步进电机常见故障及处理(2)

C' 、C 磁极拉住1、3 齿，B、B' 磁极拉住
2、4齿，转子再转过 15。
三相反应式步进电动机的一个通电循环周 期如下：AAB B BC C CA，每个循 环周期分为六拍。每拍转子转过15（步距角）， 一个通电循环周期(6拍)转子转过90 (齿距角)。
与单三拍相比，六拍驱动方式的步进角更 小，更适用于需要精确定位的控制系统中。 3. 三相双三拍
A
B' 1 C'
42
C 3B A'
A
B'
C'
C
B
A'
A相通电，转子1、
3齿与A、A' 对齐。
A、B相同时通电，
A、A' 磁极拉住1、3齿， B、B' 磁极拉住2、4齿，
转子转过15，到达左图 所示位置。
A
B'
C'
C
B
A'
A
B'
C'
C
B
A'
B 相通电，转子2、 4齿与B、B´ 对齐,又转
过15。
B、C相同时通电，
其它特性还有惯频特性、起动频率特性等
电机一旦选定，电机的静力矩确定，而动态力 矩却不然，电机的动态力矩取决于电机运行时的 平均电流（而非静态电流），平均电流越大，电 机输出力矩越大，即电机的频率特性越硬。
其中，曲线3电流最大、或电压最高;曲线1电流 最小、或电压最低，曲线与负载的交点为负载的 最大速度点。
按AB BC CA的顺序给三相绕组轮流通 电。每拍有两相绕组同时通电。
这种工作方式下，三个绕组依次通电一次为一 个循环周期，一个循环周期包括三个工作脉冲，所 以称为三相单三拍工作方式。
按AB C A ……的顺序给三相绕组 轮流通电，转子便一步一步转动起来。每一拍转
过30°(步距角)，每个通电循环周期(3拍)转过
90°(一个齿距角)。 2) 三相六拍
按AAB B BC C CA的顺序给三相 绕组轮流通电。这种方式可以获得更精确的控制 特性。
永磁步进电机的结构原理
2、反应式步进电机工作原理
i A
B
C
0
t
i
C
ห้องสมุดไป่ตู้
B
0 i
t
A
0
t
(a)
(b)
反应式步进电机结构原理图
下面以反应式步进电机为例说明步进电机的 结构和工作原理。
三相反应式步进电动机的原理结构图如下：
转子
IA
A
IC C
定子 IB B
定子内圆周 均匀分布着六个 磁极，磁极上有 励磁绕组，每两 个相对的绕组组 成一相。转子有 四个齿。
拍数：
完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表 示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机 为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四 相八拍运行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.
步距角：
对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用 θ表示。θ=360度/（转子齿数J*运行拍数）， 以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例： 四拍运行时步距角为：
从运动的型式上可分为：
1.旋转步进电机。 2.直线步进电机。 3.平面步进电机。
三、工作原理
步进电动机是一种将电脉冲信号转换成机 械角位移的电磁机械装置。
具有较好的定位精度， 无漂移和无积累定位误差的优点， 能跟踪一定频率范围的脉冲列，
可作同步电动机使用，广泛地应用于各种小型自 动化设备及仪器。
1、永磁步进电机的结构原理（励磁式）
最大空载起动频率：
电机电压及额定电流下，在不加负载的情况下， 能够直接起动的最大频率。
最大空载的运行频率：
电机在某种驱动形式，电压及额定电流下，电 机不带负载的最高转速频率。
运行矩频特性：
电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与 频率关系的曲线称为运行矩频特性，这是电机诸 多动态曲线中最重要的，也是电机选择的根本依 据。
电机的共振点：
步进电机均有固定的共振区域
电机驱动电压越高，电机电流越大，负载越轻， 电机体积越小，则共振区向上偏移，反之亦然。
为使电机输出电矩大，不失步和整个系统的噪音 降低，一般工作点均应偏移共振区较多。
电机正反转控制： 当电机绕组通电时序为AB-BC-CD-DA或
()时为正转，通电时序为DA-CA-BC-AB或() 时为反转。
θ=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步） 八拍运行时步距角：
θ=360度/（50*8）=0.9度（俗称半步）
定位转矩：
电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩（由 磁场齿形的谐波以及机械误差造成的）
静转矩：
电机在额定静态电作用下，电机不作旋转运动时， 电机转轴的锁定力矩。
虽然静转矩与电磁激磁安匝数成正比，与定齿转 子间的气隙有关，但过份采用减小气隙，增加激磁 安匝来提高静力矩是不可取的，这样会造成电机的 发热及机械噪音。
步进电机
孙海亮
主要内容
一、步进电机常用术语 二、步进电机的分类 三、工作原理 四、步进电机的驱动电路、控制方式及接线 五、 步进电机的主要特性： 六、步进电机常见问题 七、步进电机常见故障及分析： 八、步进电机的选择
一、步进电机常用术语
1、步进电机的静态指标术语
相数：
产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示
2、步进电机动态指标及术语：
步距角精度：
步进电机每转过一个步距角的实际值与理 论值的误差。用百分比表示：
误差/步距角*100%。 不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在5% 之内，八拍运行时应在15%以内。
失步：
电机运转时运转的步数，不等于理论上的步
数。称之为失步。
失调角：
转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运 转必存在失调角，由失调角产生的误差，采用细 分驱动是不能解决的。
要使平均电流大，尽可能提高驱动电压，使采 用小电感大电流的电机。
二、步进电机的分类：
按转矩产生的原理可分为:
1.反应式步进电机; 2.永磁式步进电机; 3.混合式步进电机；
从电流的极性上可分为:
1.单极性步进电机; 2.双极性步进电机
从控制绕组数量上可分为:
1.二相步进电机; 2.三相步进电机; 3.四相步进电机; 4.五相步进电机; 5.六相步进电机；
1)三相单三拍
A B' 1 C'
42
C 3B A'
A相绕组通电，B、C相 不通电。由于在磁场作用下， 转子总是力图旋转到磁阻最 小的位置，故在这种情况下， 转子必然转到左图所示位置： 1、3齿与A、A′极对齐。
A
B'
C'
C
B
A'
A
B'
C'
C
B
A'
同理，B相通电时，转子会转过30角，2、4
齿和B、B´ 磁极轴线对齐；当C相通电时，转子 再转过30角，1、3齿和C´、C磁极轴线对齐。