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特种电机-步进电动机实训

时间:2012-03-19


步进电动机实训
一.实验目的
1.加深了解步进电动机的驱动电源和电机的工作情况。 2.步进电动机基本特性的测定。

二.预习要点
1.了解步进电动机的驱动电源和工作情况 2. 步进电动机有基本特性?怎样测定?

三.实验项目
1.单步运行状态 2.角位移和脉冲数的关系 3.空载实跳频率的测定 4.空载最高连续工作频率的测定 5.转子振荡状态的观察 6.定子绕组中电流和频率的关系 7.平均转速和脉冲频率的关系

四.实验设备及仪器
1.实验台主控制屏。 2.电机导轨及测速表 3.直流电压、电流、毫安表(NMEL-06A) 4.三相可调电阻器 90?(NMEL-04A) 5.步机电机驱动电源(NMEL-10) 6.步进电机 M10 7.双踪示波器

五.实验方法及步骤
1.驱动波形观察 不接电机。 a.合上控制电源船形开关,分别按下“连续”控制开关和“正转/反转”、“三拍/六拍”,“启 动/停止”开关,使电机处于三拍正转连续运行状态。 b.用示波器观察电脉冲信号输出波形(CP 波形) ,改变“调频”电位器旋钮,频率变化 范围应不小于 5HZ~1KHZ,可从频率计上读出此频率。

c. 用示波器观察环形分 脉冲频率 计 数 配器输出的三相 A、B、C 波形之间的相序及其与 CP 置 数 脉冲波形之间的关系。 CP d.改变电机运行方式, A B C 使电机处于正转、六拍运行 控 制 信 号 状态,重复 C 的实验。 (注 清 零 复 位 单 步 意,每次改变电机运行,均 调 频 需先弹出“启动/停止”开关, 置数 连续 单步 正转 三拍 启动 再按下“复位”按钮,再重新 起动。 ) 电流 调 节 反转 六拍 停止 e.再次改变电机运行 方式, 使电机处于反转状态, 重复 C 的实验。 2.步进电机特性的测 La Lb Lc Ri ON 定和动态观察。 M:步进电机 按图 6-1 接线,注意接 OFF 电 机 绕 组 线不可接错,且接线时需断 开控制电源。 a.单步运行状态 图6-1 步进电机实验接线图 接通电源,按下述步骤 操作:按下“单步”琴键开关, “复位”按钮,“清零”按钮,最后按下“单步”按钮。 每按一次“单步”按钮,步进电机将走一步距角,绕组相应的发光管发亮,不断按下“单步” 按钮,电机转子也不断作步进运行,改变电机转向,电机作反向步进运动。 b.角位移和脉冲数的关系 按下“置数”琴键开关,给拔码开关预置步数,分别按下“复位”、“清零”按钮(操作以上步 骤须让电机处于停止状态) ,记录电机所处位置。 按下“启动/停止”开关,电机运转,观察并记录电机偏转角度,填入表 6-1。 再重新预置步数,重复观察并记录电机偏转角度,填入表 6-1,并利用公式计算电机偏 转角度与实际值是否一致。 表 6-1 序 1 2 号 60 140 预置步数 实际转子偏转角度 174 417 理论电机偏转角度 180 420

进行上述实验时,若电机处于失步状态,则数据无法读出,须调节“调频”电位器,寻找 合适的电机运转速度(可观察电机是否能正常实现正反转) ,使电机处于正常工作状态。 c.空载突跳频率的测定 电机处于连续运行状态, 按下“启动/停止”开关, 调节“调频”电位器旋钮使频率逐渐提高。 弹出“启动/停止”开关,电机停转,再重新起动电机,观察电机能否运行正常,如正常, 则继续提高频率,直至电机不失步启动的最高频率,则该频率为步进电机的空载突跳频率, 记为 Hz。 d.空载最高连续工作频率的测定。 步进电机空载连续运转后,缓慢调节“调频”电位器旋钮,使电机转速升高,仔细观察电

机是否不失步,如不失步,则继续缓慢提高频率,直至电机停转,则该频率为步进电机最高 Hz。 连续工作频率,记为 e.转子振荡状态的观察。 步进电机脉冲频率从最低开始逐步上升,观察电机的运行情况,有无出现电机声音异 常或电机转子来回偏转,即出现步进电机的振荡状态。 f.定子绕组中电流和频率的关系。 电机在空载状态下连续运行,用示波器观察取样电阻 R 波形,即为控制绕组电流波形, 改变频率,观察波形的变化。 g.平均转速和脉冲频率的关系 电机处于连续运行状态, 改变“调频”旋钮, 测量频率 f 由频率计读出) ( 与对应的转速 n, 则 n=f(f) ,填入表 6-2 中。 表 6-2 序 1 2 3 4 5 号 f(Hz) 332 448 561 644 752 n(r/min) 140 201 257 303 354

六.实验报告
对上述实验内容进行总结,并加以分析 1.步进电机处于三拍、六拍不同状态时,驱动波形的关系。 2.单步运行状态:步距角= 3° 3.角位移和脉冲数关系: 4.空载突跳频率: 5.空载最高连续工作频率: 6.平均转速和脉冲频率的特性 n=f(f)

七.思考题
1.影响步进电机步距的因素有哪些?采用何种方法步距最小? 2.平均转速和脉冲频率的关系怎样?为什么特别强调是平均转速?

八.注意事项。
步进电机驱动系统中控制信号部分电源和功放部分电源是不同的, 绝不能将电机绕组接 至控制信号部分的端子上,或将控制信号部分端子和电机绕组部分端子以任何形式连接。


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