【文章內(nèi)容簡介】 、 B相、 C相。 轉(zhuǎn)子是硅鋼片軟磁材料迭合成的帶齒廓形狀的鐵心。 如果在定子上的三對繞組中通直流電流，就會(huì)產(chǎn)生磁場。 B相通電 A相通電 C相通電 工作原理演示 工作原理演示 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 三相三拍的原理介紹 模擬步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)作步驟 : 三相是指步進(jìn)電機(jī)有三相定子繞組，三拍是指每三次轉(zhuǎn)換為一個(gè)循環(huán)。 三相步進(jìn)電機(jī)，定子有六個(gè)磁極，分為三對，每個(gè)磁極上裝有控制繞組。一對磁極通電后，對應(yīng)產(chǎn)生 N/S極磁場；轉(zhuǎn)子為帶齒的鐵心（反應(yīng)式）或磁鋼（混合式）。 當(dāng)定子三相依次通電時(shí)，三對磁極依次產(chǎn)生氣隙磁場，吸引轉(zhuǎn)子一步步轉(zhuǎn)動(dòng)。 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 ? 步進(jìn)電機(jī)的工作原理： ABCA 反轉(zhuǎn) School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 ? 步進(jìn)電機(jī)的工作原理： ACBA 正轉(zhuǎn) 工 作 原 理 演 示 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 B A C B C A B A C B C A B A C B C A 1 2 3 4 1 2 3 4 逆時(shí)針回轉(zhuǎn)300 逆時(shí)針回轉(zhuǎn)300 當(dāng) A、 B、 C三對磁極的繞組依次輪流通電，則 A、 B、 C三對磁極依次產(chǎn)生磁場吸引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。 √ 當(dāng) A相通電時(shí) ， B相和 C相不通電，電機(jī)鐵心的 AA軸方向產(chǎn)生磁通，在磁拉力的作用下，轉(zhuǎn)子 3齒與 A相磁極對齊， 4兩齒與 B、 C兩磁極相對錯(cuò)開 300 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 √ 當(dāng) B相通電時(shí) ， C相和 A相斷電，電機(jī)鐵心的 BB軸方向產(chǎn)生磁通，在磁拉力的作用下，轉(zhuǎn)子沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn) 300， 4齒與 B相磁極對齊。 3兩齒與 C、 A兩磁極相對錯(cuò)開 300。 √ 當(dāng) C相通電時(shí) ， A相和 B相斷電，電機(jī)鐵心的 CC軸方向產(chǎn)生磁通，在磁拉力的作用下，轉(zhuǎn)子沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn) 300， 3齒與 C相磁極對齊。 4兩齒與 A、 B兩磁極相對錯(cuò)開 300。 ? 若按 A B C。通電相序連續(xù)通電，則步進(jìn)電機(jī)就連續(xù)地沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，每換接一次相序，步進(jìn)電機(jī)沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng) 300，即步距角為 300。 ? 若按 A C B。進(jìn)行，則轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 ? 電機(jī)正轉(zhuǎn)： ACBA ? 電機(jī)反轉(zhuǎn)： ABCA 結(jié)論： （ 1）電機(jī)運(yùn)行方向和通電的相序有關(guān)，改變通電的相序，電機(jī)的運(yùn)行方向也就改變。 改變電機(jī)正反轉(zhuǎn)的話，就是改變通電方向。 （ 2）電機(jī)轉(zhuǎn)速和相序切換頻率有關(guān)，切換的越快，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的越快。 （ 3）電機(jī)每拍轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，稱為步距角， θ 。步距角和電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)。 ? 