電機控制與調(diào)速技術(shù)課件 項目五 其他用途電機簡介

項目五

其他用途電機簡介電機控制與調(diào)速【項目工作場景】電機作為驅(qū)動的主要動力源，被廣泛應(yīng)用在工農(nóng)業(yè)、國防、醫(yī)療等領(lǐng)域。本項目介紹幾種特殊用途的特種電機，主要包括在自動控制系統(tǒng)和計算裝置中作檢測、放大、執(zhí)行和校正元件使用的電機，如測速發(fā)電機、自整角機等。測速發(fā)電機廣泛用于各種速度或位置控制系統(tǒng)。在自動控制系統(tǒng)中作為檢測速度的元件，以調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速或通過反饋來提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度；在結(jié)算裝置中，可作為微分、積分元件，也可作為加速或延遲信號，或用來測量各種運動機械在擺動或轉(zhuǎn)動以及直線運動時的速度。自整角機在軍用及民用產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用，如自動火炮、雷達天線的方位角、俯仰角的控制和指示，飛機、艦船平臺控制和指示，冶金、航海等位置和方位同步指示系統(tǒng)中。【相關(guān)知識和技能】特種電機通常是指在工作原理、結(jié)構(gòu)、性能或設(shè)計方面比傳統(tǒng)電機有獨特之處，且已有或?qū)⒁袕V泛應(yīng)用場合的電機。特種電機還可以理解為容量和尺寸都比較小的特殊用途電機。根據(jù)用途不同大體可以分為驅(qū)動用特種電機、控制用特種電機和電源用特種電機。驅(qū)動用特種電機主要作為驅(qū)動機械或裝備之用?？刂朴锰胤N電機主要是在自動控制系統(tǒng)和計算裝置中作檢測、放大、執(zhí)行和校正元件使用的電動機。目錄CONTENTS任務(wù)一、測速發(fā)電機應(yīng)用技術(shù)任務(wù)二、自整角機應(yīng)用技術(shù)任務(wù)一測速發(fā)電機應(yīng)用技術(shù)目錄CONTENTS【任務(wù)目標】1.了解測速發(fā)電機結(jié)構(gòu)和工作原理。2.了解測速發(fā)電機的輸出特性。3.學(xué)會測速發(fā)電機的選用和應(yīng)用?！局R準備】一、直流測速發(fā)電機按照勵磁方式不同，可分為電磁式和永磁式兩大類。電磁式直流測速發(fā)電機

永磁式直流測速發(fā)電機2.永磁式直流測速發(fā)電機的結(jié)構(gòu)和原理永磁式直流測速發(fā)電機主要結(jié)構(gòu)由定子、轉(zhuǎn)子和電刷組成。直流永磁式測速發(fā)電機永磁式測速發(fā)電機的定子用永久磁鋼激磁，一般為凸極式。轉(zhuǎn)子上由電樞繞組和換向器，用電刷與外電路相連。電樞電動勢E與轉(zhuǎn)速成正比。因為定子采用永久磁鐵勵磁，永磁式測速發(fā)電機的氣隙磁通總是保持恒定的（忽略電樞反應(yīng)影響）。直流測速發(fā)電機的原理與小型直流發(fā)電機相同，不同的是直流測速發(fā)電機通常不對外輸出功率或者對外輸出很小的功率。3.直流測速發(fā)電機的輸出特性直流測速發(fā)電機的輸出特性是指輸出電壓與輸入轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。測速發(fā)電機原理電路在恒定磁場中，當電樞以轉(zhuǎn)速n切割磁通Φ時，電刷兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢：稱為電動勢系數(shù)，當Φ恒定時為常數(shù)。式中?？蛰d時，即Ia=0,輸出電壓Ua與感應(yīng)電動勢相等，故輸出電壓與轉(zhuǎn)速度成正比。當測速發(fā)電機接上負載RL時，電壓平衡方程式為Ua=E-Ra*Ia，Ia=Ua/RL，可得：不同負載時的理想輸出特性可見，只要保持Φ、Ra、RL不變，直流測速發(fā)電機的輸出電壓Ua與轉(zhuǎn)速n之間成正比關(guān)系，只要測出直流測速發(fā)電機的輸出電壓，就可以測得被測機械的轉(zhuǎn)速。當負載RL變化時，將使輸出特性斜率發(fā)生變化。4.直流測速發(fā)電機的主要性能參數(shù)

