1、1 .對三相反應(yīng)式步進電動機的原理、驅(qū)動方式進行了描述。答案：結(jié)構(gòu)：三相反應(yīng)式步進電動機是現(xiàn)有的步進大頭針電動機，磁轉(zhuǎn)子鐵芯通過與從定子產(chǎn)生的脈沖電磁場相互作用而旋轉(zhuǎn)。 三相反應(yīng)式步進電動機的工作原理比較簡單，轉(zhuǎn)子上均勻分布有多個小齒，定子齒有三個勵磁繞組阻力，其幾何軸線依次偏離轉(zhuǎn)子齒軸線。 電動機的位置和速度與導(dǎo)電次數(shù)(脈沖數(shù))和頻率呈一對一的對應(yīng)關(guān)系。 方向由導(dǎo)電順序決定。工作原理：旋轉(zhuǎn)： a相通電，b、c相不通電時，通過磁場的作用，齒1和a對齊(轉(zhuǎn)子不受任何力也相同)。 像b相通電那樣，在a、c相不通電的情況下，齒2應(yīng)該對準(zhǔn)b，此時轉(zhuǎn)子向右移動1/3，此時齒3和c的移動為1/3，齒4和a

2、的移動(-1/3)=2/3。 如果c相通電，則a、b相不通電，齒3應(yīng)該與c對齊，此時轉(zhuǎn)子進一步向右移動1/3，此時齒4與a錯開1/3對齊。 a相通電、b、c相非通電、齒4與a一致，轉(zhuǎn)子以向1/3右移動的方式分別經(jīng)過a、b、c、a通電狀態(tài)，齒4 (即齒1的前一齒)向a相移動，電動機轉(zhuǎn)子向右旋轉(zhuǎn)1個齒距，持續(xù)按壓a、b 由此可知，馬達的位置和速度與導(dǎo)電次數(shù)(脈沖數(shù))和頻率具有一對一的對應(yīng)關(guān)系。 方向由導(dǎo)電順序決定。 但是，從力矩、平滑度、噪音及減少角度等方面考慮。 多采用A-AB-B-BC-C-CA-A這樣的導(dǎo)電狀態(tài)，這樣將原來的各步驟的1/3改變?yōu)?/6。 根據(jù)二相電流的不同組合，將其1/3設(shè)為

3、1/12、1/24，這也是電機細(xì)分驅(qū)動的基本理論依據(jù)。 不容易推出：電機定子有m相勵磁繞組阻力，其軸線分別偏離轉(zhuǎn)子齒軸線1/m、2/m(m-1)/m、1。 然后，控制導(dǎo)電率使得電機按一定相位順序正反轉(zhuǎn)33到354是一個旋轉(zhuǎn)的物理條件。 只要滿足這個條件，理論上任何相的步進電動機都可以制作，但從成本等多方面考慮，市場上一般以二、三、四、五相為多。轉(zhuǎn)矩：如果對電動機通電，則在定子和定子間產(chǎn)生的磁場(磁通)中，轉(zhuǎn)子和定子錯開一定角度而產(chǎn)生的力f與(d/d)成比例的s是磁通=Br*S Br磁密，s是導(dǎo)磁率面積f與L*D*Br成比例的l是鐵元素心有效長度，d是轉(zhuǎn)矩由于與磁密封成比例(僅考慮線性狀態(tài))，因

4、此電動機有效體積越大，勵磁安匝數(shù)越大，固定轉(zhuǎn)子間空氣隙越小，電機扭矩越大，反之亦然。驅(qū)動方式：功率驅(qū)動器最初采用單電壓驅(qū)動電路，此后出現(xiàn)了高低壓驅(qū)動電路、斬波恒流驅(qū)動電路、調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動電路等。1 .單電壓限流型驅(qū)動電路這是一個簡單的驅(qū)動電路，如圖2.5所示，是針對步進電動機的一相繞組的驅(qū)動電路。 l是電滾子繞組，晶體管VT可以認(rèn)為是無觸點開關(guān)，其理想的動作狀態(tài)是有可能通過電流接近矩形波。 但是，由于電感量線圈的電流指數(shù)有規(guī)律地上升，因此其時間常數(shù)在達到穩(wěn)定電流之前需要花費時間。 由于步進電動機繞組本身的電阻小，所以時間常數(shù)大，對電動機的起動頻率影響大。 為了減小時間常數(shù)，在勵磁線圈上串聯(lián)連接電

