1、電機分類電機的種類1按工作電源種類劃分：可分為直流電機和交流電機。1.1直流電動機按結構及工作原理可劃分：無刷直流電動機和有刷直流電動機。1.1.1有刷直流電動機可劃分：永磁直流電動機和電磁直流電動機。1.1.1.1 電磁直流電動機劃分：串勵直流電動機、并勵直流電動機、他勵直流電動機和復勵直流電動機。1.1.1.2 永磁直流電動機劃分：稀土永磁直流電動機、鐵氧體永磁直流電動機和鋁鎳鈷永磁直流電動機。1.1其中交流電機還可分：單相電機和三相電機。2按結構和工作原理劃分：可分為直流電動機、異步電動機、同步電動機。2.1 同步電機可劃分：永磁同步電動機、磁阻同步電動機和磁滯同步電動機。2.2異步電機

2、可劃分：感應電動機和交流換向器電動機。2.2.1感應電動機可劃分：三相異步電動機、單相異步電動機和罩極異步電動機等。2.2.2 交流換向器電動機可劃分：單相串勵電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機3按起動與運行方式劃分：電容起動式單相異步電動機、電容運轉式單相異步電動機、電容起動運轉式單相異步電動機和分相式單相異步電動機。4按用途劃分：驅動用電動機和控制用電動機。4.1驅動用電動機劃分：電動工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴孔等工具）用電動機、家電（包括洗衣機、電風扇、電冰箱、空調器、錄音機、錄像機、影碟機、吸塵器、照相機、電吹風、電動剃須刀等）用電動機及其它通用小型機械設備（包括各種

3、小型機床、小型機械、醫療器械、電子儀器等）用電動機。4.2控制用電動機又劃分：步進電動機和伺服電動機等。5按轉子的結構劃分：籠型感應電動機（舊標準稱為鼠籠型異步電動機）和繞線轉子感應電動機（舊標準稱為繞線型異步電動機）。6按運轉速度劃分：高速電動機、低速電動機、恒速電動機、調速電動機。1、什么是直流電機？答：輸出或輸入為直流電能的旋轉電機，稱為直流電機2、什么是交流電機答：輸出或輸入為交流電能的旋轉電機，稱為交流電機。3、什么是步進電機答：步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。通俗一點講：當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（及步進角）。您可以

4、通過控制脈沖個數來控制角位移量,從而達到準確定位的目的；同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度,從而達到調速的目的。步進電機分三種：永磁式（PM），反應式（VR）和混合式（HB）。永磁式步進一般為兩相，轉矩和體積較小，步進角一般為7.5度或15度；反應式步進一般為三相，可實現大轉矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。在歐美等發達國家80年代已被淘汰；混合式步進是指混合了永磁式和反應式的優點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為0.72度。這種步進電機的應用最為廣泛。4、什么是伺服電機答：伺服電動機又稱執行電動機，在自動控制系統中，用作執行元

5、件,把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特點是，當信號電壓為零時無自轉現象，轉速隨著轉矩的增加而勻速下降，防爆電機？防爆電機是一種可以在易燃易爆廠所使用的一種電機，運行時不產生電火花。防爆電機主要用于煤礦、石油天然氣、石油化工和化學工業。此外，在紡織、冶金、城市煤氣、交通、糧油加工、造紙、醫藥等部門也被廣泛應用。防爆電機作為主要的動力設備，通常用于驅動泵、風機、壓縮機和其他傳動機械。隨著科技、生產的發展，存在爆炸危險的場所也在不斷增加。例如，食用油生產過去是用傳統的壓榨法工藝，20世紀70年代以后，我國開始引進國外先進的浸出油工藝，但此工

6、藝中要使用含有己烷的化學溶劑，己烷是易燃易爆物質；因此浸出油車間就成了爆炸危險場所，需要使用防爆電機和其他防爆電氣產品。又如，近年來我國公路發展迅速，一大批燃油加油站出現，也給防爆電機提供了新的市場。防爆電機產品分類：1按電機原理分可分為防爆異步電機、防爆同步電機及防爆直流電機等。2按使用場所分可分為煤礦井下用防爆電機及工廠用防爆電機。3按防爆原理分可分為隔爆型電機、增安型電機、正壓型電機、無火花型電機及粉塵防爆電機等。4按配套的主機分可分為煤礦運輸機用防爆電機、煤礦絞車用防爆電機、裝巖機用防爆電機、煤礦局部扇風機用防爆電機、閥門用防爆電機、風機用防爆電機、船用防爆電機、起重冶金用防爆電機及加

7、氫裝置配套用增安型無刷勵磁同步電機等。此外，還可以按額定電壓、效率等技術指標來分，如高防爆電機、高效防爆電機、高轉差率防爆電機及高起動轉矩防爆電機等。本文按防爆原理分類介紹。防爆電機產品系列及其特點：1隔熄型電機它采用隔爆外殼把可能產生火花、電弧和危險溫度的電氣部分與周圍的爆炸性氣體混合物隔開。但是，這種外殼并非是密封的，周圍的爆炸性氣體混合物可以通過外殼的各部分接合面間隙進入電機內部。當與外殼內的火花、電弧、危險高溫等引燃源接觸時就可能發生爆炸，這時電機的隔爆外殼不僅不會損壞或變形，而且爆炸火焰或熾熱氣體通過接合面間隙傳出時，也不能引燃周圍的爆炸性氣體混合物。我國當前廣泛應用的低壓隔爆型電機

