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2020-02-06 17:12栏目:服务支持
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  一、步进电机结构 步进电动机是一种将电脉冲信号转换成机械位移的机电执行 步进电动机是一种将电脉冲信号转换成机械位移的机电执行 电脉冲信号 元件。每当一个脉冲信号施加于电机的控制绕组时, 元件。每当一个脉冲信号施加于电机的控制绕组时,其转轴就 转过一个固定的角度 步距角),顺序连续地发给脉冲, 固定的角度( ),顺序连续地发给脉冲 转过一个固定的角度(步距角),顺序连续地发给脉冲,则电 机轴一步接一步地运转 一步接一步地运转。 机轴一步接一步地运转。 图1 步进电机结构图 二、步进电机的分类 1:按工作原理分 反应式、永磁式、混合式( 反应式、永磁式、混合式(Hybrid)三种。 )三种。 (1)、反应式步进电动机:转子铁芯 用硅钢片或是软磁性材料 、反应式步进电动机: 做成,没有励磁绕组; 做成,没有励磁绕组; (2)、永磁式步进电动机:转子铁芯是用永久性磁铁做的,没 、永磁式步进电动机:转子铁芯是用永久性磁铁做的, 有励磁绕组。 有励磁绕组。 (3)、混合式步进电机:混合式步进电机综合了反应式、永磁 了反应式、 、混合式步进电机:混合式步进电机综合了反应式 式步进电动机两者的优点,它的步距角小,出力大, 式步进电动机两者的优点,它的步距角小,出力大,动态性 能好,是目前性能最高的步进电动机。 能好,小型振动盘价格是目前性能最高的步进电动机。它有时也称作永磁感 应子式步进电动机。 应子式步进电动机。 2:按输出转矩大小分: 按输出转矩大小分: 快速步进电机(输出扭矩0.07~4N.m 0.07~4N.m) 快速步进电机(输出扭矩0.07~4N.m),可控制小 型精密机床的工作台; 型精密机床的工作台; 功率步进电 机(输出扭矩5~40N.m),可直接驱 输出扭矩5~40N.m),可直接驱 5~40N.m), 动机床移动部件 。 按励磁相数分有二、 八相等。 3:按励磁相数分有二、三、四、五、六、八相等。 三、步进电机的工作原理 当给A 相通电时, 由于定子A 当给 A 相通电时 , 由于定子 A 齿和 转子的1齿对齐,没有切向力, 转子的1齿对齐,没有切向力,转子 静止。接着给B相绕组通电时, 静止。接着给B相绕组通电时,转子 位置如图( ),转子齿偏离定子齿 位置如图(a),转子齿偏离定子齿 一个角度( 30° )。由于 由于励磁磁通 一个角度 ( 30° )。 由于 励磁磁通 力图沿磁阻最小路径通过, 力图沿磁阻最小路径通过 , 因此对 转子产生电磁吸力, 转子产生电磁吸力 , 迫使转子齿转 动 , 当转子转到与定子齿对齐位置 b), 时(图b),因转子只受径向力而无切 线力, 故转矩为零, 线力 , 故转矩为零 , 转子被锁定在 这个位置上。 这个位置上。 由此可见: 由此可见 : 错齿是助使步进电 机旋转的根本原因。 机旋转的根本原因。 图a 图b 四、步进电动机的通电方式(以三相步进电机为例) 步进电动机的通电方式(以三相步进电机为例) 指每次切换前后只有一相绕组通电。 单相通电方式: 单 指每次切换前后只有一相绕组通电 1. 单相通电方式:“单”指每次切换前后只有一相绕组通电。 正转: C-A时 转子按顺时针方向一步一步转动。 正转:A-B-C-A时,转子按顺时针方向一步一步转动。 反转: C-B-A时 转子按逆时针方向一步一步转动。 反转:A-C-B-A时,转子按逆时针方向一步一步转动。 双拍工作方式: 双 是指每次有两厢绕组通电 是指每次有两厢绕组通电。 2. 双拍工作方式:“双”是指每次有两厢绕组通电。 正转:AB-BC-CA正转:AB-BC-CA-AB 反转:AC-CB-BA反转:AC-CB-BA-AC 双拍工作方式: 3. 单、双拍工作方式:单双两种通电方式的组合应用 正转: AB- BC- CA正转:A-AB-B-BC-C-CA-A 反转: AC- CB- BA反转:A-AC-C-CB-B-BA-A ? 对于上述三相反应式步进电机,其运行方式有 对于上述三相反应式步进电机, 单三拍、单双拍及双三拍等通电方式。 单三拍、单双拍及双三拍等通电方式。 ? “单”、“双”、“拍”的意思是:“单”是指每次切 单 、 双 、 拍 的意思是: 单 是指每次切 的意思是 换前后只有一相绕组通电, 双 就是指每次有 换前后只有一相绕组通电,“双”就是指每次有 两相绕相通电; 两相绕相通电;而从一种通电状态转换到另一 种通电状态就叫做一“拍 。 