步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動方式的分類及比較

1、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動方式的分類及比較 HYPERLINK /%E9%A9%AC%E8%BE%BE%E7%BD%91/channel/13422522 t _blank 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動方式的分類及比較：步進(jìn) HYPERLINK /%E9%A9%AC%E8%BE%BE%E7%BD%91/channel/13226309 t _blank 電機(jī)驅(qū)動方法的分類主要有恒電壓驅(qū)動方式、恒電流斬波驅(qū)動方式和細(xì)分驅(qū)動方式。以下是這幾種驅(qū)動方式的簡介及比較。 1 恒電壓驅(qū)動方式 11 單電壓驅(qū)動 單電壓驅(qū)動是指在電機(jī)繞組工作過程中，只用一個方向電壓對繞組供電。如圖2所示，L為電機(jī)繞組，VCC為電源。當(dāng)輸入信號In為高電平

2、時，提供足夠大的基極電流使三極管T處于飽和狀態(tài)，若忽略其飽和壓降，則電源電壓全部作用在電機(jī)繞組上。當(dāng)In為低電平時，三極管截止，繞組無電流通過。 為使通電時繞組電流迅速達(dá)到預(yù)設(shè)電流，串入電阻Rc；為防止關(guān)斷T時繞組電流變化率太大，而產(chǎn)生很大的反電勢將T擊穿，在繞組的兩端并聯(lián)一個二極管D和電阻Rd，為繞組電流提供一個泄放回路，也稱“續(xù)流回路”。 單電壓功率驅(qū)動電路的優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡單、元件少、成本低、可靠性高。但是由于串入電阻后，功耗加大，整個功率驅(qū)動電路的效率較低，僅適合于驅(qū)動小功率步進(jìn)電機(jī)。 12 高低壓驅(qū)動 為了使通電時繞組能迅速到達(dá)設(shè)定電流，關(guān)斷時繞組電流迅速衰減為零，同時又具有較高的效

3、率，出現(xiàn)了高低壓驅(qū)動方式。 如圖3所示，Th、T1分別為高壓管和低壓管，Vh、V1分別為高低壓電源，Ih、I1分別為高低端的脈沖信號。在導(dǎo)通前沿用高電壓供電來提高電流的前沿上升率，而在前沿過后用低電壓來維持繞組的電流。高低壓驅(qū)動可獲得較好的高頻特性，但是由于高壓管的導(dǎo)通時間不變，在低頻時，繞組獲得了過多的能量，容易引起振蕩?？赏ㄟ^改變其高壓管導(dǎo)通時間來解決低頻振蕩問題，然而其控制電路較單電壓復(fù)雜，可靠性降低，一旦高壓管失控，將會因電流太大損壞電機(jī)。 2 恒電流斬波驅(qū)動方式 21 自激式恒電流斬波驅(qū)動 圖4為自激式恒電流斬波驅(qū)動框圖。把步進(jìn)電機(jī)繞組電流值轉(zhuǎn)化為一定比例的電壓，與DA轉(zhuǎn)換器輸出的預(yù)

4、設(shè)值進(jìn)行比較，控制功率管的開關(guān)，從而達(dá)到控制繞組相電流的目的。從理論上講，自激式恒電流斬波驅(qū)動可以將電機(jī)繞組的電流控制在某一恒定值。但由于斬波頻率是可變的，會使繞組激起很高的浪涌電壓，因而對控制電路產(chǎn)生很大的干擾，容易產(chǎn)生振蕩，可靠性大大降低。 22 它激式恒電流斬波驅(qū)動 為了解決自激式斬波頻率可變引起的浪涌電壓問題，可在D觸發(fā)器加一個固定頻率的時鐘。這樣基本上能解決振蕩問題，但仍然存在一些問題。比如：當(dāng)比較器輸出的導(dǎo)通脈沖剛好介于D觸發(fā)器的2個時鐘上升沿之間時，該控制信號將丟失，一般可通過加大D觸發(fā)器時鐘頻率解決。 3 細(xì)分驅(qū)動方式 這是本文討論的重點(diǎn)，也是該系統(tǒng)采用的驅(qū)動方法。細(xì)分驅(qū)動最主

