電機(jī)的分類及功能特性

1、電機(jī)分類電機(jī)的種類1 .按工作電源種類 劃分：可分為 直流電機(jī) 和交流電機(jī)。1.1 直流電動機(jī) 按結(jié)構(gòu)及工作原理可劃分：無刷直流電動機(jī) 和有刷直流電動機(jī)。1.1.1 有刷直流電動機(jī) 可劃分：永磁直流電動機(jī) 和電磁直流電動機(jī)。1.1.1.1 電磁直流電動機(jī) 劃分：串勵(lì)直流電動機(jī)、并勵(lì)直流電動機(jī)、他勵(lì)直流電動機(jī) 和復(fù)勵(lì)直流電 動機(jī)。1.1.1.2 永磁直流電動機(jī) 劃分：稀土永磁直流電動機(jī)、鐵氧體永磁直流電動機(jī) 和鋁饃鉆永磁直流電 動機(jī)。1.1 其中交流電機(jī) 還可分：單相電機(jī) 和三相電機(jī)。2 .按結(jié)構(gòu)和工作原理 劃分：可分為 直流電動機(jī)、異步電動機(jī)、同步電動機(jī)。2.1 同步電機(jī)可劃分：永磁同步電動機(jī)

2、、磁阻同步電動機(jī)和磁滯同步電動機(jī)。2.2 異步電機(jī) 可劃分：感應(yīng)電動機(jī) 和交流換向器電動機(jī)。2.2.1 感應(yīng)電動機(jī) 可劃分：三相異步電動機(jī)、單相異步電動機(jī) 和罩極異步電動機(jī) 等。2.2.2 交流換向器電動機(jī) 可劃分：單相串勵(lì)電動機(jī)、交直流兩用電動機(jī)和推斥電動機(jī)3 .按起動與運(yùn)行方式 劃分：電容起動式單相異步電動機(jī)、電容運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動機(jī) 、電容起動運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動機(jī) 和分相式單相異步電動機(jī)。4 .按用途劃分：驅(qū)動用電動機(jī) 和控制用電動機(jī)。4.1 驅(qū)動用電動機(jī)劃分：電動工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴(kuò)孔等工具）用電動機(jī)、 家電（包括洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器、錄音機(jī)、錄像機(jī)、影

3、碟機(jī)、吸塵器、照相機(jī)、電吹風(fēng)、 電動剃須刀等）用電動機(jī)及其它通用小型機(jī)械設(shè)備（包括各種小型機(jī)床、小型機(jī)械、醫(yī)療器械、電子儀器等）用電動機(jī)。4.2 控制用電動機(jī) 又劃分：步進(jìn)電動機(jī) 和伺服電動機(jī) 等。5 .按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu) 劃分：籠型感應(yīng)電動機(jī) （舊標(biāo)準(zhǔn)稱為 鼠籠型異步電動機(jī)）和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī) （舊標(biāo)準(zhǔn)稱為 繞線型異步電動機(jī)）。6 .按運(yùn)轉(zhuǎn)速度劃分：高速電動機(jī)、低速電動機(jī)、恒速電動機(jī)、調(diào)速電動機(jī)。1、什么是直流電機(jī)？答：輸出或輸入為直流電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，稱為直流電機(jī)2、什么是交流電機(jī)答：輸出或輸入為交流電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，稱為交流電機(jī)。3、什么是步進(jìn)電機(jī)答：步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)

4、。通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個(gè)固定的角度（及步進(jìn)角）。您可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的； 同時(shí)您可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（ PM ,反應(yīng)式（VR）和混合式（HBB。永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度 或15度；反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為 1.5度，但噪聲和振動都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國家80年代已被淘汰；混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相： 兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角

5、一般為0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。4、什么是伺服電機(jī)答：伺服電動機(jī)又稱執(zhí)行電動機(jī)，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。 分為直流和交流伺服電動機(jī)兩大類， 其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號電壓為零 時(shí)無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降，防爆電機(jī)？防爆電機(jī) 是一種可以在易燃易爆廠所使用的一種電機(jī)，運(yùn)行時(shí)不產(chǎn)生電火花。防爆電機(jī)主要用于煤礦、石油天然氣、石油化工和化學(xué)工業(yè)。此外，在紡織、冶金、城市煤氣、交 通、糧油加工、造紙、醫(yī)藥等部門也被廣泛應(yīng)用。防爆電機(jī)作為主要的動力設(shè)備，通常用于驅(qū)動泵、風(fēng) 機(jī)、壓縮機(jī)和其他傳動機(jī)械。隨著科技、生產(chǎn)的發(fā)展，存

6、在爆炸危險(xiǎn)的場所也在不斷增加。例如，食用油生產(chǎn)過去是用傳統(tǒng)的壓榨法工藝，20世紀(jì)70年代以后，我國開始引進(jìn)國外先進(jìn)的浸出油工藝，但此工藝中要使用含有己烷的 化學(xué)溶劑，己烷是易燃易爆物質(zhì)； 因此浸出油車間就成了爆炸危險(xiǎn)場所，需要使用防爆電機(jī)和其他防爆電氣產(chǎn)品。又如，近年來我國公路發(fā)展迅速，一大批燃油加油站出現(xiàn)，也給防爆電機(jī) 提供了新的市場。防爆電機(jī)產(chǎn)品分類：1 .按電機(jī)原理分可分為防爆異步電機(jī)、防爆同步電機(jī)及防爆直流電機(jī)等。2 .按使用場所分可分為煤礦井下用防爆電機(jī)及工廠用防爆電機(jī)。3 .按防爆原理分可分為隔爆型電機(jī)、增安型電機(jī)、正壓型電機(jī)、無火花型電機(jī)及粉塵防爆電機(jī)等。4 .按配套的主機(jī)分可分

