【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ．步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源由哪幾部分組成？ 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源一般由脈沖信號(hào)發(fā)生電路、脈沖分配電路和功率放大電路等幾部分組成。脈沖信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率信號(hào)供給脈沖分配電路，脈沖分配電路完成步進(jìn)電機(jī)控制的各相脈沖信號(hào)，功率放大電路對(duì)脈沖分配回路輸出的控制信號(hào)進(jìn)行放大，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的各相繞組，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 脈沖分配器有多種形式，早期的有環(huán)型分配器，現(xiàn)在逐步被單片機(jī)所取代。功率放大電路有單電壓、雙電壓、斬波型、調(diào)頻調(diào)壓型和細(xì)分型等多種形式。近年來出現(xiàn)將控制信號(hào)形成和功率放大電路合為一體的集成控制電源。23．影響步進(jìn)電機(jī)性能的因素有哪些？使用時(shí)如何改善步進(jìn)電機(jī)的頻率特性？ 步進(jìn)電機(jī)的主要性能指標(biāo)是頻率特性曲線，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩隨頻率的增大而減小。步進(jìn)電機(jī)的頻率特性曲線和許多因素有關(guān)，這些因素包括步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子直徑、轉(zhuǎn)子鐵心有效長(zhǎng)度、齒數(shù)、齒形、齒槽比、步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部的磁路、繞組的繞線方式、定轉(zhuǎn)子間的氣隙、控制線路的電壓等。其中有的因素是步進(jìn)電機(jī)在制造時(shí)已確定的，使用者是不能改變的，但有些因素使用者是可以改變的，如控制方式、繞組工作電壓、線路時(shí)間常數(shù)等。 控制方式對(duì)頻率特性的影響較大，使用時(shí)盡量采用單雙拍控制方式。 線路時(shí)間常數(shù)小，步進(jìn)電機(jī)的頻率特性好，同時(shí)時(shí)間常數(shù)小也可使起動(dòng)頻率增高。因此在實(shí)際使用時(shí)應(yīng)盡量減小時(shí)間常數(shù)。為了減少時(shí)間常數(shù)，可增大電阻RC為不使穩(wěn)態(tài)電流減少，在增大電阻的同時(shí)，可采用提高供電電壓的方法。在實(shí)際中，可根據(jù)客觀情況來考慮選擇恰當(dāng)?shù)耐獠侩娮鑂C，使步進(jìn)電機(jī)處于合適的工作狀態(tài)。通常在改變開關(guān)電壓的同時(shí)改變外接電阻的值，即增大電阻的同時(shí)提高開關(guān)電壓使步進(jìn)電機(jī)的頻率特性得到改善。在使用步進(jìn)電機(jī)時(shí)應(yīng)使步進(jìn)電機(jī)工作于高頻穩(wěn)定區(qū)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角和轉(zhuǎn)速的特點(diǎn)是不受電壓信號(hào)和負(fù)載變化的影響，僅與脈沖頻率有關(guān)，它每轉(zhuǎn)一圈都有固定的步數(shù)，在不丟步的情況下運(yùn)行，其步距角誤差不會(huì)長(zhǎng)期積累，如果停機(jī)后某些相繞組仍保持通電狀態(tài)，還有自鎖能力。控制輸人脈沖數(shù)量、頻率及電機(jī)各相繞組的接通順序，可以得到各種需要的運(yùn)行特性。24．簡(jiǎn)述細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路的工作原理。步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)是靠脈沖電壓完成的，對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖電壓，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一步，步進(jìn)電機(jī)的各相繞組電流輪流切換，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。如果每次進(jìn)行輸人脈沖切換時(shí)，不是將繞組電流全都通人或關(guān)斷，僅改變對(duì)應(yīng)繞組中額定電流的一部分，那么轉(zhuǎn)子相應(yīng)的每步轉(zhuǎn)動(dòng)也只是原步距角的一部分。通過控制繞組中電流數(shù)值即可控制轉(zhuǎn)子的步距角的大小。所謂細(xì)分電路，就是把步進(jìn)電機(jī)的步距角減小，把一步再細(xì)分成若干步如10步），這樣步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)近似地變?yōu)閯蛩龠\(yùn)動(dòng)。并能使它在任何位置停步。這種將一個(gè)步距角細(xì)分成若干步來完成的控制方式，稱為細(xì)分控制方式。采用這種線路可以大大改善步進(jìn)電機(jī)的低頻特性，可使步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角變小，從而提高步進(jìn)電機(jī)的控制精度，能實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工的微量進(jìn)給。步進(jìn)電機(jī)中對(duì)電流進(jìn)行細(xì)分，本質(zhì)是在繞組上對(duì)電流進(jìn)行疊加，使原來的矩形電流供電波形變?yōu)殡A梯電流波形供電，要求繞組中的電流以若干個(gè)等幅等寬的階梯上升到額定值，或以同樣的階梯從額定值下降到零。電流波形從0經(jīng)過10個(gè)等寬等高的階梯上升到額定值，下降時(shí)又經(jīng)過同樣的階梯從額定值下降至0。它與一般的由0值突跳至額定值，從額定值跳至0的通電方式相比，步距角縮小了1/10，因而使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平滑．雖然這種驅(qū)動(dòng)電源的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但有如下優(yōu)點(diǎn)：在不改變電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的前提下，使步進(jìn)電機(jī)具有更小的步距角、更高的分辨率，使電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，可以減小或消除電機(jī)在低頻段運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)、噪音等現(xiàn)象。第三章 直流調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)系統(tǒng)額定靜態(tài)速降是由什么因素決定的？開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降為，其中C。為電機(jī)所固有的常數(shù)，因此開環(huán)系統(tǒng)額定靜態(tài)速降主要由電機(jī)的額定電流、電樞回路總電阻決定。 2．試概述閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。