5、要的優(yōu)點(diǎn)是步距角變小，分辨率提高，且提高了電機(jī)的定位精度、啟動性能和高頻輸出轉(zhuǎn)矩；其次，減弱或消除了步進(jìn)電機(jī)的低頻振動，降低了步進(jìn)電機(jī)在共振區(qū)工作的幾率?？梢哉f細(xì)分驅(qū)動技術(shù)是步進(jìn) HYPERLINK /%E9%A9%AC%E8%BE%BE%E7%BD%91/channel/13228058 t _blank 電動機(jī)驅(qū)動與控制技術(shù)的一個飛躍。細(xì)分驅(qū)動是指在每次脈沖切換時，不是將繞組的全部電流通入或切除，而是只改變相應(yīng)繞組中電流的一部分，電動機(jī)的合成磁勢也只旋轉(zhuǎn)步距角的一部分。細(xì)分驅(qū)動時，繞組電流不是一個方波而是階梯波，額定電流是臺階式的投入或切除。比如：電流分成n個臺階，轉(zhuǎn)子則需要n次才轉(zhuǎn)過一個

6、步距角，即n細(xì)分，如圖5所示。 一般的細(xì)分方法只改變某一相的電流，另一相電流保持不變。如圖5所示，在O45，Ia保持不變，Ib由O逐級變大；在4590，Ib保持不變，Ia由額定值逐級變?yōu)?。該方法的優(yōu)點(diǎn)是控制較為簡單，在硬件上容易實(shí)現(xiàn)；但由圖6所示的電流矢量合成圖可知，所合成的矢量幅值是不斷變化的，輸出力矩也跟著不斷變化，從而引起滯后角的不斷變化。當(dāng)細(xì)分?jǐn)?shù)很大、微步距角非常小時，滯后角變化的差值已大于所要求細(xì)分的微步距角，使得細(xì)分實(shí)際上失去了意義。 這就是目前常用的細(xì)分方法的缺陷，那么有沒有一種方法讓矢量角度變化時同時保持幅值不變呢?由上面分析可知，只改變單一相電流是不可能的，那么同時改變兩相

7、電流呢?即Ia、Ib以某一數(shù)學(xué)關(guān)系同時變化，保證變化過程中合成矢量幅值始終不變。基于此，本文建立一種“額定電流可調(diào)的等角度恒力矩細(xì)分”驅(qū)動方法，以消除力距不斷變化引起滯后角的問題。如圖7所示，隨著A、B兩相相電流Ia、Ib的合成矢量角度不斷變化，其幅值始終為圓的半徑。 下面介紹合成矢量幅值保持不變的數(shù)學(xué)模型：當(dāng)Ia=Imcosx，Ib=Imsinx時（式中Im為電流額定值，Ia、Ib為實(shí)際的相電流，x由細(xì)分?jǐn)?shù)決定），其合成矢量始終為圓的半徑，即恒力距。 等角度是指合成的力臂每次旋轉(zhuǎn)的角度一樣。額定電流可調(diào)是指可滿足各種系列電機(jī)的要求。例如，86系列電機(jī)的額定電流為68 A，而57系列電機(jī)一般不

8、超過6 A，驅(qū)動器有各種檔位電流可供選擇。細(xì)分為對額定電流的細(xì)分。 為實(shí)現(xiàn)“額定電流可調(diào)的等角度恒力距”，理論上只要各相相電流能夠滿足以上的數(shù)學(xué)模型即可。這就要求電流控制精度非常高，不然Ia、Ib所合成的矢量角將出現(xiàn)偏差，即各步步距角不等，細(xì)分也失去了意義。下面給出了基于該驅(qū)動方法的驅(qū)動器的設(shè)計方案。附錄資料：不需要的可以自行刪除設(shè)備大修規(guī)程1、目的消除設(shè)備存在的缺陷，保證生產(chǎn)設(shè)備恢復(fù)原有性能，有效延長設(shè)備的壽命、減小設(shè)備故障率、提高生產(chǎn)效益，減輕設(shè)備維修量。2、適用范圍廠區(qū)主要生產(chǎn)設(shè)備3、職責(zé) 3.1設(shè)備經(jīng)理（主管）根據(jù)生產(chǎn)情況，以及通過設(shè)備維修數(shù)據(jù)分析設(shè)備情況，制定設(shè)備大修計劃，并且購置設(shè)

