數(shù)控機床伺服驅(qū)動系統(tǒng)(已改無錯字)
2023-01-19 16:30:17 本頁面
【正文】 速。如果停機后某些相的繞組仍保持通電狀態(tài)，則還具有自鎖能力。目前，步進電動機主要用于經(jīng)濟型數(shù)控機床的進給驅(qū)動，一般采用開環(huán)控制結(jié)構(gòu)。也有的采用步進電動機驅(qū)動的數(shù)控機床同時采用了位置檢測元件，構(gòu)成了反饋補償型的驅(qū)動控制結(jié)構(gòu)。 步進電動機工作原理及特性 ?步進電動機的結(jié)構(gòu)及工作原理 ? 用于數(shù)控機床驅(qū)動的步進電動機主要有兩類，即反應式步進電動機和混合式步進電動機，反應式步進電動機也稱為磁阻式步進電動機。 步進電動機工作原理及特性 ? 三相步進電動機除了單三拍通電方式外，還經(jīng)常工作在三相六拍通電方式。這時通電順序為 A— AB— B— BC— B—CA— A，或為 A— AB— C— CB— BA— A。也就是說，先接通 A相繞組；以后再同時接通 A、 B相繞組；然后斷開 A相繞組，使 B相繞組單獨接通；再同時接通 B、 C相繞組，依此進行。在這種通電方式時，定子三相繞組需經(jīng)過六次切換才能完成一個循環(huán)，故稱為“六拍”，而且在通電時，有時是單個繞組接通，有時又為兩個繞組同時接通，因此稱為三相六拍。在這種通電方式時，步進電動機的步距角與單三拍時的情況有所不同。在單三拍通電方式中，步進電動機每經(jīng)過一拍，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的步距角。采用單、雙六拍通電方式后，步進電動機由 A相繞組單獨通電到 B相繞組單獨通電，中間還要經(jīng)過 A、 B兩相同時通電這個狀態(tài)，也就是說要經(jīng)過二拍轉(zhuǎn)子才轉(zhuǎn)過 30176。所以這種通電方式下，三相步進電動機的步距角 。 ?? 152/30 ??s? 步進電動機工作原理及特性 ? 同一臺步進電動機，因通電方式不同，運行時的步距角也是不同的。采用單、雙拍通電方式時，步距角要比單拍通電方式減少一半。實際使用中，單三拍通電方式由于在切換時一相繞組斷電而另一相繞組開始通電容易造成失步。此外，由單一繞組通電吸引轉(zhuǎn)子，也容易使轉(zhuǎn)子在平衡位置附近產(chǎn)生振蕩，運行的穩(wěn)定性較差，所以很少采用。通常將它改成雙三拍通電方式，即按 AB— BC— CA— AB的通電順序運行，這時每個通電狀態(tài)均為兩相繞組同時通電。在雙三拍通電方式下步進電動機的轉(zhuǎn)子位置與單、雙六拍通電方式時兩個繞組同時通電的情況相同。所以步進電動機按雙三拍通電方式運行時，它的步距角和單三拍通電方式相同，也是 30176。 步進電動機工作原理及特性 ?反應式步進電動機的轉(zhuǎn)子齒數(shù) z ?步進電動機的步距角： z—— 轉(zhuǎn)子的齒數(shù)， k—— 狀態(tài)系數(shù)。 )1(2 mKpz ??mzk?360?? 開環(huán)進給伺服控制 （ 2）步進電動機特性 ? 步距角和靜態(tài)步距誤差：步進電動機的步距角是決定開環(huán)伺服系統(tǒng)脈沖當量的重要參數(shù)，數(shù)控機床中常見的反應式步進電動機的步距角一般為176。 ~3176。，一般情況下，步距角越小，加工精度越高。靜態(tài)步距誤差指理論的步距角和實際的步距角之差，以分表示，一般在 10/之內(nèi)。