一、步進電機的概述

1、系統(tǒng)常識 ：步進電動機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行元件。當步進電動機驅(qū)動器接收到一個脈沖信號(來自控制器)，它就驅(qū)動步進電動機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度 ( 稱為 “ 步距角 ”) ，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。

2 、系統(tǒng)控制 ：步進電動機不能直接接到直流或交流電源上工作，必須使用專用的驅(qū)動電源(步進電動機驅(qū)動器)。控制器(脈沖信號發(fā)生器)可以通過控制脈沖的個數(shù)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(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。

3 、主要用途 ：步進電動機是一種控制用的特種電機，作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展(步進電動機驅(qū)動器性能提高)，步進電動機的需求量與日俱增。步進電動機在運行中精度沒有積累誤差的特點，使其廣泛應(yīng)用于各種自動化控制系統(tǒng)，特別是開環(huán)控制系統(tǒng)。

二、步進電機的工作原理

1、步進電機是一種常用的控制電機，在工業(yè)自動化中被廣泛應(yīng)用。它能夠根據(jù)外界信號的變化而實現(xiàn)精確的運動控制。步進電機的控制可以分為模擬控制和數(shù)字控制兩類。模擬控制是通過模擬信號，如模擬電壓、模擬電流等，來控制電機的運動。而數(shù)字控制則是通過一組數(shù)字信號，如高電平信號、低電平信號等，來控制電機的運動。

2、步進電機驅(qū)動器是一種用于控制步進電機的裝置，它能夠根據(jù)輸入的控制信號，提供步進電機所需的電流和電壓，從而控制步進電機的轉(zhuǎn)速和力矩。因此，步進電機驅(qū)動器可以控制步進電機的轉(zhuǎn)速和力矩，并能夠?qū)崿F(xiàn)精確的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。

電機的調(diào)速方法有多種，下面列舉幾種常見的方法及其原理：

1. 電壓調(diào)制調(diào)速：這是最簡單和常見的調(diào)速方法之一。通過改變電機的供電電壓來控制電機的轉(zhuǎn)速。降低電壓可以降低電機的轉(zhuǎn)速，增加電壓可以增加電機的轉(zhuǎn)速。這種方法適用于直流電機和某些交流電機。

調(diào)速電機

2. 脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)速：這種調(diào)速方法通過改變電源電壓的占空比來控制電機的轉(zhuǎn)速。通過周期性地改變電源電壓的高電平和低電平時間比例，控制電機的平均電壓值，從而控制電機的轉(zhuǎn)速。這種方法廣泛應(yīng)用于直流電機和三相交流電機。

3. 變頻調(diào)速：這是一種基于變頻器的調(diào)速方法，適用于交流電機。變頻器將電源的固定頻率交流電轉(zhuǎn)換為可調(diào)頻率和可調(diào)電壓的交流電，并通過改變頻率和電壓來控制電機的轉(zhuǎn)速。這種方法具有較高的調(diào)速精度和效果，廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。

調(diào)速電機

4. 極數(shù)調(diào)速：對于某些交流電機，通過改變電機的極對數(shù)來實現(xiàn)調(diào)速。通過改變電機的繞組連接方式或通過機械方式改變磁極數(shù)，可以改變電機的轉(zhuǎn)速。

5. 反饋控制調(diào)速：這種調(diào)速方法通過使用反饋設(shè)備(如編碼器或速度傳感器)來測量電機的實際轉(zhuǎn)速，并與期望轉(zhuǎn)速進行比較，然后根據(jù)比較結(jié)果進行調(diào)節(jié)控制。反饋信號可用于閉環(huán)控制系統(tǒng)，使得電機能夠?qū)崟r調(diào)整輸出以達到所需的轉(zhuǎn)速。

調(diào)速電機

這些方法僅是常見的電機調(diào)速方法，具體使用哪種方法還要根據(jù)電機類型、應(yīng)用場景和要求來確定。每種調(diào)速方法都有其特定的原理和適用范圍，需要根據(jù)實際情況選擇合適的方法來實現(xiàn)電機的調(diào)速控制。

