配如下 二相四拍为 步距角为1 8度 二相八拍为 步距角为0 9度 四相电机工作方式也有二种 四相四拍为AB BC CD DA AB 步距角为1 8度 四相八拍为AB B BC C CD D AB 步距角为0 9度 3 功率放大 功率放大是驱动系统最为重要的部分 步进电机在一定转速下的转矩取决于它的动态平均电流而非静态电流 而样本上的电流均为静态电流 平均电流越大电机力矩越大 要达到平均电流大这就需要驱动系统尽量克服电机的反电势 因而不同的场合采取不同的的驱动方式 到目前为止 驱动方式一般有以下几种 恒压 恒压串电阻 高低压驱动 恒流 细分数等 为尽量提高电机的动态性能 将信号分配