7、為煤礦運(yùn)輸機(jī)用 防爆電機(jī)、煤礦絞車用防爆電機(jī)、裝巖機(jī)用防爆電機(jī)、煤礦局部扇風(fēng)機(jī)用 畫爆 電機(jī)、閥門用防爆電機(jī)、風(fēng)機(jī)用防爆電機(jī)、船用防爆電機(jī)、起重冶金用 防爆電機(jī) 及加氫裝置配套用增安 型無刷勵(lì)磁同步電機(jī)等。此外，還可以按額定電壓、效率等技術(shù)指標(biāo)來分，如高壓 防爆電機(jī)、高效防爆 電機(jī)、高轉(zhuǎn)差率 防爆電機(jī) 及高起動轉(zhuǎn)矩 防爆電機(jī)等。本文按防爆原理分類介紹。 防爆電機(jī) 產(chǎn)品系列及其特點(diǎn):1.隔熄型電機(jī)它采用隔爆外殼把可能產(chǎn)生火花、電弧和危險(xiǎn)溫度的電氣部分與周圍的爆炸性氣體混合物隔開。但 是，這種外殼并非是密封的，周圍的爆炸性氣體混合物可以通過外殼的各部分接合面間隙進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部。當(dāng)與外殼內(nèi)的火花、電弧

8、、 危險(xiǎn)高溫等引燃源接觸時(shí)就可能發(fā)生爆炸，這時(shí)電機(jī)的隔爆外殼不僅不會損壞或變形，而且爆炸火焰或熾熱氣體通過接合面間隙傳出時(shí)，也不能引燃周圍的爆炸性氣體混合物。我國當(dāng)前廣泛應(yīng)用的低壓隔爆型電機(jī)產(chǎn)品的基本系列是YB 系列隔爆型三相異步電機(jī)，它是Y 系列（IP44）三相異步電機(jī)的派生產(chǎn)品。防爆性能符合GB3836. 183爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用要求和GB3836 . 283爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備隔爆型電氣設(shè)備“d；的規(guī)定；電機(jī)功率范圍為O. 55-200kW,相對應(yīng)的機(jī)座號范圍是機(jī)座中心高為80315nun；防爆標(biāo)志為 dI、dIIAT4、dIIBT4 ,分別適用于煤礦井下固定式設(shè)備或工廠I

9、IA 、 IIB 級， 溫度組別為T1 T4 組的可燃性氣體或蒸氣與空氣形成的爆炸性混合物的場所；主體外殼防護(hù)等級為IP44,也可制成IP%4,接線盒防護(hù)等級為IP54;額定頻率為50Hz,額定電壓為 380、1660、1140、380/660、660/140V;電機(jī)絕緣等級為 F級，但按B 級考核定子繞組的溫升，具有較大的溫升裕度。低壓隔爆型三相異步電機(jī)派生系列的主要型號有：YB系列 （dIIcT4）（ 機(jī)座中心高為80 315mm）， YBSO 系列（小功率，機(jī)座中心高為63 90mm）， YBF 系列（風(fēng)機(jī)用，機(jī)座中心高為63 160mm）， YB H 系列（船用，機(jī)座中心高為80280

10、mm）， YB 系列 （中型，機(jī)座中心高為355 450mm），YBK 系列（煤礦用，機(jī)座中心高為100315mm），YBW、BTH、YB WTH系列 （機(jī)座中心高為80 315mm） ， YBDF WF 系列（戶外防腐隔爆型電動閥門用，機(jī)座中心高為80315mm）及YBDC系列（隔爆型電容起動單相異步電機(jī)，機(jī)座中心高為 71 100mm）和YBZS系列起重用隔爆型雙速三相異步電機(jī)。另外，還有YB 系列高壓隔爆型三相異步電機(jī)（機(jī)座中心高為355450mm， 560 710mm）。 行業(yè)聯(lián)合設(shè)計(jì)的YB2 系列已于1 四年底通過了全國鑒定，將逐步取代YB系列， 成為我國隔爆型三相異步電機(jī)的基本系列

11、。YB2 系列共 15 個(gè)機(jī)座號（機(jī)座中心高為63、 355nmm），功率范圍為O 12 315kW。其主要特點(diǎn)是：（1） 功率等級、安裝尺寸及轉(zhuǎn)速的對應(yīng)關(guān)系與DIN42673 一致， 同時(shí)考慮到與YB 系列 的繼承性和Y2 系列的互換性，作了必要調(diào)整，更加有效和適用。（2） 全系列采用F 級絕緣，溫升按B 級考核。（3） 噪聲限值比YB 系列低，接近YB 系列的 I 級噪聲，振動限值與YB 系列相當(dāng)。（4） 外殼防護(hù)等級提高到IP55。（5） 全系列選用低噪聲深溝球軸承，機(jī)座中心高在180mm 以上電機(jī)設(shè)注排油裝置。（6） 電機(jī)散熱片有平行水平分布和輻射分布兩種，以平行水平分布為主。（7）

12、主要性能指標(biāo)達(dá)到20 世紀(jì) 90 年代初國際先進(jìn)水平。2. 增安型電機(jī)它是在正常運(yùn)行條件下不會產(chǎn)生電弧、火花或危險(xiǎn)高溫的電機(jī)結(jié)構(gòu)上，再采取一些機(jī)械、電氣和熱的保護(hù)措施，使之進(jìn)一步避免在正常或認(rèn)可的過載條件下出現(xiàn)電弧、火花或高溫的危險(xiǎn)，從而確保其防爆安全性。我國當(dāng)前應(yīng)用的低壓增安型的基本系列是YA系列增安型三相異步電動機(jī)，它是 丫系列（IP44）三相異步電機(jī)的派生產(chǎn)品。防爆性能符合GB3836 1 83爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用要求和GB3836 . 383爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備增安型電氣設(shè)備“e夕的規(guī)定；功率范圍為 O. 5590kW , 相對應(yīng)的機(jī)座中心高為 80280mm；防爆標(biāo)志為e

13、IITl、eIIT2、eIIT3 ,分別適用于工廠中具有溫度組別為T1-T3組爆炸性混合物并具有輕微腐蝕介質(zhì)的場所；主體外殼的防護(hù)等級為IP54,接線盒防護(hù)等級為IP55;額定頻率為50Hz,額定電壓為380V;電機(jī)采用F級絕緣。低壓增安型電機(jī)派生系列的主要型號有：YASO 系列小功率增安型三相異步電機(jī)(機(jī)座中心高為56 90mm)， YA W、 YA WFl 系列戶外、戶內(nèi)防腐增安型三相異步電機(jī)(機(jī)座中心高為80 280mm)。目前，已完成YA2 、系列的行業(yè)聯(lián)合設(shè)計(jì)工作，并正在組織試制，以取代YA 系列。 YA2 全系列共15 個(gè)機(jī)座號(機(jī)座中心高為63 355mm)， 功率范圍為0 12

