電機(jī)學(xué)論文范文

1、電機(jī)學(xué)論文范文論文題目三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)常見(jiàn)故障分析學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)所屬學(xué)院機(jī)械電氣專(zhuān) 業(yè)農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化班 級(jí)日 期三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)常見(jiàn)故障分析摘要：三相異步電動(dòng)機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮著極其重要的功能。但由于大部分電機(jī)使用年限較長(zhǎng)， 且不少電機(jī)長(zhǎng)年累月運(yùn)行在較惡劣的環(huán)境中，電機(jī)燒毀的事故常有發(fā)生，而且呈上升趨向，嚴(yán)重影響著生產(chǎn)的平安、可靠、長(zhǎng)周期運(yùn)行。現(xiàn)針對(duì)電機(jī)燒毀原因及相應(yīng)策略做一扼要分析和先容。關(guān)鍵詞電動(dòng)機(jī) 啟動(dòng) 故障二、電機(jī)繞組局部燒毀的原因及策略1 由于電機(jī)本身密封不良，加之環(huán)境跑冒滴漏，使電機(jī)內(nèi)部進(jìn)水或進(jìn)進(jìn)其它帶有腐蝕性液體或氣體， 電機(jī)繞組盡緣受到浸蝕， 最嚴(yán)重部位或盡緣最薄弱點(diǎn)發(fā)

2、生一點(diǎn)對(duì)地、 相間短路或匝間短路現(xiàn)象， 從而導(dǎo)致電機(jī)繞組局部燒壞。相應(yīng)策略：盡量消除工藝和機(jī)械設(shè)備的跑冒滴漏現(xiàn)象；檢驗(yàn)時(shí)注重搞好電機(jī)的每個(gè)部位的密封， 例如在各法蘭涂少量 704 密封膠，在螺栓上涂抹油脂， 必要時(shí)在接線(xiàn)盒等處加裝防滴濺盒， 如電機(jī)暴漏在易侵進(jìn)液體和污物的地方應(yīng)做保護(hù)罩； 對(duì)在此環(huán)境中運(yùn)行的電機(jī)要縮短小修和中修周期，嚴(yán)重時(shí)要及時(shí)進(jìn)行中修。2 由于軸承損壞，軸彎曲等原因致使定、轉(zhuǎn)子磨擦（俗稱(chēng)掃膛）引起鐵心溫度急劇上升，燒毀槽盡緣、匝間盡緣，從面造成繞組匝間短路或?qū)Φ亍胺排凇?。?yán)重時(shí)會(huì)使定子鐵心倒槽、錯(cuò)位、轉(zhuǎn)軸磨損、端蓋報(bào)廢等。軸承損壞一般由下列原因造成：軸承裝配不當(dāng)，如冷裝時(shí)不均

3、勻敲擊軸承內(nèi)圈使軸受到磨損， 導(dǎo)致軸承內(nèi)圈和軸承配合失往過(guò)盈量或過(guò)盈量變小， 出現(xiàn)跑內(nèi)圈現(xiàn)象， 裝電機(jī)端蓋時(shí)不均勻敲擊導(dǎo)致端蓋軸承室和軸承外圈配合過(guò)松出現(xiàn)跑外圈現(xiàn)象。 無(wú)論跑內(nèi)圈還是跑外圈均會(huì)引起軸承運(yùn)行溫升急劇上升以致燒毀， 非凡是跑內(nèi)圈故障會(huì)造成轉(zhuǎn)軸嚴(yán)重磨損和彎曲。 但中斷性跑外圈一般情況下不會(huì)造成軸承溫度急劇上升，只要軸承完好，答應(yīng)中斷性跑外圈現(xiàn)象存在。軸承腔內(nèi)未清洗干凈或所加油脂不干凈。 例如軸承保持架內(nèi)的微小剛性物質(zhì)未 _ 清理干凈，運(yùn)行時(shí)軸承滾道受損引起溫升過(guò)高燒毀軸承。軸承重新更換加工， 電機(jī)端蓋嵌套后過(guò)盈量大或橢圓度超標(biāo)引起軸承滾珠游隙過(guò)小或不均勻?qū)е螺S承運(yùn)行時(shí)磨擦力增加， 溫