直流測速發(fā)電機具有靈敏度高、可適用的負載阻抗小、溫度補償簡便等優(yōu)點，但結(jié)構(gòu)與維護復(fù)雜，正向與反向輸出特性對稱性和一致性稍差，摩擦轉(zhuǎn)矩較大，換向過程會產(chǎn)生一定的電磁干擾。主要性能參數(shù)：（1）最大線性轉(zhuǎn)速范圍(nmax)（2）比電動勢(△U/△n)。也稱為靈敏度，是指直流測速發(fā)電機在額定勵磁條件下單位轉(zhuǎn)速對應(yīng)的輸出電壓值。（3）線性誤差(δx)。規(guī)定工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的實際輸出電壓與理想輸出的最大差值占最大理想輸出電壓的百分數(shù)。（4）最小負載電阻(Rmin)（5）特性的不對稱度(k)。直流測速發(fā)電機的正反向特性在相同轉(zhuǎn)速下輸出電壓的差值占兩輸出電壓平均值的百分數(shù)。（6）紋波系數(shù)。輸出電壓交流分量的最大值與直流分量的百分比。5.直流測速發(fā)電機的應(yīng)用直流測速發(fā)電機由于存在電刷和換向器，所以容易對無線通訊產(chǎn)生干擾，且壽命較短，使其應(yīng)用受到了限制。近年來，由于無刷測速發(fā)電機的發(fā)展，改善了它的性能，提高了使用可靠性，使它又獲得了較多的應(yīng)用。我國生產(chǎn)的直流測速發(fā)電機CY為永磁系列，ZCF為電磁系列，另外還有CYD系列高靈敏度直流測速發(fā)電機。二、交流測速發(fā)電機1.交流測速發(fā)電機的分類根據(jù)工作原理不同交流測速發(fā)電機可分為同步測速發(fā)電機和異步測速發(fā)電機兩大類。同步測速發(fā)電機輸出電壓的頻率與轉(zhuǎn)速同時變化，電機本身的阻抗及負載也隨轉(zhuǎn)速變化，因此它的輸出電壓不再與轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系。異步測速發(fā)電機與直流測速發(fā)電機一樣，是一種測量轉(zhuǎn)速或傳遞轉(zhuǎn)速信號的元件，它可以將轉(zhuǎn)速信號變?yōu)殡妷盒盘?，輸出電壓與轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系。2.交流測速發(fā)電機的結(jié)構(gòu)定子上嵌有空間互差90°電角度的兩相繞組，其中一個繞組W1為勵磁繞組，接到頻率和大小都不變的交流勵磁電壓U1上，另一個繞組W2為輸出繞組。當電機轉(zhuǎn)動時，就可以從輸出繞組兩端得到一個與轉(zhuǎn)速n成正比的輸出電壓U2?？招谋无D(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)交流測速發(fā)電機電磁結(jié)構(gòu)1-端蓋，2-機殼，3-外定子，2-內(nèi)定子，5-杯形轉(zhuǎn)子空心杯形轉(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機機械結(jié)構(gòu)簡圖3.交流測速發(fā)電機的工作原理當轉(zhuǎn)子不動，即n=0時，若在勵磁繞組中加上頻率為f1的勵磁電壓U1，則在勵磁繞組中就會有電流通過，并在內(nèi)外定子間的氣隙中產(chǎn)生頻率與電源頻率f1相同的脈振磁場。脈振磁場的軸線與勵磁繞組的軸線一致，它所產(chǎn)生的脈振磁通與勵磁繞組和轉(zhuǎn)子杯導(dǎo)體相匝鏈并隨時間進行交變。由變壓器的電壓平衡方程式看出，電源電壓U1與勵磁繞組中的感應(yīng)電勢E1相平衡，電源電壓的值近似地等于感應(yīng)電勢的值，即：U1≈E1因為感應(yīng)電勢E1∝Φ10，Φ10∝U1，所以當電源電壓一定時，磁通Φ10也保持不變。由于勵磁繞組與輸出繞組相互垂直