14、 400kW， 將使我國增安型電機(jī)達(dá)到國際上同類產(chǎn)品20 世紀(jì) 80 年代先進(jìn)水平。高壓 (6kV) 增安型三相異步電機(jī)系列有：YA355 450，功率160 450kW； YA560 900，功率500 1800kW； YAm355 630 水冷， 功率 220 2500kw； YAKK355630 空 空冷， 功率185 2000kW。1999 年試制生產(chǎn)的TAKW4000 20 2600、 4000kW 增安型無刷勵(lì)磁同步電機(jī)，是適應(yīng)煉油廠石油深加工加氫裝置需要而發(fā)展的新型防爆電機(jī)。其特點(diǎn)是：(1)滿足增安型防爆電機(jī)的要求，采取一系列可靠的防止火花、電弧和危險(xiǎn)高溫的措施，可以安全運(yùn)行于

15、2 區(qū)爆炸危險(xiǎn)場所。(2)采用無刷勵(lì)磁，設(shè)置旋轉(zhuǎn)整流盤和靜態(tài)勵(lì)磁柜，勵(lì)磁控制系統(tǒng)可靠；順極性轉(zhuǎn)差投勵(lì)準(zhǔn)確，無沖擊；勵(lì)磁系統(tǒng)失步保護(hù)可靠，再整步能力強(qiáng)；線路設(shè)計(jì)合理，放電電阻在工作中不發(fā)熱；勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)范圍寬。(3)同步機(jī)、交流勵(lì)磁機(jī)及旋轉(zhuǎn)整流盤同軸。整流盤位于主電機(jī)和勵(lì)磁機(jī)之間，或置于軸承座之外。(4)外殼防護(hù)等級為IP54。(5)采用 F 級絕緣，溫升按B 級考核。(6)改變傳統(tǒng)的下水冷為上水冷，即水冷卻器置于電機(jī)上部。(7)設(shè)增安型防潮加熱器，固定在電機(jī)底部的罩內(nèi)，用于停機(jī)時(shí)加熱防潮用。(8) 選優(yōu)質(zhì)原材料，電氣及機(jī)械計(jì)算留有較大裕度，能滿足運(yùn)行可靠性和增安型電機(jī)的溫度要求。(9)設(shè)置有完

16、善的監(jiān)控措施；主接線盒內(nèi)設(shè)置用于差動保護(hù)的增安型自平衡電流互感器；定子繞組埋設(shè)工作和備用的鉗熱電阻，分度號為Pt100;設(shè)漏水監(jiān)控儀，監(jiān)控水冷卻器的泄漏；兩端座式滑動軸承分別設(shè)現(xiàn)場溫度顯示儀表和遠(yuǎn)傳信號端子。3. 正壓型電機(jī)是正壓型電氣設(shè)備的一種。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：(1) 配置有一套完整的通風(fēng)系統(tǒng)，電機(jī)內(nèi)部不存在可能影響通風(fēng)的結(jié)構(gòu)死角。(2) 外殼和管道由不燃材料制成，并具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。(3) 外殼及主管道內(nèi)相對于外界大氣保持足夠大的正壓。(4) 電機(jī)須有安全保護(hù)裝置( 如時(shí)間繼電器和流量監(jiān)測器) ，以保證足夠的換氣量，還必須有殼內(nèi)氣壓欠壓的自動保護(hù)或報(bào)警裝置。(5) 外殼上的快開門或蓋須有與

17、電源聯(lián)鎖的裝置。我國目前尚無統(tǒng)一的正壓型電機(jī)系列產(chǎn)品4 .無火花型電機(jī) 是指在正常運(yùn)行條件下，不會點(diǎn)燃周圍爆炸性混合物，且一般又不會發(fā)生點(diǎn)燃故障的電機(jī)。與增安型電機(jī)相比，除對絕緣介電強(qiáng)度試驗(yàn)電壓、繞組溫升、te(在最高環(huán)境溫度下達(dá)到額定運(yùn)行最終溫度后的交流繞組，從開始通過起動電流時(shí)計(jì)起至上升到極限溫度的時(shí)間)以及起動電流比不像增安型那樣有特殊規(guī)定外，其他方面與增安型電機(jī)的設(shè)計(jì)要求一樣。無火花型電機(jī)符合 GB3836 183和GB3836 887爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備無火花型電氣設(shè)備“n” »的規(guī)定。設(shè)計(jì)上注重電機(jī)的密封措施，主體外殼防護(hù)等級為IP54、IP55,接線盒為IP55。額

18、定電壓在660V以上的電機(jī)，其空間加熱器或其他輔助裝置的連接件應(yīng)置于單獨(dú)的接線盒內(nèi)。目前，國內(nèi)已研制、生產(chǎn)了YW系列無火花型電機(jī)產(chǎn)品(機(jī)座中心高度為 80315mm防爆標(biāo)志為nIIT3 ,適用于工廠含有溫度組別為T1-T3組的可燃性氣體或蒸氣與空氣形成的爆炸性混合物的2區(qū)場所。額定頻率為50Hz,額定電壓為380、660、380/660V,電機(jī)采用F絕緣，但按B級考核定子繞組的 溫升限值，具有較大的溫升裕度及較高的安全可靠性，功率為 0. 55200kW5 . 粉塵防爆電機(jī)：指其外殼按規(guī)定條件設(shè)計(jì)制造，能阻止粉塵進(jìn)入電機(jī)外殼內(nèi)或雖不能完全阻止 粉塵進(jìn)入，但其進(jìn)入量不妨礙電機(jī)安全運(yùn)行，且內(nèi)部粉塵

19、的堆積不易產(chǎn)生點(diǎn)燃危險(xiǎn)，使用時(shí)也不會引起周圍爆炸性粉塵混合物爆炸的電機(jī)。其特點(diǎn)是：(1)外殼具有較高的密封性，以減少或阻止粉塵進(jìn)入外殼內(nèi)，即使進(jìn)入，其進(jìn)入量也不致于形成點(diǎn) 燃危險(xiǎn)。(2)控制外殼最高表面允許溫度不超過規(guī)定的溫度組別。目前，已用于國家糧食儲備庫的機(jī)械化設(shè) 備上。粉塵防爆電氣設(shè)備的國家標(biāo)準(zhǔn)為GB12476. 1 90爆炸性粉塵環(huán)境用防爆電氣設(shè)備 。防爆電機(jī)發(fā)展趨勢：1.礦用防爆電機(jī)(1)發(fā)展大功率電機(jī)：目前世界上采煤機(jī)的最大裝機(jī)容量已超過 1200kw,其驅(qū)動電機(jī)功率達(dá) 600kVV 相適應(yīng)的采區(qū)工作面刮板輸送機(jī)的最大裝機(jī)容量已超過1500kW其驅(qū)動電機(jī)功率已達(dá) 725kW)國內(nèi)目