9、備大修配件。3.2事務(wù)助理根據(jù)要大修的設(shè)備，編制設(shè)備大修記錄單、設(shè)備大修驗(yàn)收記錄單。3.3大修班班長根據(jù)要大修的設(shè)備，擬定大修計劃，列出大修配件名單交設(shè)備主管，準(zhǔn)備大修所有器具，做好大修安全防護(hù)措施。3.4操作人員極力配合大修人員的工作，順利開展大修。4、工作規(guī)程4.1大修準(zhǔn)備工作4.1.1設(shè)備主管根據(jù)生產(chǎn)情況、設(shè)備情況提前一周制定大修計劃，并落實(shí)到大修班和生產(chǎn)部門。4.1.2設(shè)備事物助理根據(jù)大修設(shè)備，編制設(shè)備大修記錄單給大修班、大修驗(yàn)收記錄單給設(shè)備主管。4.1.3大修班班長根據(jù)要大修的設(shè)備查閱資料，擬定大修安排計劃，列大修配件清單交設(shè)備主管，落實(shí)大修人員，準(zhǔn)備設(shè)備大修所需器具，做好大修安全防

10、護(hù)措施。4.1.4設(shè)備主管購置設(shè)備大修所需配件，在大修前配齊。4.1.5操作人員在設(shè)備大修前，做好設(shè)備清潔衛(wèi)生，清理設(shè)備場地，挪開生產(chǎn)加工物品，提前停止設(shè)備，進(jìn)入待修狀態(tài)。4.2設(shè)備大修實(shí)施 4.2.1大修班班長組織指導(dǎo)大修工作，大修班根據(jù)大修要求嚴(yán)格對設(shè)備進(jìn)行大修。 4.2.2填寫設(shè)備大修單，記錄在大修中更換的配件。 4.2.3設(shè)備主管在大修結(jié)束后，對大修設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)收，記錄設(shè)備運(yùn)行是否正常，運(yùn)行參數(shù)是否合格，驗(yàn)收合格后投入運(yùn)行。4.2.4設(shè)備事務(wù)助理在設(shè)備驗(yàn)收合格后，對大修記錄、驗(yàn)收記錄進(jìn)行存檔，并完善ERP平臺數(shù)據(jù)記錄。4.3設(shè)備大修規(guī)范4.2.1設(shè)備大修的周期為2年進(jìn)行一次。4.2.2設(shè)

11、備大修是以大修班為主、操作人員為輔，對設(shè)備有效的大修。 4.2.3根據(jù)設(shè)備秩序要求，結(jié)構(gòu)要求，對設(shè)備全部或部分解體，把拆卸配件歸類標(biāo)記、存放。 4.2.4嚴(yán)格檢查設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)部分和配件，清理結(jié)構(gòu)污垢，清洗機(jī)械配件，更換潤滑油，更換老化配件。 4.2.5檢查設(shè)備氣動、油壓系統(tǒng)，清理氣管、油管，清洗油箱、閥芯等，更換沉淀老化液壓油。 4.2.6檢查電氣部分，更換老化線路、電器元件，更新設(shè)備配置，緊固各接線端子；檢驗(yàn)電氣設(shè)備絕緣、阻值等參數(shù)，更換檢修參數(shù)不合格的電氣設(shè)備；對配電箱、配電柜等進(jìn)行清潔吹灰。 4.2.7沒有允許，嚴(yán)禁改動設(shè)備原有結(jié)構(gòu)，根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)還原裝配設(shè)備。4.2.8完成大修后，要清潔