4、度急劇上升直至燒毀。 由于定、 轉(zhuǎn)子鐵心軸向錯(cuò)位或重新對(duì)轉(zhuǎn)軸機(jī)加工后精度不夠，致使軸承內(nèi)、外圈不在一個(gè)切面上而引起軸承運(yùn)行“吃別勁”后溫升高直至燒毀。 由于電機(jī)本體運(yùn)行溫升過(guò)高， 且軸承補(bǔ)充加油脂不及時(shí)造成軸承缺油甚至燒毀。 由于不同型號(hào)油脂混用造成軸承損壞。軸承本身存在制造質(zhì)量新題目， 例如滾道銹斑、轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活、游隙超標(biāo)、保持架變形等。備機(jī)長(zhǎng)期不運(yùn)行，油脂變質(zhì)，軸承生銹而又未進(jìn)行中修。相應(yīng)策略：卸裝軸承時(shí)，一般要對(duì)軸承加熱至 80100，如采用軸承加熱器，變壓器油煮等，只有這樣，才能保證軸承的裝配質(zhì)量。安裝軸承前必須對(duì)其進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)的清洗， 軸承腔內(nèi)不能留有任何雜質(zhì)，填加油脂時(shí)必須保證潔凈。

5、盡量避免不必要的轉(zhuǎn)軸機(jī)加工及電機(jī)端蓋嵌套工作。組裝電機(jī)時(shí)一定要保證定、轉(zhuǎn)子鐵心對(duì)中，不得錯(cuò)位。電機(jī)外殼潔凈見(jiàn)本色，透風(fēng)必須有保證，冷卻裝置不能有積垢，風(fēng)葉要保持完好。禁止多種潤(rùn)滑油脂混用。 安裝軸承前先要對(duì)軸承進(jìn)行全面仔細(xì)的完好性檢查。 對(duì)于長(zhǎng)期不用的電機(jī)， 使用前必須進(jìn)行必要的解體檢查，更新軸承油脂。3 由于繞組端部較長(zhǎng)或局部受到損傷和端蓋或其它附件相磨擦，導(dǎo)致繞組局部燒壞。相應(yīng)策略：電機(jī)在更新繞組時(shí)，必須按原數(shù)據(jù)嵌線(xiàn)。檢驗(yàn)電機(jī)時(shí)任何剛性物體不準(zhǔn)碰及繞組， 電機(jī)轉(zhuǎn)子抽芯時(shí)必須將轉(zhuǎn)子抬起， 杜盡定、轉(zhuǎn)子鐵芯相互磨擦。 動(dòng)用明火時(shí)必須將繞組和明火隔離并保證有一定間隔。電機(jī)回裝前要對(duì)繞組的完好性進(jìn)

6、行認(rèn)真仔細(xì)的檢查確診。4 由于長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載或過(guò)熱運(yùn)行，繞組盡緣老化加速，盡緣最薄弱點(diǎn)碳化引起匝間短路、相間短路或?qū)Φ囟搪返痊F(xiàn)象使繞組局部燒毀。相應(yīng)策略：盡量避免電動(dòng)機(jī)過(guò)載運(yùn)行。保證電動(dòng)機(jī)潔凈并透風(fēng)散熱良好。 避免電動(dòng)機(jī)頻繁啟動(dòng)， 必要時(shí)需對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子做動(dòng)平衡試驗(yàn)。5 電機(jī)繞組盡緣受機(jī)械振動(dòng)（如啟動(dòng)時(shí)大電流沖擊，所拖動(dòng)設(shè)備振動(dòng)，電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡等）功能，使繞組出現(xiàn)匝間松馳、盡緣裂紋等不良現(xiàn)象，破壞效應(yīng)不斷積累，熱脹冷縮使繞組受到磨擦，從而加速了盡緣老化，終極導(dǎo)致最先碳化的盡緣破壞直至燒毀繞組。相應(yīng)策略：盡可能避免頻繁啟動(dòng)，非凡是高壓電機(jī)。保證被拖動(dòng)設(shè)備和電機(jī)的振動(dòng)值在規(guī)定范圍內(nèi)。三、三相異步電動(dòng)機(jī)一相