20、前的采煤機(jī)驅(qū)動電機(jī)最大功率是 400kW刮板輸送機(jī)驅(qū)動電機(jī)最大功率是 315kW(2)發(fā)展3. 3kV、6kV和IOkV級電壓的礦用電機(jī)：這是因?yàn)槠占熬C合機(jī)械化采煤機(jī)組后采區(qū)走向 加長，導(dǎo)致電壓降增大，同時(shí)大功率電機(jī)的使用也要求提高電壓等級。(3)發(fā)展礦用雙速電機(jī)：為了適應(yīng)煤礦輸送機(jī)低速起動和高速運(yùn)行的工作需要，國外礦用刮板輸送機(jī)都是采用雙速電機(jī)驅(qū)動的。但目前國產(chǎn)礦用雙速電機(jī)的功率范圍、性能指標(biāo)及配套控制開關(guān)的性能等與國外先進(jìn)水平相比均有一定差距。(4)提高礦用電機(jī)的可靠性：礦用防爆電機(jī)的工況條件較差，電機(jī)頻繁大負(fù)荷起動、負(fù)荷變化大、 電壓波動大、環(huán)境溫度高且有一定的腐蝕性等，這些都影響電機(jī)的

21、使用可靠性和壽命。(5)加快礦用防爆電機(jī)的更新?lián)Q代。(6)統(tǒng)一礦用防爆電機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)。2.石化系統(tǒng)用防爆電機(jī)(1)增安型和無火花型電機(jī)的需求將呈上升趨勢。石化系統(tǒng)的用戶在使用實(shí)踐中；已認(rèn)識到發(fā)展我 國增安型和無火花型電機(jī)的必要性。此外，大量 20世紀(jì)70年代弓進(jìn)裝置中配套的增安型、無火花型 電機(jī)目前已到了采用合適的國產(chǎn)品替代的時(shí)候。(2)防爆電機(jī)的可靠性已越來越被石化系統(tǒng)用戶關(guān)注。石化企業(yè)發(fā)展日趨裝置大型化、運(yùn)行連續(xù)化，要求系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)長周期、免維修或少維修。因此，防爆電機(jī)就成為保證上述要求的關(guān)鍵設(shè)備。(3)防爆和高效變頻調(diào)速電機(jī)已成為石化用戶迫切要求開發(fā)的節(jié)能產(chǎn)品。近年已系列生產(chǎn)了YBxYAX防

22、爆高效電機(jī)，投入市場后很受用戶歡迎。防爆電機(jī)節(jié)能有兩方面工作：一是研制高效率防爆電機(jī)產(chǎn)品，二是大量開發(fā)各種防爆調(diào)速電機(jī)的專用產(chǎn)品，尤其是將具有巨大節(jié)能潛力的風(fēng)機(jī)、泵和壓縮機(jī)配套的電機(jī)設(shè)計(jì)為調(diào)速電機(jī)。(4)沿海石化企業(yè)的發(fā)展帶來的新要求。 我國沿海一帶將建一批煉油廠， 原油均需進(jìn)口，而進(jìn)口原 油含硫量高、腐蝕性嚴(yán)重，因而要求防爆電機(jī)提高防腐性能；另外進(jìn)口原油均需海運(yùn)， 其儲油罐就需要配套高揚(yáng)程大流量油泵的防爆電機(jī)。(5)我國西部石油工業(yè)的大發(fā)展，要求開發(fā)適于沙漠干熱環(huán)境的防爆電機(jī)產(chǎn)品。加氫裝置配套用的中大容量的增安型無刷勵(lì)磁同步電機(jī)的市場需要將逐年增長。步進(jìn)電機(jī)是將電匣史信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移

23、的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、 停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖 信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡單。步進(jìn)電機(jī)是一種 感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時(shí)供電的，多 相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動器就是為步進(jìn)電 機(jī)分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制器雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī) 在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電

24、路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī) 卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識。目前，生產(chǎn)步進(jìn)電機(jī)的廠家的確不少，但具有專業(yè)技術(shù)人員，能夠自行開發(fā)，研制的廠家卻非常少，大部分的廠家只一、 二十人，連最基本的設(shè)備都沒有。僅僅處于一種盲目的仿制階段。這就給戶在產(chǎn)品選型、使用 中造成許多麻煩。鑒于上述情況，我們決定以廣泛的感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)為例。敘述其基本工作 原理。望能對廣大用戶在選型、使用、及整機(jī)改進(jìn)時(shí)有所幫助。二、感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)工作原理(一)反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)原理由于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理比較簡單。下面先敘述三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)原理。1、結(jié)構(gòu)：電機(jī)轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒，定子齒

25、有三個(gè)勵(lì)磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯(cuò)開。0、1/32/3 T,(相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距以乙表示)，即A 與齒1相對齊，B與齒2向右錯(cuò)開 1/3 T, C與齒3向右錯(cuò)開 2/3 T, A'與齒5相對齊，（A'就 是A,齒5就是齒1 ）下面是定轉(zhuǎn)子的展開圖：2、旋轉(zhuǎn)： 如A相通電，B, C相不通電時(shí)，由于磁場作用，齒 1與A對齊，（轉(zhuǎn)子不受任 何力以下均同）。 如B相通電，A, C相不通電時(shí)，齒 2應(yīng)與B對齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子向右移過1/3T,此時(shí)齒 3與C偏移為1/3 乙齒 4與A偏移（乙-1/3。=2/3 To 如C相通電，A, B 相不通電，齒 3應(yīng)與C對齊，此時(shí)