12、大修場所，保持設(shè)備環(huán)境的清潔衛(wèi)生，對更換的配件統(tǒng)一規(guī)范放置。相關(guān)文件和記錄 5.1設(shè)備大修單 5.2設(shè)備大修驗(yàn)收單附件: 設(shè)備維修及故障處理流程圖1設(shè)備維修流程設(shè)備操作人員發(fā)現(xiàn)故障填設(shè)備保修單注明設(shè)備型號（序號）設(shè)備操作人員發(fā)現(xiàn)故障填設(shè)備保修單注明設(shè)備型號（序號）、簡述故障情況，生產(chǎn)班（組）長簽字報機(jī)修班特殊情況可直接電話報修事后及時補(bǔ)寫報修單機(jī)修班（組）長及時（15分鐘內(nèi)）安排檢修或機(jī)修工接報修單直接檢修維修機(jī)修人員主導(dǎo)，嚴(yán)格按照設(shè)備檢修規(guī)程、安全操作、準(zhǔn)確判斷故障、按時保質(zhì)完成，設(shè)備操作人員配合輔助設(shè)備配件在機(jī)修班庫房或公司配件庫領(lǐng)?。ㄖ幸拱嗦?lián)系庫房管理員）檢修技術(shù)難點(diǎn)（問題）及時詢問班（

13、組）長和老員工，特殊輔助機(jī)具及時聯(lián)系車間主任及班組長支援重大問題及時聯(lián)系設(shè)備部經(jīng)理（主管）直至向公司分管領(lǐng)導(dǎo)匯報一般情況當(dāng)班必須檢修完畢，如特殊情況必須與下班交接（故障情況、檢修進(jìn)度等）做好記錄檢修完畢操作人員進(jìn)行試車驗(yàn)收，填寫維修情況、維修時間（報修單）設(shè)備部主管（專項助理）每周收集統(tǒng)計報修單，考評機(jī)修工檢修時間及設(shè)備維修時間，周會通報設(shè)備部經(jīng)理（主管）每月根據(jù)設(shè)備維修時間統(tǒng)計，分析（改進(jìn)）設(shè)備維修狀況、設(shè)備運(yùn)行狀況及操作與維修人員綜合素質(zhì)，形成月度總結(jié)上報公司2設(shè)備事故處理流程設(shè)備操作人員、車間主任、班組長或相關(guān)發(fā)現(xiàn)人員上報設(shè)備操作人員、車間主任、班組長或相關(guān)發(fā)現(xiàn)人員上報設(shè)備部、機(jī)修班維修

14、人員或安全巡檢人員提出設(shè)備部經(jīng)理（主管）主導(dǎo)召集設(shè)備事故分析會，設(shè)備操作人員、所屬車間主任班組長、機(jī)修班（組）長、相關(guān)維修人員參加，生產(chǎn)部、安環(huán)部有關(guān)人員列席（如發(fā)生人生傷害事故由安環(huán)部主導(dǎo)）由設(shè)備操作人員、車間主任、班組長或相關(guān)發(fā)現(xiàn)人員闡述事故經(jīng)過，維修人員敘述維修經(jīng)過、損壞情況及原因分析，設(shè)備部經(jīng)理（主管）作出事故結(jié)論，編制事故報告（含處理意見）事故按照三不放過原則處理落實(shí)（事故原因分析不清、責(zé)任不落實(shí)、無改進(jìn)整改不放過）事故發(fā)生班組（車間）對相關(guān)責(zé)任人責(zé)任進(jìn)行分解落實(shí)，并在班組召開分析會總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，進(jìn)行預(yù)防整改，杜絕事故人力資源部及財務(wù)部根據(jù)事故報告對相關(guān)責(zé)任人進(jìn)行扣款及績效處罰設(shè)備大

