步进电机伺服电机工作原理.ppt

步进电机伺服电机工作原理
2008年安全评价人员教育培训
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 AB  BC  CA  AB 共三拍。
AB通电
C
A'
B
B'
C'
A
3
4
1
2
C
A'
B
B'
C'
A
3
4
1
2
BC通电
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。
工作方式为三相双三拍时，每通入一个电脉冲，转子也是转30，即 S = 30。
CA通电
C
A'
B
B'
C'
A
3
4
1
2
小步距角的步进电动机
，步距角越小，机加工的精度越高。
为产生小步距角，定、转子都做成多齿的，图中转子40个齿，定子仍是 6个磁极，但每个磁极上也有五个齿。
转子的齿距等于360/ 40=9  ，齿宽、 。
为使转、定子的齿对齐，定子磁极上的小齿，齿宽和齿槽和转子相同。
工作原理：假设是单三拍通电工作方式。
（1）A 相通电时，定子A 相的五个小齿和转子对齐。此时，B 相和 A 相空间差120，含
120/9 = 齿
A 相和 C 相差240，含240/ 9 = 个齿。所以，A 相的转子、定子的五个小齿对齐时，B 相、C 相不能对齐，B相的转子、定子相差 1/3 个齿（3），C相的转子、定子相差2/3个齿（6）。
若工作方式改为三相六拍，则每通一个电脉冲，
转子只转  。
异步机的转动方向仍由相序决定。
同理，C 相通电再转3  ……
（2）A 相断电、B 相通电后，转子只需转过1/3个 齿（3），使 B 相转子、定子对齐。
f：电脉冲的频率
转速
步进机通过一个电脉冲,转子转过的角度,称为
步距角。
m:一个周期的运行拍数
Zr：转子齿数
如：Zr=40 , m=3 时
步距角
§ 伺服电动机
交流伺服电动机和直流伺服电动机。
伺服电动机分类：
伺服电动机的作用是驱动控制对象。被控对象的转距和转速受信号电压控制，信号电压的大小和极性改变时，电动机的转动速度和方向也跟着变化。
伺服电动机的作用
交流伺服电动机
原理与两相交流异步电机相同，定子上装有两个绕组 — 励磁绕组和控制绕组。
励磁绕组和控制绕组在空间相隔90。
控制绕组
励磁绕组
转子
励磁绕组中串联电容C的目的是为了产生两相旋转磁场。
接线：
励磁绕组的接线
放
大
器
控制绕组的接线
检
测
元
件
控制信号
适当选择电容的大小，可使通入两个绕组的电流相位差接近90，因此便产生旋转磁场，在旋转磁场的作用下，转子便转动起来。
1
例：选择电容，可使交流伺服电机电路中的电压电流的相量关系如图所示。
励磁绕组的接线
放
大
器
控制绕组的接线
检
测
元
件
控制信号
工作时两个绕组中产生的电流 和 的相位差近90°，因此便产生旋转磁场。在旋转磁场的作用下，转子转动起来。
控制电压 与电源电压 两者频率相同，相位相同或反相。
（1）U2= 0 时，转子停止。
这时，虽然U2 =0V，U1仍存在，似乎成单相运行状态，但和单相异步机不同。若单相电机启动运行后，出现单相后仍转。伺服电机不同，单相电压时设备不能转。
交流伺服电动机的特点：
原因：交流伺服电机 R2设计得较大。所以在U2=0时，交流伺服电机的T=f(s)曲线如下页图：
当U2=0V时，脉动磁场分成的正反向旋转磁场产生的转距T、T 的合成转矩 T 与单相异步机不同。合成转矩的方向与旋转方向相反，所以电机在U2=0V时，能立即停止，体现了控制信号的作用(有控制电压时转动，无控制电压时不转)，以免失控。
交流伺服电动机的T=f(s)曲线（U2=0时）
s'
T
2
1
0
s"
T"
T'
T
0
2
1
反转
正转
（3）控制电压 U2 大小变化时，转子转速相应变化，转速与电压 U2 成正比。U2 的极性改变时，转子的转向改变。
（2）交流伺服电机 R2设计得较大，使Sm>1，Tst大，启动迅速，稳定运行范围大。
交流伺服电动机的机械