步距誤差主要由步進電動機齒距制造誤差，定子和轉(zhuǎn)子間氣隙不均勻以及各相電磁轉(zhuǎn)矩不均勻等因素造成的。步距誤差直接影響加工精度及步進電動機的動態(tài)特性。 步進電動機特性 ?起動頻率 fq ：步進電動機空載時，由靜止突然起動，并進入不丟步的正常運行所允許的最高頻率值，稱為起動頻率或突跳頻率，用 fq表示。若起動時頻率大于突跳頻率，步進電動機就不能正常起動。 fq與負載慣量有關(guān)，一般說來隨著負載慣量的增長而下降?？蛰d起動時，步進電動機定子繞組通電狀態(tài)變化的頻率不能高于該突跳頻率。 步進電動機特性 ?連續(xù)運行最高工作頻率 fmax： 步進電動機連續(xù)運行時，它所能接受的，即保證不丟步運行的極限頻率值。 fmax稱為最高工作頻率。它是決定定子繞組通電狀態(tài)最高變化頻率的參數(shù)，它決定了步進電動機的最高轉(zhuǎn)速。其值遠大于 fq，且隨負載的性質(zhì)和大小而異，與驅(qū)動電源也有很大關(guān)系。 步進電動機特性 ?加、減速特性 步進電動機的加、減速特性是描述步進電動機由靜止到工作頻率和由工作頻率到靜止的加、減速過程中，定子繞組通電狀態(tài)的變化頻率與時間的關(guān)系。當要求步進電動機起動到大于突跳頻率的工作頻率停止時，變化速度必須逐漸下降。逐漸上升和下降的加速時間，減速時間不能過小，否則會出現(xiàn)失步或超步。這里用加、減速時間常數(shù) Ta和 Td來描述步進電動機的升速和降速特性，如圖 。 步進電動機特性 ?矩頻特性和動態(tài)轉(zhuǎn)矩 矩頻特性描述步進電動機連續(xù)穩(wěn)定運行時輸出轉(zhuǎn)矩與連續(xù)運行頻率之間的關(guān)系，如圖 。該特性上每一頻率值對應的轉(zhuǎn)矩稱為動態(tài)轉(zhuǎn)矩，動態(tài)轉(zhuǎn)矩隨連續(xù)運行頻率的上升而下降。 開環(huán)進給伺服控制 （ 3）步進電動機的選用 ? 合理選用步進電動機對開環(huán)伺服控制系統(tǒng)相當重要。通常希望步進電動機的輸出轉(zhuǎn)矩大，起動頻率和運行頻率高，步距誤差小，性能價格比高。但增大轉(zhuǎn)矩與快速運行存在一定矛盾，高性能與低成本存在矛盾，因此，在實際選用時必須綜合考慮。首先，應考慮系統(tǒng)的精度和速度的要求。為了提高精度，希望脈沖當量小。但是脈沖當量越小，系統(tǒng)的運行速度越低。故應兼顧精度與速度的要求來選定系統(tǒng)的脈沖當量。在脈沖當量確定以后，又可以此為依據(jù)來選擇步進電動機的步距角和傳動機構(gòu)的傳動比。步進電動機的步距角從理論上說是固定的，但實際上還是有誤差的。另外，負載轉(zhuǎn)矩也將引起步進電動機的定位誤差。通常應將步進電動機的步距誤差、負載引起的定位誤差和傳動機構(gòu)的誤差全部考慮在內(nèi)，使總的誤差小于數(shù)控機床允許的定位誤差。 步進電動機的選用 ? 步進電動機有兩條重要的特性曲線，即反映起動頻率與負載轉(zhuǎn)矩之間關(guān)系的曲線和反映轉(zhuǎn)矩與連續(xù)運行頻率之間關(guān)系的曲線。這兩條曲線是選用步進電動機的重要依據(jù)。一般將反映起動頻率與負載轉(zhuǎn)矩之間關(guān)系的曲線標為起動矩頻特性，將反映轉(zhuǎn)矩與連續(xù)運行頻率之間關(guān)系的曲線稱為工作矩頻特性。已知負載轉(zhuǎn)矩，可以在起動矩頻特性曲線中查出起動頻率。這是起動頻率的極限值，實際使用時，只要起動頻率不大于這一極限值，步進電動機
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