伺服電機(jī)原理ppt課件.ppt

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1、第7章伺服電機(jī)與應(yīng)用步進(jìn)電機(jī)原理與驅(qū)動控制*直流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī)原理與驅(qū)動*變頻器原理與應(yīng)用*重點(diǎn):步進(jìn)電機(jī)與交流伺服電機(jī)17.1步進(jìn)電動機(jī)原理特點(diǎn):(1)來一個脈沖，轉(zhuǎn)一個步距角。(2)控制脈沖頻率，可控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。(3)改變脈沖順序，可改變轉(zhuǎn)動方向。步進(jìn)電機(jī)是利用電磁鐵的作用原理，將脈沖信號轉(zhuǎn)換為線位移或角位移的電機(jī)。每來一個電脈沖，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動一定角度，帶動機(jī)械移動一小段距離。實(shí)際就是將電信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械位移的部件由于步進(jìn)電動機(jī)的這一工作職能正好符合數(shù)字控制系統(tǒng)要求，因此它在數(shù)控機(jī)床、鐘表工業(yè)及自動記錄儀等方面都有很廣泛的應(yīng)用21

2、.勵磁式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上有勵磁線圈，依靠電磁轉(zhuǎn)矩工作。2.反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上沒有勵磁線圈。依靠變化的磁阻生成磁阻轉(zhuǎn)矩工作。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最廣泛，它有兩相、三相、多相之分。這里主要討論三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。種類：勵磁式和反應(yīng)式兩種。3三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)的原理結(jié)構(gòu)圖如下：ABCIAIBIC定子內(nèi)圓周均勻分布著六個磁極，磁極上有勵磁繞組，每兩個相對的繞組組成一相。采用Y連接，轉(zhuǎn)子有四個齒。定子轉(zhuǎn)子41.工作原理由于磁力線總是要通過磁阻最小的路徑閉合，因此會在磁力線扭曲時產(chǎn)生切向力，而形成磁阻轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)以AB

3、CA的通電順序，使三相繞組輪流通入直流電流，觀察轉(zhuǎn)子的運(yùn)動情況。BCIAIBIC51.三相單三拍CA'BB'C'A3412A相繞組通電，B、C相不通電。氣隙產(chǎn)生以A-A為軸線的磁場，而磁力線總是力圖從磁阻最小的路徑通過，故電動機(jī)轉(zhuǎn)子受到一個反應(yīng)轉(zhuǎn)矩，在此轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子必然轉(zhuǎn)到左圖所示位置：1、3齒與A、A′極對齊?！叭唷敝溉嗖竭M(jìn)電機(jī)；“單”指每次只能一相繞組通電；“三拍”指通電三次完成一個通電循環(huán)。6CA'BB'C'A3412同理，B相通電時，轉(zhuǎn)子會轉(zhuǎn)過30?角，2、4齒和B、B′磁極軸線對齊；當(dāng)C相通電時，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過30?角，1

4、、3齒和C′、C磁極軸線對齊。1C'342CA'BB'A7這種工作方式下，三個繞組依次通電一次為一個循環(huán)周期，一個循環(huán)周期包括三個工作脈沖，所以稱為三相單三拍工作方式。按A?B?C?A?……的順序給三相繞組輪流通電，轉(zhuǎn)子便一步一步轉(zhuǎn)動起來。每一拍轉(zhuǎn)過30°(步距角)，每個通電循環(huán)周期(3拍)磁場在空間旋轉(zhuǎn)了360°而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90°(一個齒距角3X30°)。2.三相六拍按A?AB?B?BC?C?CA的順序給三相繞組輪流通電。這種方式可以獲得更精確的控制特性。8CA'BB'C'A3412CA'BB'C'A3412A相通電，轉(zhuǎn)子1、3齒與A、A

5、'對齊。A、B相同時通電，A、A'磁極拉住1、3齒，B、B'磁極拉住2、4齒，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過15?，到達(dá)左圖所示位置。9CA'BB'C'A3412B相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒與B、B′對齊,又轉(zhuǎn)過15?。3412CA'BB'C'AB、C相同時通電，C'、C磁極拉住1、3齒，B、B'磁極拉住2、4齒，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過15?。10三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)的一個通電循環(huán)周期如下：A?AB?B?BC?C?CA，每個循環(huán)周期分為六拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過15?（步距角），一個通電循環(huán)周期(6拍)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90?(齒距角)。與單三拍相比，六拍驅(qū)動方式的步進(jìn)角更小，更適用于需要精確定

6、位的控制系統(tǒng)中。3.三相雙三拍按AB?BC?CA的順序給三相繞組輪流通電。每拍有兩相繞組同時通電。11AB通電CA'BB'C'A3412BC通電3412CA'BB'C'ACA通電CA'BB'C'A3412與單三拍方式相似，雙三拍驅(qū)動時每個通電循環(huán)周期也分為三拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過30?(步距角)，一個通電循環(huán)周期(3拍)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90?(齒距角)。12從以上對步進(jìn)電機(jī)三種驅(qū)動方式的分析可得步距角計算公式：實(shí)用步進(jìn)電機(jī)的步距角多為3?和1.5?。為了獲得小步距角，電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子都做成多齒的，通常轉(zhuǎn)子表面有40個齒，齒距角是9?；定子仍是6個磁極，

7、但每個磁極表面加工有五個和轉(zhuǎn)子一樣的齒。式中α—步進(jìn)電機(jī)的步距角m—電機(jī)相數(shù)；Z—轉(zhuǎn)子齒數(shù)；K—系數(shù)，相鄰兩次通電相數(shù)相同，K＝1；相鄰兩次通電相數(shù)不同，K＝2。13實(shí)際應(yīng)用的五相永磁步進(jìn)電機(jī)如圖所示141.同一相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)可有兩種步距角，通常為1.2/0.6、1.5/0.75、1.8/0.9、3/1.5度等。2.步距誤差是指步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子每一步實(shí)際轉(zhuǎn)過的角度與理論步距角之差值。3.累積誤差,連續(xù)走若干步時，上述步距誤差的累積值稱為步距的累積誤差。由于步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)后，將重復(fù)上一轉(zhuǎn)的穩(wěn)定位置，即步進(jìn)電機(jī)的步距累積誤差將以一轉(zhuǎn)為周

8、期重復(fù)出現(xiàn)。1.??步距角和步距誤差反應(yīng)式步距角和步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)、通電方式及電機(jī)轉(zhuǎn)子齒數(shù)的關(guān)系如下：7.2步進(jìn)電動機(jī)特性152.靜態(tài)轉(zhuǎn)矩與矩角特性當(dāng)步進(jìn)電機(jī)上某相定子繞組通電之后，轉(zhuǎn)子齒將力求