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SEW电机的工作原理为您解析

时间:2020-05-07      阅读:2887

SEW电机的工作原理为您解析
下面我们从SEW电机工作原理、软件设计、驱动电路分析几方面进行解析:
1. SEW电机的工作原理
该步进电机为一四相步进电机,采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电,就能使步进电机步进转动。图1是该四相反应式步进电机工作原理示意图
SEW电机开始时,开关SB接通电源,SA、SC、SD断开,B相磁极和转子0、3号齿对齐,同时,转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿,2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。
当开关SC接通电源,SB、SA、SD断开时,由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用,使转子转动,1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿,2、5号齿就和A、D相绕组磁极
产生错齿。依次类推,A、B、C、D四相绕组轮流供电,则转子会沿着A、B、C、D方向转动。
SEW电机按照通电顺序的不同,可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等,但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半,因此,八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。
单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图、b、c所示:?]
SEW电机工作时序波形图
SEW电机驱动器系统电路原理图
T89C2051将控制脉冲从P1口的~输出,经74LS14反相后进入9014,经9014放大后控制光电开关,光电隔离后,由功率管TIP122将脉冲信号进行电压和电流放大,驱动步进电机的各相绕组。使步进电机随着不同的脉冲信号分别作正转、反转、加速、减速和停止等动作。图中L1为步进电机的一相绕组。AT89C2051选用频率22MHz的晶振,选用较高晶振的目的是为了在方式2下尽量减小AT89C2051对上位机脉冲信号周期的影响。
SEW电机的RL1~RL4为绕组内阻,50Ω电阻是一外接电阻,起限流作用,也是一个改善回路时间常数的元件。D1~D4为续流二极管,使电机绕组产生的反电动势通过续流二极管(D1~D4)而衰减掉,从而保护了功率管TIP122不受损坏。
在SEW电机外接电阻上并联一个200μF电容,可以改善注入步进电机绕组的电流脉冲前沿,提高了步进电机的高频性能。与续流二极管串联的200Ω电阻可减小回路的放电时间常数,使绕组中电流脉冲的后沿变陡,电流下降时间变小,也起到提高高频工作性能的作用。
SEW电机驱动方法,以消除力距不断变化引起滞后角的问题。
电机驱动也广泛应用到更多的领域中。比如说医疗仪器及设备、计算机外设及海量存储设备、精密仪器、工业控制系统、办公自动化、机器人等领域,特别适合要求运行平稳、低噪音、响应快、使用寿命长、高输出扭矩的应用场合。
SEW电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”),它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速和定位的目的。
SEW电机细分驱动时,绕组电流不是一个方波而是阶梯波,混合式步进电机额定电流是台阶式的投入或切除。比如:电流分成n个台阶,转子则需要n次才转过一个步距角,即n细分。
细分驱动主要的优点是步距角变小,分辨率提高,且提高了电机的定位精度、启动性能和高频输出转矩;其次,减弱或消除了步进电机的低频振动,降低了步进电机在共振区工作的几率。可以说细分驱动技术是步进电机驱动器与控制技术的一个飞跃。
SEW电机一般的细分方法只改变某一相的电流,另一相电流保持不变。在O~45,Ia保持不变,Ib由O逐级变大;在45~90,Ib保持不变,Ia由额定值逐级变为0。该方法的优点是控制较为简单,在硬件上容易实现;但所合成的矢量幅值是不断变化的,输出力矩也跟着不断变化,从而引起滞后角的不断变化。

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