7、或兩相繞組燒毀（或過(guò)熱）的原因及策略假如出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)一相或兩相繞組燒壞（或過(guò)熱），一般都是由于缺相運(yùn)行所致。在這里不作深刻的理論分析，僅作扼要說(shuō)明。當(dāng)電機(jī)不論何種原因缺相后，電動(dòng)機(jī)固然尚能繼續(xù)運(yùn)行，但轉(zhuǎn)速下降，滑差變大，其中 B、C兩相變?yōu)榇?lián)關(guān)系后和 A相并聯(lián)，在負(fù)荷不變的情況下， A 相電流過(guò)大，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，該相繞組必然過(guò)熱而燒毀。為三相異步電動(dòng)機(jī)繞組為 Y 接法的情況：電源缺相后，電動(dòng)機(jī)尚可繼續(xù)運(yùn)行，但同樣轉(zhuǎn)速明顯下降，轉(zhuǎn)差變大，磁場(chǎng)切割導(dǎo)體的速率加大，這時(shí) B 相繞組被開(kāi)路， A、C 兩相繞組變?yōu)榇?lián)關(guān)系且通過(guò)電流過(guò)大，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，將導(dǎo)致兩相繞組同時(shí)燒壞。這里需要非凡指出，假如停止的電動(dòng)

8、機(jī)缺一相電源合閘時(shí)，一般只會(huì)發(fā)生嗡嗡聲而不能啟動(dòng)， 這是由于電動(dòng)機(jī)通進(jìn)對(duì)稱(chēng)的三相交流電會(huì)在定子鐵心中產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，但當(dāng)缺一相電源后，定子鐵心中產(chǎn)生的是單相脈動(dòng)磁場(chǎng)，它不能使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。因此，電源缺相時(shí)電動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)。但在運(yùn)行中， 電動(dòng)機(jī)氣隙中產(chǎn)生的是三相諧波成分較高的橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，所以，正在運(yùn)行中的電動(dòng)機(jī)缺相后仍能運(yùn)轉(zhuǎn)，只是磁場(chǎng)發(fā)生畸變，有害電流成分急劇增大，終極導(dǎo)致繞組燒壞。相應(yīng)策略：無(wú)論電動(dòng)機(jī)是在靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)，缺相運(yùn)行帶來(lái)的直接危害就是電機(jī)一相或兩相繞組過(guò)熱甚至燒壞。和此同時(shí)，由于動(dòng)力電纜的過(guò)流運(yùn)行加速了盡緣老化。非凡是在靜態(tài)時(shí)， 缺相會(huì)在電機(jī)繞組中產(chǎn)生幾倍于額定電流的堵轉(zhuǎn)電

9、流。其繞組燒壞的速度比運(yùn)行中忽然缺相更快更嚴(yán)重。 所以在我們對(duì)電機(jī)進(jìn)行日常維護(hù)和檢驗(yàn)的同時(shí)，必須對(duì)電機(jī)相應(yīng)的MCC功能單元進(jìn)行全面的檢驗(yàn)和試驗(yàn)。尤其是要認(rèn)真檢查負(fù)荷開(kāi)關(guān)、動(dòng)力線(xiàn)路、靜動(dòng)觸點(diǎn)的可靠性。杜盡缺相運(yùn)行。結(jié)論：在電機(jī)損壞事故中 77%屬于維護(hù)不良（如電機(jī)進(jìn)水、軸承缺油、透風(fēng)不暢等） 、檢驗(yàn)不當(dāng)（如軸承拆裝不當(dāng)、 缺陷消除不 _ 、附件不全等）、 機(jī)加工精度不符合要求（如對(duì)轉(zhuǎn)軸堆焊后加工精度不夠、端蓋嵌套過(guò)盈量大等）、運(yùn)行環(huán)境惡劣（如現(xiàn)場(chǎng)跑冒滴漏嚴(yán)重、水沖電機(jī)等）等原因所致。 ?？匆陨戏治瞿軌?qū)氖码姽すぷ鞯穆殕T有所幫助和鑒戒。? 金續(xù)曾 . 電機(jī)維修手冊(cè) . 中國(guó)水利水電出版社 .xx