電機控制是指對電機的啟動、調(diào)速(加速、減速)、運轉(zhuǎn)方向和停止進行的控制，不同類型的電機有著不同的工作原理和控制方法。

一、無刷電機

無刷電機是由電機主體和電機驅(qū)動板組成的一種沒有電刷和換向器的機電一體化產(chǎn)品。在無刷電機中，換相的工作交由控制器中的控制電路，隨著控制板的應(yīng)用場景逐漸豐富，控制板開發(fā)技術(shù)日益增強，目前無刷電機的發(fā)展方向。

無刷電機采取電子換向，線圈不動，磁極旋轉(zhuǎn)。無刷電機，是使用一套電子設(shè)備，通過霍爾元件，感知永磁體磁極的位置，根據(jù)這種感知，使用電子線路，適時切換線圈中電流的方向，保證產(chǎn)生正確方向的磁力，來驅(qū)動電機。

刷電機的優(yōu)點非常的多，其中最主要的就是沒有電刷，沒有電刷在運行的時候就不會產(chǎn)生火花，減少對設(shè)備的干擾;重量降低，結(jié)構(gòu)變小;運轉(zhuǎn)時摩擦力也會減小，降低了噪音;當然機器的磨損率也會降低，使用的期限會加長;維修時也更加簡單。

二、步進電機

步進電機由脈沖控制，通過改變信號脈沖寬度控制電機的方向和速度，每輸入一個脈沖信號，轉(zhuǎn)子就前進一步，電機就按照設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一定的角度，在非超載的情況下電機驅(qū)動只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，誤差小，控制簡單。

首先通過單片機或編程生成PWM信號，PWM信號輸入步進電機控制器，控制器根據(jù)PWM信號寬度控制電機的電壓和相位，達到控制轉(zhuǎn)速和方向的目的，通過改變PWM信號的占空比調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速和方向。

按相數(shù)可以將步進電機分為單相、雙相和多相，單相步進電機由單路脈沖驅(qū)動，輸出功率小，可以用在小功率驅(qū)動上;多相步進電機受到多方脈沖驅(qū)動，功率大，用途廣。按照轉(zhuǎn)子材料可以分為永磁式、反應(yīng)式和混合式，永磁式電機動力大，角位移大;反應(yīng)式電機結(jié)構(gòu)簡單，成本低，角位移小;混合式電機結(jié)合了二者的優(yōu)點，角位移小動力大，性能優(yōu)越。

三、直流電機

直流電機是通過電刷將直流電源接通電樞繞組，電樞繞組通過換向器經(jīng)過直流電流與定子繞組磁場發(fā)生作用，推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。直流電機可以將直流電能轉(zhuǎn)換為機械能，調(diào)速性能優(yōu)越。

直流電機可以分為直流有刷電機和直流無刷電機兩種，區(qū)別就是一個有電刷一個沒有電刷，無刷電機是由驅(qū)動器控制電機啟動、制動和停止的，通過接收位置傳感器的信號產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，接收速度反饋信號調(diào)整轉(zhuǎn)速。相較于直流有刷電機，無刷電機使用干擾小、噪音低、壽命長、維護方便。

隨著電機控制技術(shù)的發(fā)展，交流電機在很多領(lǐng)域逐漸興起，交流電機和直流電機有什么區(qū)別?首先是輸入的電源不同，交流電機使用的是交流電源，直流電機則使用直流電源;二是工作方式不同，交流電機的導體是不動的，而磁場旋轉(zhuǎn)運動，直流電機的導體在不動的磁場中運動;三是用途不同，交流電機一般用在調(diào)速要求較低的機器設(shè)備中，直流電機啟動、制動性好，可用在調(diào)速范圍大的設(shè)備中，比如紡織機械、工業(yè)車床、礦山、冶金、化工、印刷等生產(chǎn)機械中。

以上就是關(guān)于電機控制知識的總結(jié)，可以說只要有運動的地方就需要用到電機，隨著計算機技術(shù)、電子電力技術(shù)和智能控制的發(fā)展，電機市場得到了快速增長。電機控制不僅可以轉(zhuǎn)換和傳輸能量，也能進行信息交換和傳遞，未來電機控制需朝著智能化、集成化、專業(yè)化、微型化、節(jié)能化、高效化和一體化的方向發(fā)展，大力提升電機產(chǎn)品的核心競爭力。