26、轉(zhuǎn)子又向右移過1/3 T,此時(shí)齒 4與A偏移為1/3乙對齊。如A相通電，B, C相不通電，齒 4與A對齊，轉(zhuǎn)子又向右移過1/3 T 這樣經(jīng)過 A、B、C、A分別通電狀態(tài)，齒4 （即齒1前一齒）移到A相，電機(jī)轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距，如果不斷地按 A,B, C, A 通電，電機(jī)就每步（每脈沖） 1/3 ,向右旋轉(zhuǎn)。如按 A, C, B, A 通電，電機(jī) 就反轉(zhuǎn)。由此可見：電機(jī)的位置和速度由導(dǎo)電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對應(yīng)關(guān)系。而方向由導(dǎo)電順序決定。不過，出于對力矩、平穩(wěn)、噪音及減少角度等方面考慮。往往采用A-AB-B-BC - C-CA-A 這種導(dǎo)電狀態(tài)，這樣將原來每步1/3乙改變?yōu)?/6 To甚

27、至于通過二相電流不同的組合，使其 1/3乙變?yōu)?/12 T, 1/24 T,這就是電機(jī)細(xì)分驅(qū)動的基本理論依據(jù)。不難推出：電機(jī)定子上有 m相勵(lì)磁繞阻，其軸線分別與轉(zhuǎn)子齒軸線偏移1/m,2/m（m -1）/m,1。并且導(dǎo)電按一定的相序電機(jī)就能正反轉(zhuǎn)被控制一一這是旋轉(zhuǎn)的物理?xiàng)l件。只要符合這一條件我們理論上可以制造任何相的步進(jìn)電機(jī)，出于成本等多方面考慮，市場上一般以二、三、四、五相為多。3、力矩：電機(jī)一旦通電，在定轉(zhuǎn)子間將產(chǎn)生磁場（磁通量）當(dāng)轉(zhuǎn)子與定子錯(cuò)開一定角度產(chǎn)生力 F與（d/d。）成正比 S其磁通量 =Br*S Br為磁密，S為導(dǎo)磁面積 F與L*D*Br 成正比 L為鐵芯有效長度，D為轉(zhuǎn)子直徑B

28、r=NI - I/R N I為勵(lì)磁繞阻安匝數(shù)（電流乘匝數(shù)）R為磁阻。 力矩=力*半徑 力矩與電機(jī)有效體積*安匝數(shù)*磁密 成正比（只考慮線性狀態(tài)）因此，電機(jī)有效體積越大，勵(lì)磁安匝數(shù)越大，定轉(zhuǎn)子間氣隙越小，電機(jī)力矩越大，反之亦然。（二）感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)1、特點(diǎn)：感應(yīng)子式與傳統(tǒng)的反應(yīng)式相比，結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點(diǎn)，而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點(diǎn)的耗能，因此該電機(jī)效率高， 電流小，發(fā)熱低。因永磁體的存在，該電機(jī)具有較強(qiáng)的反電勢，其自身阻尼作用比較好，使其 在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動小。感應(yīng)子式某種程度上可以看作是低速同步的電機(jī)。一個(gè)四相電機(jī)可以作四

29、相運(yùn)行，也可以作二相運(yùn)行。（必須采用雙極電壓驅(qū)動），而反應(yīng)式電機(jī)則不能如此。例如：四相，八相運(yùn)行（ A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A ）完全可以采用二相八拍 運(yùn)行方式.不難發(fā)現(xiàn)其條件為C=,D=. 一個(gè)二相電機(jī)的內(nèi)部繞組與四相電機(jī)完全一致，小功率電機(jī)一般直接接為二相，而功率大一點(diǎn)的電機(jī)，為了方便使用，靈活改變電機(jī)的動態(tài)特點(diǎn)，往往 將其外部接線為八根引線（四相），這樣使用時(shí)，既可以作四相電機(jī)使用，可以作二相電機(jī)繞組串聯(lián)或并聯(lián)使用。2、分類感應(yīng)子式電機(jī)以相數(shù)可分為：二相電機(jī)、三相電機(jī)、四相電機(jī)、五相電機(jī)等。以機(jī)座號（電、57BYG、86BYG、110BYG、（國際機(jī)外徑）可分為：42BY

30、G（BYG 為感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)代號） 標(biāo)準(zhǔn)），而像 70BYG、90BYG、130BYG 等均為國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。3、步進(jìn)電機(jī)的靜態(tài)指標(biāo)術(shù)語相數(shù)：產(chǎn)生不同對極 N、S磁場的激磁線圈又?jǐn)?shù)。常用 m表示。 拍數(shù)：完成一個(gè)磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式即AB-BC-CD-DA-AB ,四相八拍運(yùn)行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.步距角：對應(yīng)一個(gè)脈沖信號，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用。表示。二360度（轉(zhuǎn)子齒數(shù) J*運(yùn)行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機(jī)為例。四拍運(yùn)行時(shí)步距角為 。=360度/ （50*4 ）

31、 =1.8度（俗稱整步），八拍運(yùn)行時(shí)步距角為0 =360度/ （50*8）=0.9度（俗稱半步）。 定位望型：電機(jī)在不通電狀態(tài)下，電機(jī)轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場齒形 的諧波以及機(jī)械誤差造成的）靜轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在額定靜態(tài)電作用下，電機(jī)不作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機(jī)體積（幾何尺寸）的標(biāo)準(zhǔn)，與驅(qū)動電壓及驅(qū)動電源等無關(guān)。雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān)，但過分采用減小氣隙，增加 激磁安匝來提高靜力矩是不可取的，這樣會造成電機(jī)的發(fā)熱及機(jī)械噪音。4、動態(tài)指標(biāo)及術(shù)語：1、步距角精度：步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角的實(shí)際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100%

32、 。不同運(yùn)行拍數(shù)其值不同，四拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在15%以內(nèi)。2、失步：電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。稱之為失步。3、失調(diào)角：轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動是不能解決的。4、最大空載起動頻率：電機(jī)在某種驅(qū)動形式、電壓及額定電流下，在不加負(fù)載的情況下，能夠直接起動的最大頻率。5、最大空載的運(yùn)行頻率：電機(jī)在某種驅(qū)動形式，電壓及額定電流下，電機(jī)不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率。6、運(yùn)行矩頻特性：電機(jī)在某種測試條件下測得運(yùn)行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運(yùn)行矩頻特性，這是電機(jī)諸多動態(tài)曲線中最重要的，也是電機(jī)選擇的根本依據(jù)。如下圖所