8、產品的基本系列是YB系列隔爆型三相異步電機，它是Y系列（IP44）三相異步電機的派生產品。防爆性能符合GB3836.183爆炸性環境用防爆電氣設備通用要求和GB3836.283爆炸性環境用防爆電氣設備隔爆型電氣設備“d”,的規定；電機功率范圍為O.55200kW，相對應的機座號范圍是機座中心高為80315nun；防爆標志為dI、dIIAT4、dIIBT4,分別適用于煤礦井下固定式設備或工廠IIA、IIB級，溫度組別為T1T4組的可燃性氣體或蒸氣與空氣形成的爆炸性混合物的場所；主體外殼防護等級為IP44,也可制成IP%4,接線盒防護等級為IP54；額定頻率為50Hz,額定電壓為380、1660、

9、1140、380/660、660/140V；電機絕緣等級為F級，但按B級考核定子繞組的溫升，具有較大的溫升裕度。低壓隔爆型三相異步電機派生系列的主要型號有：YB系列（dIIcT4）（機座中心高為80315mm）,YBSO系列（小功率，機座中心高為6390mm）,YBF系列（風機用，機座中心高為63160mm）,YBH系列（船用，機座中心高為80280mm）,YB系列（中型，機座中心高為355450mm）,YBK系列（煤礦用,機座中心高為100315mm）,YBW、BTH、YBWTH系列（機座中心高為80315mm），YBDFWF系列（戶外防腐隔爆型電動閥門用，機座中心高為80315mm）及YB

10、DC系列（隔爆型電容起動單相異步電機，機座中心高為71100mm）和YBZS系列起重用隔爆型雙速三相異步電機。另外,還有YB系列高壓隔爆型三相異步電機（機座中心高為355450mm,560710mm）。行業聯合設計的YB2系列已于1四年底通過了全國鑒定，將逐步取代YB系列，成為我國隔爆型三相異步電機的基本系列。YB2系列共15個機座號（機座中心高為63、355nmm）,功率范圍為O.12315kW。其主要特點是：（1）功率等級、安裝尺寸及轉速的對應關系與DIN42673一致，同時考慮到與YB系列的繼承性和Y2系列的互換性，作了必要調整，更加有效和適用。（2）全系列采用F級絕緣，溫升按B級考核。

11、（3）噪聲限值比YB系列低，接近YB系列的I級噪聲，振動限值與YB系列相當。（4）外殼防護等級提高到IP55。（5）全系列選用低噪聲深溝球軸承，機座中心高在180mm以上電機設注排油裝置。（6）電機散熱片有平行水平分布和輻射分布兩種，以平行水平分布為主。（7）主要性能指標達到20世紀90年代初國際先進水平。2. 增安型電機它是在正常運行條件下不會產生電弧、火花或危險高溫的電機結構上，再采取一些機械、電氣和熱的保護措施，使之進一步避免在正常或認可的過載條件下出現電弧、火花或高溫的危險，從而確保其防爆安全性。我國當前應用的低壓增安型的基本系列是YA系列增安型三相異步電動機，它是Y系列（IP44）三

12、相異步電機的派生產品。防爆性能符合GB3836.183爆炸性環境用防爆電氣設備通用要求和GB3836.383爆炸性環境用防爆電氣設備增安型電氣設備“e”的規定；功率范圍為O.5590kW,相對應的機座中心高為80280mm；防爆標志為eIITl、eIIT2、eIIT3，分別適用于工廠中具有溫度組別為TlT3組爆炸性混合物并具有輕微腐蝕介質的場所；主體外殼的防護等級為IP54,接線盒防護等級為IP55；額定頻率為50Hz，額定電壓為380V；電機采用F級絕緣。低壓增安型電機派生系列的主要型號有：YASO系列小功率增安型三相異步電機(機座中心高為5690mm)，YAW、YAWFl系列戶外、戶內防腐

13、增安型三相異步電機(機座中心高為80280mm)。目前，已完成YA2、系列的行業聯合設計工作，并正在組織試制，以取代YA系列。YA2全系列共15個機座號(機座中心高為63355mm)，功率范圍為0.12400kW,將使我國增安型電機達到國際上同類產品20世紀80年代先進水平。高壓(6kV)增安型三相異步電機系列有：YA355450，功率160450kW；YA560900，功率5001800kW；YAm355630水冷，功率2202500kw；YAKK355630空一空冷，功率1852000kW。1999年試制生產的TAKW4000202600、4000kW增安型無刷勵磁同步電機，是適應煉油廠石

14、油深加工加氫裝置需要而發展的新型防爆電機。其特點是：(1) 滿足增安型防爆電機的要求，采取一系列可靠的防止火花、電弧和危險高溫的措施，可以安全運行于2區爆炸危險場所。(2) 采用無刷勵磁，設置旋轉整流盤和靜態勵磁柜，勵磁控制系統可靠；順極性轉差投勵準確，無沖擊；勵磁系統失步保護可靠，再整步能力強；線路設計合理，放電電阻在工作中不發熱；勵磁電流調節范圍寬。(3) 同步機、交流勵磁機及旋轉整流盤同軸。整流盤位于主電機和勵磁機之間，或置于軸承座之外。(4) 外殼防護等級為IP54。(5) 采用F級絕緣，溫升按B級考核。(6) 改變傳統的下水冷為上水冷，即水冷卻器置于電機上部。(7) 設增安型防潮加熱

