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優(yōu)勢供應(yīng)HellermannTyton扎帶192-5203

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江蘇邱成機(jī)電有限公司

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步進(jìn)電機(jī)不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專用的驅(qū)動器，如圖4所示，它由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動單元、保護(hù)單元等組成。圖4中點(diǎn)劃線所包圍的二個單元可以用微機(jī)控制來實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動單元必須與驅(qū)動器直接耦合（防電磁干擾），也可理解成微機(jī)控制器的功率接口，這里予以簡單介紹。

1.單電壓功率驅(qū)動

圖5

圖5

實(shí)用單電壓功率驅(qū)動接口及單步響應(yīng)曲線

電路如圖5所示。在電機(jī)繞組回路中串有電阻Rs，使電機(jī)回路 雙電壓功率驅(qū)動接口

時間常數(shù)減小，高頻時電機(jī)能產(chǎn)生較大的電磁轉(zhuǎn)矩，還能緩解電機(jī)的低頻共振現(xiàn)象，但它引起附加的損耗。一般情況下，簡單單電壓驅(qū)動線路中，Rs是*的。Rs步進(jìn)電機(jī)單步響應(yīng)的改善如圖5(b)。

2.雙電壓功率驅(qū)動

雙電壓驅(qū)動的功率接口如圖5所示。雙電壓驅(qū)動的基本思路是在較低（低頻段）用較低的電壓UL驅(qū)動，而在高速（高頻段）時用較高的電壓UH驅(qū)動。這種功率接口需要兩個控制信號，Uh為高壓有效控制信號，U為脈沖調(diào)寬驅(qū)動控制信號。圖5中，功率管TH和二極管DL構(gòu)成電源轉(zhuǎn)換電路。當(dāng)Uh低電平，TH關(guān)斷，DL正偏置，低電壓UL對繞組供電。反之Uh高電平，TH導(dǎo)通，DL反偏，高電壓UH對繞組供電。這種電路可使電機(jī)在高頻段也有較大出力，而靜止鎖定時功耗減小。

3.高低壓功率驅(qū)動

高低壓功率驅(qū)動接口

如圖6所示。高低壓驅(qū)動的設(shè)計(jì)思想是，不論電機(jī) 高低壓功率驅(qū)動接口

圖6

圖6直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機(jī)運(yùn)行時靜止不動的部分稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場，由機(jī)座、主磁極、換向極、蓋、軸承和電刷裝置等組成。運(yùn)行時轉(zhuǎn)動的部分稱為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動勢，是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風(fēng)扇等組成。

定子

（1）主磁極

直流電機(jī)（圖1）

直流電機(jī)（圖1）

主磁極的作用是產(chǎn)生氣隙磁場。主磁極由主磁極鐵心和勵磁繞組兩部分組成。鐵心一般用0.5mm～1.5mm厚的硅鋼板沖片疊壓鉚緊而成，分為極身和極靴兩部分，上面套勵磁繞組的部分稱為極身，下面擴(kuò)寬的部分稱為極靴，極靴寬于極身，既可以調(diào)整氣隙中磁場的分布，又便于固定勵磁繞組。勵磁繞組用絕緣銅線繞制而成，套在主磁極鐵心上。整個主磁極用螺釘固定在機(jī)座上，

（2）換向極

換向極的作用是改善換向，減小電機(jī)運(yùn)行時電刷與換向器之間可能產(chǎn)生的換向火花，一般裝在兩個相鄰主磁極之間，由換向極鐵心和換向極繞組組成。換向極繞組用絕緣導(dǎo)線繞制而成，套在換向極鐵心上，換向極的數(shù)目與主磁極相等。

（3）機(jī)座

電機(jī)定子的外殼稱為機(jī)座。機(jī)座的作用有兩個：

一是用來固定主磁極、換向極和端蓋，并起整個電機(jī)的支撐和固定作用；

二是機(jī)座本身也是磁路的一部分，借以構(gòu)成磁極之間磁的通路，磁通通過的部分稱為磁軛。為保證機(jī)座具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和良好的導(dǎo)磁性能，一般為鑄鋼件或由鋼板焊接而成。

（4）電刷裝置

電刷裝置是用來引入或引出直流電壓和直流電流的。電刷裝置由電刷、刷握、刷桿和刷桿座等組成。電刷放在刷握內(nèi)，用彈簧壓緊，使電刷與換向器之間有良好的滑動接觸，刷握固定在刷桿上，刷桿裝在圓環(huán)形的刷桿座上，相互之間必須絕緣。刷桿座裝在端蓋或軸承內(nèi)蓋上，圓周位置可以調(diào)整，調(diào)好以后加以固定。

轉(zhuǎn)子

（1）電樞鐵心

直流電機(jī)（圖2）

直流電機(jī)（圖2）

電樞鐵心是主磁路的主要部分，同時用以嵌放電樞繞組。一般電樞鐵心采用由0.5mm厚的硅鋼片沖制而成的沖片疊壓而成，以降低電機(jī)運(yùn)行時電樞鐵心中產(chǎn)生的渦流損耗和磁滯損耗。疊成的鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上。鐵心的外圓開有電樞槽，槽內(nèi)嵌放電樞繞組。

（2）電樞繞組

電樞繞組的作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動勢，是直流電機(jī)進(jìn)行能量變換的關(guān)鍵部件，所以叫電樞。它是由許多線圈（以下稱元件）按一定規(guī)律連接而成，線圈采用高強(qiáng)度漆包線或玻璃絲包扁銅線繞成，不同線圈的線圈邊分上下兩層嵌放在電樞槽中，線圈與鐵心之間以及上、下兩層線圈邊之間都必須妥善絕緣。為防止離心力將線圈邊甩出槽外，槽口用槽楔固定。線圈伸出槽外的端接部分用熱固性無緯玻璃帶進(jìn)行綁扎。