5、阻r，時間常數(shù)大幅減小，線圈電流上升的過剩過程變短，動作速度提高。 之所以在電阻r的兩端并聯(lián)連接電容器c，是因為電容器上的電壓不能急劇變化，在線圈從斷開變?yōu)榻油ǖ乃查g，電源電壓全部下降到線圈，電流上升變快，所以電容器c也被稱為加速電容器。 二極管v在晶體管VT截止時發(fā)揮續(xù)流和保護的作用，防止晶體管截止的瞬間在繞組中產(chǎn)生的反電位引起的管破壞，串聯(lián)電阻RD使電流下降更快，使繞組電流波形的后緣變陡峭。此類電路的缺點是r .有功耗。 為了提高高速性，需要增大r的電阻值，隨著電阻值變大，電源電壓也變高，電功耗也變得更大，因此限制了單電壓限流型驅(qū)動電路的使用。2 .高低壓開關(guān)型驅(qū)動電路為了提高電源效率和工

6、作頻率，如圖2.5所示，可以采用高低壓開關(guān)型電源。 高壓供電用于加速電流的增加速度，低壓用于維持穩(wěn)定的電流值。 一般高壓是低壓的數(shù)倍，施加在VT1和VT2的基極上的電壓Ub1和Ub2在一定時間內(nèi)VT1和VT2都導(dǎo)通，80v的高壓發(fā)生器施加在電動機線圈上，電流急速上升，在時間比某個值或電流比某個值高時VT2截止，供給12v電源高低壓驅(qū)動電路的優(yōu)點是電功耗小、起動力矩大、反沖頻率和工作頻率高，其缺點是大功率管數(shù)量多一半、驅(qū)動電源增加、電流波形呈凹狀、次低頻時振動嚴(yán)重、運行穩(wěn)定性差、輸出力矩降低。3 .斬波恒流驅(qū)動電路斬波恒流放大電路通過斬波方式在額定值附近使電流恒定的電路圖和電流波形圖如圖2.6所

7、示。 環(huán)分配器輸出的脈沖作為輸入信號，如果脈沖為正，則VT1和VT2導(dǎo)通，電壓U1被施加到電動機線圈上，電流增加，如果電流增大到額定電流以上，則采樣電阻上的電壓升高，控制男同性戀輸出反應(yīng)信號，VT1截止，從U2供給線圈上的電流如果采樣電阻上的電壓降低的信號放大，VT1再次導(dǎo)通地循環(huán)往復(fù)，則在繞組中產(chǎn)生圖2.7所示的波形，電流以額定電流值上下變動而成為鋸齒狀，接近恒定電流，因此被稱為恒流斬波驅(qū)動電路。這樣電路構(gòu)成雖然復(fù)雜，但同時提高步進電動機的運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩特性、起動轉(zhuǎn)矩特性、慣性頻率特性，使繞組中的脈沖電流邊緣陡峭，高速響應(yīng)良好，而且沒有外接電阻，因此電功耗大幅降低，效率提高，步進電動機在寬頻率范圍

8、內(nèi)恒定因此，截止波恒流放大電路廣泛用于要求高的操縱系統(tǒng)。4 .調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動電路FM調(diào)壓驅(qū)動電路如圖2.8所示，分為3個部分：開關(guān)調(diào)壓、FM調(diào)壓控制和功率放大，電壓一般與頻率呈線性關(guān)系，在理想條件下，步進電機的轉(zhuǎn)矩保持恒定，電源電壓隨著工作頻率的上升而上升，隨著工作頻率的下降而下降調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動可以使次低頻振動減小，低速時繞組電流上升的上升沿平緩，避免轉(zhuǎn)子到達新的穩(wěn)定平衡位置時產(chǎn)生超調(diào)量。 高速時，為了提高步進電機的負(fù)載能力，產(chǎn)生一盞茶的線圈電流，需要陡峭的前端。 這要求驅(qū)動電源供給線圈的電壓與電滾子的運轉(zhuǎn)頻率的直接關(guān)系。 也就是說，次低頻時以低電壓供給功率，射頻波時以高電壓供給功率，頻率調(diào)制調(diào)諧