33、示：其它特性還有慣頻特性、起動頻率特性等。電機(jī)一旦選定，電機(jī)的靜力矩確定，而動態(tài)力矩卻不然，電機(jī)的動態(tài)力矩取決于電機(jī)運(yùn)行時(shí)的平均電流（而非靜態(tài)電流），平均電流越大，電機(jī)輸出力矩越大，即電機(jī)的頻率特性越硬。如下圖所示：其中，曲線 3電流最大、或電壓最高；曲線1電流最小、或電壓最低，曲線與負(fù)載的交點(diǎn)為負(fù)載的最大速度點(diǎn)。要使平均電流大，盡可能提高驅(qū)動電壓，使采用小電感大電流的電機(jī)。7、電機(jī)的共振點(diǎn)：步進(jìn)電機(jī)均有固定的共振區(qū)域，二、四相感應(yīng)子式的共振區(qū)一般在180 -250pps之間（步距角 1.8度）或在400Pps左右（步距角為 0.9度），電機(jī)驅(qū)動電壓越高，電機(jī) 電流越大，負(fù)載越輕，電機(jī)體積越小

34、，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然，為使電機(jī)輸出電矩大，不失步和整個(gè)系統(tǒng)的噪音降低，一般工作點(diǎn)均應(yīng)偏移共振區(qū)較多。8、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制：當(dāng)電機(jī)繞組通電時(shí)序?yàn)锳B-BC-CD-DA 或（）時(shí)為正轉(zhuǎn)，通電時(shí)序?yàn)镈A-CD-BC-AB 或（）時(shí)為反轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有 應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個(gè)固定的角度（稱為 步距角”，）它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。可以通過控制

35、脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可 以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作 為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒有積累誤差（精度為100%）的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制?，F(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM）、混合式步進(jìn)電機(jī)（HB ）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度 或15度；反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化 產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩?；?/p>

36、合式步進(jìn)電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛，也是本次細(xì)分驅(qū)動方案所選用的步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)的一些基本參數(shù)：電機(jī)固有步距角：它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號，電機(jī)所轉(zhuǎn)動的角度。電機(jī)出廠時(shí)給出了一個(gè)步距角的值，如 86BYG250A 型電機(jī)給出的值為0.9°/1.8。（表示半步工作時(shí)為0.9 °、整步工作時(shí)為1.8。 ），這個(gè)步距角可以稱之為電機(jī)固有步距角；它不一定是電機(jī)實(shí)際工作時(shí)的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動器有關(guān)。步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)：是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相

37、、三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機(jī)的步距角為0.9°/1.8 °、三相的為 0.75 °/1.5 °、五相的為 0.36 /0.72。在沒有細(xì)分驅(qū)動器時(shí)，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來滿足自己步距角的要 求。如果使用細(xì)分驅(qū)動器，則 相數(shù)將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以 改變步距角。保持轉(zhuǎn)矩（HOLDING TORQUE ）:是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒有轉(zhuǎn)動時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一， 通常步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功

38、率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。比如，當(dāng)人們說 2N.m的步進(jìn)電機(jī)，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進(jìn)電機(jī)。DETENT TORQUE :是指步進(jìn)電機(jī)沒有通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。DETENT TORQUE 在國內(nèi)沒有統(tǒng)一的翻譯方式，容易使大家產(chǎn)生誤解；由于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子不是永磁材料，所以它沒 有 DETENT TORQUE 。步進(jìn)電機(jī)特點(diǎn)：1 . 一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3-5% ,且不累積。2 .步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度。步進(jìn)電機(jī)溫度過高首先會使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電 機(jī)外表允許的

39、最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)；一般來講，磁性材料的退磁點(diǎn)都 在攝氏130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏80-90度完全正常。3 .步進(jìn)電機(jī)的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動勢；頻率越高，反向電動勢 越大。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。4 .步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但若高于一定速度就無法啟動，并伴有嘯叫聲。步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動的脈沖 頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載

40、的情況下， 啟動頻率應(yīng)更低。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低， 然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。步進(jìn)電動機(jī) 以其顯著的特點(diǎn),在數(shù)字化制造時(shí)代發(fā)揮著重大的用途。伴隨著不同的數(shù)字化 技術(shù)的發(fā)展以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高，步進(jìn)電機(jī)將會在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)小知識= = = = = = = = = = = = = = =1、步進(jìn)電機(jī)分哪幾種？步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（ PM）,反應(yīng)式（VR）和混合式（HB）永磁式步進(jìn)一般為兩相， 轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度 或15度；反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為 1.5

41、度，但噪聲和振動都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國家80年代已被淘汰；混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為 0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。 2、什么是保持轉(zhuǎn)矩（ HOLDING TORQUE ） ?保持轉(zhuǎn)矩（HOLDING TORQUE ）是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒有轉(zhuǎn)動時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。 它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機(jī) 的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。比如，當(dāng)人們說2N.m的步進(jìn)電機(jī)，在沒有特殊

42、說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進(jìn)電機(jī)。3、什么是 DETENT TORQUE?DETENT TORQUE 是指步進(jìn)電機(jī)沒有通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。DETENT TORQUE 在國內(nèi)沒有統(tǒng)一的翻譯方式，容易使大家產(chǎn)生誤解；由于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子不是 永磁材料，所以它沒有DETENT TORQUE。4、步進(jìn)電機(jī)精度為多少？是否累積 ？一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3-5% ,且不累積。5、步進(jìn)電機(jī)的外表溫度允許達(dá)到多少？步進(jìn)電機(jī)溫度過高首先會使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)；一般來講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在

43、攝氏130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏80-90度完全正常。6、為什么步進(jìn)電機(jī)的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降？當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。7、為什么步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但若高于一定速度就無法啟動，并伴有嘯叫聲？步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下， 啟動頻率應(yīng)更低。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加

44、速過程，即啟動頻率較低， 然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。8、如何克服兩相混合式步進(jìn)電機(jī)在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動和噪聲？步進(jìn)電機(jī)低速轉(zhuǎn)動時(shí)振動和噪聲大是其固有的缺點(diǎn)，一般可采用以下方案來克服：A.如步進(jìn)電機(jī)正好工作在共振區(qū)，可通過改變減速比等機(jī)械傳動避開共振區(qū)；B.采用帶有細(xì)分功能的驅(qū)動器，這是最常用的、最簡便的方法；C.換成步距角更小的步進(jìn)電機(jī)，如三相或五相步進(jìn)電機(jī)；D.換成交流伺服電機(jī)，幾乎可以完全克服震動和噪聲，但成本較高；E.在電機(jī)軸上加磁性阻尼器，市場上已有這種產(chǎn)品，但機(jī)械結(jié)構(gòu)改變較大。9、 .細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分?jǐn)?shù)是否能代表精度？步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種電子