15、器，固定在電機底部的罩內，用于停機時加熱防潮用。(8) 選優質原材料，電氣及機械計算留有較大裕度，能滿足運行可靠性和增安型電機的溫度要求。(9) 設置有完善的監控措施；主接線盒內設置用于差動保護的增安型自平衡電流互感器；定子繞組埋設工作和備用的鉑熱電阻，分度號為Pt100；設漏水監控儀，監控水冷卻器的泄漏；兩端座式滑動軸承分別設現場溫度顯示儀表和遠傳信號端子。3.正壓型電機是正壓型電氣設備的一種。其結構特點是：(1) 配置有一套完整的通風系統，電機內部不存在可能影響通風的結構死角。(2) 外殼和管道由不燃材料制成，并具有足夠的機械強度。(3) 外殼及主管道內相對于外界大氣保持足夠大的正壓。(4

16、) 電機須有安全保護裝置(如時間繼電器和流量監測器)，以保證足夠的換氣量，還必須有殼內氣壓欠壓的自動保護或報警裝置。(5) 外殼上的快開門或蓋須有與電源聯鎖的裝置。我國目前尚無統一的正壓型電機系列產品。4無火花型電機是指在正常運行條件下，不會點燃周圍爆炸性混合物，且一般又不會發生點燃故障的電機。與增安型電機相比，除對絕緣介電強度試驗電壓、繞組溫升、te(在最高環境溫度下達到額定運行最終溫度后的交流繞組，從開始通過起動電流時計起至上升到極限溫度的時間)以及起動電流比不像增安型那樣有特殊規定外，其他方面與增安型電機的設計要求一樣。無火花型電機符合GB3836.183和GB3836.887爆炸性環境

17、用防爆電氣設備無火花型電氣設備“n”的規定。設計上注重電機的密封措施，主體外殼防護等級為IP54、IP55，接線盒為IP55。額定電壓在660V以上的電機，其空間加熱器或其他輔助裝置的連接件應置于單獨的接線盒內。目前，國內已研制、生產了YW系列無火花型電機產品(機座中心高度為80315mm)。防爆標志為nIIT3,適用于工廠含有溫度組別為T1T3組的可燃性氣體或蒸氣與空氣形成的爆炸性混合物的2區場所。額定頻率為50Hz，額定電壓為380、660、380/660V，電機采用F絕緣，但按B級考核定子繞組的溫升限值，具有較大的溫升裕度及較高的安全可靠性，功率為0.55200kW。5粉塵防爆電機：指其

18、外殼按規定條件設計制造，能阻止粉塵進入電機外殼內或雖不能完全阻止粉塵進入，但其進入量不妨礙電機安全運行，且內部粉塵的堆積不易產生點燃危險，使用時也不會引起周圍爆炸性粉塵混合物爆炸的電機。其特點是：(1) 外殼具有較高的密封性，以減少或阻止粉塵進入外殼內，即使進入，其進入量也不致于形成點燃危險。(2) 控制外殼最高表面允許溫度不超過規定的溫度組別。目前，已用于國家糧食儲備庫的機械化設備上。粉塵防爆電氣設備的國家標準為GBl2476.190爆炸性粉塵環境用防爆電氣設備。防爆電機發展趨勢：1礦用防爆電機(1) 發展大功率電機：目前世界上采煤機的最大裝機容量已超過1200kw,其驅動電機功率達600k

19、W；相適應的采區工作面刮板輸送機的最大裝機容量已超過1500kW,其驅動電機功率已達725kW。國內目前的采煤機驅動電機最大功率是400kW,刮板輸送機驅動電機最大功率是315kW。(2) 發展3.3kV、6kV和IOkV級電壓的礦用電機：這是因為普及綜合機械化采煤機組后采區走向加長，導致電壓降增大，同時大功率電機的使用也要求提高電壓等級。(3) 發展礦用雙速電機：為了適應煤礦輸送機低速起動和高速運行的工作需要，國外礦用刮板輸送機都是采用雙速電機驅動的。但目前國產礦用雙速電機的功率范圍、性能指標及配套控制開關的性能等與國外先進水平相比均有一定差距。(4) 提高礦用電機的可靠性：礦用防爆電機的工

20、況條件較差，電機頻繁大負荷起動、負荷變化大、電壓波動大、環境溫度高且有一定的腐蝕性等，這些都影響電機的使用可靠性和壽命。(5) 加快礦用防爆電機的更新換代。(6) 統一礦用防爆電機的標準。2石化系統用防爆電機(1)增安型和無火花型電機的需求將呈上升趨勢。石化系統的用戶在使用實踐中；已認識到發展我國增安型和無火花型電機的必要性。此外，大量20世紀70年代弓進裝置中配套的增安型、無火花型電機目前已到了采用合適的國產品替代的時候。(2)防爆電機的可靠性已越來越被石化系統用戶關注。石化企業發展日趨裝置大型化、運行連續化，要求系統運行實現長周期、免維修或少維修。因此，防爆電機就成為保證上述要求的關鍵設備

21、。(3) 防爆和高效變頻調速電機已成為石化用戶迫切要求開發的節能產品。近年已系列生產了YBx、YAX防爆高效電機，投入市場后很受用戶歡迎。防爆電機節能有兩方面工作：一是研制高效率防爆電機產品，二是大量開發各種防爆調速電機的專用產品，尤其是將具有巨大節能潛力的風機、泵和壓縮機配套的電機設計為調速電機。(4) 沿海石化企業的發展帶來的新要求。我國沿海一帶將建一批煉油廠，原油均需進口，而進口原油含硫量高、腐蝕性嚴重，因而要求防爆電機提高防腐性能；另外進口原油均需海運，其儲油罐就需要配套高揚程大流量油泵的防爆電機。(5) 我國西部石油工業的大發展，要求開發適于沙漠干熱環境的防爆電機產品。加氫裝置配套用