10、? 鄭新才 陳剛 . 電機(jī)原理及應(yīng)用 . 中國(guó)水利水電出版社 .xx? 曾令全 李書(shū)全 . 電機(jī)學(xué) . 機(jī)械工業(yè)出版社 .xx? 戴文進(jìn) 徐龍權(quán) . 電機(jī)學(xué) . 清華大學(xué)出版社 .xx電機(jī)論文題目：電動(dòng)機(jī)的發(fā)展前景與選擇院 系： 工學(xué)院機(jī)械系專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)：姓 名：學(xué) 號(hào)：時(shí) 間： xx 年 5 月 31 日摘要 近幾十年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)、微 電子技術(shù)及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，中、小 功率電動(dòng)機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人們的日常生活中都有極其廣泛的的應(yīng)用。特別是 在鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及家用電器中，更需要有大量的中、小功率電動(dòng)機(jī)。由于這種電動(dòng) 機(jī)的發(fā)展及廣泛的應(yīng)用，它的使用、保養(yǎng)和維護(hù)工作也

11、越來(lái)越重要。 電動(dòng)機(jī)機(jī)應(yīng)用廣泛，種類(lèi)繁多、性能各異，分類(lèi)方法也很多。 本文主要介紹了電動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展及選擇電動(dòng)機(jī)是一種實(shí)現(xiàn)機(jī)、電能量轉(zhuǎn)換的電磁裝置。常見(jiàn)的電動(dòng)機(jī)可分為交流 電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)是隨著生產(chǎn)力的發(fā)展而發(fā)展的，反過(guò)來(lái)，電動(dòng)機(jī)的發(fā)展也促進(jìn)了社 會(huì)生產(chǎn)力的不斷提高。從 19 世紀(jì)末期起，電動(dòng)機(jī)就逐漸代替蒸汽機(jī)作為拖動(dòng)生 產(chǎn)機(jī)械的原動(dòng)機(jī)，一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，雖然電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)變化不大，但是電 動(dòng)機(jī)的類(lèi)型增加了許多， 在運(yùn)行性能， 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面也都有了很大的改進(jìn)和 提高，而且隨著自動(dòng)控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在一般旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的理論 基礎(chǔ)上又發(fā)展出許多種類(lèi)的控制電動(dòng)機(jī)，控制電動(dòng)機(jī)具有高

12、可靠性、好精確度 、快速響應(yīng)的特點(diǎn)，已成為電動(dòng)機(jī)學(xué)科的一個(gè)獨(dú)立分支。 單相電機(jī)不能理解為直流電機(jī) . 交流電機(jī)分單相電動(dòng)機(jī)和三相電動(dòng)機(jī) . 沒(méi)有 兩相電機(jī) .一、三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理三相異步電動(dòng)機(jī)要旋轉(zhuǎn)起來(lái)的先決條件是具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組就是用來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的。我們知道，三相電源相與相之間的電壓 在相位上是相差 120 度的，三相異步電動(dòng)機(jī)定子中的三個(gè)繞組在空間方位上也 互差 120 度，這樣，當(dāng)在定子繞組中通入三相電源時(shí)，定子繞組就會(huì)產(chǎn)生一個(gè) 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)， 定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)后，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體（鼠籠條）將切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的 磁力線(xiàn)而產(chǎn)生感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中的電流又與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相

13、互作用產(chǎn)生電磁力， 電磁力產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)起來(lái)。一般情況下，電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速不同步。為此我們稱(chēng)三相電動(dòng)機(jī)為異步電動(dòng) 機(jī)。二、單相交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理 單相交流電動(dòng)機(jī)只有一個(gè)繞組，轉(zhuǎn)子是鼠籠式的。 單相電不能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) . 要使單相電動(dòng)機(jī)能自動(dòng)旋轉(zhuǎn)起來(lái)，我們可在定子中加 上一個(gè)起動(dòng)繞組，起動(dòng)繞組與主繞組在空間上相差 90 度，起動(dòng)繞組要串接一個(gè) 合適的電容， 使得與主繞組的電流在相位上近似相差 90 度， 即所謂的分相原理。 這樣兩個(gè)在時(shí)間上相差 90 度的電流通入兩個(gè)在空間上相差 90 度的繞組，將會(huì) 在空間上產(chǎn)生（兩相）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用

