三相单三拍步进电机
数控机床电气传动 02四单元习题库(带答案)
单元四 步进驱动系统习 题一、单项选择(共17题,每题1分,共17分。
选择一个正确的答案,将相应的字母填入题内的括号中。
)1.步进电动机多相通电可以( A )A.减小步距角 B 增大步距角C.提高电动机转速D.往往提能高输出转矩2.步进电动机主要用于( A )A.经济型数控机床的进给驱动B.加工中心的进给驱动C.大型数控机床的进给驱动D.数控机床的主轴驱动3.可用于开环伺服控制的电动机是( D )A.交流主轴电动机B.永磁宽调速直流电动机C.无刷直流电动机D.功率步进电动机4.数控机床进给系统不能采用( D )电机驱动。
A.直流伺服B.交流伺服C.步进D.笼式三相交流5.在步进电机性能中,矩频特性是指( B )A.输出转矩与启动频率的关系B.输出转矩与运行频率的关系C.输入脉冲频率与电机运行频率的关系D.步进电机运行平稳性与频率的关系6.( C )是一种将电脉冲信号转换为机械角位移的机电执行元件。
A .交流电动机B .直流电动机C .步进电动机7.正常情况下步进电机的转速取决于( A )A.控制绕组通电频率B.绕组通电方式C.负载大小D.绕组的电流8.某三相反应式步进电机的转子齿数为50,其齿距角为( A )A.7.2°B.120°C.360°电角度D.120°电角度9.某四相反应式步进电机的转子齿数为60,其步距角为( A )A.1.5°B.0.75°C.45°电角度D.90°电角度10.某三相反应式步进电机的初始通电顺序为C B A →→,下列可使电机反转的通电顺序为( A )A.A B C →→B.A C B →→C.B C A →→D.C A B →→11.下列关于步进电机的描述正确的是( C )A.抗干扰能力强B.带负载能力强C.功能是将电脉冲转化成角位移D.误差不会积累12. 三相步进电动机的步距角是1.5°,若步进电动机通电频率为2000Hz,则步进电动机的转速为 ( B )r/min。
步进电机(计算)
Vj —— 第j个移动部件的移动速度 m/min Mj —— 第j个移动部件的质量 kg
2)步进电机选择步骤
② 计算惯量
i. 图示的一级齿轮减速系统
nz1 nz2
nm nz2
n V= z2 . t
式中 V——工作台移动速度 m/min
t——丝杆导程 m
3.某数控机床的进给伺服系统中,已知齿轮分度圆直径d1=64mm,d2=80mm, 齿轮宽度B=20mm,丝杠直径d3=40mm,长度l=1500mm,工作台质量 m=150kg。在某一时刻,齿轮转速n1=500r/min,n2=400r/min,工作台移动速 度v=2m/min,试求此系统转换到电动机轴上的等效转动惯量。
0.005 360
i=
=
导程 θ
4 0.75
3 = 0.6 =
5
所以,减速器传动比为 3:5。
返回
2、如图示,一台五相十拍运行的步进电动机,通过一对减速齿轮,滚珠丝杠 副带动工作台移动。齿轮1的齿数选定为Z1=27,步进电动机转子转子齿数 Zr=48,并设定步进电动机每走一步,工作台移动5μm。当丝杠导程t=4mm, 时,试求齿轮2的齿数Z2。
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4.步进电机的选择
1)步进电机选择原则: ① 步矩角与机械系统相匹配,以得到系统所需的
= t/360 i
② 保证电机输出转矩,大于负载所需转矩
③ 能与机械系统的负载惯量相匹配 为使电机具有良好的起动性能及较快的响应速度
推荐 Jleq/Jm<=4 式中 Jleq为系统等效负载转动惯量
开环伺服系统
一、组成 伺服驱动单元、执行元件、传动机构
步进电机单三拍通电方式的基本原理
步进电机单三拍通电方式的基本原理随着生产过程机械化、电气化和自动化的不断发展,出现了各种类型的特种电动机。
这些电动机的工作原理,一般与普通的异步电动机和直流电动机的基本原理近似,但是它们在性能、结构、生产工艺上各有其特殊性,多用于自动控制过程中。
一般来说,这些电动机的功率不大,小的只有几分之一瓦,大的也不过几十瓦或几百瓦,属于微型电动机的范围。
步进电动机一般电动机都是连续旋转,而步进电动却是一步一步转动的,故叫步进电动机。
每输入一个冲信号,该电动机就转过一定的角度(有的步进电动机可以直接输出线位移,称为直线电动机)。