22、的中大容量的增安型無刷勵磁同步電機的市場需要將逐年增長。步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單。步進電機是一種感應電機，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時供電的，多相時序控制電流，用這種電流為步進電機供電，步進電機才能正常工作，驅動器就是為步進電機分時供電的，多相時序控制器雖然步進電機已被廣泛地應用，但步

23、進電機并不能象普通的直流電機，交流電機在常規下使用。它必須由雙環形脈沖信號、功率驅動電路等組成控制系統方可使用。因此用好步進電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業知識。目前,生產步進電機的廠家的確不少，但具有專業技術人員，能夠自行開發，研制的廠家卻非常少，大部分的廠家只一、二十人，連最基本的設備都沒有。僅僅處于一種盲目的仿制階段。這就給戶在產品選型、使用中造成許多麻煩。鑒于上述情況，我們決定以廣泛的感應子式步進電機為例。敘述其基本工作原理。望能對廣大用戶在選型、使用、及整機改進時有所幫助。二、感應子式步進電機工作原理(一)反應式步進電機原理由于反應式步進電機工作原理比較簡單。

24、下面先敘述三相反應式步進電機原理。1、結構：電機轉子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個勵磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉子齒軸線錯開。0、1/3疋、2/3T,(相鄰兩轉子齒軸線間的距離為齒距以疋表示)，即A與齒1相對齊，B與齒2向右錯開1/3JC與齒3向右錯開2/3JA與齒5相對齊，（A就是A,齒5就是齒1）下面是定轉子的展開圖：2、旋轉：如A相通電，B，C相不通電時，由于磁場作用，齒1與A對齊，（轉子不受任何力以下均同）。如B相通電，A，C相不通電時，齒2應與B對齊，此時轉子向右移過1/3J,此時齒3與C偏移為1/3J,齒4與A偏移（J-1/3J）=2/3J。如C相通電，A,B相不通電，齒3應與

25、C對齊，此時轉子又向右移過1/3J,此時齒4與A偏移為1/3J對齊。如A相通電，B,C相不通電，齒4與A對齊，轉子又向右移過1/3J這樣經過A、B、C、A分別通電狀態，齒4（即齒1前一齒）移到A相，電機轉子向右轉過一個齒距，如果不斷地按A，B,C,A通電，電機就每步（每脈沖）1/3J，向右旋轉。如按A,C,B,A通電，電機就反轉。由此可見：電機的位置和速度由導電次數（脈沖數）和頻率成一一對應關系。而方向由導電順序決定。不過,出于對力矩、平穩、噪音及減少角度等方面考慮。往往采用A-AB-B-BCC-CA-A這種導電狀態，這樣將原來每步1/3J改變為1/6J。甚至于通過二相電流不同的組合，使其1/

26、3J變為1/12J,1/24J,這就是電機細分驅動的基本理論依據。不難推出：電機定子上有m相勵磁繞阻，其軸線分別與轉子齒軸線偏移1/m,2/m（m-1）/m,1。并且導電按一定的相序電機就能正反轉被控制這是旋轉的物理條件。只要符合這一條件我們理論上可以制造任何相的步進電機，出于成本等多方面考慮，市場上一般以二、三、四、五相為多。3、力矩：電機一旦通電，在定轉子間將產生磁場（磁通量）當轉子與定子錯開一定角度產生力F與（de/de）成正比S其磁通量e=Br*SBr為磁密，S為導磁面積F與L*D*Br成正比L為鐵芯有效長度，D為轉子直徑Br=Nl/RNl為勵磁繞阻安匝數（電流乘匝數）R為磁阻。力矩=

27、力*半徑力矩與電機有效體積*安匝數*磁密成正比（只考慮線性狀態）因此，電機有效體積越大，勵磁安匝數越大，定轉子間氣隙越小，電機力矩越大，反之亦然。（二）感應子式步進電機1、特點：感應子式與傳統的反應式相比，結構上轉子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點，而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點的耗能，因此該電機效率高，電流小，發熱低。因永磁體的存在，該電機具有較強的反電勢，其自身阻尼作用比較好，使其在運轉過程中比較平穩、噪音低、低頻振動小。感應子式某種程度上可以看作是低速同步的電機。一個四相電機可以作四相運行，也可以作二相運行。（必須采用雙極電壓驅動），而反應式電機則不能如此。例如：四

28、相，八相運行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以采用二相八拍運行方式.不難發現其條件為C=,D=.一個二相電機的內部繞組與四相電機完全一致，小功率電機一般直接接為二相，而功率大一點的電機，為了方便使用，靈活改變電機的動態特點，往往將其外部接線為八根引線（四相），這樣使用時，既可以作四相電機使用，可以作二相電機繞組串聯或并聯使用。2、分類感應子式電機以相數可分為：二相電機、三相電機、四相電機、五相電機等。以機座號（電機外徑）可分為：42BYG（BYG為感應子式步進電機代號）、57BYG、86BYG、110BYG、（國際標準），而像70BYG、90BYG、130BYG等均為國內標