14、下，轉(zhuǎn)子就能自動(dòng)起動(dòng)。目錄摘要引言電動(dòng)機(jī)分類(lèi)、第一章 電動(dòng)機(jī)分類(lèi)、發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)1.1電動(dòng)機(jī)分類(lèi)1.2電動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀1.3電動(dòng)機(jī)的未來(lái)第二章電動(dòng)機(jī)的工作原理2.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理2.2三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)第三章電動(dòng)機(jī)的選擇3.1電動(dòng)機(jī)種類(lèi)、型式、額定轉(zhuǎn)速、額定電壓的選擇3.2連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)容量的選擇3.3短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)容量的選擇3.4斷續(xù)周期工作制電動(dòng)機(jī)容量的選擇3.5電動(dòng)機(jī)容量選擇的工程方法.總結(jié)_第一章電動(dòng)機(jī)分類(lèi)、發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)1.1電動(dòng)機(jī)分類(lèi)電動(dòng)機(jī)機(jī)應(yīng)用廣泛，種類(lèi)繁多、性能各異，分類(lèi)方法也很多。1. 根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作電源的不同， 可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。其中交流

15、電 動(dòng)機(jī)還分為單相電動(dòng)機(jī)和三相電動(dòng)機(jī)。2. 電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。 同步電動(dòng)機(jī)還可 分為永磁同步電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng)機(jī)和磁滯同步電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)可分為 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和交流換向器電動(dòng)機(jī)。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)又分為三相異步電動(dòng)機(jī)、單相異 步電動(dòng)機(jī)和罩極異步電動(dòng)機(jī)。交流換向器電動(dòng)機(jī)又分為單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)、交直 流兩用電動(dòng)機(jī)和推斥電動(dòng)機(jī)。3. 電動(dòng)機(jī)按起動(dòng)與運(yùn)行方式可分為電容起動(dòng)式電動(dòng)機(jī)、電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)、電 容起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)和分相式電動(dòng)機(jī)。按用途分類(lèi)。電動(dòng)機(jī)按用途可分為驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和控制用電動(dòng)機(jī)。驅(qū)動(dòng)用電動(dòng) 機(jī)又分為電動(dòng)工具用電動(dòng)機(jī)、 家電用電動(dòng)機(jī)及其它通用小型機(jī)械設(shè)備用電動(dòng)機(jī)。

16、 控制用電動(dòng)機(jī)又分為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)等。4. 電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可分為籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。5. 電動(dòng)機(jī)按運(yùn)轉(zhuǎn)速度可分為高速電動(dòng)機(jī)、低速電動(dòng)機(jī)、恒速電動(dòng)機(jī)、調(diào)速電動(dòng) 機(jī)。1.2電動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀電動(dòng)機(jī)是一種實(shí)現(xiàn)機(jī)、電能量轉(zhuǎn)換的電磁裝置。它是隨著生產(chǎn)力的發(fā)展而發(fā)展 的，反過(guò)來(lái)，電動(dòng)機(jī)的發(fā)展也促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)力的不斷提高。從 19 世紀(jì)末期起， 電動(dòng)機(jī)就逐漸代替蒸汽機(jī)作為拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的原動(dòng)機(jī)，一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，雖然 電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)變化不大，但是電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型增加了許多，在運(yùn)行性能，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面也都有了很大的改進(jìn)和提高，而且隨著自動(dòng)控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)技 術(shù)的發(fā)展，在一般旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的理

17、論基礎(chǔ)上又發(fā)展出許多種類(lèi)的控制電動(dòng)機(jī)，控制電動(dòng)機(jī)具有高可靠性、好精確度、快速響應(yīng)的特點(diǎn)，已成為電動(dòng)機(jī)學(xué)科的 一個(gè)獨(dú)立分支。 電動(dòng)機(jī)的功能是將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，它可以作為拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械的動(dòng)力， 是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)應(yīng)用最多的動(dòng)力機(jī)械。 在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)各種生產(chǎn)工藝過(guò)程，需要各種各樣的生產(chǎn) 機(jī)械。拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)，可以采用氣動(dòng)，液壓傳動(dòng)和電力拖動(dòng)。由于電 力拖動(dòng)具有控制簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)性能好、耗損小、經(jīng)濟(jì)，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和自動(dòng) 控制等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此大多數(shù)生產(chǎn)機(jī)械都采用電力拖動(dòng)。 按照電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)不同， 電力拖動(dòng)系統(tǒng)分為直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)和交流電力拖動(dòng) 系統(tǒng)兩大類(lèi)。 縱觀(guān)電力拖動(dòng)的發(fā)展

