步进电动机基本原理实验 （一）实验目的 了解步进电动机的基本结构和工作原理； 掌握步进电机驱动程序的设计方法； 3?掌握步进电动机速度调节、方向控制技术； 了解步进电动机的各项基本参数对电机运行的影 响； 熟悉DRLa J验室的操作方法 （二）实验仪器设 1. DRVI /DRL i nk可重组虚拟仪器和计算机控制平台 电机运动控制系统 计算机 打印机 （三）实验原理 当某一相绕阻通电时，对应的磁极产生磁场，并与转 子形成磁路，这时，如果定 子和转子的小齿没有对齐，在磁场的作用下，由于磁 通具有力图走磁阻小路径的特 点，转子将转动一定的角度，使转子与定子的齿相互对齐， 由此可见，错齿是促使电 机旋转的原因。 步进电动机又称为脉冲电机，它能将电脉冲转换为相 应的角位直线位移。步进电 动机定子绕组的通电状态每改变一次，转子转一个确定的角 度，为步进电动机的步距 角a。它与定子绕组的相数转子白八齿数z、通电 方式k 有关，可用下式表示： a- 3600/加左 从图1所示，进步电机以四相单四拍方式正转时，按 ZB— CfD次序通电。步进电 动机定子绕组通电状态的改变速度越快，其转子旋转的速度 越快，即通电状态的变化 频率越高，转子的转速越高。 图1进步电机四相单四拍式绕组通电方式 ? 四相步进电动机以四相单四拍(a)、四相双四 拍(b)、四相八拍(c)方式工作时的脉冲分配表 a a四相单四相脉冲分配表 b四相双四拍股冲分配瓦 A*a A* a N/ 心 0?— 0? N+b Ui 保 N2 加 g 卜 3 3 2 0, 0# 1.上 史牡 7 娟 BJ 山 岫 3 0 口。 N+卜 ]u 1) 3 Oh; N格 0*- la 2 前 H+加 0/ 7 W 3 N+加 l*3 1 N41 g J 0. Ip N4 5/ * 1 Ip 火⑺ w 3 2 N4九 1」 a Ck b o四和八拍脉冲介配表 汛 步进电动机的自锁功能是指若某一相一直通 直流电时，则电机可以保持在固定的位置上实现停车时转子 定位 运动控制实验台由运动控制卡、步进电机、直 流电机、涡轮涡杆机构、光电限位 器、转速测量传感器、直线位移标尺和位移测量装置 构成。 可完成步进电机控制、直 流电机控制、转速测量、位移及负载效应测量、 PI及 PID调节等实验内容。步进电动机 的型号为42BYGH10, 7为4相电机。如图2所示: 图2运动控制实验台 实验内容及步骤 步进电机运行速度调节实验：运行方式选择“连续驱动”， 驱动类型选择“四相单四拍”方式，脉冲间隔选择范围3? 15m § （由于步进电机的设计原因，当脉冲间隔为2ms时, 四相单四拍方式不能正常工作。）选择3ms点“电机驱动” 按钮，使步进电机工作；再选择6ms,并点“电机驱动”按钮, 使步进电机旋转，观察运行速度，此时的速度应比前一次的 速度低一半。若选择更长的时间间隔如12ms则可观 察到电 机的运行速度明显降低。终止电机运行请在运行方式中选择 “停止保持”或“停止不保持”。 运行方向控制实验：运行方式选择“连续驱动”， 驱动类型选择“四相单四拍”方式，脉冲间隔选择 5mg方向选择正向驱动， 点“电机驱动”按钮，使步进电机正向旋转；方向选 择“反向驱动”，点“电机驱动”按钮，使步进电机 反向旋转； 步进电机的自锁实验：运行方式选择“停止保持”， 其它参数不变，点“电机驱动”按钮。可以使步进电 机某相通电，处于“自锁”状态。此时，用手转动电 机的皮带轮，可以感到转动比较困难。 步进电机的步距角演示：运行方式选择“单步驱 动”，点“电机驱动”按钮。每点击一次“电机驱动” 按钮，步进电机旋转一个角度，这个角度就是步距角。 对于本实验台步距角为1. 对于本实验台步距角为 1. （五）思考题 简述步进电机的速度调节和方向控制原理。 简述步进电机的四相八拍工作方式的优、缺点。 图1是四相单四拍方式的时序图，请画出四相双四 拍方式的时序图。 增加步进电动机的通电相数，对启动转矩有什么影响? 将通电频率增加会对步进电动机有什么影响？

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