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学习Proteus单片机仿真技术,掌握感应子式步进电动机原理

时间:2023-11-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:感应子式某种程度上可以看作是低速同步的电动机。分类感应子式电机以相数可分为:二相电动机、三相电动机、四相电动机、五相电动机等。以机座号可分为:42BYG、57BYG、86BYG、110BYG、,而像70BYG、90BYG、130BYG等均为国内标准。3)步距角:对应一个脉冲信号,电动机转子转过的角位移用θ表示。动态指标及术语1)步距角精度:步进电动机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。

学习Proteus单片机仿真技术,掌握感应子式步进电动机原理

(1)特点

感应子式与传统的反应式相比,结构上转子加有永磁体,以提供软磁材料的工作点,而定子励磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能,因此该电机效率高,电流小,发热低。因永磁体的存在,该电机具有较强的反电动势,其自身阻尼作用比较好,使其在运转过程中比较平稳、噪声低、低频振动小。感应子式某种程度上可以看作是低速同步的电动机。一个四相电动机可以做四相运行,也可以做二相运行(必须采用双极电压驱动),而反应式电动机则不能如此。例如,四相,八相运行(A—AB—B—BC—C—CD—D—DA—A)完全可以采用二相八拍运行方式,不难发现其条件为C=A,D=B,一个二相电机的内部绕组与四相电动机完全一致,小功率电动机一般直接接为二相,而功率大一点的电动机,为了方便使用,灵活改变电动机的动态特点,往往将其外部接线为八根引线(四相),这样使用时,既可以作四相电动机使用,可以作二相电动机绕组串联或并联使用。

(2)分类

感应子式电机以相数可分为:二相电动机、三相电动机、四相电动机、五相电动机等。以机座号(电动机外径)可分为:42BYG(BYG为感应子式步进电动机代号)、57BYG、86BYG、110BYG、(国际标准),而像70BYG、90BYG、130BYG等均为国内标准。

(3)步进电动机的静态指标术语

1)相数:产生不同对极N、S磁场的励磁线圈对数,常用m表示。

2)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,或指电动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。

3)步距角:对应一个脉冲信号,电动机转子转过的角位移θ表示。θ=360°/(转子齿数∗运行拍数),以常规二、四相,转子齿为50齿电动机为例。四拍运行时步距角为θ=360°/(50×4)=1.8°(俗称整步),八拍运行时步距角为θ=360°/(50×8)=0.9°(俗称半步)。

4)定位转矩:电动机在不通电状态下,电动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)。

5)静转矩:电动机在额定静态电作用下,电动机不作旋转运动时,电动机转轴的锁定转矩。此转矩是衡量电动机体积(几何尺寸)的标准,与驱动电压及驱动电源等无关。虽然静转矩与电磁励磁安匝数成正比,与定齿转子间的气隙有关,但过分采用减小气隙,增加励磁安匝来提高静转矩是不可取的,这样会造成电动机的发热及机械噪声。(www.xing528.com)

(4)动态指标及术语

1)步距角精度:步进电动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。

2)失步:电动机运转时运转的步数,不等于理论上的步数。称之为失步。

3)失调角:转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度,电动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。

4)最大空载起动频率:电动机在某种驱动形式、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。

5)最大空载的运行频率:电动机在某种驱动形式,电压及额定电流下,电动机不带负载的最高转速频率。

6)运行矩频特性:电动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,这是电动机诸多动态曲线中最重要的,也是电动机选择的根本依据。其他特性还有惯频特性、起动频率特性等。电动机一旦选定,电动机的静转矩确定,而动态转矩却不然,电动机的动态力矩取决于电动机运行时的平均电流(而非静态电流),平均电流越大,电动机输出转矩越大,即电动机的频率特性越硬。

7)电动机的共振点:步进电动机均有固定的共振区域,二、四相感应子式的共振区一般在180~250Hz之间(步距角1.8°)或在400Hz左右(步距角为0.9°),电动机驱动电压越高,电动机电流越大,负载越轻,电机体积越小,则共振区向上偏移,反之亦然,为使电机输出转矩大,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。

8)电动机正反转控制:当电动机绕组通电时序为AB—BC—CD—DA或()时为正转,通电时序为DA—CD—BC—AB或978-7-111-36904-2-Chapter14-1.jpg时为反转。

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