因此步进电动机是一种把脉冲变为角度位移(或直线位移)的执行元件。
步进电动机的转子为多极分布,定子上嵌有多相星形连接的控制绕组,由专门电源输入电脉冲信号,每输入一个脉冲信号,步进电动机的转子就前进一步。
由于输入的是脉冲信号,输出的角位移是断续的,所以又称为脉冲电动机。
随着数字控制系统的发展,步进电动机的应用将逐渐扩大。
步进电动机的种类很多,按结构可分为反应式和激励式两种;按相数分则可分为单相、两相和多相三种。
图1 反应式步进电动机的结构示意图图1是反应式步进电动机结构示意图,它的定子具有均匀分布的六个磁极,磁极上绕有绕组。
两个相对的磁极组成一组,联法如图所示。
下面介绍反应式步进电动机单三拍、六拍及双三拍通电方式的基本原理。
一、单三拍通电方式的基本原理设A相首先通电(B、C两相不通电),产生A-A′轴线方向的磁通,并通过转子形成闭合回路。
这时A、A′极就成为电磁铁的N、S极。
在磁场的作用下,转子总是力图转到磁阻最小的位置,也就是要转到转子的齿对齐A、A′极的位置(图2a);接着B相通电。
步进电机
主要缺点:效率较低,需配适当的驱动电源, 主要缺点:效率较低,需配适当的驱动电源,
带惯性负载的能力不强。 带惯性负载的能力不强。
种类: 种类: 磁阻式(反应式) 励 磁 方 式 永磁式 混合式
转子有多相磁极,而转子用软磁材料制成,三相 转子用永磁材料制成,这样可提高电机 的输出转矩,减少定子绕组的电流。两 相 两相、三相和五相
1 结构
步进电机主要由两部分构成:定子和转子。 步进电机主要由两部分构成:定子和转子。它们均 由磁性材料构成,其上分别有六个、 由磁性材料构成,其上分别有六个、四个磁极 。 定子绕组
反应式步进电机的定子上有 磁极, 磁极,每个磁极上有激磁绕 转子无绕组, 定子组,转子无绕组,有周向均 布的齿, 布的齿,依靠磁极对齿的吸 合工作。 合工作。如图所示为三相步 进电机,定子上有三对磁极, 进电机,定子上有三对磁极, 分成A、 、 三相 三相。 分成 、B、C三相。为简 化分析,假设转子只有4个 化分析,假设转子只有 个 齿。
以上三种工作方式, 以上三种工作方式,三相双三拍和三相单双六 拍较三相单三拍稳定,因此较常采用。 拍较三相单三拍稳定,因此较常采用。
2 步进电机的主要特性 2.1 步距角及其精度 指每给一个脉冲信号,电动机转子应转过角度的 理论值。它取决于电机结构和控制方式。步距角 可按下式计算:
根据结构分类 步进电机可制成轴向单段式和多段式。多段式又 称为轴向分相式,定子每相是一个独立的段,各 段只有一个绕组,结构完全相同,
1- 线圈
2- 定子
3-转子
三段式(三定子)轴向分相步进电机 三段式(三定子)
旋转励磁型5相步进电机 减速-制动复合型5相步进电机
步进电机不能直接接到直流或交流电源上工作,必须使用专用的驱动电源(步进电机驱动 步进电机不能直接接到直流或交流电源上工作,必须使用专用的驱动电源( )。控制器 脉冲信号发生器)可以通过控制脉冲的个数来控制角位移量, 控制器( 器)。控制器(脉冲信号发生器)可以通过控制脉冲的个数来控制角位移量,从而达到准 确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度, 确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调 速的目的。 速的目的。
步进电机的工作原理
a
3
步进电动机结构
步进电机主要由两部分构成:定子 和转子。它们均由磁性材料构成 。定、转子铁心由软磁材料或硅 钢片叠成凸极结构,定、转子磁 极上均有小齿,定、转子的齿数 相等。其中定子有六个磁极,定子 定子磁极上套有星形连接的三相 控制绕组,每两个相对的磁极为 一相,组成一相控制绕组,转子上 没有绕组。转子上相邻两齿间的
n6f06f036 0 s f (r/min
ZrN 36 Zr0 N 6
步距角一定时,通电状态的切换频率越高,即脉冲 频率越高时,步进电动机的转速越高。脉冲频率一 定时,步距角越大、即转子旋转一周所需的脉冲数
越少时,步进电动机的转速越高。
a
15
步进电机的矩频特性
步进电动机的输出转矩与控制脉冲频率之间的关
注意:步进电机通的 是直流电脉冲.