18、過(guò)程，交、直流兩種拖動(dòng)方式并存于各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域。在交 流電出現(xiàn)以前，直流電力拖動(dòng)是唯一的一種電力拖動(dòng)方式， 19 世紀(jì)末期，由于 研制出了經(jīng)濟(jì)實(shí)用的交流電動(dòng)機(jī)，致使交流電力拖動(dòng)在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng) 用，但隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，特別是精密機(jī)械加工與冶金工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的進(jìn)步， 對(duì)電力拖動(dòng)在起動(dòng)，制動(dòng)，正反轉(zhuǎn)以及調(diào)速精度與范圍等靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)方面提出了新的，更高的要求。由于交流電力拖動(dòng)比直流電力拖動(dòng)在技術(shù)上難 以實(shí)現(xiàn)這些要求，所以 20 世紀(jì)以來(lái)，在可逆，可調(diào)速與高精度的拖動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域 中，相當(dāng)時(shí)期內(nèi)幾乎都是采用直流電力拖動(dòng)，而交流電力拖動(dòng)則主要用于恒轉(zhuǎn) 速系統(tǒng)。 雖然直流電動(dòng)機(jī)具有調(diào)速性能優(yōu)異這一突

19、出特點(diǎn)，但是由于它具有電刷與換向 器（又稱(chēng)整流子），使得他的故障率較高，電動(dòng)機(jī)的使用環(huán)境也受到了限制（如不能在有易爆氣體及塵埃多的場(chǎng)合使用），其電壓等級(jí)，額定轉(zhuǎn)速，單機(jī)容量 的發(fā)展也受到了限制。所以，在 20 世紀(jì) 60 年代以后，隨著電力電子技術(shù)的發(fā) 展， 半導(dǎo)體交流技術(shù)的交流技術(shù)的交流調(diào)速系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。尤其是 70 年代以來(lái)， 大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，為交流電力拖動(dòng)的廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了 有利條件。諸如交流電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速，各種類(lèi)型的變頻調(diào)速，無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)調(diào)速等，使得交流電力拖動(dòng)逐步具備了調(diào)速范圍寬，穩(wěn)態(tài)精度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng) 快以及在四象限做可逆運(yùn)行等良好的技術(shù)性能， 在調(diào)速性能方面

20、完全可與直流電力拖動(dòng)媲美。除此之外， 由于交流電力拖動(dòng)具有調(diào)速性能優(yōu)良，維修費(fèi)用低 等優(yōu)點(diǎn)，將廣泛應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)電氣自動(dòng)化領(lǐng)域中，并逐步取代直流電力拖動(dòng) 而成為電力拖動(dòng)的主流。步進(jìn)電機(jī)隨著現(xiàn)代高新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電機(jī)技術(shù)的逐漸成熟，各式各樣的電機(jī)如雨后春筍般出現(xiàn)。也正是在這時(shí)，步進(jìn)電機(jī)順應(yīng)著時(shí)代產(chǎn)生了。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(dòng)化控制系統(tǒng)中。它是用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制， 將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線(xiàn)位移的微電動(dòng)機(jī)，它最突出的優(yōu)點(diǎn)是可以在寬廣的頻率范圍內(nèi)通過(guò)改變脈沖頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，快速起停、正反轉(zhuǎn)控制及制動(dòng)等，并且用其組成的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)既簡(jiǎn)單、廉價(jià)，又非?？?/p>

21、行，因此在打印機(jī)等辦公自動(dòng)化設(shè)備以及各種控制裝置等眾多領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用。 隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的需求量與日俱增， 研制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及其控制系統(tǒng)具有十分重要的意義。步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使用的是脈沖信號(hào)，而脈沖是數(shù)字信號(hào)，這恰是計(jì)算機(jī)所擅長(zhǎng)處理的數(shù)據(jù)類(lèi)型。 從 20 世紀(jì) 80 年代開(kāi)始開(kāi)發(fā)出了專(zhuān)用的 IC 驅(qū)動(dòng)電路，今天，在打印機(jī)、磁盤(pán)器等的OA裝置的位置控制中，步進(jìn)電機(jī)都是不可缺少的組成部分之一?？傮w上說(shuō)，步進(jìn)電機(jī)有如下優(yōu)缺點(diǎn)： 1不需要反饋，控制簡(jiǎn)單； 2與微機(jī)的連接、速度控制（啟動(dòng)、停止和反轉(zhuǎn)）及驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單；3沒(méi)有角累積誤差； 4停止時(shí)也可保持轉(zhuǎn)距； 5沒(méi)有