因此磁通Φ10與輸出繞組W2的軸線也互相垂直。磁通Φ10不會在輸出繞組W2中感應(yīng)出電勢，所以轉(zhuǎn)速n=0時，輸出繞組也就沒有電壓輸出。交流測速發(fā)電機原理圖當轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)動時,沿著勵磁繞組軸線脈振的磁通不變，仍為Φ10。由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子杯導(dǎo)體就要切割磁通Φ10而產(chǎn)生切割電勢ER2，同時也就產(chǎn)生電流IR2。流過轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的電流IR2產(chǎn)生磁通Φ2，Φ2的值與電流IR2成正比，即Φ2∝

IR2。當磁通Φ2交變時，就要在輸出繞組W2中感應(yīng)出電勢，這個電勢就產(chǎn)生測速發(fā)電機的輸出電壓U2，它的值正比于Φ2，便可得到：U2∝U1*n

4.交流異步測速發(fā)電機的主要參數(shù)（1）最大線性轉(zhuǎn)速范圍(nmax)（2）輸出電壓斜率(即靈敏度)。（3）線性誤差(δx)（4）相位誤差。在規(guī)定的工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，輸出電壓與勵磁電壓最大的超前或滯后相位差的絕對值之和。（5）剩余電壓。異步測速發(fā)電機在額定勵磁條件下，轉(zhuǎn)子靜止時輸出的電壓值。5.交流測速發(fā)電機的應(yīng)用空心杯轉(zhuǎn)子測速發(fā)電機與直流測速發(fā)電機相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠等優(yōu)點，是目前較為理想的測速元件。目前，我國生產(chǎn)的空心杯轉(zhuǎn)子測速發(fā)電機為CK系列，頻率有50Hz和400Hz兩種，電壓等級有36V、110V等。三、應(yīng)用實例直流測速發(fā)電機控制系統(tǒng)原理圖

當負載阻轉(zhuǎn)矩由于某種偶然因素增加時，電動機轉(zhuǎn)速將減小，此時直流測速發(fā)電機輸出電壓也隨之減小，而使放大器輸入△U增加，電動機電壓增加，轉(zhuǎn)速增加。

反之，若負載轉(zhuǎn)矩減小，轉(zhuǎn)速增加，則測速發(fā)電機輸出電壓增大，放大器輸入電壓減小，電機轉(zhuǎn)速下降?？梢?，負載阻轉(zhuǎn)矩發(fā)生擾動，由于測速發(fā)電機的速度負反饋所起的調(diào)節(jié)作用，使旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)速變化很小，近似于恒速，起到轉(zhuǎn)速校正的作用。【任務(wù)實施】1.按圖5-11接線。2.先接通勵磁電源，再接通電樞電源，并將電樞電源調(diào)至220V，使電動機運行，調(diào)節(jié)勵磁電阻Rf1使轉(zhuǎn)速達1600r/min，然后減小勵磁電阻Rf1和電樞電源輸出電壓使逐漸電機減速，每200r/min記錄對應(yīng)的轉(zhuǎn)速和輸出電壓。3.共測取8~9組，記錄于表5-1中。4.合上雙刀雙擲開關(guān)S，重復(fù)上面步驟，記錄8~9組數(shù)據(jù)于表5-2中。