t
360 Zr
夹角称为齿距角
a
4
工作方式
步进电机的工作方式可分为:三相单三拍、三相单 双六拍、三相双三拍等。
一、三相单三拍
(1)三相绕组联接方式:Y 型 (2)三相绕组中的通电顺序为:
A相B相C相
通电顺序也可以为: A 相 C 相 B 相
a
5
(3)工作过程
A
B' 1 C'
系称为矩频特性
特点:
步进电动机矩频特性
下降曲线。以最 大负载转矩(启 动转矩)Tq为起 点,随着控制脉 冲频率增加,步 进电动机的转速 逐步升高、而带
负载能力却下降
a
16
步进电动机的驱动
步进电动机的驱动电源主要由脉冲发生器、脉冲分配器 和脉冲放大器(也称功率放大器)三部分组成。
a
17
步进驱动器与电机的接线
电工三级习题+参考答案
电工三级习题+参考答案一、单选题(共80题,每题1分,共80分)1、弯管时,管子的弯曲角度不应小于( )。
A、90°B、60°C、45°D、30°正确答案:A2、串联谐振式逆变器( )电容串联。
A、电阻和换流B、负载和换流C、电阻和电感D、负载和电感正确答案:B3、PLC编程器的数字键由0~9共10个键组成,用以设置地址号、( )、定时器的设定值等。
A、参数控制B、计数器C、顺序控制D、工作方式正确答案:B4、FX系列可编程控制器常开触点输入用( )指令。
A、ORIB、LDC、ORD、LDI正确答案:B5、用双踪示波器依次检查各晶匣管(VT1~VT6)的触发脉冲是否按规定顺序依次相差( )。
A、90°B、120°C、180°D、60°正确答案:D6、钢管比塑料管的耐腐蚀性( )。
A、高B、差C、好D、一样正确答案:B7、智能功率模块IPM具有驱动电源欠压保护,能自动检测驱动电源,当驱动电源低于( )超过10μs时,将截止驱动信号。
A、10VB、12VC、15VD、20V正确答案:C8、FX系列PLC中的OUT指令为逻辑行设定一线圈,可以是( )等。
A、定时器及计数器B、都是C、辅助继电器D、输出继电器正确答案:D9、数控系统程序数据保存不住,可直接检查后备电池、断电检测及切换电路,以及( )。
A、震荡电路B、存储器周边电路C、地址线逻辑D、CPU及周边电路正确答案:B10、市场经济条件下,不符合爱岗敬业要求的是( )。
A、强化职业责任B、干一行爱一行C、多转行多锻炼D、树立职业理想正确答案:C11、为了保护零件加工程序,数控系统有专用电池作为存储器RAM芯片的备用电源。
当电池电压小于( )V时,需要换电池,更换时应按有关说明书的方法进行。
A、4.5B、3C、1.5D、6正确答案:A12、利用光导纤维进行远距离传输信号是利用( )原理。
电机的种类及工作原理的有效分析
步距角:步进电机每改变一次通电状态(一拍)转子所转 过的角度称为步距角。
步距角的计算公式:
式中:m为步进电机的相数;C为通电状态系数,单拍或双拍工作时C=1,单双拍混合方式工作时C=2;Zr为步进电机转子的齿数。
步进电机的控制方式分三种: (1)三相单三拍工作方式,A-B-C-A; (2) 三相单、双六拍工作方式, A-AB-B-BC-CA-A; (3)三相双三拍工作方式, AB-BC-CA-AB;
分为同步测速发电机和异步测速发电机
一、空心杯转子异步测速 发电机的工作原理
切割电动势计算公式
1、n=0电机不转 输出电压 U2=0
2、n 0 电机旋转
切割电动势大小:
即:输出绕组的感应电动势的幅值正比于电机的转速。
STEP3
STEP2
STEP1
异步测速发电机的误差
各相绕组中的总组的磁动势:
发送机的交轴磁动势分量:
发送机的直轴磁动势分量:
合成磁动势的幅值:
同理可求得接收机的整步磁动势为:
01
力矩式自整角机的转矩: 式中:k1为转矩系数,φ为直轴磁通与交轴磁动势间的夹角。
02
二、控制式自整角机的结构与工作原理
STEP4
STEP3
STEP2
STEP1
单相异步电动机的结构特点、优缺点及应用情况,单相异步电动机广泛应用于家电、医疗器械、轻工设备中;
单相感应电动机的工作原理,为什么没有起动转矩?
