机电基础知识

机电相关知识机电相关知识安徽省汽车工业学校机数部程银燕传感器基础知识2步进电机基础知识31电力拖动基础知识气动控制基础知识4主要内容主要内容机电相关知识学习目标步进电机基础知识1、了解二相混合步进电机的结构2、了解二相混合步进电机的原理3、能识读PLC、步进控制器、步进电机基本控制线路图1.两相混合式步进电机结构电机的定子上有八个绕有线圈的铁心磁极；八个线圈串接成A、B两相绕组；每个定子磁极边缘有多个小齿，一般多为五或六齿。AB15372468AB转子由两段有齿环形转子铁心、装在转子铁心内部的环形磁钢及轴承、轴组成。将环形磁钢沿轴向充磁，两段转子铁心的一端呈N极性，另一端呈S极性，分别称之为N段转子和S段转子。转子铁心的边缘加工有小齿，一般为50个，齿距为7.2°。两段转子的小齿相互错开1/2齿距。2.两相混合式步进电机工作原理定子上有四个绕有线圈的磁极（齿），相对磁极的线圈串联组成两相绕组。由于同一相绕组两个线圈绕线的方向相反，通过同一电流时所产生的磁场方向也相反。电流从相反方向流过同一相绕组产生的磁场方向也相反。转子由两段永磁体组成，一段呈N极性，一段呈S极性。每段永磁体有3个齿，齿距为120度，N极齿和S极齿彼此错开1/2齿距。NNSSi图6-4每转12步的模型电机1）不通电状态在绕组不通电时，由于磁通总是沿磁阻最小的路径通过，磁通从N极性转子经定子极回到S极性转子。由于转子磁场的吸引作用，当外力力图使轴转动时，会有一个反向力矩阻止这种转动，称为自锁（detent)力矩。2）单四拍工作状态ABAB图6-5taiABBAtbi图6-6初始状态，A相通电产生保持力矩；B相通电，定子磁场旋转90度，吸引转子旋转1/4齿距（30度）；/A相通电、/B相、A相通电定子磁场各旋转90度，各吸引转子旋转1/4齿距（30度）；4步一个循环后共转过一个齿距120度，12步后转子旋转一周。每一次仅一相绕组通电，四拍一个循环，称之为单四拍工作状态3）双四拍工作状态ABBAABBA图6-7taiABBABAABtbi图6-8初始状态，A相、B相同时通电，由于两个定子齿的吸引，转子移动1/8齿距15度，停在一个中间的位置；B/A相通电，定子磁场旋转90度吸引转子旋转1/4齿距30度；/A/B、/BA、AB各相通电，定子磁场各旋转90度，各吸引转子旋转1/4齿距30度；4步一个循环后共转过一个齿距120度，12步后转子旋转一周；每一次两相绕组通电，四拍一个循环，称之为双四拍工作状态因为两个线圈同时通电，产生的力矩比单四拍要大。•AABBBAAABBBA图6-9BBAAtaiAABBBAABtbi图6-10在单四拍工作方式基础上，在每两个单拍之间插入一个双拍工作状态，就成为单、双八拍工作方式。交替使一个线圈和两个线圈通电，每一步转子旋转1/8齿距即15度，经过这8拍以后，转子转过一个齿距120度。旋转一周需24步。步进电动机111、步进电动机的结构组成：步进电机组成定子转子——由硅钢片叠成,有一定数量的磁极和绕组——用硅钢片叠成或用软磁性材料做成凸极结构12励磁式——转子有绕组反应式——转子无绕组混合式（永磁感应子式）——转子无绕组有磁钢13结构分析14结构分析——定子结构分析——转子15电机转动的工作原理总结：错齿是步进电动机旋转的根本原因16步距角——绕组每通电一次（即运行一拍），转子就走一步，即转过一定的角度。步距角174、典型的步进电机控制系统的组成步进控制器——把输入的脉冲转换成环型脉冲，以控制步进电动机，并能进行正反转控制功率放大器——把步进电动机输出的环型脉冲放大，以驱动步进电动机转动18典型的步进电机控制系统的组成195、旋转方向的控制电动机旋转方向和内部绕组的通电顺序有关以三相步进电动机为例（单三拍）：正向旋转通电顺序：A—B—C—A反向旋转通电顺序：A—C—B—A20旋转方向的控制216、运动小车装置介绍7、运动控制与步进电机1、运动控制（1）运动控制系统简介运动控制系统是一门有关如何对物体位置和速度进行精密控制的技术，典型的运动控制系统由三部分组成：控制部分、驱动部分和执行部分。步进电机的运行要有一电子装置进行驱动，这种装置就是步进电机驱动器，它是把控制系统发出的脉冲信号，加以放大以驱动步进电机。步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比，控制步进电机脉冲信号的频率，可以对电机精确调速；控制步进脉冲的个数，可以对电机精确定位。（2）常用术语步进角：每输入一个电脉冲信号时转子转过的角度称为步进角。步进角的大小可直接影响电机的运行精度。整步：最基本的驱动方式，这种驱动方式的每个脉冲使电机移动一个基本步矩角。例如：标准两相电机的一圈共有200个步矩角，则整步驱动方式下，每个脉冲使电机移动1.8°。半步：在单相激磁时，电机转轴停至整步位置上，驱动器收到下一个脉冲后，如给另一相激磁且保持原来相继续处在激磁状态，则电机转轴将移动半个基本步矩角，停在相邻两个整步位置的中间。如此循环地对两相线圈进行单相然后两相激磁，步进电机将以每个脉冲半个基本步矩角的方式转动。细分：细分就是指电机运行时的实际步矩角是基本步矩角的几分之一。如：驱动器工作在10细分状态时，其步矩角只为电机固有步矩角的十分之一，也就是说：当驱动器工作在不细分的整步状态时，控制系统每发一个步进脉冲，电机转动1.8°，而用细分驱动器工作在10细分状态时，电机只转动了0.18°。细分功能完全是由驱动器靠精度控制电机的相电流所产生的，与电机无关。2、步进电机（1）步进电机的选型a、驱动器的电流。电流是判断驱动器能力大小的依据，是选择驱动器的重要指标之一，通常驱动器的最大额定电流要略大于电机的额定电流，通常驱动器有2.0、35、6.0和8.0A。b、驱动器的供电电压。供电电压是判断驱动器升速能力的标志，常规电压供给有24V（DC）、40V（DC）、60V（DC）、80V（DC）、110V（AC）、220V（AC）等。c、驱动器的细分。细分是控制精度的标志，通过增大细分能改善精度。步进电机都有低频振荡的特点，如果电机需要工作在低频共振区工作，细分驱动器是很好的选择。此外，细分和不细分相比，输出转矩对各种电机都有不同程度的提升。（2）步进电机驱动器本系统中采用两相混合式步进电机驱动器YKA2404MC细分驱动器，其外形如图所示。（3）步进电机驱动器的端子与接线