5.作出U=f(n)曲線。【任務(wù)總結(jié)】自動控制系統(tǒng)對測速發(fā)電機的基本要求是：1.發(fā)電機的輸出電壓與被測機械的轉(zhuǎn)速保持嚴格的正比關(guān)系，應(yīng)不隨外界條件的變化而改變。2.發(fā)電機的轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)盡量小，以保證反應(yīng)迅速、快捷。3.發(fā)電機的靈敏度要高。4.對無線通信的干擾小、噪音小、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕和工作可靠。任務(wù)二自整角機應(yīng)用技術(shù)目錄CONTENTS【任務(wù)目標】1.了解力矩式自整角機的工作原理。2.了解控制式自整角機的工作原理。3.學(xué)會自整角機的選用與應(yīng)用?！局R準備】自整角機是一種感應(yīng)式電動機元件，也是一種對角位移或角速度的偏差自動調(diào)整的控制類電動機。它能將轉(zhuǎn)角變換成電壓信號，或?qū)㈦妷盒盘栕兂赊D(zhuǎn)角。通常是兩臺或多臺自整角機組合使用。在自動控制系統(tǒng)中，主令軸上裝的自整角機稱為發(fā)送機，它將軸上的轉(zhuǎn)角變換為電信號；輸出軸上的自整角機稱為接收機，將發(fā)送機發(fā)送的電信號變換為轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角，實現(xiàn)角度的傳輸、變換和接收。一、自整角機的功能與分類自整角機可分為控制式和力矩式兩大類。控制式自整角機作用是用作檢測元件，將機械角度轉(zhuǎn)換為電信號或?qū)⒔嵌鹊臄?shù)字量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷耗M量，其接收機的轉(zhuǎn)軸上不帶負載，沒有力矩輸出，只輸出電壓信號。力矩式自整角機作用是直接達到轉(zhuǎn)角隨動的目的，即將機械角度變換為力矩輸出，但沒有力矩放大作用，接收誤差較大，負載能力較差，其接收機軸上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩僅能轉(zhuǎn)動指針、刻度盤等輕載荷，多用于同步指示系統(tǒng)中。二、自整角機結(jié)構(gòu)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。定子鐵心的內(nèi)圓和轉(zhuǎn)子鐵心的外圓之間存在有很小的氣隙。自整角機的結(jié)構(gòu)簡圖定子鐵心沖片定子鐵心上嵌有三相星型連結(jié)的對稱繞組，稱為整部繞組，轉(zhuǎn)子為凸極或陰極式，放置有單相或三相勵磁繞組，轉(zhuǎn)子繞組通過電刷和滑環(huán)裝置與外電路相連。隱極式自整角機定子和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)三、力矩式自整角機工作原理力矩式自整角機工作原理兩臺完全相同的力矩式自整角機的勵磁繞組接到同一單相交流電源上，三相整步繞組對應(yīng)相接。左側(cè)為發(fā)送機，右側(cè)為接收機。當發(fā)送機和接收機的轉(zhuǎn)子位置一致時，由于雙方的整部繞組回路中的感應(yīng)電動勢大小相等、方向相反，所以回路中無電流流過，因此不產(chǎn)生整步轉(zhuǎn)矩，此時兩機處于穩(wěn)定的平衡位置。當發(fā)送機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角為θ1，接收機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角為θ2，力矩式自整角機工作時電機內(nèi)磁勢情況可以看成發(fā)送機勵磁繞組與接收機勵磁繞組分別單獨接電源時所產(chǎn)生的磁勢的線性疊加，則在整步繞組回路中將出現(xiàn)感應(yīng)電動勢，引起均衡電流。