单相感应电动机的的起动方法与类型
分相起动电动机;2) 罩极电动机。
小结:
7.4.1 直流电动机
直流伺服电机的结构
步进电机的动特性是指步进电机从一种通电状态转换到另一种通电状态所表现出的性质。 动态特性包括动稳定区、起动转矩、起动频率及频率特性等。
步进电动机的通电方式
步进电动机的通电方式
假如步进电动机绕组的每一次通断电操作称为一拍,每拍中只有一相绕组通电,其余绕组断电,则这种通电方式称为单相通电方式。
三相步进电动机的单相通电方式称为三相单三拍通电方式。
假如步进电动机通电循环的每拍中都有两相绕组通电,则这种通电方式称为双相通电方式。
三相步进电动机采纳双相通电方式时,称为三相双三拍通电方式。
假如步进电动机通电循环的各拍中交替消失单、双相通电状态,则这种通电方式称为单双相轮番通电方式。
三相步进电动机采纳单双相轮番通电方式时,每个通电循环中共有六拍,因而又称为三相六拍通电方式。
一般状况下,m相步进电动机可采纳单相通电、双相通电或单双相轮番通电方式工作,对应的通电方式分别称为m相单m拍、m相双m拍或m相2m拍通电方式。
由于采纳单相通电方式工作时,步进电动机的矩频特性(输出转矩与输入脉冲频率的关系)较差,在通电换相过程中,转子状态不稳定,简单失步,因而实际应用中较少采纳。
下图是某三相反应式步进电动机在不同通电方式下工作时的矩频特性曲线。
明显,采纳单双相轮番通电方式可使步进电动机在各种工作频率下都具有较大的负载力量。
图不同通电方式时的矩频特性通电方式不仅影响步进电动机的矩频特性,对步距角也有影响。
一个m相步进电动机,如其转子上有z个小齿,则其步距角可通过下式计算:式中,k是通电方式系数。
当采纳单相或双相通电方式时,k=1;当采纳单双相轮番通电方式时,k=2。
可见,采纳单双相轮番通电方式还可使步距角减小一半。
步进电机的步距角打算了系统的最小位移,步距角越小,位移的掌握精度越高。
步进电机结构及工作原理简介
步进电机结构及工作原理简介(总2页)-本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可--内页可以根据需求调整合适字体及大小-此作为初始状态,设与A 转子齿为0号齿,由于B 步进电机结构简介按照励磁方式分类,步进电机可分为反应式、永磁式和感应子式。
其中反应 式步进电机用的比较普遍,结构也较简单。
本课题采用的也是此类电机。
反应式步进电机又称为磁阻式步进电机,其典型结构如图1所示。
这是一台 三相电机,定子铁心由硅钢片叠成,定子上有6个磁极,每个磁极上又各有5 个均匀分布的矩形小齿。
三相电机共有三套定子控制绕组,绕在径向相对的两 个磁极上的一套绕组为一相。
转子也是由叠片铁心构成,转子上没有绕组,而 是由40个矩形小齿均匀分布在圆周上, 相邻两齿之间的夹角为9度。
下面简述其工作原理。
当某相绕组通 电时,对应的磁极就会产生磁场,并与转 子形成磁路。
若此时定子的小齿与转子的 小齿没有对齐,则在磁场的作用下,转子 转动一定的角度使转子齿与定子齿对应。
由此可见,错齿是促使步进电机旋转的根, 本原因。
例如,在单三拍运行方式中,当 A 相控制绕组通电,而B 、C 相都不通电 时,由于磁通具有力图走磁阻最小路径的 特点,所以转子齿与A 相定子齿对齐。
若以 相磁极中心磁极的 图1步进电机剖面结构相磁极与A 相磁极相差120度,且120度/9度二不为整数,所以,此时13号转 子齿不能与B 相定子齿对齐,只是靠近B 相磁极的中心线,与中心线相差3 度。
如果此时突然变为B 相通电,而A 、C 相都不通电,则B 相磁极迫使13号 小齿与之对齐,整个转子就转动3度。
此时称电机走了一步。
同理 我们按照A-BfC-A 顺序通电一周,则转子转动9度。
转速取决于 各控制绕组通电和断电的频率(即输入脉冲频率),旋转方向取决于控制绕组 轮流通电的顺序。
如上述绕组通电顺序改为A-C T B-A ……则电机转向相反。
这种按A T B-C-A •…方式运行的称为三相单三拍,“三相”是指步进电机具 有三相定子绕组,“单"是指每次只有一相绕组通电,“三拍"是指三次换接为一个 循环。
步进电机介绍资料
W L W 2 I
dWm 1 2 dL 1 Zr 2 d 2 T I (WI ) (WI ) d q sin ( Zr ) d 2 d 2 d 4
(
)ห้องสมุดไป่ตู้
普通高等教育“十一五”国家级规划教材
4.步进电机
Tmax sin ( Zr ) Tmax sin q
BC相导通
普通高等教育“十一五”国家级规划教材
4.步进电机
3. 三相单、双六拍运行方式
按A-AB-B-BC-C-CA或相反顺序通电,即需要六拍才完成一 个循环,因此步距角为: q qt 90 15 s 6 6
A
B'
4 3
A
C'
2 1
C'
1
B'
4
B
C
B
2 3
C
A'
A'
A相导通
AB相导通
4.步进电机
二、工作原理
三相反应式步进电动机有三种运行方式: (1) 三相单三拍运行; (2) 三相双三拍运行; (3) 三相单、双六拍运行 “三相” —指步进电机的相数; “单” —指每次只给一相绕组通电;“双”则是每次 同时给二相绕组通电; “三拍”—指通电三次完成一个循环
普通高等教育“十一五”国家级规划教材
齿距角:
360 qt 90 Zr
步距角:
90 qs 3 3
qt
普通高等教育“十一五”国家级规划教材
4.步进电机
2. 三相双三拍运行方式
按AB-BC-CA-AB或相反的顺序通电,每次同时给两 相绕组通电,且三次换接为一个循环。步距角与三相单三 拍运行方式的步距角相同。