29、準。3、步進電機的靜態指標術語相數：產生不同對極N、S磁場的激磁線圈對數。常用m表示。拍數：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數或導電狀態用n表示，或指電機轉過一個齒距角所需脈沖數，以四相電機為例，有四相四拍運行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.步距角：對應一個脈沖信號，電機轉子轉過的角位移用0表示。0=360度（轉子齒數J*運行拍數），以常規二、四相，轉子齒為50齒電機為例。四拍運行時步距角為0=360度/（50*4）=1.8度（俗稱整步），八拍運行時步距角為0=360度/（50*8）=0.9度（俗稱半步）。定位轉矩：電機在不通電狀

30、態下，電機轉子自身的鎖定力矩（由磁場齒形的諧波以及機械誤差造成的）靜轉矩：電機在額定靜態電作用下，電機不作旋轉運動時，電機轉軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機體積（幾何尺寸）的標準，與驅動電壓及驅動電源等無關。雖然靜轉矩與電磁激磁安匝數成正比，與定齒轉子間的氣隙有關，但過分采用減小氣隙，增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的，這樣會造成電機的發熱及機械噪音。4、動態指標及術語：1、步距角精度：步進電機每轉過一個步距角的實際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100%。不同運行拍數其值不同，四拍運行時應在5%之內，八拍運行時應在15%以內。2、失步：電機運轉時運轉的步數，不等于理論上的步數。稱

31、之為失步。3、失調角：轉子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機運轉必存在失調角，由失調角產生的誤差，采用細分驅動是不能解決的。4、最大空載起動頻率：電機在某種驅動形式、電壓及額定電流下，在不加負載的情況下，能夠直接起動的最大頻率。5、最大空載的運行頻率：電機在某種驅動形式，電壓及額定電流下，電機不帶負載的最高轉速頻率。6、運行矩頻特性：電機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關系的曲線稱為運行矩頻特性，這是電機諸多動態曲線中最重要的，也是電機選擇的根本依據。如下圖所示：其它特性還有慣頻特性、起動頻率特性等。電機一旦選定，電機的靜力矩確定，而動態力矩卻不然，電機的動態力矩取決于電機運行時的平均電

32、流（而非靜態電流），平均電流越大，電機輸出力矩越大，即電機的頻率特性越硬。如下圖所示：其中，曲線3電流最大、或電壓最高;曲線1電流最小、或電壓最低，曲線與負載的交點為負載的最大速度點。要使平均電流大，盡可能提高驅動電壓，使采用小電感大電流的電機。7、電機的共振點：步進電機均有固定的共振區域，二、四相感應子式的共振區一般在180-250pps之間（步距角1.8度）或在400pps左右（步距角為0.9度），電機驅動電壓越高，電機電流越大，負載越輕，電機體積越小，則共振區向上偏移，反之亦然，為使電機輸出電矩大，不失步和整個系統的噪音降低，一般工作點均應偏移共振區較多。8、電機正反轉控制：當電機繞組通

33、電時序為AB-BC-CD-DA或（）時為正轉，通電時序為DA-CD-BC-AB或（）時為反轉。步進電機作為執行元件，是機電一體化的關鍵產品之一,廣泛應用在各種自動化控制系統中。隨著微電子和計算機技術的發展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經濟領域都有應用。步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（稱為“步距角”），它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。步進電機可以作為一種控制

34、用的特種電機，利用其沒有積累誤差（精度為100%）的特點，廣泛應用于各種開環控制。現在比較常用的步進電機包括反應式步進電機（VR）、永磁式步進電機（PM）、混合式步進電機（HB）和單相式步進電機等。永磁式步進電機一般為兩相，轉矩和體積較小，步進角一般為7.5度或15度；反應式步進電機一般為三相，可實現大轉矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。反應式步進電機的轉子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導的變化產生轉矩。混合式步進電機是指混合了永磁式和反應式的優點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為0.72度。這種步進電機的應用最為廣泛，也是本次細

35、分驅動方案所選用的步進電機。步進電機的一些基本參數：電機固有步距角：它表示控制系統每發一個步進脈沖信號，電機所轉動的角度。電機出廠時給出了一個步距角的值，如86BYG250A型電機給出的值為0.9/1.8（表示半步工作時為0.9、整步工作時為1.8），這個步距角可以稱之為電機固有步距角，它不一定是電機實際工作時的真正步距角，真正的步距角和驅動器有關。步進電機的相數：是指電機內部的線圈組數，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進電機。電機相數不同，其步距角也不同，一般二相電機的步距角為0.9/1.8、三相的為0.75/1.5、五相的為0.36/0.72。在沒有細分驅動器時，用戶主要靠選擇不同相數

36、的步進電機來滿足自己步距角的要求。如果使用細分驅動器，則相數將變得沒有意義，用戶只需在驅動器上改變細分數，就可以改變步距角。保持轉矩（HOLDINGTORQUE）：是指步進電機通電但沒有轉動時，定子鎖住轉子的力矩。它是步進電機最重要的參數之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉矩就成為了衡量步進電機最重要的參數之一。比如，當人們說2N.m的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉矩為2N.m的步進電機。DETENTTORQUE：是指步進電機沒有通電的情況下，定子鎖住轉子的力矩。DETENTTORQUE

37、在國內沒有統一的翻譯方式，容易使大家產生誤解；由于反應式步進電機的轉子不是永磁材料，所以它沒有DETENTTORQUE。步進電機特點：1一般步進電機的精度為步進角的3-5%，且不累積。2步進電機外表允許的最高溫度。步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至于失步，因此電機外表允許的最高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上，有的甚至高達攝氏200度以上，所以步進電機外表溫度在攝氏80-90度完全正常。3步進電機的力矩會隨轉速的升高而下降。當步進電機轉動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的