此均衡電流與勵磁繞組所建立的相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使接收機偏轉(zhuǎn)相同角度。四、控制式自整角機工作原理用來發(fā)送轉(zhuǎn)角信號，它的勵磁繞組接到單相交流電源上，稱為自整角發(fā)送機。用來接收轉(zhuǎn)角信號并將轉(zhuǎn)角信號轉(zhuǎn)換成勵磁繞組中的感應(yīng)電動勢輸出，稱之為自整角接收機。控制式自整角機的輸出電動勢的大小反映了發(fā)送機轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)角度，輸出電動勢的極性反映了發(fā)送機轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)方向，從而實現(xiàn)了將轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成電信號。在自整角發(fā)送機的勵磁繞組中通入單相交流電流時，兩臺自整角機的氣隙中都將產(chǎn)生脈振磁場，脈振磁場使自整角發(fā)送機整步繞組的各相繞組生成時間上同相位的感應(yīng)電動勢。電動勢的大小取決于整步繞組中各相繞組的軸線與勵磁繞組軸線之間的相對位置。當發(fā)送機和接收機轉(zhuǎn)子之間存在角度差（即失調(diào)角）時，接收機將輸出與失調(diào)角呈正弦函數(shù)規(guī)律的電壓。控制式自整角機工作原理五、力矩式自整角機的應(yīng)用1.力矩式自整角機的應(yīng)用場合力矩式自整角機本身不能放大力矩，要帶動接收機軸上的機械負載，必須由自整角機一方的驅(qū)動裝置供給轉(zhuǎn)矩。力矩式自整角機系統(tǒng)為開環(huán)系統(tǒng)，用在角度傳輸精度要求不高的系統(tǒng)，如遠距離指示液面的高度、閥門的開度、電梯和礦井提升機的位置等。2.應(yīng)用舉例由于發(fā)送機和接收機的轉(zhuǎn)子是同步旋轉(zhuǎn)的，所以接收機轉(zhuǎn)子上所固定的指針能準確地指向刻度盤所對應(yīng)的角度——也就是發(fā)送機轉(zhuǎn)子所旋轉(zhuǎn)的角度。若將角位移換算成線位移，就可方便地測出水面的高度，實現(xiàn)遠距離測量目的。六、控制式自整角機的應(yīng)用1.控制式自整角機的應(yīng)用場合控制式自整角機接收機的轉(zhuǎn)軸不直接帶動負載，即沒有力矩輸出，當發(fā)送機和接收機轉(zhuǎn)子之間存在角度差（即失調(diào)角）時，接收機將輸出與失調(diào)角呈正弦函數(shù)規(guī)律的電壓，將此電壓加給伺服放大器，用放大后的電壓來控制伺服電動機，再驅(qū)動負載。由于接收機是工作在變壓器狀態(tài)，通常稱其為自整角變壓器?？刂剖阶哉菣C系統(tǒng)為閉環(huán)系統(tǒng)，它應(yīng)用于負載較大及精度要求高的隨動系統(tǒng)。2.應(yīng)用舉例控制式自整角機的典型應(yīng)用是組成同步伺服系統(tǒng)。自整角發(fā)送機的轉(zhuǎn)軸為輸入端，用自整角變壓器將自整角發(fā)送機的轉(zhuǎn)角變化信號變換成電信號，經(jīng)伺服放大器放大后，驅(qū)動伺服電機轉(zhuǎn)動，進行位置角控制，再經(jīng)過減速齒輪減速后，帶動自整角變壓器轉(zhuǎn)子和負載轉(zhuǎn)動，直到自整角變壓器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過與自整角發(fā)送機轉(zhuǎn)子相同的角度后，自整角變壓器輸出電壓為零，整個系統(tǒng)才停止轉(zhuǎn)動?！救蝿?wù)實施】1.測定控制式自整角機變壓器輸出電壓與失調(diào)角的關(guān)系U2＝f（