9、驅(qū)動方式可以很好地滿足這一要求。2 .三相反應(yīng)式步進電機的高低壓控制原理和設(shè)定修訂。工作原理：高電壓由電機和晶體管的特性決定，低電壓是步進電機線圈的額定電壓。 啟動時，輸入信號全部有效，對線圈施加高電壓。達到額定轉(zhuǎn)速后，輸入信號無效，繼續(xù)有效，對線圈施加低電壓。 電路具有以下特征在寬頻率范圍內(nèi)可獲得大的平均電流，電流波形得到大幅改善，轉(zhuǎn)矩特性良好電功耗小，起動力矩大；啟動頻率和動作頻率高控制電路復(fù)雜，2倍大功率管多追加了驅(qū)動電源，電流波形呈凹狀次低頻時的振蕩嚴(yán)重，平滑性差，輸出扭矩下降1 .三相單三拍=ABCA。三相雙三拍=ABBCCAAB。三相(混)六拍=AABBBCCCA。電路設(shè)定修訂：為

10、了提高電源效率和工作頻率，如圖2.5所示，可以采用高低壓開關(guān)型電源。 高壓供電用于加速電流的增加速度，低壓用于維持穩(wěn)定的電流值。 一般高壓是低壓的數(shù)倍，施加在VT1和VT2的基極上的電壓Ub1和Ub2在一定時間內(nèi)VT1和VT2都導(dǎo)通，80v的高壓發(fā)生器施加在電動機線圈上，電流急速上升，在時間比某個值或電流比某個值高時VT2截止，供給12v電源高低壓驅(qū)動電路的優(yōu)點是電功耗小、起動力矩大、反沖頻率和工作頻率高，其缺點是大功率管數(shù)量多一半、驅(qū)動電源增加、電流波形呈凹狀、次低頻時振動嚴(yán)重、運行穩(wěn)定性差、輸出力矩降低。3.PLC是以軟件環(huán)方式控制三相反應(yīng)式步進電動機硬件配線原理的設(shè)定修正。步進電動機通過

11、輸入脈沖信號來進行控制，即，電動機的總旋轉(zhuǎn)角度由輸入脈沖總數(shù)決定，本設(shè)定修正通過使用單片微型計算機向步進電動機發(fā)送控制信號來進行步進(1)設(shè)定修訂塔斯克PLC以軟件環(huán)方式控制了三相反應(yīng)式步進電機的硬件布線原理設(shè)定修正，經(jīng)過分析，系統(tǒng)具有以下功能：表：投入產(chǎn)出連接端子分配表分類零配件地址作用輸入按鈕SB1X000游戲開始按鈕SB2X001停止輸出a相繞組Y000a相切24V電壓b相繞組Y001b相切24V電壓c相繞組Y002c相切24V電壓(2)任務(wù)分析整個操縱系統(tǒng)由PLC和步進大頭針電機構(gòu)成。 由于PLC具有實時刷新技術(shù)，輸出信號的頻率達到數(shù)千赫以上，因此脈沖分配能夠具有高分配速度，并且能夠利

12、用步進電動機的速度響應(yīng)能力，提高系統(tǒng)整體的高速性。 另外，PLC有采用高大功率晶體管的輸出通訊端口，可以滿足步進電動機各相線圈數(shù)I0 V級脈沖電壓、1 A級脈沖電流的驅(qū)動要求。 PLC直接挖掘步進電機系統(tǒng)進行設(shè)定、修正時，在選擇PLC和步進大頭針電機之前，必須修正脈沖當(dāng)量、脈沖頻率、上限和最大脈沖數(shù)3個殘奧表：脈沖當(dāng)量=步進電機步進角*間距(360*變速比)脈沖頻率上限=移動速度*步進電動機細(xì)分?jǐn)?shù)/脈沖當(dāng)量最大脈沖數(shù)=移動距離*步進電動機細(xì)分?jǐn)?shù)脈沖當(dāng)量根據(jù)脈沖頻率決定PLC的高速脈沖輸出頻率，根據(jù)脈沖數(shù)決定PLC的二進制位寬度。 PLC請考慮系統(tǒng)響應(yīng)的即時性、可靠性、壽命，選擇晶體管輸出型。(