改變給定電壓是否能夠改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速？如果給定電壓不變，調(diào)整反饋電壓的分壓比能否改變轉(zhuǎn)速？為什么？如果測(cè)速機(jī)勵(lì)磁發(fā)生變化，系統(tǒng)有沒有克服這種擾動(dòng)的能力？ （1）閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：a當(dāng)給定電壓不變時(shí)，加入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋將使轉(zhuǎn)速大大降低，理想空載轉(zhuǎn)速。只是開環(huán)，即。如果還要維持系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)速度基本不變，即,那么閉環(huán)時(shí)的。必須比開環(huán)時(shí)相應(yīng)提高（）倍。b．當(dāng)負(fù)載相同時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降將大大減速小，將大大減小，只是開環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)速降的。c．如果電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速相同，對(duì)靜差率的要求相同，則閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)速范圍是開環(huán)系統(tǒng)的（）倍。（2）給定電壓是系統(tǒng)的參考輸入量，改變給定電壓能夠改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 調(diào)整反饋電壓的分壓比，相當(dāng)于改變了反饋系數(shù)，能夠改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 （3）測(cè)速機(jī)勵(lì)磁發(fā)生變化引起的擾動(dòng)，不在反饋環(huán)所包圍的前向通道中，所以閉環(huán)系統(tǒng)沒有克服這種擾動(dòng)的能力？3．轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)能減小穩(wěn)態(tài)速降的原因是什么？轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)能減小穩(wěn)態(tài)速降的原因是閉環(huán)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用。在開環(huán)系統(tǒng)中，當(dāng)負(fù)載電流增大時(shí)，電樞電流在電阻上的壓降也增大，轉(zhuǎn)速就要降下來?，F(xiàn)在引人了轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，轉(zhuǎn)速稍有降落，反饋電壓人就感覺出來了。因給定電壓不變，因此加到觸發(fā)器上的控制電壓便自動(dòng)增加了，它可使晶閘管整流電壓增加，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速便相應(yīng)回升。由于電樞電壓的增量補(bǔ)償壓降，就使轉(zhuǎn)速基本維持不變。4．有一 V一M調(diào)速系統(tǒng)，已知電動(dòng)機(jī)的電勢(shì)系數(shù) ，電樞回路總電阻，晶閘管整流裝置的放大倍數(shù)，要求調(diào)速范圍D＝20S＝10％，(1)計(jì)算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降和調(diào)速要求所允許的靜態(tài)速降。（2）采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋組成單閉環(huán)系統(tǒng)，如果最大給定電壓為 30V，則轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)應(yīng)為多少？（3）計(jì)算所需的放大器的放大倍數(shù)。解：（1）（轉(zhuǎn)/分）（2）a（3） 5．在帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)中，如果穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值Uw發(fā)生變化，或電流反饋系數(shù)盧發(fā)生變化，各對(duì)系統(tǒng)的靜特性有什么影響？帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的靜特性為：當(dāng)穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值發(fā)生變化時(shí)相當(dāng)于給定電壓發(fā)生變化，影響理想系統(tǒng)的空載轉(zhuǎn)速。電流反饋系數(shù)月發(fā)生變化相當(dāng)于電樞回路總電阻發(fā)生變化，影響系統(tǒng)的靜態(tài)速降。所以當(dāng)穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值發(fā)生變化或電流反饋系數(shù)月發(fā)生變化，將影響系統(tǒng)靜特性的斜率。 6．為什么積分控制的調(diào)速系統(tǒng)是無靜差的？積分調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓0時(shí)，輸出電壓是多少？決定于那些元素？系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)速降能否為零，為什么？ 在積分控制的調(diào)速系統(tǒng)中，控制作用不僅依靠偏差本身而且依靠偏差的累計(jì)。只要輸人偏差0，積分控制就使得 逐漸積累，因而轉(zhuǎn)速就要變化。只有到 AU≠0時(shí)，輸出電壓為一定值不再變化，轉(zhuǎn)速才穩(wěn)定下來，因而是無靜差的。 當(dāng)輸入偏差電壓AU＝ 0時(shí)，輸出電壓為一定值，它取決于偏差的大小、偏差為零的時(shí)刻、積分時(shí)間常數(shù)等。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)速降不能為另，如果動(dòng)態(tài)速降也為零，那么系統(tǒng)的偏差電壓始終為零，則為零，控制作用就失去了，系統(tǒng)無法工作。 7．雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，速度調(diào)節(jié)器的輸人、輸出電壓各為多少？電流調(diào)節(jié)器的輸人、輸出電壓各為多少？ 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，如果轉(zhuǎn)速、電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器都采用PI調(diào)節(jié)器，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，它們的輸人電壓都為零。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出電壓為：電流調(diào)節(jié)器的輸出電壓為：8．如果要改變雙閉環(huán)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速，可調(diào)節(jié)什么參數(shù)？