數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-06-19 21:43 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 齒 ， 相鄰兩齒間夾角 （ 齒距角 ） 為 900。 當(dāng) A相通電時(shí) ， 轉(zhuǎn)子 3齒被磁極 A產(chǎn)生的電磁引力吸引過去 ， 使 3齒與 A相磁極對(duì)齊 。 接著 B相通電 ， A相斷電 ，磁極 B又把距它最近的一對(duì)齒 4吸引過來 ， 使轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng) 30o。 然后 C相通電 ， B相斷電 ， 轉(zhuǎn)子又逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 30o，依次類推 ， 定子按 A→B→C→A 順序通電 ， 轉(zhuǎn)子就一步步地按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng) ， 每步轉(zhuǎn) 30o。 若改變通電順序 ， 按 A→C→B→A 使定子繞組通電 ， 步進(jìn)電機(jī)就按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng) ， 同樣每步轉(zhuǎn) 30o。這種控制方式叫三相單三拍方式 ， “ 單 ” 是指每次只有一相繞組通電 ， “ 三拍 ” 是指每三次換接為一個(gè)循環(huán) 。 由于每次只有一相繞組通電 ， 在切換瞬間將失去自鎖轉(zhuǎn)矩 ， 容易失步 ， 另外 ，只有一相繞組通電 ， 易在平衡位置附近產(chǎn)生振蕩 ， 穩(wěn)定性不佳 ，故實(shí)際應(yīng)用中不采用單三拍工作方式 。 第七章 數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng) 采用三相雙三拍控制方式 ， 即通電順序按 AB→BC→CA→AB（ 逆時(shí)針方向 ） 或 AC→CB→BA→AC （ 順時(shí)針方向 ） 進(jìn)行 ， 其步距角仍為 300。 由于雙三拍控制每次有二相繞組通電 ， 而且切換時(shí)總保持一相繞組通電 ， 所以工作比較穩(wěn)定 。 如果按A→AB→B→BC→C→CA→A 順序通電 ， 即首先 A相通電 ， 然后 A相不斷電 ， B相再通電 ， 即 A、 B兩相同時(shí)通電 ， 接著 A相斷電而 B相保持通電狀態(tài) ， 然后再使 B、 C兩相通電 ， 依次類推 ， 每切換一次 ， 步進(jìn)電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)過 15176。 。 如通電順序改為A→AC→C→CB→B→BA→A ， 則步進(jìn)電機(jī)以步距角 15176。 順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 。 這種控制方式為三相六拍 ， 它比三相三拍控制方式步距角小一半 ， 因而精度更高 ， 且轉(zhuǎn)換過程中始終保證有一個(gè)繞組通電 ， 工作穩(wěn)定 ， 因此這種方式被大量采用 。 實(shí)際應(yīng)用的步進(jìn)電機(jī)如圖 74所示 ， 轉(zhuǎn)子鐵心和定子磁極上均有齒距相等的小齒 ， 且齒數(shù)要有一定比例的配合 。 第七章 數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng) 圖 75 步進(jìn)電機(jī)工作原理 第七章 數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng) 三 、 步進(jìn)電機(jī)的主要性能指標(biāo) 1. 步距角和步距誤差 步距角和步進(jìn)電機(jī)的相數(shù) 、 通電方式及電機(jī)轉(zhuǎn)子齒數(shù)的關(guān)系如下： (71) 式中 — 步進(jìn)電機(jī)的步距角； m— 電機(jī)相數(shù)； Z— 轉(zhuǎn)子齒數(shù)； K— 系數(shù) ， 相鄰兩次通電相數(shù)相同 ， K＝ 1； 相鄰兩次通電相數(shù)不同 ， K＝ 2。 KmZ?360＝??第七章 數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng) 同一相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)可有兩種步距角 ， 通常為 、 、 3/ 。 步距誤差是指步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí) ， 轉(zhuǎn)子每一步實(shí)際轉(zhuǎn)過的角度與理論步距角之差值 。 連續(xù)走若干步時(shí) ， 上述步距誤差的累積值稱為步距的累積誤差 。由于步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)后 ， 將重復(fù)上一轉(zhuǎn)的穩(wěn)定位置 ， 即步進(jìn)電機(jī)的步距累積誤差將以一轉(zhuǎn)為周期重復(fù)出現(xiàn) 。 第七章 數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng) 2. 靜態(tài)轉(zhuǎn)矩與矩角特性 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)上某相定子繞組通電之后 ， 轉(zhuǎn)子齒將力求與定子齒對(duì)齊 ， 使磁路中的磁阻最小 ， 轉(zhuǎn)子處在平衡位置不動(dòng) （ θ＝ 0） 。 如果在電機(jī)軸上外加一個(gè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Mz， 轉(zhuǎn)子會(huì)偏離平衡位置向負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向轉(zhuǎn)過一個(gè)角度 θ ， 角度 θ 稱為失調(diào)角 。 有失調(diào)角之后 ， 步進(jìn)電機(jī)就產(chǎn)生一個(gè)靜態(tài)轉(zhuǎn)矩 （ 也稱為電磁轉(zhuǎn)矩 ） ， 這時(shí)靜態(tài)轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩 。 靜態(tài)轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角 θ 的關(guān)系叫矩角特性 ， 如圖 76所示 ， 近似為正弦曲線 。 該矩角特性上的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩最大值稱為最大靜轉(zhuǎn)矩 。 在靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)內(nèi) ， 當(dāng)外加負(fù)載轉(zhuǎn)矩除去時(shí) ， 轉(zhuǎn)子在電磁轉(zhuǎn)矩作用下 ， 仍能回到穩(wěn)定平衡點(diǎn)位置 （ θ ＝ 0） 。 第七章 數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng) 圖 76 靜態(tài)矩角特性 第七章 數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng) 圖 77為三相單三拍矩角特性曲線 ， 圖中的 A、 B分別是相鄰 A相和 B相的靜態(tài)矩角特性曲線 ， 它們的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩是步進(jìn)電機(jī)的最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 。 如果外加負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于 ， 電機(jī)就不能啟動(dòng) 。 如圖 77所示 ,當(dāng) A相通電時(shí) ， 若外加負(fù)載轉(zhuǎn)矩 ， 對(duì)應(yīng)的失調(diào)角為 ， 當(dāng)勵(lì)磁電流由 A相切換到 B相時(shí) ， 對(duì)應(yīng)角 ， B相的靜轉(zhuǎn)矩為 。 從圖中
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