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步进电机伺服电机组织

- 编辑:盐城鑫利龙机械制造有限公司 -

步进电机伺服电机组织

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  第10章 限定电机 §10.1 概述 §10.2 步进电动机 10.2.1 构造 10.2.2 办事办法 10.2.3 小步距角的步进电动机 §10.3 伺服电动机 10.3.1 交换伺服电动机 10.3.2 直流伺服电动机 §10.1 概述 前面先容的异步电动机、直流电动机等都是举动 动力利用的,伺服电机的结构其首要工作是能量转换,比如将电能 转换为刻板能。本章先容限定电机。 限定电机的首要性能是转换和转达信号。 如:伺服机将电压信号转换为转矩和转速; 步进机将脉冲信号转换为角位移或线位移。 对限定电机的首要哀求:手脚机灵、凿凿、 重量轻、体积小、运转牢靠、耗电少等。 限定电机的品种许众,本章首要先容步进机、伺服机。 §10.2 步进电动机 机理:步进电机是愚弄电磁铁道理,将脉冲信号 转换成线位移或角位移的电机。每来一个 电脉冲,电机转动一个角度,鼓动刻板移 动一小段间隔。 特色:(1)来一个脉冲,转一个步距角。 (2)限定脉冲频率,可限定电机转速。 (3)调换脉冲递次,调换目标。 品种: 有励磁式和反响式两种。两种的区别正在于励磁式步 进电机的转子上有励磁线圈,反响式步进电机的转子 上没有励磁线圈。 操纵: 步进机的操纵卓殊普通。如:正在数控机床、主动 画图仪等修筑中都获得操纵。 下面以反响式步进电机为例注解步进电机的构造和 办事道理。 10.2.1 构造 步进机首要由两局部组成:定子和转子。它们均 由磁性原料组成,其上诀别有六个、四个磁极 。 定子绕组 定子 转子 IA A 定子 转子 C IC IB B 定子的六个磁极上有限定绕组,两个相对的磁极 构成一相。 防备:这里的相和三订交流电中的“相”的观点 差异。步进机通的是直流电脉冲,这首要是指线图 的联接和组数的区别。 10.2.2 办事办法 步进电机的办事办法可分为:三相单三拍、三相单 双六拍、三相双三拍等。 一、三相单三拍 (1)三相绕组联接办法:Y 型 (2)三相绕组中的通电递次为: A相 ? B相 ? C相 通电递次也可认为: A 相 ? C 相? B 相 (3)办事经过 A B 1 A 相通电,A 目标的磁 C 2 通经转子变成闭合回道。 若转子和磁场轴线; B 原有必然角度,则正在磁 场的效力下,转子被磁 化,吸引转子,使转子的名望力求使通电相磁 道的磁阻最小,使转、定子的齿对齐结束转动。 A 相通电使转子1、3齿和 AA 对齐。 A B A C B B C B A C A C 同理,B相通电,转子2、4齿和B相轴线对齐, 相对A相通电名望转30?;C相通电再转30?。 这种办事办法,因三相绕组中每次只要一相通电, 况且,一个轮回周期共囊括三个脉冲,因此称三相 单三拍。 三相单三拍的特色: (1)每来一个电脉冲,转子转过 30?。此角称为 步距角,用?S透露。 (2)转子的转动目标取决于三相线圈通电的递次, 调换通电递次即可调换转向。 二、三相单双六拍 三相绕组的通电递次为: A?AB?B?BC?C?CA?A 共六拍。 办事经过: A B 4 1 3 A 2 C B C A相通电,转子1、3齿和A相对齐。 A、B不异时通电 A B C B A C (1)BB 磁场对 2、4 齿有磁拉力,该拉力使 转子顺时针目标转动。 (2)AA 磁场持续对1、3齿有拉力。 因此转子转到两磁拉力均衡的名望上。相对AA 通电,转子转了15°。 B相通电,转子2、4齿和B相对齐,又转了15?。 A B C B A C 总之,每个轮回周期,有六种通电形态,因此称 为三相六拍,步距角为15?。 三、三相双三拍 三相绕组的通电递次为: AB ? BC ? CA ? AB 共三拍。 A B A C B B C C A C A B AB通电 BC通电 A B C B A C 办事办法为三相双三 拍时,每通入一个电 脉冲,转子也是转 30?,即 ?S = 30?。 CA通电 以上三种办事办法,三相双三拍和三相单双六 拍较三相单三拍安定,所以较常采用。 10.2.3 小步距角的步进电动机 现实采用的步进电机的步距角众为3度和1.5 度,步距角越小,机加工的精度越高。 为发生小步距角,定、转子都做成众齿的, 图中转子40个齿,定子仍是 6个磁极,但每个磁 极上也有五个齿。 转子的齿距等于360?/ 40=9 ? ,齿宽、齿槽各4.5 ?。 为使转、定子的齿对齐,定子磁极上的小齿, 齿宽和齿槽和转子不异。 