执行机构工作原理及使用方法
特点:电路结构简单,但串联R2消耗能量降低放大功率;电感较大使电路对脉冲反应较慢,输出波形差。主要用于转速要求不高的小型步进电机控制。
3.电流检测型驱动
图2-28 电流检测驱动电路原理
恒流斩波驱动
(a)恒流斩波驱动电路 (b)电路波形图2-29恒流斩波驱动电路
4.细分驱动
设备难于小型化;液压源和液压油要求严格;易产生泄露而污染环境。
机电一体化系统对执行元件的基本要求
(1)惯量小,动力大。 (2)体积小,重量轻。 (3)安装方便、便于维修维护。 (4)易于实现自动化控制。 2.3 电动执行机构 常用电动执行机构 : DC/AC电动机、力矩电动机、步进(脉冲)电动机、变频调速电动机、开关电磁电动机以及其他电动机(直流或交流脉宽调速电动机、电磁伸缩元件)等。
1—换向极铁心;2—换向极绕组
图2-6 直流电机电刷装置
1—电刷;2—刷握;3—弹簧压板; 4—座圈;5—刷杆
电刷与换向器配合可以把转动的电枢绕组电路和外电路连接并把电枢绕组中的交流量转变成电刷端的直流量。电刷装置由电刷、刷握、刷杆、刷杆架、弹簧、铜辫构成,如图所示。电刷组的个数,一般等于主磁极的个数。
气压式
气体压力源压力5~7×Mpa;要求操作人员技术熟练。
气源方便、成本低;无泄露而污染环境;速度快、操作简便。
功率小、体积大、难于小型化;动作不平稳、远距离传输困难;噪音大;难于伺服。
液压式
液体压力源压力20~80×Mpa;要求操作人员技术熟练。
输出功率大,速度快、动作平稳,可实现定位伺服控制;易与计算机(CPU)连接。
2.2 执行元件的种类及性能
种类
特点
优点
缺点
电气式
三相单拍步进电机控制系统程序代码
{
unchar i.j:
for(i=0:<maichong:i++)
{
delay(10) //延时函数,控制电机速度
}
bushu--:
#define unchar unsigned char
sbit kai_key=P3^1; //开关,作锁功能
sbit zheng_key=P3^2; //正转
sbit fan_key=P3^3; //反转
sbit 18_key P1^0; //18步
}
/**********************************/
/********* 13 电信01 ***********/
/********* 杜强 ************/
/********* 赵金龙 *************/
#include <reg51.h>
for(k=125:k>0:k--):
}
void key()
{
//kaikey=shuo_key:
if(kai_key==0) //这里加关闭和,表示键盘锁打开。如果不闭合,表示上锁电机不转
else if(9_key==0) bushu=9:
else if(6_key==0) bushu=6:
else if(3_key==0) bushu=3:
else bushu=0:
uchar code table[]={0x01.0x02.0x04.0x02.0x01}:
//电机正反转I/O口的高低电平对应表
void delay(uchar i) //延时函数
步进电机原理
步进电机原理步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”),它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。
可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。
步进电机可以作为一种控制用的特种电机,利用其没有积累误差(精度为100%)的特点,广泛应用于各种开环控制。
现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机(vr)、永磁式步进电机(pm)、混合式步进电机(hb)和单相式步进电机等。
反应式步进电机一般为三相,可实现高转矩输出。
步进角一般为1.5度,但噪声和振动非常大,可以通过驱动器细分技术解决。
(刺绣框架驱动)混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。
它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。
(绣框金片)步进电机的一些基本参数:步进角:表示控制系统发出步进脉冲信号时电机的旋转角度。
当电机出厂时,它给出一个步进角值。
例如,86byg250a电机给出的值为0.9°/1.8°(半步为0.9°,全步为1.8°)。
这个步进角可以叫做?电机固有步进角?,它不一定是电机实际工作时的实际步进角。
实际步距角与驾驶员有关。
相数:指电机内部的线圈组数。
目前常用的步进电机有两相、三相和五相。
步进角随电机的相数而变化。
一般来说,两相电机的步进角为0.9°/1.8°,三相电机的步进角为0.75°/1.5°,五相电机的步进角为0.36°/0.72°。
保持转矩(holdingtorque):是指步进电机通电但没有转动时,定子锁住转子的力矩。
它是步进电机最重要的参数之一,通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。
由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减,输出功率也随速度的增大而变化,所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。
