步进电机的运行特性PPT学习教案

1、会计学1 步进电机的运行特性步进电机的运行特性PPT课件课件 =0, T=0; 0, T0 ; 0; =, T=0 定子 转子 第1页/共31页 2 2 1 LIWm m dW T d 2 W LW I cos 2 1 2 1 qdqd 当只有一相绕组通电时，储存在电机气 隙中的磁场能量为 磁导变化曲线 22 2 11 sin 224 mr dqr dWZdLd TIWIWIZ ddd r Z 第2页/共31页 步进电动机的矩角特 性 maxmax sinsin r TZT 4 2 max qdr WIZ T 第3页/共31页 (4)静态稳态区静态稳态区：在空载时，稳定平衡位 置对应于=0处，

2、而=180度则为不 稳定平衡位置。在静态情况下，如 受外力矩的作用使转子偏离稳定平 衡位置，但没有超出相邻的不稳定 平衡点，则当外力矩除去以后，电 动机转子在静态转矩作用下仍能回 到原来的稳定平衡点，所以二个不 稳定平衡点之间的区域构成静态稳 定区。 (5)最大静转矩最大静转矩：Tmax=f(I) 最大静转矩特性 4 )()( 2 max qdr WIZ KT 第4页/共31页 六拍时的矩角特性族 三拍时的矩角特性族 3 2 se OAOBOC ABAC T (6) 矩角特性族矩角特性族 第5页/共31页 当加上一个控制脉冲信 号，矩角特性将转移到 矩角特性族中的下一条 矩角特性曲线，转子将

3、转到新的稳定平衡位置 o1。在改变通电状态时 ，只有当转子起始位置 位于ab之间才能使它向 o1点运动。因此称区间 ab为电动机空载时的动 态稳定区。 o0- T o1 se r ab 动态稳定 区 静态稳定 区 C 第6页/共31页 2 (2) rser r ZmC mZ CmC 由上式可见，C=1时，反应式步进电动机的相数最少为3。 电动机的相数越多，步距角越小，相应的稳定裕度越大， 运行的稳定性也越好。 最大负载转矩最大负载转矩(又称起动转矩又称起动转矩)： 第7页/共31页 o0- T o1 Tst o0 TL2 o1 o0- T o1 Tst o0 TL1 o1 TL1Tst 新矩角

4、特性上对应点的转矩小于 负载转矩，转子不能到达新的稳 定平衡点o”1，而是向减小的方 向运动，因此不能作步进运动。 第8页/共31页 mC TTTT sese st cos 2 cos 2 sin maxmaxmax 当C=1时，m 最小为3；m越大，起动转矩越大；C越大，起 动转矩越大。 转子振荡过程：转子振荡过程： 以上分析时认为，切换控制绕组时，转子单调地趋向新的 平衡位置，但实际上要经过一个衰减的振荡过程。 第9页/共31页 为减小振荡幅度和时间，可 增加阻尼： 机械阻尼：增加电机转子的 干摩擦阻力或增加粘性阻力 。缺点：增大了惯性，快速 性能变坏，体积增大。 电气阻尼：多相激磁阻尼、

5、 延迟断开阻尼。优点：方法 简单，效果好。 第10页/共31页 T dt d J e T dt d J sin max 2 2 0sin 2 2 max e e r dt d TZ J re Z 0 2 2 max e e r dt d TZ J ee sin t ee00 cos解为： J TZr max 0 J TZ f rmax 0 2 1 第11页/共31页 第12页/共31页 低频共振现象 第13页/共31页 连续运行状态 第14页/共31页 第15页/共31页 f L T 0 起动 连续运行 矩频特性 f 0J 起动惯频特性 第16页/共31页 第17页/共31页 第18页/共31

6、页 变频 信号源 脉冲 分配器 功率 放大器 步进 电动机 负载指令 1.变频信号源：是一个脉冲频率由几赫到几十千赫可连续 变化的信号发生器，可以是计算机或振荡器。 2.脉冲分配器：一种逻辑电路，由双稳态触发器和门电路 组成，它可能将输入的电脉冲信号根据需要循环地分配 到脉冲放大器进行功率放大，并使步进电动机按选定的 运行方式工作。 第19页/共31页 1 J 2 J 2 K 1 K 1 Q 1 Q 2 Q 2 Q CPCP 1 Q 2 Q 2 Q 1 Q 2 Q A B C 0 U 预置 A B C JKQ(t+1 ) 说 明 101置 “1” 010置 “0” 00Q(t)不变 11(t)

7、求补Q JK触发器真值表 第20页/共31页 三相单、双六拍单转向脉冲分配器三相单、双六拍单转向脉冲分配器 Q Q S R Q Q SR Q Q SR RS1RS2RS3 123456 AB C 第21页/共31页 优点：线路简单，功率元件少，成 本低。 缺点：Rf1上要消耗能量，工作效率 低。 只适用于小功率步进电动机。如果 电容C选择不当，在低频段会使振荡 有所增加，使低频性能变差。 第22页/共31页 优点：优点： 电源功耗比较小，效率比较高 。 矩频特性好，启动和运行频率 得到了很大的提高。 主要缺点：主要缺点： 低频运行时输入能量过大，造 成电机低频振荡加重； 增大了电源的容量， 对功率管性能参数的要求高。 常用于大功率步进电动机的驱动 第23页/共31页 第24页/共31页 (a)低频； (b)高频 第25页/共31页 细分电流波形 电流的每个阶梯，电机 转动一步，步距角减小 了很多。 先放大后合