改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)行不行？改變轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)行不行？如果要改變堵轉(zhuǎn)電流（系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)的最大電流）應(yīng)調(diào)節(jié)什么參數(shù)？ 如果要改變轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)給定電壓或轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)，改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)不行，改變轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)行。如果要改變堵轉(zhuǎn)電流應(yīng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出限幅值Ug?；螂娏鞣答佅禂?shù)。9．雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在突加給定的起動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器為什么能迅速達(dá)到限幅值，其限幅值是如何整定的？電流調(diào)節(jié)器是否應(yīng)達(dá)到限幅值，其限幅值是如何整定的？答：雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在突加給定時(shí)，由于電機(jī)的機(jī)械慣性，轉(zhuǎn)速為零，使轉(zhuǎn)速反饋電壓禮為零，這時(shí)加在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸人端的偏差電壓很大，而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間常數(shù)較小，所以轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出能迅速達(dá)到限幅值，其限幅值按所要限制的最大電流值來整定。電流調(diào)節(jié)器不應(yīng)達(dá)到限幅值，否則將失去調(diào)節(jié)作用，其限幅值應(yīng)大于最大的輸出控制電壓。 10．雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)電壓及負(fù)載擾動(dòng)，其調(diào)節(jié)過程的特點(diǎn)是什么？對(duì)電網(wǎng)電壓的擾動(dòng)無需等到電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，只要電樞回路電流發(fā)生變化時(shí)，由電流調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)即可，有效減小了電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化。負(fù)載擾動(dòng)要電機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化后，由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)。3－l開環(huán)系統(tǒng)額定靜態(tài)速降是由什么因素決定的？ 開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降為，其中C。為電機(jī)所固有的常數(shù)，因此開環(huán)系統(tǒng)額定靜態(tài)速降主要由電機(jī)的額定電流、電樞回路總電阻決定。11．不可逆脈寬調(diào)制電路中非受限式和受限式兩種方式比較各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？非受限式方式在產(chǎn)生反向電流時(shí)，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的影響會(huì)有多大？是否會(huì)影響電機(jī)正常使用？受限式電路中只使用一個(gè)晶體管，由電感釋放能量進(jìn)行續(xù)流，電流只能是單方向的，在負(fù)載電流小，開關(guān)頻率不夠高時(shí)，容易產(chǎn)生電流斷續(xù)現(xiàn)象。非受限式電路中增加了一個(gè)晶體營(yíng)，在電流變?yōu)榱銜r(shí)由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生反向電流，這樣就保證了電流在任何情況下都能連續(xù)。由于脈寬調(diào)制電路中開關(guān)頻率較高，所以非受限式方式在產(chǎn)生反向電流時(shí)，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的影響不會(huì)很大，不影響電機(jī)正常使用。12．試述單極性工作制和雙極性工作制的不同特點(diǎn)。單極性脈寬調(diào)制電路是兩組不可逆脈寬調(diào)制電路的組合，一組輸出正電壓，另一組輸出負(fù)電壓，因此也有受限式和非受限式兩種方式。單極性電路在一周期內(nèi)的輸出電壓波形始終是單一極性，最多有兩個(gè)晶體管同時(shí)工作。雙極性脈寬調(diào)制電路在一周期內(nèi)的輸出電壓波形為正負(fù)雙極性，四個(gè)晶體管分兩組輪流工作。13．晶體管直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)與晶閘管電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)相比有什么優(yōu)點(diǎn)？晶體管直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)與晶閘管電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)相比有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）晶體管脈寬調(diào)制電路的開關(guān)頻率一般在幾千赫茲，而三相晶閘管全控橋的開關(guān)頻率有300赫茲，前者的開關(guān)頻率差不多比后者高一個(gè)數(shù)量級(jí)。這樣晶體管直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的頻帶要比晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)寬許多，因此系統(tǒng)的響應(yīng)速度快，動(dòng)態(tài)抗負(fù)載擾動(dòng)的能力強(qiáng)。（2）由于開關(guān)頻率高，晶體管脈寬調(diào)制電路僅靠電樞中電感的濾波作用就可以獲得脈動(dòng)很小的直流電流，電流容易連續(xù)，同時(shí)電機(jī)的損耗和發(fā)熱較小。（3）對(duì)交流電網(wǎng)的影響小，沒有晶閘管可控整流電路換相時(shí)對(duì)電網(wǎng)的“污染”，而且其功率因數(shù)高，效率高。（4）主電路需用的可控功率元件少，線路簡(jiǎn)單。例如組成可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的H型電路只需四個(gè)大功率晶體管，而在可逆晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的兩組反并聯(lián)三相全控橋中則需要十二個(gè)晶閘管。此外，