三相单三拍步进电机
三相单三拍步进电机单⽚机驱动三相单三拍步进电机仿真设计关于单⽚机驱动三相单三拍步进电机仿真设计随着⽣产过程机械化、电⽓化和⾃动化的不断发展,出现了各种类型的特种电动机。
这些电动机的⼯作原理,⼀般与普通的异步电动机和直流电动机的基本原理近似,但是它们在性能、结构、⽣产⼯艺上各有其特殊性,多⽤于⾃动控制过程中。
⼀般来说,这些电动机的功率不⼤,⼩的只有⼏分之⼀⽡,⼤的也不过⼏⼗⽡或⼏百⽡,属于微型电动机的范围。
步进电动机⼀般电动机都是连续旋转,⽽步进电动却是⼀步⼀步转动的,故叫步进电动机。
每输⼊⼀个冲信号,该电动机就转过⼀定的⾓度(有的步进电动机可以直接输出线位移,称为直线电动机)。
因此步进电动机是⼀种把脉冲变为⾓度位移(或直线位移)的执⾏元件。
步进电动机的转⼦为多极分布,定⼦上嵌有多相星形连接的控制绕组,由专门电源输⼊电脉冲信号,每输⼊⼀个脉冲信号,步进电动机的转⼦就前进⼀步。
由于输⼊的是脉冲信号,输出的⾓位移是断续的,所以⼜称为脉冲电动机。
随着数字控制系统的发展,步进电动机的应⽤将逐渐扩⼤。
步进电动机的种类很多,按结构可分为反应式和激励式两种;按相数分则可分为单相、两相和多相三种。
图1 反应式步进电动机的结构⽰意图图1是反应式步进电动机结构⽰意图,它的定⼦具有均匀分布的六个磁极,磁极上绕有绕组。
两个相对的磁极组成⼀组,联法如图所⽰。
下⾯介绍反应式步进电动机单三拍的基本原理。
⼀、单三拍通电⽅式的基本原理及本设计的要求设A相⾸先通电(B、C两相不通电),产⽣A-A′轴线⽅向的磁通,并通过转⼦形成闭合回路。
这时A、A′极就成为电磁铁的N、S极。
在磁场的作⽤下,转⼦总是⼒图转到磁阻最⼩的位置,也就是要转到转⼦的齿对齐A、A′极的位置(图2a);接着B 相通电(A、C 两相不通电),转了便顺时针⽅向转过30°,它的齿和C、C′极对齐(图2c)。
不难理解,当脉冲信号⼀个⼀个发来时,如果按A→C→B→A→…的顺序通电,则电机转⼦便逆时针⽅向转动。
步进电机控制原理
直流电机调速
5.6 PWM控制-SCR硬件实现方法
5.6 直流电机控制
*关于频率和占空比的确定,对于 12M晶振,假定PWM输出频率为 1KHZ,这样定时中断次数 * *设定为C=100,即0.01MS中断一次, 则TH0=FF,TL0=F6;由于设定中断时 间为0.01ms,这样可以设定占空比 可从1-100变化。即0.01ms*100=1ms
void timer0(void) interrupt 1 using 2 { static uchar click= 0 ; /*中断次数计数器变量*/ TH0=V_TH0; /*恢复定时器初始值*/ TL0=V_TL0; ++click; if (click>=100) click=“0”; //click控制一个PWM周期的时长 if (click<=ZKB1) /*当小于占空比值时输出低电平,高于时 是高电平,从而实现占空比的调整*/ P1_3=0; else P1_3=1;
}
unsigned char ZKB; //ZKB为占空比调节变量
#void main (void) { init_sys(); ZKB1=40; /*占空比初始值设定*/ while(1) { if (!P1_1) //如果按了+键,增加占空比 { Delay5Ms(); if (!P1_1) { ZKB1++; } } if (!P1_2) //如果按了-键,减少占空比 { Delay5Ms(); if (!P1_2) { ZKB1--; } } /*对占空比值限定范围*/ if (ZKB1>99) ZKB1=1; if (ZKB1<1) ZKB1=99; }
AB 单片 机 DB CB
步进电动机(第7章)
控制电机
n = ( f θ b )/6o r/min 频率f一定时,步距角越小,转速越低,电 机输出功率越小。从提高加工精度上要求,应 选用小的步距角,但从提高输出功率上要求, 步距角又不能取的太小。一般步距角应根据系 统中应用的具体情况进行选取。
一台四相步进电动机,设其为四相八拍运行。 转子上共有50个齿,计算n=1000r/min时,控 制脉冲频率? nNZ R 1000 8 50 60 f f 666 .67 Hz n 60 60 NZ R
控制电机
当 A、B 两相同时通电时,合成距角特性应为 两者相加,即
TAB= TA + TB = -Tjmax sin (θe –60 o )
T TA TAB TB
转矩向量图
TA
TAB 0
60o
120o
θe TB
单相、两相通电时的距角特性
控制电机
三相步进电动机两相同时通电时,最大静态转矩 值与单相通电时的最大静态转矩值相等。也就是 说,对三相步进电动机来说,不能依靠增加通电 相数来提高转矩,这是三相步进电动机一个很大 的缺点。
Tem
f
k 脉冲分配
器和功放
控制电机
步进电动机的驱动需要结合数字技术、 计算机技术和电力电子技术。 步进电动机被广泛应用于需要精确定 位和定速的控制系统中,例如数控机床、 绘图仪器、机器人等领域。
步进电动机
脉冲分配 器和功放
控制电机
XY操作台
控制电机
恒流泵
控制电机
打印机
控制电机
激光排版
控制电机
控制电机
三相步进电动机具有三相单三拍、三相六 拍和三相双三拍运行状态。 “三相”:步进电动机具有三相定子绕组。 “单、双”:每次只有一相(单)或两相(双)绕
三相单三拍步进电机的工作原理
三相单三拍步进电机的工作原理
嘿,朋友们!今天咱来聊聊三相单三拍步进电机的工作原理,这玩意儿可有意思啦!