种通电状态就叫做一 拍”。 ? “相”指步进电机定子绕组的对数 相 指步进电机定子绕组的对数 当A相绕组通以直流电流时,根据电磁学原 相绕组通以直流电流时, 便会在AA方向上产生一磁场, AA方向上产生一磁场 理,便会在AA方向上产生一磁场,在磁场电磁 力的作用下,吸引转子,使转子的齿与定子AA 力的作用下,吸引转子,使转子的齿与定子AA 磁极上的齿对齐。 相断电,小型振动盘价格 相通电, 磁极上的齿对齐。若A相断电,B相通电,这时 新的磁场其电磁力又吸引转子的两极与BB BB磁极 新的磁场其电磁力又吸引转子的两极与BB磁极 齿对齐,转子沿顺时针转过60 60° 通常, 齿对齐,转子沿顺时针转过60°。通常,步进 电机绕组的通断电状态每改变一次, 电机绕组的通断电状态每改变一次,其转子转 称为步距角。 过的角度 称为步距角。图示步进电机的步距 角等于60 60° 角等于60°。 如果控制线路不停地按A 如果控制线路不停地按A→B→C→A…的顺 的顺 序控制步进电机绕组的通断电, 序控制步进电机绕组的通断电,步进电机的转 子便不停地顺时针转动。 子便不停地顺时针转动。 三相三拍通电方式 若通电顺序改为A 若通电顺序改为A→C→B→A…,同理,步 ,同理, 进电机的转子将逆时针不停地转动。 进电机的转子将逆时针不停地转动。 图中的步进电机,定子仍是A 三相, 图中的步进电机,定子仍是A ,B ,C三相,每相 两极,但转子不是两个磁极而是四个。 两极,但转子不是两个磁极而是四个。当A相通电 极与A相的两极对齐,很明显, 相断电、 时,是1和3极与A相的两极对齐,很明显,当A相断电、 相通电时, 极将与B相两极对齐。这样, B相通电时,2和4极将与B相两极对齐。这样,在三相 三拍的通电方式中,步距角等于30 30° 三拍的通电方式中,步距角等于30°。 还有一种三相六拍的通电方式,它的通电顺序是: 还有一种三相六拍的通电方式,它的通电顺序是: 顺时针为A 顺时针为A → AB → B → BC → C → CA → 逆时针为A A … ;逆时针为A → AC → C→ CB → B → BA →A…。若以三相六拍通电方式工作,当A相通电转为 。若以三相六拍通电方式工作, 同时通电时,转子的磁极将同时受到A A和B同时通电时,转子的磁极将同时受到A相绕组产 生的磁场和B相绕组产生的磁场的共同吸引, 生的磁场和B相绕组产生的磁场的共同吸引,转子的 磁极只好停在A 两相磁极之间, 磁极只好停在A和B两相磁极之间,这时它的步距角等 15° 当由A 两相同时通电转为B相通电时, 于15°。当由A和B两相同时通电转为B相通电时,转 子磁极再沿顺时针旋转15 15° 相磁极对齐。 子磁极再沿顺时针旋转15°,与B相磁极对齐。其余 依此类推。采用三相六拍通电方式, 依此类推。采用三相六拍通电方式,可使步距角缩小 一半。平刀模切机视频教学 一半。 齿距角τ=360°/Z, 为转子的齿数。 齿距角τ=360°/Z,Z为转子的齿数。 步距角的定义: 由一个通电状态改变到下一个通电状态时, 步距角的定义: 由一个通电状态改变到下一个通电状态时,电 动机转子所转过的角度称为步距角 步距角。 动机转子所转过的角度称为步距角。 360° β=360°/ZKm 其中: 转子齿数, 其中:Z-转子齿数,m-定子绕组相数 当前后通电相数一致时K=1 否则K=2 K=1, K-通电系数 ,当前后通电相数一致时K=1,否则K=2 例如:若二相步进电动机的Z=100,单拍运行时,其步距角 例如: =100,单拍运行时 360o = 1 .8 o β= 2 × 100 若按单 双通电方式运行时, 若按单、双通电方式运行时,平刀模切机视频教学步距角 运行时 360o β= = 0.9o 2 × 2 ×100 由此可见, 和定子相数( 由此可见,步进电动机的转子齿数Z和定子相数(或运 行拍数)愈多,则步距角愈小,控制越精确。 行拍数)愈多,则步距角愈小,控制越精确。 当定子控制绕组按着一定顺序不断地轮流通电时,步 当定子控制绕组按着一定顺序不断地轮流通电时, 进电动机就持续不断地旋转。 进电动机就持续不断地旋转。如果电脉冲的频率为f(HZ) 步距角用弧度表示,则步进电动机的转速为: ,步距角用弧度表示,则步进电动机的转速为: 2π f βf 60 n= 60 = KmZ 60 = f 2π 2π KmZ

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