13、3)系統(tǒng)硬件原理圖PLC直接控制步進電機的系統(tǒng)分塊圖如下圖所示。(4)系統(tǒng)軟件設(shè)定修訂為了防止輸入脈沖頻率過快導(dǎo)致電機失步，可以用單片微型計算機緩沖技術(shù)輸入脈沖，然后進行脈沖分配，分配時留心脈沖率。 脈沖分配模塊按時間掃描所述緩沖器UE針織面料，并且在所述緩沖器UE針織面料不為零的情況下，將緩沖器UE針織面料針對每個輸入脈沖加一，然后將緩沖器UE針織面料減1且將分配脈沖停止為了使三相水平變化為云同步，應(yīng)該在普計程儀拉姆考慮。 如果異步分配脈沖，電機可能會錯誤旋轉(zhuǎn)。為了使電滾子以最快速度運行，如圖1.10所示，需要用梯形曲線分配脈沖分配速度。 圖的意思是，開始時(零轉(zhuǎn)速)的脈沖分配慢，電滾子旋轉(zhuǎn)

14、后，脈沖速率逐漸變快，達到最高速率。停止時，不能立即停止。 必須先降低脈沖率，最后再降低到零，停止電滾子。圖1.10脈沖率分配(5)硬件設(shè)定修訂圖第1部表：根據(jù)投入產(chǎn)出連接端子分配表，完成的PLC外部連接圖如下所示。(6)普計程儀拉姆表：制作該步進大頭針電機的PLC控制計程儀程序的說明和程序列表如下：該計程儀程序的第0-7個指令為程序運行初始化，可設(shè)定步進電機的轉(zhuǎn)速殘奧表，PLC接通電源后即可運行第8-11條指令是該計程儀程序運行的開始、停止控制段，X000接通，步進電機開始運行，X001接通時，步進電機停止運行第12-48個指令是對步進電動機執(zhí)行一個通電周期的6個步進大頭針指令，通過第48個

15、門指令“RET”的作用，該步進大頭針電動機可以繼續(xù)運行，直到X001接通。第85條指令是程序結(jié)束指令，要變更步進大頭針電動機的轉(zhuǎn)速，只要變更狀態(tài)暫存器DO的殘奧表即可。0液晶屏M8002戰(zhàn)斗機28輸出T0D01塞特S029液晶屏T03電視節(jié)目K5D030塞特S238液晶屏X00031超時空要塞S239或者M032輸出Y00110安妮X00133輸出Y00211輸出M034輸出T1D012超時空要塞S035液晶屏T113液晶屏M036塞特S2414塞特S2037超時空要塞S2415超時空要塞S2038輸出Y00216輸出Y00039輸出T0D017輸出T0D040液晶屏T018液晶屏T041塞特

16、S2519塞特S2142超時空要塞S2520超時空要塞S2143輸出Y00221輸出Y00044輸出Y00022輸出Y00145輸出T1D023輸出T1D046液晶屏T124液晶屏T147輸出S025塞特S2248RET26超時空要塞S2249結(jié)束27輸出Y0014 .請設(shè)置、修改油壓系統(tǒng)，實現(xiàn)“快進工作快退停止”的循環(huán)。 具體要求如下1 )僅在快進時，采用“液壓桿的運動速度最快”原則的連接方式2 )進路具有壓力過負(fù)荷保護定功能3 )門回路具有切換“有背壓”和“無背壓”的功能4 )停止時，液壓缸的兩室被關(guān)閉，活塞在任何位置都可以停止，可以承受一定的正負(fù)荷5 )油箱具有過濾功能。答案：注：1 .快進時，由于有差動連接，液壓桿的運動速度最快2 .在供油路上設(shè)置泄壓閥，實現(xiàn)壓力過負(fù)荷保護3 .