38、作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。4步進電機低速時可以正常運轉,但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲。步進電機有一個技術參數：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發生丟步或堵轉。在有負載的情況下，啟動頻率應更低。如果要使電機達到高速轉動，脈沖頻率應該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉速從低速升到高速）。步進電動機以其顯著的特點，在數字化制造時代發揮著重大的用途。伴隨著不同的數字化技術的發展以及步進電機本身技術的提高，步進電機將會在更多的領域得到應用。步進電機

39、小知識=1、步進電機分哪幾種?步進電機分三種：永磁式（PM），反應式（VR）和混合式（HB）永磁式步進一般為兩相，轉矩和體積較小，步進角一般為7.5度或15度；反應式步進一般為三相，可實現大轉矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。在歐美等發達國家80年代已被淘汰；混合式步進是指混合了永磁式和反應式的優點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為0.72度。這種步進電機的應用最為廣泛。2、什么是保持轉矩（HOLDINGTORQUE）?保持轉矩（HOLDINGTORQUE）是指步進電機通電但沒有轉動時，定子鎖住轉子的力矩。它是步進電機最重要的參數之一，通常步進電機

40、在低速時的力矩接近保持轉矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉矩就成為了衡量步進電機最重要的參數之一。比如，當人們說2N.m的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉矩為2N.m的步進電機。3、什么是DETENTTORQUE?DETENTTORQUE是指步進電機沒有通電的情況下，定子鎖住轉子的力矩。DETENTTORQUE在國內沒有統一的翻譯方式，容易使大家產生誤解；由于反應式步進電機的轉子不是永磁材料，所以它沒有DETENTTORQUE。4、步進電機精度為多少？是否累積?一般步進電機的精度為步進角的3-5%，且不累積。5、步進電機的外表溫

41、度允許達到多少?步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至于失步，因此電機外表允許的最高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上，有的甚至高達攝氏200度以上，所以步進電機外表溫度在攝氏80-90度完全正常。6、為什么步進電機的力矩會隨轉速的升高而下降?當步進電機轉動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。7、為什么步進電機低速時可以正常運轉,但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲?步進電機有一個技術參數：空載啟動頻率，即步進

42、電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發生丟步或堵轉。在有負載的情況下，啟動頻率應更低。如果要使電機達到高速轉動，脈沖頻率應該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉速從低速升到高速）。8、如何克服兩相混合式步進電機在低速運轉時的振動和噪聲?步進電機低速轉動時振動和噪聲大是其固有的缺點，一般可采用以下方案來克服：A. 如步進電機正好工作在共振區，可通過改變減速比等機械傳動避開共振區；B. 采用帶有細分功能的驅動器，這是最常用的、最簡便的方法；C. 換成步距角更小的步進電機，如三相或五相步進電機；D. 換成交流伺服電機，幾

43、乎可以完全克服震動和噪聲，但成本較高；E. 在電機軸上加磁性阻尼器，市場上已有這種產品，但機械結構改變較大。9、.細分驅動器的細分數是否能代表精度?步進電機的細分技術實質上是一種電子阻尼技術（請參考有關文獻），其主要目的是減弱或消除步進電機的低頻振動，提高電機的運轉精度只是細分技術的一個附帶功能。比如對于步進角為1.8的兩相混合式步進電機，如果細分驅動器的細分數設置為4，那么電機的運轉分辨率為每個脈沖0.45，電機的精度能否達到或接近0.45，還取決于細分驅動器的細分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細分驅動器精度可能差別很大；細分數越大精度越難控制。10、.四相混合式步進電機與驅動器的串聯接

44、法和并聯接法有什么區別?四相混合式步進電機一般由兩相驅動器來驅動，因此，連接時可以采用串聯接法或并聯接法將四相電機接成兩相使用。串聯接法一般在電機轉速較低的場合使用，此時需要的驅動器輸出電流為電機相電流的0.7倍，因而電機發熱小；并聯接法一般在電機轉速較高的場合使用（又稱高速接法），所需要的驅動器輸出電流為電機相電流的1.4倍，因而電機發熱較大。11、.如何確定步進電機驅動器的直流供電電源?A. 電壓的確定混合式步進電機驅動器的供電電源電壓一般是一個較寬的范圍（比如IM483的供電電壓為1248VDC）,電源電壓通常根據電機的工作轉速和響應要求來選擇。如果電機工作轉速較高或響應要求較快，那么電

45、壓取值也高，但注意電源電壓的紋波不能超過驅動器的最大輸入電壓，否則可能損壞驅動器。B. 電流的確定供電電源電流一般根據驅動器的輸出相電流I來確定。如果采用線性電源，電源電流一般可取I的1.11.3倍；如果采用開關電源，電源電流一般可取I的1.52.0倍。12、.混合式步進電機驅動器的脫機信號FREE一般在什么情況下使用?當脫機信號FREE為低電平時，驅動器輸出到電機的電流被切斷，電機轉子處于自由狀態（脫機狀態）。在有些自動化設備中，如果在驅動器不斷電的情況下要求直接轉動電機軸（手動方式），就可以將FREE信號置低，使電機脫機，進行手動操作或調節。手動完成后，再將FREE信號置高，以繼續自動控制