（3）換向器

直流電機(jī)（圖3）

直流電機(jī)（圖3）

在直流電動機(jī)中，換向器

配以電刷，能將外加直流電源轉(zhuǎn)換為電樞線圈中的交變電流，使電磁轉(zhuǎn)矩的方向恒定不變；在直流發(fā)電機(jī)中，換向器配以電刷，能將電樞線圈中感應(yīng)產(chǎn)生的交變電動勢轉(zhuǎn)換為正、負(fù)電刷上引出的直流電動勢。換向器是由許多換向片組成的圓柱體，換向片之間用云母片絕緣。

（4）轉(zhuǎn)軸

轉(zhuǎn)軸起轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的支撐作用，需有一定的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，一般用圓鋼加工而成。

主要分類 播報

直流發(fā)電機(jī)

直流電機(jī)（圖6）

直流電機(jī)（圖6）

直流發(fā)電機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為直流電能的機(jī)器。它主要作為直流電動機(jī)、電解、電鍍、電冶煉、充電及交流發(fā)電機(jī)的勵磁電源等所需的直流電機(jī)。雖然在需要直流電的地方，也用電力整流元件，把交流電轉(zhuǎn)換成直流電，但從某些工作性能方面來看，交流整流電源還不能*取代直流發(fā)電機(jī)。

直流電動機(jī)

工作頻率如何，均利用高電壓UH供電來提高導(dǎo)通相繞組的電流前沿，而在前沿過后，用低電壓UL來維持繞組的電流。這一作用同樣改善了驅(qū)動器的高頻性能，而且不必再串聯(lián)電阻Rs，消除了附加損耗。高低壓驅(qū)動功率接口也有兩個輸入控制信號Uh和Ul，它們應(yīng)保持同步，且前沿在同一時刻跳變，如圖6所示。圖6中，高壓管VTH的導(dǎo)通時間tl不能太大，也不能太小，太大時，電機(jī)電流過載；太小時，動態(tài)性能改善不明顯。一般可取1~3ms。（當(dāng)這個數(shù)值與電機(jī)的電氣時間常數(shù)相當(dāng)時比較合適）。

4.斬波恒流功率驅(qū)動

圖7

圖7

恒流驅(qū)動的設(shè)計(jì)思想是，設(shè)法使導(dǎo)通相繞組的電流不論在鎖定、低頻、高頻工作時均保持固定數(shù)值。使電機(jī)具有 圖7 斬波恒流功率驅(qū)動接口

恒轉(zhuǎn)矩輸出特性。這是使用較多、效果較好的一種功率接口。圖8是斬波恒流功率接口原理圖。圖8中R是一個用于電流采樣的小阻值電阻，稱為采樣電阻。當(dāng)電流不大時，VT1和VT2同時受控于走步脈沖，當(dāng)電流超過恒流給定的數(shù)值，VT2被鎖，電源U被切除。由于電機(jī)繞組具有較大電感，此時靠二極管VD續(xù)流，維持繞組電流，電機(jī)靠消耗電感中的磁場能量產(chǎn)生出力。此時電流將按指數(shù)曲線衰減，同樣電流采樣值將減小。當(dāng)電流小于恒流給定的數(shù)值，VT2導(dǎo)通，電源再次接通。如此反復(fù)，電機(jī)繞組電流就穩(wěn)定在由給定電平所決定的數(shù)值上，形成小小的鋸齒波，如圖8所示。

圖8

圖8

斬波恒流功率驅(qū)動接口也有兩個輸入控制信號，其中u1是數(shù)字脈沖，u2是模擬信號。這種功率接口的特點(diǎn)是：高頻響應(yīng)大大提高，接近恒轉(zhuǎn)矩輸出特性，共振現(xiàn)象消除，但線路較復(fù)雜。相應(yīng)的集成功率模塊可供采用。

5.升頻升壓功率驅(qū)動

為了進(jìn)一步提高驅(qū)動系統(tǒng)的高頻響應(yīng)，可采用升頻升壓功率驅(qū)動接口。這種接口對繞組提供的電壓與電機(jī)的運(yùn)行頻率成線性關(guān)系。它的主回路實(shí)際上是一個開關(guān)穩(wěn)壓電源，利用頻率-電壓變換器，將驅(qū)動脈沖的頻率轉(zhuǎn)換成直流電平，并用此電平去控制開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸入，這就構(gòu)成了具有頻率反饋的功率驅(qū)動接口。

6.集成功率驅(qū)動

已有多種用于小功率步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的集成功率驅(qū)動接口電路可供選用。

L298芯片是一種H橋式驅(qū)動器，它設(shè)計(jì)成接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號，可用來驅(qū)動電感性負(fù)載。H橋可承受46V電壓，相電流高達(dá)2.5A。L298(或XQ298，SGS298)的邏輯電路使用5V電源，功放級使用5~46V電壓，下橋發(fā)射極均單獨(dú)引出，以便接入電流取樣電阻。L298(等)采用15腳雙列直插小瓦數(shù)式封裝，工業(yè)品等級。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖9所示。H橋驅(qū)動的主要特點(diǎn)是能夠?qū)﹄姍C(jī)繞組進(jìn)行正、反兩個方向通電。L298特別適用于對二相或

四相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動。 專用芯片構(gòu)成的步進(jìn)電動驅(qū)動系統(tǒng) 

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