电机控制4---步进电机模型及控制(1)

一、步进电机模型

    1.步进电机分类

        广义上可将步进电机分为机械式、电磁式、组合式。

       按结构特点电磁式步进电机可分为:反应式(VR)、永磁式(PM)、混合式(HB)

       按相数可分为:单相、两相、多相

   2.步进电机的基本原理

       电机将电能转换成机械能,步进电机将电脉冲转换成特定的旋转运动。每个脉冲所产生的运动是精确的,并可重复,这就是为什么步进电机在定位应用中如此有效的原因。

       图2显示了一个两相电机的典型的步进顺序。在第一步中,两相定子中的A相被通电,因异性相吸,其磁场将转子固定在图示位置。当A相被关闭、B相被通电时,转子顺时针旋转90°。在第三步中,B相关闭、A相被通电,但极性与第一步相反,这促使转子再次旋转90°。在第四步中,A相关闭、B相通电,极性与第2步相反。重复该顺序促使转子按90°的步距角顺时针旋转。

      图2中显示的步进顺序称为"单相通电"步进。更常用的步进方法是"双相通电",即电机的两相一直通电。但是,一次只能转换一相的极性,见图3所示。两相步进时,转子与定子两相之间的轴线处对直。由于两相一直通电,本方法比"单相通电"步进多提供了41.1%的力矩,但输入功率为2倍。          

     此外,电机 也可以转换相位之间插入一个关闭状态而走"半步"。这将步进电机的整个步距角一分为二。这种方式称为半步步进。

      下面为步进图片

5V步进电机
42或54步-步进电机

 

    3.步距角

                                                    \theta _{b}=\frac{360^{^{\circ}}}{m_{1}Z_{r}}                      (1)

式中: Zr--转子齿数;

   M1----运行拍数,通常等于定子相数或相数的整数倍,即m1=km;

   M--定子相数;

   K--电机驱动方式。

      步距角的大小由电机自身参数m、Zr和电机驱动方式k决定,受电机制造工艺的限制,靠增加m和Zr来减小步距角受到一定限制,此时必须通过增大k来获得更小的步距角。当步进电机工作于整步时,k=1当步进电机工作于半步工作方式时,k=2;为了获得更大的k,就必须采用细分控制方法。

      

    上述为步进电机基本模型,在此基础之上还可以做出更复杂的电机模型。具体可以参考专业的电机学书籍。

     

     4.两个关于步进电机的公式

        

  1. 电动机运转量[°] = 步级角[°/step] × 脉冲数

 

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                         电机控制6---步进电机模型及控制(3)

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posted @ 2020-01-17 20:57  秋风不识春  阅读(764)  评论(0编辑  收藏  举报