你看啊,这三相单三拍步进电机就像是一个训练有素的小团队。
三相嘛,就好比是三个小伙伴,他们相互配合,共同完成任务。
那这个“单三拍”又是啥意思呢?咱可以这么理解,就像是小团队迈着整齐的步伐前进。
第一步,其中一个小伙伴发力,带着整个团队往前走一步;第二步,换另一个小伙伴发力啦,又带着大家往前走一步;第三步,再换一个小伙伴,接着走。
就这么一步一步地,有规律地前进着。
想象一下,这三个小伙伴就像是电机里的绕组,轮流工作,推动着电机不断转动。
这是不是很神奇呀?
每次绕组通电的时候,就好像是给这个小伙伴打了一针鸡血,让它充满了力量,带动着整个电机转动一点点。
然后呢,下一个绕组接力,继续推动,这样电机就持续不断地转起来啦。
你说这像不像接力赛跑呀?一个绕组跑完一程,把接力棒交给下一个绕组,然后不断循环,永不停歇。
而且哦,这个过程是非常精确的呢!每一步的转动角度都是固定的,就像走正步一样,一步一个脚印,绝不会乱了步伐。
这可就厉害啦,能让它在很多需要精确控制的地方大显身手呢!
咱生活中好多地方都有它的身影呀!比如一些自动化设备,就是靠它来精确地执行各种动作的。
没有它,那些设备可就没法那么听话地工作啦。
所以说呀,这三相单三拍步进电机虽然看起来不起眼,但它的作用可大着呢!它就像一个默默奉献的小英雄,在背后为我们的生活提供着便利。
咱可得好好感谢它,不是吗?
总之,三相单三拍步进电机的工作原理就是这么有趣又实用,它让我们的生活变得更加丰富多彩啦!。
陕西开放大学《数控原理与应用》形成性考核三-100分
陕西开放大学《数控原理与应用》形成性考核三-100分
题1:步进电机主要用于
A.开环控制系统的进给驱动
B.加工中心的进给驱动
C.闭环控制系统的进给驱动
D.数控机床的主轴驱动
正确答案:A
题2:数控机床常用的脉冲当量有1mm/脉冲、0.001mm/脉冲、0.01mm/脉冲等。
A.正确
B.错误
正确答案:B
题3:直流伺服电机是最理想的直线运动部件的驱动电机。
A.正确
B.错误
正确答案:A
题4:脉冲当量是指
A.每发一个脉冲信号,机床移动部件的位移量
B.每发一个脉冲信号,伺服电机转过的角度
C.进给速度大小
D.每发一个脉冲信号,相应丝杠产生转角大小
正确答案:A
题5:交流伺服电机的调速性能不如直流伺服电机。
A.正确。
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单片机驱动三相单三拍步进电机仿真设计关于单片机驱动三相单三拍步进电机仿真设计
随着生产过程机械化、电气化和自动化的不断发展,出现了各种类型的特种电动机。
这些电动机的工作原理,一般与普通的异步电动机和直流电动机的基本原理近似,但是它们在性能、结构、生产工艺上各有其特殊性,多用于自动控制过程中。
一般来说,这些电动机的功率不大,小的只有几分之一瓦,大的也不过几十瓦或几百瓦,属于微型电动机的围。
步进电动机
一般电动机都是连续旋转,而步进电动却是一步一步转动的,故叫步进电动机。
每输入一个冲信号,该电动机就转过一定的角度(有的步进电动机可以直接输出线位移,称为直线电动机)。
因此步进电动机是一种把脉冲变为角度位移(或直线位移)的执行元件。
步进电动机的转子为多极分布,定子上嵌有多相星形连接的控制绕组,由专门电源输入电脉冲信号,每输入一个脉冲信号,步进电动机的转子就前进一步。
由于输入的是脉冲信号,输出的角位移是断续的,所以又称为脉冲电动机。
随着数字控制系统的发展,步进电动机的应用将逐渐扩大。
步进电动机的种类很多,按结构可分为反应式和激励式两种;按相数分则可分为单相、两相和多相三种。
图1 反应式步进电动机的结构示意图
图1是反应式步进电动机结构示意图,它的定子具有均匀分布的六个磁极,磁极上绕有绕组。
两个相对的磁极组成一组,联法如图所示。
下面介绍反应式步进电动机单三拍的基本原理。
一、单三拍通电方式的基本原理及本设计的要求
设A相首先通电(B、C两相不通电),产生A-A′轴线方向的磁通,并通过转子形成闭合回路。
这时A、A′极就成为电磁铁的N、S极。
在磁场的作用下,转子总是力图转到磁阻最小的位置,也就是要转到转子的齿对齐A、A′极的位置(图2a);接着B相通电(A、C 两相不通电),转了便顺时针方向转过30°,它的齿和C、C′极对齐(图2c)。
不难理解,当脉冲信号一个一个发来时,如果按A→C→B→A→…的顺序通电,则电机转子便逆时针方向转动。
这种通电方式称为单三拍方式。
图2 单三拍通电方式时转子的位置
采用单片机控制一个三相单三拍的步进电机工作。
步进电机的旋转方向由正反转控制信号控制。
步进电机的步数由键盘输入,可输入的步数分别为3、6、9、12、15、18、21、24和27步,且键盘具有键盘锁功能,当键盘上锁时,步进电机不接受输入步数,也不会运转。
只有当键盘锁打开并输入步数时,步进电机才开始工作。
电机运转的时候有正转和反转指示灯指示。
红色指示灯亮,同时警报响。
二步进电机仿真电路图
三仿真程序