步進(jìn)電機(jī)的工作原理： 第二節(jié) 開環(huán)步進(jìn)式伺服系統(tǒng) School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 步進(jìn)電機(jī)的步距角大小不僅與通電方式有關(guān)，還與轉(zhuǎn)子的齒數(shù)有關(guān)。 計(jì)算公式為： mzk 360 = ? 式中： m—— 定子勵(lì)磁繞組相數(shù) 。三相時(shí)， m=3； Z—— 轉(zhuǎn)子齒數(shù) 。 K—— 通電方式，單為 1，雙為 2. 第二節(jié) 開環(huán)步進(jìn)式伺服系統(tǒng) 三相三拍： m=3, z=4, k=1, 則 θ =30176。 。 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 上述通電方式稱為 三相單三拍 通電方式。 所謂 “ 單 ” 是指每次只有一相繞組通電的意思。 √ “ 一拍 ” —— 從一相通電換接到另一相通電稱為一拍。 √ “ 三拍 ” —— 每一拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角，這樣 “ 三拍 ”是指通電換接三次后完成一個(gè)通電周期。 第二節(jié) 開環(huán)步進(jìn)式伺服系統(tǒng) School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 三相三拍的通電次序?yàn)椋?ABCA。ABBCCAAB 三相六拍的通電次序?yàn)椋?AABBBCCCAA 可見三相三拍與三相六拍相比較， 六拍的步距角小，精度高。 設(shè) A相首先通電，轉(zhuǎn)子齒與定子 A、A′ 對齊（圖 a）。然后在 A相繼續(xù)通電的情況下接通 B相。這時(shí)定子 B、 B′ 極對轉(zhuǎn)子齒 4產(chǎn)生磁拉力，使轉(zhuǎn)子順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，但是 A、 A′ 極繼續(xù)拉住齒 3，因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到兩個(gè)磁拉力平衡為止。這時(shí)轉(zhuǎn)子的位置如圖 3b所示，即轉(zhuǎn)子從圖 (a)位置順時(shí)針轉(zhuǎn)過了 15176。 。接著 A相斷電， B相繼續(xù)通電。這時(shí)轉(zhuǎn)子齒 4和定子 B、B′ 極對齊（圖 c），轉(zhuǎn)子從圖 (b)的位置又轉(zhuǎn)過了 15 176。 ?三相六拍通電方式 —— 即按 A AB B BC C CA 相序通電。（見下圖） School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 B相通電 BC相通電 C相通電 AB相通電 A相通電 CA相通電 工作原理： 當(dāng) A相通電， 3齒 與 A相磁極對齊 。當(dāng) A、 B兩相同時(shí)通電，因 A極吸引 3齒， B極吸引 4齒，轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 150。隨著 A相斷電，只有 B相通電。 1 3 A吸 3兩齒 A吸 3兩齒 B吸 4兩齒 B吸 4兩齒 B吸 4兩齒 C吸 3 2 4 C吸 3 A吸 4 C吸 3 工作原理 演示 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 轉(zhuǎn)子又逆時(shí)針轉(zhuǎn) 150， 4齒與 B相磁極對齊 ，如果繼續(xù)按BC C CA A。 相序通電，步進(jìn)電機(jī)就沿著逆時(shí)針方向，以 150的步距角一步一步移動(dòng)。 這種通電方式采用 單、雙相輪流通電 ，在通電換接時(shí)，總有一相通電，所以工作較平穩(wěn)。 實(shí)際使用的步進(jìn)電機(jī)，一般都要求有較小的步距角，因?yàn)椴骄嘟窃叫∷_(dá)到的位置精度越高。 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 ? 