办事道理:假设是单三拍通电办事办法。 (1)A 相通电时,定子A 相的五个小齿和转子对 齐。此时,B 相和 A 相空间差120?,含 1 120?/9? = 13 齿 3 2 A 相和 C 相差240?,含240?/ 9? = 26 个 3 齿。因此,A 相的转子、定子的五个小齿对 齐时,B 相、C 相不行对齐,B相的转子、 定子相差 1/3 个齿(3?),C相的转子、定 子相差2/3个齿(6?)。 (2)A 相断电、B 相通电后,转子只需转过1/3个 齿(3?),使 B 相转子、定子对齐。 同理,C 相通电再转3 ? …… 若办事办法改为三相六拍,则每通一个电脉冲, 转子只转 1.5? 。 异步机的转动目标仍由相序决断。 步进机通过一个电脉冲,转子转过的角度,称为 步距角。 步距角 360? 如:Zr=40 , m=3 时 ? S ? ? 3? 40 ? 3 360? ?S ? Zrm m:一个周期的运转拍数 Zr:转子齿数 转速 60 f? s n? 360 f:电脉冲的频率 §10.3 伺服电动机 伺服电动机的效力 伺服电动机的效力是驱动限定对象。被控对象 的转距和转速受信号电压限定,信号电压的巨细 和极性调换时,电动机的转动速率和目标也随着 蜕化。 伺服电动机分类: 交换伺服电动机和直流伺服电动机。 10.3.1 交换伺服电动机 道理与两订交流异步电机不异,定子上装有两个 绕组 — 励磁绕组和限定绕组。 励磁绕组 限定绕组 转子 励磁绕组和限定绕组正在空间相隔90?。 接线 U C ? U 限定信号 ? U 1 ? U 检 测 元 件 放 大 器 ? I 2 ? U 2 励磁绕组的接线 限定绕组的接线 励磁绕组中串联电容C的方针是为了发生两相旋 转磁场。 妥善遴选电容的巨细,可使通入两个绕组的电流 相位差亲昵90?,所以便发生转动磁场,正在转动磁 场的效力下,转子便转动起来。 例:遴选电容,可使交换伺服电机电道中的电压电 流的相量相闭如图所示。 ? U ? I1 C ? U ? U 1 ? U 1 ?1 ? I 1 ? U ? U C 励磁绕组的接线 限定信号 检 测 元 件 放 大 器 ? I 2 ? U 2 ? U ? 与 限定电压 U 2 ? 两 电源电压 U 者频率不异,相 位不异或反相。 限定绕组的接线 ? 的相 ? 和I 办事时两个绕组中发生的电流 I 2 1 位差近90°,所以便发生转动磁场。正在转动磁场 的效力下,转子转动起来。 交换伺服电动机的特色: (1)U2= 0 时,转子结束。 这时,固然U2 =0V,U1仍存正在,类似成单 相运转形态,但和单相异步机差异。若单 相电机启动运转后,呈现单相后仍转。伺 服电机差异,单相电压时修筑不行转。 原由:交换伺服电机 R2策画得较大。因此 正在U2=0时,交换伺服电机的T=f(s)弧线如下 页图: T 正转 反转 2 s 0 s T 0 2 T 1 1 T 交换伺服电动机的 T=f(s)弧线V时,脉动磁场分成的正反向转动磁场发生 的转距T?、T? 的合成转矩 T 与单相异步机差异。伺服电机的结构合 成转矩的目标与转动目标相反,因此电机正在 U2=0V时, 能速即结束,呈现了限定信号的效力(有限定电压时 转动,无限定电压时不转),省得失控。 (2)交换伺服电机 R2策画得较大,使Sm1,Tst大, 启动急速,安定运转规模大。 (3)限定电压 U2 巨细蜕化时,伺服电机的结构转子转速相应变 化,转速与电压 U2 成正比。U2 的极性调换 时,转子的转向调换。 n T n T 交换伺服电动机的刻板性情弧线=const ) 操纵 交换伺服电机的输出功率大凡为0.1-100 W,电 源频率分50Hz、400Hz等众种。它的操纵很普通, 如用正在主动限定、温度主动纪录等体例中。 10.3.2 直流伺服电动机 构造:与直流电动机根本不异。为减小转动惯量做 得修长极少。 办事道理:与直流电动机不异。 供电办法:他励。励磁绕组和电枢由两个独立电 源供电: If Ia 放 U2 U 1 大 U M 器 U1为励磁电压,U2为电枢电压。 直流伺服电机的刻板特 性公式与他励直流电机 相同: n Ra U2 n? ? T 2 K E? K E K T ? 刻板性情弧线 T 由刻板性情可知: (1)U1(即磁通?)稳定时,必然的负载下,U2?,n?。 (2)U2=0时,电机速即停转。 反转:电枢电压的极性调换,电机反转。 操纵: 直流伺服电机的性情较交换伺服电机硬。每每 用正在功率稍大的体例中,它的输出功率大凡为1- 600W。它的用处许众,如随动体例中的名望控 制等。

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