）（1）按圖接線；控制式自整角機實驗接線圖（2）發(fā)送機加額定電壓，旋轉(zhuǎn)發(fā)送機刻度盤至0o位置并固緊；（3）用手緩慢旋轉(zhuǎn)自整角機變壓器的指針圓盤，接在L1、L2兩端的數(shù)字電壓表就會有相應(yīng)讀數(shù)，找到輸出電壓為最小值的位置，即初始零點；（4）然后，用手緩慢旋轉(zhuǎn)自整角機變壓器的指針圓盤，在指針每轉(zhuǎn)過10o時測量一次自整角機變壓器的輸出電壓U2；（5）測取各點U2及

值并記錄2.測定比電壓U

3.作自整角機變壓器輸出電壓與失調(diào)角的關(guān)系U2＝f（

）?！救蝿?wù)總結(jié)】1.自整角機的選用注意事項（1）自整角機的勵磁電壓和頻率必須與使用的電源符合。（2）相互聯(lián)接使用的自整角機，其對接繞組的額定電壓和頻率必須相同。（3）在電源容量允許的情況下，應(yīng)選用輸入阻抗較低的發(fā)送機，以便獲得較大的負載能力。(4）選用自整角變壓器時，應(yīng)選輸入阻抗較高的產(chǎn)品，以減輕發(fā)送機的負載。2.力矩式和控制式自整角機各有不同的特點，選用時應(yīng)根據(jù)電源情況、負載種類、精度要求、系統(tǒng)造價等方面綜合考慮，可參照下表：項目控制式自整角機力矩式自整角機負載能力自整角變壓器只輸出信號，負載能力取決于系統(tǒng)中伺服電動機及放大器的功率接收機的負載能力受到精度及比整步轉(zhuǎn)矩的限制，故只能帶動指針、刻度盤等輕負載精度較高較低系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，需要用伺服電動機、放大器、減速齒輪等較簡單，不需要用其它輔助元件系統(tǒng)造價較高較低【任務(wù)目標】1.了解步進電機的轉(zhuǎn)向與速度控制技術(shù)。2.掌握步距角的計算和轉(zhuǎn)速的計算。3.會根據(jù)工作需要選用合適的步進電機?！局R準備】一、步進電動機的轉(zhuǎn)向與速度控制步進電機不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專用的步進電動機驅(qū)動器，它由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動單元、保護單元等組成。驅(qū)動器的作用是對控制脈沖進行環(huán)形分配、功率放大，使步進電機繞組按一定順序通電，控制電機轉(zhuǎn)動。1.步進電機加減速過程控制技術(shù)步進電機的轉(zhuǎn)速取決于脈沖頻率、轉(zhuǎn)子齒數(shù)和拍數(shù)。其角速度與脈沖頻率成正比,而且在時間上與脈沖同步。步進電機的啟動頻率是不高的。因為步進電機借助它的同步力矩而啟動的,當啟動頻率越大時，啟動力矩越小，帶動負載的能力越差，容易產(chǎn)生失步現(xiàn)象。步進電機的運行一般要經(jīng)過加速、勻速、減速三個階段。步進電機的啟動頻率特性使步進電機啟動時不能直接達到運行頻率,而要有一個啟動過程,即從一個低的轉(zhuǎn)速逐漸升速到運行轉(zhuǎn)速。步進電機停止時，高速運行的電機有著較大的慣性，運行頻率不能立即降為零,而要有一個高速逐漸降速到零的過程。步進電機的過沖現(xiàn)象是指步進電機在停止時，由于系統(tǒng)慣性作用，轉(zhuǎn)過了控制器所要求的平衡位置。步進電動機控制技術(shù)

2.步進電機的細分驅(qū)動控制步進電機由于受到自身制造工藝的限制,如步距角的大小由轉(zhuǎn)子齒數(shù)和運行拍數(shù)決定,但轉(zhuǎn)子齒數(shù)和運行拍數(shù)是有限的,因此步進電機的步距角一般較大并且是固定的,步進的分辨率低、缺乏靈活性、在低頻運行時振動,噪音比其他微電機都高,使物理裝置容易疲勞或損壞。細分驅(qū)動技術(shù)：通過改變A、B相電流的大小，以改變合成磁場的夾角，從而將一個步距角細分為多步。二、步進電動機參數(shù)1.步距角與轉(zhuǎn)速的計算（1）步距角每輸入一個脈沖信號，步進電動機所轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角。步距角的大小由轉(zhuǎn)子的齒數(shù)Z，運行相數(shù)m所決定，它們之間的關(guān)系可表示為：齒距角：步距角：式中C為控制系數(shù)，是拍數(shù)與相數(shù)的比例系數(shù)，也稱為通電狀態(tài)系數(shù)。采用m相m拍通電運行方式時，C=1；采用m相2m拍通電運行方式時，C=2；(2)步進電動機的轉(zhuǎn)速步進電動機的步距角的大小是由轉(zhuǎn)子的齒數(shù)Zr，控制繞組的相數(shù)m和通電方式所決定。它們之間的關(guān)系為：若步進電動機通電脈沖的脈沖頻率為f，由于轉(zhuǎn)子經(jīng)過個脈沖旋轉(zhuǎn)一周，則步進電動機的轉(zhuǎn)速為：式中，f的單位為1/s；n的單位是r/min?！救蝿?wù)實施】

一、工具、儀表及電氣元件1.工具:測試筆、螺釘旋具、斜口鉗、尖嘴鉗、剝線鉗、電工刀等。2.儀表:MF47型萬用表、5050型兆歐表。3.器材:35BYG250步進電動機，SH—20403驅(qū)動器。