46、。13、.如果用簡單的方法調整兩相步進電機通電后的轉動方向?只需將電機與驅動器接線的A+和A-（或者B+和B-）對調即可。步進電機的主要特性：1 步進電機必須加驅動才可以運轉，驅動型號必須為脈沖信號，沒有脈沖的時候，步進電機靜止，如果加入適當的脈沖信號，就會以一定的角度（稱為步角）轉動。轉動的速度和脈沖的頻率成正比。2 騰龍版步進電機的步進角度為7.5度，一圈360度，需要48個脈沖完成。3步進電機具有瞬間啟動和急速停止的優越特性。4改變脈沖的順序，可以方便的改變轉動的方向。因此，目前打印機，繪圖儀,機器人，等等設備都以步進電機為動力核心。步進電機原理=通常電機的轉子為永磁體，當電流流過定子繞

47、組時，定子繞組產生一矢量磁場。該磁場會帶動轉子旋轉一角度，使得轉子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當定子的矢量磁場旋轉一個角度。轉子也隨著該磁場轉一個角度。每輸入一個電脈沖，電動機轉動一個角度前進一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數成正比、轉速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機就會反轉。所以可用控制脈沖數量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉動。我們使用的單極四相步進電機為例。其結構如圖1：四個繞組引出四相（相A1相A2相B1相B2）和兩個公共線（接到電源的正機）。把繞組的某一相接到電源的地線。這樣該繞組就會受到激勵。我們采用四相八拍的控制方式，即1相與2相交替導通，這

48、樣可提高分辨率。每一步可轉0.9控制電機正轉的勵磁順序如下表：若要求電機反轉，將勵磁信號倒過來傳送即可。2控制方案控制系統的框圖如下本方案采用AT89S51作為主控制器件。它與AT89C51兼容，同時還增加了SPI接口和看門狗模塊，這不但使程序調試變得方便而且也使程序運行更加穩定。在方案中該單片機主要實現現場信號的采集并計算出步進電機運轉的方向和速度信息。然后傳送給CPLD。CPLD采用EPM7128SLC84-15，EPM7128是可編程的大規模邏輯器件，為ALTERA公司的MAX7000系列產品。具有高阻抗、電可擦等特點，可用單元為2500個，工作電壓為+5V。CPLD接收到單片機發送過來

49、的信息后，轉換成對應的控制信號輸出給步進電機驅動器。驅動器則把控制信號處理后輸入電機繞組，實現了電機的有效控制。2.1電機驅動器硬件結構電機的驅動器采用如下電路：其中R1-R8的電阻值為320Q。R9-R12的電阻值為2.2KQ。Q1-Q4為達林頓管D401A，Q5-Q8為S8550。J1、J2與步進電機的六條引線相連伺服電動機伺服電動機servomotor用作自動控制裝置中執行元件的微特電機。又稱執行電動機。其功能是將電信號轉換成轉軸的角位移或角速度。伺服：一詞源于希臘語“奴隸”的意思。人們想把“伺服機構”當個得心應手的馴服工具，服從控制信號的要求而動作。在訊號來到之前，轉子靜止不動；訊號來

50、到之后，轉子立即轉動；當訊號消失，轉子能即時自行停轉。由于它的“伺服”性能，因此而得名。伺服電動機分類伺服電動機分交、直流兩類。交流伺服電動機的工作原理與交流感應電動機相同。在定子上有兩個相空間位移90電角度的勵磁繞組Wf和控制繞組WcoWf接一恒定交流電壓，利用施加到Wc上的交流電壓或相位的變化，達到控制電動機運行的目的。交流伺服電動機具有運行穩定、可控性好、響應快速、靈敏度高以及機械特性和調節特性的非線性度指標嚴格（要求分別小于10%15%和小于15%25%）等特點。直流伺服電動機的工作原理與一般直流電動機相同。電動機轉速n為n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j式中E為電樞反電動勢；

51、K為常數；j為每極磁通；Ua,la為電樞電壓和電樞電流；Ra為電樞電阻。改變Ua或改變屮，均可控制直流伺服電動機的轉速，但一般采用控制電樞電壓的方法。在永磁式直流伺服電動機中，勵磁繞組被永久磁鐵所取代，磁通Q恒定。直流伺服電動機具有良好的線性調節特性及快速的時間響應。伺服電動機伺服電動機(或稱執行電動機)是自動控制系統和計算裝置中廣泛應用的一種執行元件。其作用為把接受的電信號轉換為電動機轉軸的角位移或角速度。按電流種類的不同，伺服電動機可分為直流和交流兩大類。一、交流伺服電動機1、結構和原理交流伺服電動機的定子繞組和單相異步電動機相似，它的定子上裝有兩個在空間相差90電角度的繞組，即勵磁繞組和

52、控制繞組。運行時勵磁繞組始終加上一定的交流勵磁電壓，控制繞組上則加大小或相位隨信號變化的控制電壓。轉子的結構形式籠型轉子和空心杯型轉子兩種。籠型轉子的結構與一般籠型異步電動機的轉子相同，但轉子做的細長，轉子導體用高電阻率的材料作成。其目的是為了減小轉子的轉動慣量，增加啟動轉矩對輸入信號的快速反應和克服自轉現象。空心杯形轉子交流伺服電動機的定子分為外定子和內定子兩部分。外定子的結構與籠型交流伺服電動機的定子相同，鐵心槽內放有兩相繞組。空心杯形轉子由導電的非磁性材料(如鋁)做成薄壁筒形，放在內、外定子之間。杯子底部固定于轉軸上，杯臂薄而輕，厚度一般在0.20.8mm，因而轉動慣量小，動作快且靈敏。