22、轉(zhuǎn)向器等機(jī)械部分，不需要保養(yǎng)，故造價(jià)較低； 6即使沒(méi)有傳感器，也能精確定位；7根椐給定的脈沖周期，能夠以任意速度轉(zhuǎn)動(dòng)；但是，這種電機(jī)也有自身的缺點(diǎn)，比如說(shuō)難以獲得較大的轉(zhuǎn)矩；不宜用作高速轉(zhuǎn)動(dòng)；在體積重量方面沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，能源利用率低；超過(guò)負(fù)載時(shí)會(huì)破壞同步，速工作時(shí)會(huì)發(fā)出振動(dòng)和噪聲。說(shuō)了這么多，那么步進(jìn)電機(jī)到底是怎樣的呢？現(xiàn)在讓我們一起走入步進(jìn)電機(jī)的世界探究探究吧。 首先說(shuō)說(shuō)步進(jìn)電機(jī)的分類(lèi)吧。步進(jìn)電機(jī)在構(gòu)造上有三種主要類(lèi)型。他們分別是反應(yīng)式（ Variable Reluctance ，VR）、永磁式（ Permanent Mag,PM）和混合式（ Hybrid Stepping,HS ）。他們由于組

23、成不同自然也各有其優(yōu)缺點(diǎn)。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)定子上有繞組、轉(zhuǎn)子由軟磁材料組成。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、步距角小，可達(dá) 1.2 °、但動(dòng)態(tài)性能差、效率低、發(fā)熱大，可靠性難保證。永磁式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子用永磁材料制成，轉(zhuǎn)子的極數(shù)與定子的極數(shù)相同。其特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)性能好、輸出力矩大，但這種電機(jī)精度差，步矩角大（一般為 7.5 °或 15°）。那么，這兩種步進(jìn)電機(jī)如果單獨(dú)使用都不能滿(mǎn)足達(dá)到最好效果，所以這時(shí)，混合式步進(jìn)電機(jī)就應(yīng)運(yùn)而生了。它綜合了反應(yīng)式和永磁式的優(yōu)點(diǎn)，其定子上有多相繞組、轉(zhuǎn)子上采用永磁材料， 轉(zhuǎn)子和定子上均有多個(gè)小齒以提高步矩精度。其特點(diǎn)是輸出力矩大、動(dòng)態(tài)性能好，步距角小，但

24、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本相對(duì)較高。按定子上繞組來(lái)分，共有二相、三相和五相等系列。最受歡迎的是兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，約占97%以上的市場(chǎng)份額，其原因是性?xún)r(jià)比高，配上細(xì)分驅(qū)動(dòng)器后效果良好。該種電機(jī)的基本步距角為1.8 °/ 步，配上半步驅(qū)動(dòng)器后，步距角減少為 0.9 °，配上細(xì)分驅(qū)動(dòng)器后其步距角可細(xì)分達(dá) 256 倍（0.007 °/ 微步）。由于摩擦力和制造精度等原因，實(shí)際控制精度略低。 同一步進(jìn)電機(jī)可配不同細(xì)分的驅(qū)動(dòng)器以改變精度和效果。那么，步進(jìn)電機(jī)的工作原理又到底是怎樣的呢？我通過(guò)查閱了大量資料，現(xiàn)在就以三項(xiàng)步進(jìn)電機(jī)為例說(shuō)明一下步進(jìn)電機(jī)的工作原理。三相步進(jìn)電機(jī)的定子鐵心上有六

25、個(gè)形狀相同的大齒，相鄰兩個(gè)大齒之間的夾角為 60 度。每個(gè)大齒上都套有一個(gè)線(xiàn)圈，徑向相對(duì)的兩個(gè)線(xiàn)圈串聯(lián)起來(lái)成為一相繞組。 各個(gè)大齒的內(nèi)表面上又有若干個(gè)均勻分布的小齒。轉(zhuǎn)子是一個(gè)圓柱形鐵心，外表面上圓周方向均勻的布滿(mǎn)了小齒。轉(zhuǎn)子小齒的齒距是和定子相同的。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使轉(zhuǎn)子齒數(shù)能被二整除。但某一相繞組通電， 而轉(zhuǎn)子可自由旋轉(zhuǎn)時(shí)， 該相兩個(gè)大齒下的各個(gè)小齒將吸引相近的轉(zhuǎn)子小齒， 使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到轉(zhuǎn)子小齒與該相定子小齒對(duì)齊的位置，而其它兩相的各個(gè)大齒下的小齒必定和轉(zhuǎn)子的小齒分別錯(cuò)開(kāi)正負(fù) 1/3 的齒距，形成“齒錯(cuò)位”，從而形成電磁引力使電動(dòng)機(jī)連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)下去。 和反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不同， 永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的繞組