45、阻尼技術(shù)（請參考有關(guān)文獻(xiàn)），其主要目的是減弱或消除步進(jìn)電機(jī)的低頻振動，提高電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)精度只是細(xì)分技術(shù)的一個(gè)附帶功能。比如對于步進(jìn)角為1.8。的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，如果細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)置為4,那么電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)分辨率為每個(gè)脈沖 0.45。,電機(jī)的精度能否達(dá)到或接近0.45。,還取決于細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細(xì)分驅(qū)動器精度可能差別很大；細(xì)分?jǐn)?shù)越大精度越難控制。10、 .四相混合式步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動器的串聯(lián)接法和并聯(lián)接法有什么區(qū)別？四相混合式步進(jìn)電機(jī)一般由兩相驅(qū)動器來驅(qū)動，因此，連接時(shí)可以采用串聯(lián)接法或并聯(lián)接法將四相電機(jī)接成兩相使用。串聯(lián)接法一般在電機(jī)轉(zhuǎn)速較低的場合使用，此時(shí)需

46、要的驅(qū)動器輸出電流為電機(jī)相電流的0.7倍，因而電機(jī)發(fā)熱?。徊⒙?lián)接法一般在電機(jī)轉(zhuǎn)速較高的場合使用（又稱高速接法），所需要的驅(qū)動器輸出電流為電機(jī)相電流的1.4倍，因而電機(jī)發(fā)熱較大。11、 .如何確定步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的直流供電電源？A.電壓的確定混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的供電電源電壓一般是一個(gè)較寬的范圍（比如IM483的供電電壓為1248VDC ）,電源電壓通常根據(jù)電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速和響應(yīng)要求來選擇。如果電機(jī)工作轉(zhuǎn)速較高或響應(yīng)要求較快，那么電壓取值也高，但注意電源電壓的紋波不能超過驅(qū)動器的最大輸入電壓，否則可能損壞驅(qū)動器。B.電流的確定供電電源電流一般根據(jù)驅(qū)動器的輸出相電流I來確定。如果采用線性電源，電源電流

47、一般可取I的1.11.3倍；如果采用開關(guān)電源，電源電流一般可取I的1.52.0倍。12、 .混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的脫機(jī)信號FREE 一般在什么情況下使用？當(dāng)脫機(jī)信號 FREE為低電平時(shí)，驅(qū)動器輸出到電機(jī)的電流被切斷，電機(jī)轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)（脫機(jī)狀態(tài)）。在有些自動化設(shè)備中，如果在驅(qū)動器不斷電的情況下要求直接轉(zhuǎn)動電機(jī)軸（手動方式），就可以將 FREE信號置低，使電機(jī)脫機(jī)，進(jìn)行手動操作或調(diào)節(jié)。手動完成后，再將FREE信號置高，以繼續(xù)自動控制。13、 .如果用簡單的方法調(diào)整兩相步進(jìn)電機(jī)通電后的轉(zhuǎn)動方向？只需將電機(jī)與驅(qū)動器接線的A+和A-（或者B+和B-）對調(diào)即可。步進(jìn)電機(jī)的主要特性：1步進(jìn)電機(jī)必須加驅(qū)動

48、才可以運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動型號必須為脈沖信號，沒有脈沖的時(shí)候，步進(jìn)電機(jī)靜止，如果加入適當(dāng)?shù)拿}沖信號，就會以一定的角度（稱為步角）轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動的速度和脈沖的頻率成正比。2騰龍版步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角度為7.5度，一圈360度，需要48個(gè)脈沖完成。 3步進(jìn)電機(jī)具有瞬間啟動和急速停止的優(yōu)越特性。4改變脈沖的順序，可以方便的改變轉(zhuǎn)動的方向。因此，目前打印機(jī)， 繪圖儀，機(jī)器人，等等設(shè)備都以步進(jìn)電機(jī)為動力核心。步進(jìn)電機(jī)原理= = = = = = = =通常電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流過定子繞組時(shí)，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場。該磁場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。轉(zhuǎn)

49、子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個(gè)角度。每輸入一個(gè)電脈沖，電動機(jī)轉(zhuǎn)動一個(gè)角度前進(jìn)一 步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序， 電機(jī)就會反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動機(jī)各相繞組的通電順序來控制步進(jìn)電機(jī)的 轉(zhuǎn)動。我們使用的單極四相步進(jìn)電機(jī)為例。其結(jié)構(gòu)如圖1:四個(gè)繞組引出四相（相A1相A2相B1相B2）和兩個(gè)公共線（接到電源的正機(jī) ）。把繞組的某一相接到電源的地線。這樣該繞組就會受到激勵(lì)。我們采用四相八拍的控制方式，即1相與2相交替導(dǎo)通，這樣可提高分辨率。每一步可轉(zhuǎn)0.9?？刂齐姍C(jī)正轉(zhuǎn)的勵(lì)磁順序如下表：若要求電機(jī)反轉(zhuǎn)，將勵(lì)磁信號倒過來傳送即可。2控制方案控制系統(tǒng)的

50、框圖如下本方案采用 AT89S51作為主控制器件。它與 AT89C51兼容，同時(shí)還增加了 SPI接口和看 門狗模塊，這不但使程序調(diào)試變得方便而且也使程序運(yùn)行更加穩(wěn)定。在方案中該單片機(jī)主要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場信號的采集并計(jì)算出步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的方向和速度信息。然后傳送給CPLD。CPLD 采用EPM7128SLC84-15, EPM7128 是可編程的大規(guī)模邏輯器件，為ALTERA 公司的MAX7000系列產(chǎn)品。具有高阻抗、電可擦等特點(diǎn)，可用單元為2500個(gè)，工作電壓為 +5V。CPLD接收到單片機(jī)發(fā)送過來的信息后，轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的控制信號輸出給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器。驅(qū)動器則把控制信號處理后輸入電機(jī)繞組，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的有效