53、交流伺服電動機的工作原理和單相異步電動機相似，LL是有固定電壓勵磁的勵磁繞組，LK是有伺服放大器供電的控制繞組，兩相繞組在空間相差90電角度。如果IL與Ik的相位差為90，而兩相繞組的磁動勢幅值又相等，這種狀態稱為對稱狀態。與單相異步電動機一樣，這時在氣隙中產生的合成磁場為一旋轉磁場，其轉速稱為同步轉速。旋轉磁場與轉子導體相對切割，在轉子中產生感應電流。轉子電流與旋轉磁場相互作用產生轉矩，使轉子旋轉。如果改變加在控制繞組上的電流的大小或相位差，就破壞了對稱狀態，使旋轉磁場減弱，電動機的轉速下降。電機的工作狀態越不對稱，總電磁轉矩就越小，當除去控制繞組上信號電壓以后，電動機立即停止轉動。這是交流

54、伺服電動機在運行上與普通異步電動機的區別。交流伺服電動機有以下三種轉速控制方式：(1) 幅值控制控制電流與勵磁電流的相位差保持90不變，改變控制電壓的大小。(2) 相位控制控制電壓與勵磁電壓的大小，保持額定值不變，改變控制電壓的相位。(3) 幅值相位控制同時改變控制電壓幅值和相位。交流伺服電動機轉軸的轉向隨控制電壓相位的反相而改變。2、工作特性和用途伺服電動機的工作特性是以機械特性和調節特性為表征。在控制電壓一定時，負載增加，轉速下降；它的調節特性是在負載一定時，控制電壓越高，轉速也越高。伺服電動機有三個顯著特點：(1) 啟動轉矩大由于轉子導體電阻很大，可使臨界轉差率Sm1,定子一加上控制電壓

55、，轉子立即啟動運轉(2) 運行范圍寬在轉差率從0到1的范圍內都能穩定運轉.(3) 無自轉現象控制信號消失后，電動機旋轉不停的現象稱自轉自轉現象破壞了伺服性，顯然要避免正常運轉的伺服電動機只要失去控制電壓后，伺服電動機就處于單相運行狀態。由于轉子導體電阻足夠大，使得總電磁轉矩始終是制動性的轉矩，當電動機正轉時失去Uk(控制電壓)，產生的轉矩為負(0VSV1)。而反轉時失去UK,產生的轉矩為正(1S2時，不會產生自轉現象，可以自行制動，迅速停止運轉，這也是交流伺服電動機與異步電動機的重要區別。不同類型的交流伺服電動機具有不同的特點。籠型轉子交流伺服電動機具有勵磁電流較小、體積較小、機械強度高等特點

56、；但是低速運行不夠平穩，有抖動現象。空心杯形轉子交流伺服電動機具有結構簡單、維護方便、轉動慣量小、運行平滑、噪聲小、沒有無線電干擾、無抖動現象等優點；但是勵磁電流較大，體積也較大，轉子易變形，性能上不及直流伺服電動機。交流伺服電動機適用于O.11OOW小功率自動控制系統中，頻率有50Hz、400Hz等多種。籠型轉子交流伺服電動機產品為SL系列。空心杯形轉子交流伺服電動機為SK系列，用于要求運行平滑的系統中。二、直流伺服電動機直流伺服電動機的基本結構與普通他勵直流電動機一樣，所不同的是直流伺服電動機的電樞電流很小，換向并不困難，因此都不用裝換向磁極，并且轉子做得細長，氣隙較小，磁路不飽和，電樞電

57、阻較大。按勵磁方式不同，可分為電磁式和永磁式兩種，電磁式直流伺服電動機的磁場由勵磁繞組產生，一般用他勵式；永磁式直流伺服電動機的磁場由永久磁鐵產生，無需勵磁繞組和勵磁電流，可減小體積和損耗。為了適應各種不同系統的需要，從結構上作了許多改進，又發展了低慣量的無槽電樞、空心杯形電樞、印制繞組電樞和無刷直流伺服電動機等品種。電磁式直流伺服電動機的工作原理和他勵式直流電動機同，因此電磁式直流伺服電動機有兩種控制轉速方式：電樞控制和磁場控制。對永磁式直流伺服電動機來說，當然只有電樞控制調速一種方式。由于磁場控制調速方式的性能不如電樞控制調速方式，故直流伺服電動機一般都采用電樞控制調速。直流伺服電動機轉軸

58、的轉向隨控制電壓的極性改變而改變。直流伺服電動機的機械特性與他勵直流電動機相似，即n=nO-aT。當勵磁不變時，對不同電壓Ua有一組下降的平行直線。直流伺服電動機適用于功率稍大（1600W）的自動控制系統中。與交流伺服電動機相比，它的調速線性好，體積小，質量輕，啟動轉矩大，輸出功率大。但它的結構復雜，特別是低速穩定性差，有火花會引起無線電干擾。近年來，發展了低慣量的無槽電樞電動機、空心杯形電樞電動機、印制繞組電樞電動機和無刷直流伺服電動機，來提高快速響應能力，適應自動控制系統的發展需要，如電視攝象機、錄音機、XY函數記錄儀及機床控制系統等。不同類型的交流伺服電動機具有不同的特點。籠型轉子交流伺服電動機具有勵磁電流較小、體積較小、