#include <reg51.h>
#define unchar unsigned char
sbit kai_key p3^1; //开关,作锁功能sbit zheng_key p3^2; //正转
sbit fan_key p3^3; //翻转
sbit 18_key p1^0; //18步
sbit 15_key p1^1; //15步
sbit 12_key p1^2; //12步
sbit 9_key p1^3; //9步
sbit 6_key p1^4; //6步
sbit 3_key p1^5; //3步
sbit 21_key p1^6; //21步
sbit 24_key p1^7; //24步
sbit 27_key p3^0; //27步
bit flag=0; //电机正反标志位
uchar bushu,maichong=3,table_begin=0;
uchar code table[]={0x01,0x02,0x04,0x04,0x02,0x01};
//电机正反转I/O口的高低电平对应表
void delay(uchar i) //延时函数
{
uchar j,k;
for(j=i;j>0;j--)
for(k=125;k>0;k--);
}
void key()
{
//kaikey=shuo_key;
if(kai_key==0) //这里开关闭合,表示键盘锁打开。
如果开关不闭合,表示上锁,电机不转
{
if(27_key==0) bushu=27; //步数高的优先,即多个步数开关同时打上,运行高步数
else if(24_key==0) bushu=24;
else if(21_key==0) bushu=21;
else if(18_key==0) bushu=18;
else if(15_key==0) bushu=15;
else if(12_key==0) bushu=12;
else if(9_key==0) bushu=9;
else if(6_key==0) bushu=6;
else if(3_key==0) bushu=3;
esle bushu=0;
}
if(zheng_key==0)
flg=0;
else if(fan_key==0)
flg=1;
}
void dispose() //数据处理函数
{
if(flag==0)
{
table_begin=0; //flag为0正转
}
else
table_begin=3; //flag为1反转
}
void qudong()
{
while(kai_key==0)
{
while(bushu!=0)
{
unchar i,j;
for(j=0+table_begin;(j<3+table_begin)&&(bushu!=0);j++)
{
PO=table[j]
for(i=0;i<maichong;i++)
{
delay(10) //延时函数,控制电机速度
}
bushu--;
}
}
}
}
void main()
{
while(1)
{
key();
dispose();
qudong();
while(kai_key==0); //等待开锁
}
}
四、步进电动机的驱动电源
步进电动机需配置一个专用的电源供电,电源的作用是让电动机的控制绕组按照特定的顺序通电,即受输入的电脉冲控制而动作,这个专用电源称为驱动电源。
步进电动机及其驱动电源是一个互相联系的整体,步进电动机的运行性能是由电动机和驱动电源两者配合所形成的综合效果。
1、对驱动电源的基本要求
(1)驱动电源的相数、通电方式和电压、电流都工满足步进电动机的需要;
(2)要满足步进电动机的起动频率和运行频率的要求;
(3)能最大限度地抑制步进电动机的振荡;
(4)工作可靠,抗干扰能力强;
(5)成本低、效率高、安装和维护方便。
2、驱动电源的组成
步进电动机的驱动电源基本上由脉冲发生器、脉冲分配器和脉冲放大器(也称功率放大器)
(1)脉冲发生器
脉冲发生器是一个脉冲频率由几赫到几十千赫可连续变化的脉冲信号发生器。
脉冲发生器可以采用多种线路,最常见的有多谐振荡器和单结晶体管构成的弛振荡器两种,它们都是通过调节电阻R和电容C的大小来改变电容器充放电的时间常数,以达到改变脉冲信号频率的目的。
图6是两种实用的多谐振荡电路,它们分别由反相器和非门构成,振荡频率由RC决定,改变R值即可改变脉冲频率。
这个仿真设计中直接由单片机的p0口输出4组pwm 驱动电机。
五.总结
这课程设计,花了整整一个星期的时间,在这些天里从仿真电路图到程序的设计查阅了不少资料,巩固了了以前所学的知识以及没学到的知识。
特别在程序的设计中,一遍一遍的修改程序,调试,再修改,发现错误,让我的c语言有了很大的进步。
通过这次课程设计使我懂得了实际和理论相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能提高自己的实际动手能力和独立思考能力。