通電方式 三相雙三拍： (正轉(zhuǎn) ) AB?BC?CA?AB (反轉(zhuǎn) ) AC?CB?BA?AC 三相六拍： (正轉(zhuǎn) ) A ? AB ? B ? BC ? C ? CA ? A (反轉(zhuǎn) ) A ? AC ? C ? CB ? B ? BA ? A 三相單三拍： (正轉(zhuǎn) ) A?B?C?A (反轉(zhuǎn) ) A?C?B?A 第二節(jié) 開環(huán)步進(jìn)式伺服系統(tǒng) School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 AABCCB1234AABCCB1234AABCCB1234A?B?C?A School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 AABCCB12341 234AABCCBAABCCB1234AB?BC?CA?AB 工作原理 演示 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 AABCCB12341 234AABCCBAABCCB1234AABCCB1234AABCCB1234AABCCB1234A ? AB ? B ? BC ? C ? CA ? A School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 ?m相步進(jìn)電機(jī)通電方式 m相單 m拍： 例 A?B?C ? D ? E?A m相雙 m拍 ： 例 AB?BC?CD ? DE?EA ? AB 或 ABC?BCD?CDE ? DEA?EAB ? ABC m相 2m拍： 例 A ? AB ? B ? BC ? C ? CD ?D ? DE?E ? EA ? A 或 AB ? ABC ? BC ? BCD ? CD ? CDE ?DE ? DEA? EA ? EAB ? AB ?三種通電方式的特點(diǎn)： 單 m拍： 每次一相通電 ,切換瞬間失去自鎖力矩易失步 ,在平衡位置易振蕩； 雙 m拍： 每次同時(shí)有二相通電 ,切換瞬間仍有一相保持通電 ,運(yùn)行穩(wěn)定； 2m拍：步距角小一半， 切換瞬間仍有一相保持通電，運(yùn)行穩(wěn)定； 第二節(jié) 開環(huán)步進(jìn)式伺服系統(tǒng) School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算 ： 360 ? o = n ? 60f = 6 ? f o 式中： n—— 轉(zhuǎn)速（ r/min)。 f—— 脈沖頻率，即每秒輸入步進(jìn)電機(jī)的脈沖數(shù)； ? —— 用度數(shù)表示的步距角。 式中， 當(dāng)轉(zhuǎn)子的步距角一定時(shí)，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸入的脈沖頻率成正比。 第二節(jié) 開環(huán)步進(jìn)式伺服系統(tǒng) School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 ?關(guān)于步進(jìn)電機(jī)概念 ? 步距角： 步進(jìn)電機(jī)每接受一個(gè)指令脈沖，轉(zhuǎn)子相應(yīng)的轉(zhuǎn)角 ? 脈沖當(dāng)量： 步進(jìn)電機(jī)每接受一個(gè)指令脈沖，工作臺(tái)相應(yīng)的位移 ? 轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)向的決定因素 ：脈沖頻率、脈沖數(shù)和通電相序。 ? 最大靜轉(zhuǎn)矩： 步進(jìn)電機(jī)最大的承載能力。 ? 啟動(dòng)頻率： 步進(jìn)電機(jī)由靜止突然啟動(dòng)，進(jìn)入不失步的正常運(yùn)行的最高頻率。超過了啟動(dòng)頻率，轉(zhuǎn)子跟不上定子的磁場旋轉(zhuǎn)，會(huì)產(chǎn)生失步。 ? 連續(xù)運(yùn)行頻率： 當(dāng)電機(jī) 啟動(dòng)后，能逐漸不失步連續(xù)升速的最高頻率。 第二節(jié) 開環(huán)步進(jìn)式伺服系統(tǒng) School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 1）步距角和靜態(tài)步距誤差 ? 步距角： α m: 線圈相數(shù)； z: 轉(zhuǎn)子齒數(shù)； q: 2m拍 q=2 ，其它 q=1。 ? 步距誤差： 實(shí)際步距角與理論步距角之差，一般為 10176。 。 2） 輸出扭矩 ：必須大于負(fù)載轉(zhuǎn)距。 3） 最高啟動(dòng)、停止脈沖頻率 ： 步進(jìn)電機(jī)所能接受的最高啟、停脈沖頻率，此值必須大于負(fù)載實(shí)際啟、停所需的脈沖頻率。 m z q360=?School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 4） 連續(xù)運(yùn)行的最高工作頻率： 步進(jìn)電機(jī)連續(xù)運(yùn)行所能接受的最高工作頻率，此值必須小于步進(jìn)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行的最高工作頻率。 5） 步進(jìn)運(yùn)行和低頻振蕩 步進(jìn)運(yùn)行： 當(dāng)脈沖間隔大于步進(jìn)