15、修單設(shè)備名稱: 大修序號:規(guī)格型號制造廠家制造編號制造時間本廠編號大修時間使用部門安裝地點(diǎn)主要附屬設(shè)備序號名稱規(guī)格型號單位數(shù)量制造廠制造號備注12345易 損 配 件12345大 修 記 錄序號大修項目大修概述效果備注12345678910 制表人： 大修人： 審核人：設(shè)備維修記錄單 位： 年 月 日設(shè)備編號設(shè)備名稱規(guī)格型號開工時間竣工時間修理工時修理內(nèi)容更換部件及消耗材料部件及材料名稱數(shù)量單價（元）總價（元）合計驗(yàn)收情況遺留問題修理單位：檢驗(yàn)員：使用單位驗(yàn)收人：設(shè)備部門： （公章）經(jīng)辦人：設(shè)備到貨驗(yàn)收及移交記錄設(shè)備名稱型 號規(guī) 格 外形尺寸生產(chǎn)廠合 同 號出廠日期出廠編號重量公斤資產(chǎn)編號主

16、要 附 機(jī) 、隨 機(jī) 附 件 及 工 具張技 術(shù) 資 料張序號名 稱規(guī)格及型號應(yīng)供量實(shí)收量名 稱份份備 注說 明 書合 格精度檢驗(yàn)單另件圖冊工具清單備件清單驗(yàn)收及移交記事：設(shè)備原值裝備管理部門驗(yàn)收日期使用單位設(shè)備管理部門領(lǐng)用日期設(shè)備臺賬設(shè)備名稱型號制造廠家供應(yīng)廠家出廠編號出廠日期購買日期本廠編號維保人備注設(shè)備閑置（報廢）設(shè)備臺賬序號設(shè)備名稱本廠編號規(guī)格型號生產(chǎn)廠家數(shù)量單位閑置（報廢）原因存放地點(diǎn)備注設(shè)備維修聯(lián)絡(luò)（派工）單報修單位編號： 維修單位編號：報修單位報修人報修時間上聯(lián) 白色 報修單位存檔上聯(lián) 白色 報修單位存檔維修單位維修人維修時間報修設(shè)備信息（規(guī)格型號及位號、編號）：報修設(shè)備故障描述

17、：設(shè)備維修描述： 報修單位負(fù)責(zé)人意見（簽名）：要求完成時間：維修單位負(fù)責(zé)人意見（簽名）：預(yù)計完成時間：公司審核完成結(jié)果： 結(jié)果評價：備注：1、操作人員及生產(chǎn)管理人員應(yīng)對所使用設(shè)備基本結(jié)構(gòu)、使用性能、操作方法有全面的了解，因此對報修設(shè)備故障描述盡量做到準(zhǔn)確、詳細(xì)、全面，以便于故障判斷、配件及工具準(zhǔn)備、人員調(diào)配，提高維修效率，確保生產(chǎn)時間。 2、維修人員及設(shè)備管理人員應(yīng)對所維修設(shè)備結(jié)構(gòu)、故障判斷、維修方法有全面了解，因此對所維修設(shè)備故障點(diǎn)、故障原因、維修措施、預(yù)防方法進(jìn)行全面描述，以便于強(qiáng)化預(yù)防、積累維修經(jīng)驗(yàn)、該設(shè)備性能，提高維修效率及質(zhì)量，降低維修費(fèi)用。 3、設(shè)備維修完成時間力求做到高效、科學(xué)合理。公司有特殊要求嚴(yán)格按公司批準(zhǔn)執(zhí)行。設(shè)備維修聯(lián)絡(luò)（派工）單報修單位編號： 維修單位編號：報修單位報修人報修時間下聯(lián) 紅色 維修單位存檔下聯(lián) 紅色 維修單位存檔維修單位維修人維修時間報修設(shè)備信息（規(guī)格型號及位號、編號）：報修設(shè)備故障描述：設(shè)備維修描述： 報修單位負(fù)責(zé)人意見（簽名）：要求完成時間：維修單位負(fù)責(zé)人意見（簽名）