26、電流要求正，反向流動(dòng)，故驅(qū)動(dòng)電路一般要做成雙極性驅(qū)動(dòng)?；旌鲜讲竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)的繞組電流也要求正， 反向流動(dòng)，故驅(qū)動(dòng)電路通常也要做成雙極性。這大概就是步進(jìn)電機(jī)的工作原理了。當(dāng)然，由于步進(jìn)電機(jī)不能直接接到交直流電源上工作，所以，就而必須使用專(zhuān)用設(shè)備步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 . 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能，除與電機(jī)本身的性能有關(guān)外，也在很大程度上取決于驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)劣。典型的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由步進(jìn)電機(jī)控制器、 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)電機(jī)本體三部分組成。步進(jìn)電機(jī)控制器發(fā)出步進(jìn)脈沖和方向信號(hào)，每發(fā)一個(gè)脈沖，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角，即步進(jìn)一步。步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的高低、升速或降速、啟動(dòng)或停止都完全取決于脈沖的有無(wú)

27、或頻率的高低。 控制器的方向信號(hào)決定步進(jìn)電機(jī)的順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。通常，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器由邏輯控制電路、功率驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路和電源組成。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器一旦接收到控制器的方向信號(hào)和步進(jìn)脈沖， 控制電路就按預(yù)先設(shè)定的電機(jī)通電方式產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)各相勵(lì)磁繞組導(dǎo)通或截止信號(hào)。 控制電路輸出的信號(hào)功率很低，不能提供步進(jìn)電機(jī)所需的輸出功率，必須進(jìn)行功率放大，這就是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的功率驅(qū)動(dòng)部分。 功率驅(qū)動(dòng)電路向步進(jìn)電機(jī)控制繞組輸入電流，使其勵(lì)磁形成空間旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)。保護(hù)電路在出現(xiàn)短路、過(guò)載、過(guò)熱等故障時(shí)迅速停止驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)的運(yùn)行。當(dāng)然，步進(jìn)電機(jī)也有一個(gè)特別大的缺點(diǎn)，那就是發(fā)熱較為嚴(yán)重。通常見(jiàn)到的各類(lèi)

28、電機(jī)，內(nèi)部都是有鐵芯和繞組線(xiàn)圈的。繞組有電阻，通電會(huì)產(chǎn)生損耗， 損耗大小與電阻和電流的平方成正比， 這就是我們常說(shuō)的銅損，如果電流不是標(biāo)準(zhǔn)的直流或正弦波， 還會(huì)產(chǎn)生諧波損耗；鐵心有磁滯渦流效應(yīng)，在交變磁場(chǎng)中也會(huì)產(chǎn)生損耗，其大小與材料，電流，頻率，電壓有關(guān)，這叫鐵損。銅損和鐵損都會(huì)以發(fā)熱的形式表現(xiàn)出來(lái)，從而影響電機(jī)的效率。 步進(jìn)電機(jī)一般追求定位精度和力矩輸出，效率比較低，電流一般比較大，且諧波成分高，電流交變的頻率也隨轉(zhuǎn)速而變化， 因而步進(jìn)電機(jī)普遍存在發(fā)熱情況， 且情況比一般交流電機(jī)嚴(yán)重。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)也有其獨(dú)特的地方，它同時(shí)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。 那么，步進(jìn)電機(jī)又有那些

29、特點(diǎn)呢？第一，一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的 3-5%，且不累積。第二，步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度。 由于步進(jìn)電機(jī)溫度過(guò)高首先會(huì)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(lái)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。第三，步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)；頻率越高，反向電動(dòng)勢(shì)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。第四，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(wú)法啟動(dòng) , 并伴有嘯叫聲。步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)： 空