51、控制。2.1電機(jī)驅(qū)動器硬件結(jié)構(gòu)電機(jī)的驅(qū)動器采用如下電路： 其中R1-R8 的電阻值為 320a 。 R9-R12 的電阻值為 2.2KQ。 Q1-Q4 為達(dá)林頓管 D401A , Q5-Q8為S8550。J1、J2與步進(jìn)電機(jī)的六條引線相連伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) servomotor用作自動控制裝置中執(zhí)行元件 的微特電機(jī)。又稱執(zhí)行電動機(jī)。其功能是將電信號轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)軸的角位移或角速度。伺服：一詞源于希臘語奴隸”的意思。人們想把伺服機(jī)構(gòu)”當(dāng)個(gè)得心應(yīng)手的馴服工具，服從控制信號的要求而動作。在訊號來到之前，轉(zhuǎn)子靜止不動；訊號來到之后，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動；當(dāng)訊號消失，轉(zhuǎn)子能即時(shí)自行停轉(zhuǎn)。由于它的伺服”性能，因此而得

52、名。伺服電動機(jī)分類伺服電動機(jī)分交、直流兩類。交流伺服電動機(jī)的工作原理與交流感應(yīng)電動機(jī)相同。在定子上有兩個(gè)相空間位移90°電角度的勵(lì)磁繞組Wf和控制繞組 WcoWf接一恒定交流電壓，利用施加到 Wc上的交流電壓或相位的變化，達(dá)到控制電動機(jī)運(yùn)行的目的。交流伺服電動機(jī)具有運(yùn)行穩(wěn)定、可控性好、響應(yīng)快速、靈敏度高以及機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的非線性度指標(biāo)嚴(yán)格（要求分別小于10 %15 %和小于 15 %25 %）等特點(diǎn)。直流伺服電動機(jī)的工作原理與一般直流電動機(jī)相同。電動機(jī)轉(zhuǎn)速n為n= E/ K1j = ( Ua IaRa ) / K1j式中E為電樞反電動勢；K為常數(shù)；j為每極磁通；Ua ,Ia為電樞

53、電壓和電樞電流；Ra為電樞電阻。改變 Ua或改變 弧 均可控制直流伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，但一般采用控制電樞電壓的方法。在永磁式直流伺服電動機(jī)中，勵(lì)磁繞組被永久磁鐵所取 代，磁通()恒定。直流伺服電動機(jī)具有良好的線性調(diào)節(jié)特性及快速的時(shí)間響應(yīng)。伺服電動機(jī)伺服電動機(jī)(或稱執(zhí)行電動機(jī))是自動控制系統(tǒng)和計(jì)算裝置中廣泛應(yīng)用的一種執(zhí)行元件。其作用為把接受的電信號轉(zhuǎn)換為電動機(jī)轉(zhuǎn)軸的角位移或角速度。按電流種類的不同，伺服電動機(jī)可分為直流和交流兩大類。一、交流伺服電動機(jī)1、結(jié)構(gòu)和原理交流伺服電動機(jī)的定子繞組和單相異步電動機(jī)相似，它的定子上裝有兩個(gè)在空間相差90°電角度的繞組，即勵(lì)磁繞組和控制繞組。 運(yùn)行時(shí)勵(lì)

54、磁繞組始終加上一定的交流勵(lì)磁電壓，控制繞組上則加大小或相位隨信號變化的控制電壓。轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)形式籠型轉(zhuǎn)子和空心杯型轉(zhuǎn)子兩種?；\型轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)與一般籠型異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子相同，但轉(zhuǎn)子做的細(xì)長，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體用高電阻率的材料作成。其目的是為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量， 增加啟動轉(zhuǎn)矩對輸入信號的快速反應(yīng)和克服自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。空心杯形轉(zhuǎn)子交流伺服電動機(jī)的定子分為外定子和內(nèi)定子兩部分。外定子的結(jié)構(gòu)與籠型交流伺服電動機(jī)的定子相同，鐵心槽內(nèi)放有兩相繞組。空心杯形轉(zhuǎn)子由導(dǎo)電的非磁性材料(如鋁)做成薄壁筒形，放在內(nèi)、 外定子之間。杯子底部固定于轉(zhuǎn)軸上， 杯臂薄而輕，厚度一般在 0.2 0.8mm ,因而轉(zhuǎn)動慣量小， 動作快且靈敏。交流

55、伺服電動機(jī)的工作原理和單相異步電動機(jī)相似，LL是有固定電壓勵(lì)磁的勵(lì)磁繞組，LK是有伺服放大器供電的控制繞組，兩相繞組在空間相差90°電角度。如果IL與Ik的相位差為90。，而兩相繞組的磁動勢幅值又相等， 這種狀態(tài)稱為對稱狀態(tài)。 與單相異步電動機(jī)一樣， 這時(shí)在氣隙中產(chǎn) 生的合成磁場為一旋轉(zhuǎn)磁場， 其轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體相對切割，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電流。轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。如果改變加在控制繞組上的電流的大小或相位差，就破壞了對稱狀態(tài)，使旋轉(zhuǎn)磁場減弱，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速下降。電機(jī)的工作狀態(tài)越不 對稱，總電磁轉(zhuǎn)矩就越小，當(dāng)除去控制繞組上信號電壓以后，電動機(jī)

56、立即停止轉(zhuǎn)動。這是交流伺服電動機(jī)在運(yùn)行上與普通異步電動機(jī)的區(qū)別。交流伺服電動機(jī)有以下三種轉(zhuǎn)速控制方式：(1)幅值控制控制電流與勵(lì)磁電流的相位差保持90°不變，改變控制電壓的大小。(2)相位控制 控制電壓與勵(lì)磁電壓的大小，保持額定值不變，改變控制電壓的相位。(3)幅值一相位控制 同時(shí)改變控制電壓幅值和相位。交流伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)向隨控制電壓相 位的反相而改變。2 、工作特性和用途伺服電動機(jī)的工作特性是以機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性為表征。在控制電壓一定時(shí)，負(fù)載增加，轉(zhuǎn)速下降；它的調(diào)節(jié)特性是在負(fù)載一定時(shí)，控制電壓越高，轉(zhuǎn)速也越高。伺服電動機(jī)有三個(gè)顯著特點(diǎn)：(1 )啟動轉(zhuǎn)矩大 由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體電阻很大，可使臨界轉(zhuǎn)差率S m> 1 ,定子一加上控制電壓，轉(zhuǎn) 子立即啟動運(yùn)轉(zhuǎn)(2 )運(yùn)行范圍寬在轉(zhuǎn)差率從0到1的范圍