二、任務(wù)內(nèi)容1.認識步進電動機

實驗采用的步進電動機為兩相混合式步進電動機，電壓為10～40V。其型號為35BYG250[其中35（mm）—機座尺寸，BYG—為混合式，2—兩相，50—轉(zhuǎn)子齒數(shù)]，其技術(shù)參數(shù)如表所示：型號35BYG250相數(shù)2步距角（°）1．8靜態(tài)相電流（A）0．8相電阻（Ω）5．7相電感（mH）7保持轉(zhuǎn)矩（mN?m）110定位轉(zhuǎn)矩（mN?m）12轉(zhuǎn)動慣量（g?cm2）14重量（kg）0．18步進電動機接線端2.認識步進電動機驅(qū)動器（1）驅(qū)動器型號為SH—20403，它是兩相混合式步進電動機細分驅(qū)動器，它的特點是能適應(yīng)較寬電壓范圍10V～40VDC（容量30VA），采用恒電流控制，它的電氣性能如表所示。供電電源10V～40VDC（30VA）輸出電流峰值3A/相（Max）（由面板撥碼開關(guān)設(shè)定）驅(qū)動方式恒相電流PWM控制（H橋雙極）勵磁方式整步，半步，4、8、16、32、64細分（七種）輸入信號（參見圖4-10）光電隔離，（共陽單脈沖接口），提供“0”信號輸入信號包括：步進脈沖、方向變換和脫機保持等三個（2）步進電動機驅(qū)動器接線圖步進驅(qū)動器接線圖（3）輸入信號說明：①公共端：本驅(qū)動器的輸入信號采用共陽極接線方式，用戶應(yīng)將輸入信號的電源正極連接到該端子上，將輸入的控制信號連接到對應(yīng)的信號端子上。②脈沖信號輸入：共陽極時該脈沖信號下降沿被驅(qū)動器解釋為一個有效脈沖，并驅(qū)動電機運行一步。③方向信號輸入：該端信號的高電平和低電平控制電機的兩個轉(zhuǎn)向。④脫機信號輸入：該端接受控制機輸出的高/低電平信號，共陽極時低電平時電機相電流被切斷，轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)（脫機狀態(tài)）。共陽極時高電平或懸空時，轉(zhuǎn)子處于鎖定狀態(tài)。（4）輸出電流選擇輸出電流選擇567567

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ONONONONOFFON0.7AONONOFF0.6AONOFFOFF0.9AOFFONONOFFOFFON1.3AOFFONOFF1.2AOFFOFFOFF1.5A123

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ONONON保留ONOFFON32細分ONONOFF8細分ONOFFOFF半步OFFONON64細分OFFOFFON16細分OFFONOFF4細分OFFOFFOFF整步3.按照任務(wù)要求完成接線，接線圖如下所示；步進控制系統(tǒng)接線圖調(diào)節(jié)驅(qū)動器的最大輸出電流為1.8A；調(diào)節(jié)驅(qū)動器的細分為“1”；接通電源，給PLC（控制機）寫入程序如下；【任務(wù)總結(jié)】步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈神信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進電機來控制變的非常的簡單。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。任務(wù)二實現(xiàn)步進電機調(diào)速應(yīng)用實例目錄CONTENTS【任務(wù)目標】1.了解PLC控制步進電機運動的兩種方式。2.掌握PLC與步進電機連接的方法，會進行簡單程序高度?！局R準備】

一、控制方式常見的有下列兩種控制方式：PLC直接輸出脈沖控制和PLC通過步進驅(qū)動器進行控制。1.PLC直接輸出脈沖信號控制

這種控制方式是PLC的輸出口Y直接和電機相連。PLC必須通過編制程序使PLC脈沖輸出口Y1，Y2，Y3的脈沖輸出時序符合三相步進電機的旋轉(zhuǎn)要求。特點：不適用于精度較高的定位控制。二、PLC通過步進電機驅(qū)動器控制一般情況下，PLC是通過步進電機驅(qū)動器去控制步進電機的運行的。PLC只管發(fā)出脈沖，通過控制脈沖的頻率對步進電機進行精確調(diào)整，通過方向信號對步進電機進行換向。PLC通過步進電機驅(qū)動器控制步進電機驅(qū)動器是一個集功率放大、脈沖分配和步進細分為一體的電子裝置。它把PLC發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進電機的角位移。三菱FX系列的脈沖輸出指令PLSY，PLSR和定位指令ZRN，DRVI，DRVA均可使用，這對步進電機的定位控制程序編