電動化控制系統(tǒng)于步進電機技術(shù)中的具體應(yīng)用及趨勢探討

【摘要】隨著科學技術(shù)的發(fā)展與進步，電機自動化發(fā)展趨勢日益明顯，電動化控制系統(tǒng)在步進電機中的應(yīng)用逐漸成為研究的重要課題。在步進電機工作原理與電動化控制系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上，對電動化控制系統(tǒng)于步進電機技術(shù)中的具體應(yīng)用進行分析，并對步進電動機未來發(fā)展趨勢進行探討。實踐證明，電動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，可以提高步進電機運行安全性與可靠性，綜合效益顯著。

【關(guān)鍵詞】電動化控制系統(tǒng)；步進電機技術(shù)；應(yīng)用；趨勢

引言

在科學技術(shù)發(fā)展的推動下，電機技術(shù)發(fā)展迅猛，尤其是自動化技術(shù)在電機中的應(yīng)用，極大提高了電動機運行性能與質(zhì)量。為實現(xiàn)對步進電機運行控制，提出將自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用于步進電機技術(shù)中。實踐證明，電動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，提高了電動機應(yīng)對系統(tǒng)故障的能力，在確保系統(tǒng)運行安全性，實現(xiàn)電機運行效益等方面發(fā)揮著重要現(xiàn)實意義。本文在分析步進電機與電動化控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，探討電動化控制系統(tǒng)于步進電機技術(shù)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢。

一、步進電機及其工作原理簡述

步進電機，指的是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榫€位移或角位移的開環(huán)控制元步進電機件，在正常運行中，脈沖信號頻率與脈沖數(shù)直接決定著電機轉(zhuǎn)速與電機停止位置，且不會受到負載變化因素的影響[1]。當步進驅(qū)動器接收到脈沖信號后，信號會驅(qū)動步進電機按照設(shè)定方向轉(zhuǎn)動固定角度，這個角度被稱之為步距角，以固定角度旋轉(zhuǎn)運行，角位移量則是由脈沖個數(shù)來控制，從而實現(xiàn)準確定位。步進電機其電機轉(zhuǎn)子具備永磁體特性，在電流經(jīng)過時，定子繞組會產(chǎn)生矢量磁場，推動轉(zhuǎn)子進行旋轉(zhuǎn)，讓定子磁場方向與轉(zhuǎn)子磁場方向保持一致[1]。在非超載條件下，電機轉(zhuǎn)速與停止位置受脈沖信號頻率及脈沖數(shù)決定。

二、電動化控制系統(tǒng)概述

在科學技術(shù)發(fā)展的推動下，自動化控制技術(shù)獲得突破性發(fā)展，電動化控制系統(tǒng)在步進電機技術(shù)中的應(yīng)用，保障著電機運行安全性與穩(wěn)定性，在保證用電線路可靠性中發(fā)揮著重要現(xiàn)實作用。電機自動控制系統(tǒng)在其控制部分，是通過應(yīng)用步進電動機，將絲杠與聯(lián)軸器相連接來實現(xiàn)。絲杠中設(shè)置有螺母桿，螺母桿可以左右移動，并牽引剎車牽制手柄桿移動，以實現(xiàn)電機機組自動化控制目標。

在電機機組自動控制機構(gòu)中，受導軌限制，絲桿中螺母桿無法自由轉(zhuǎn)動，只能伴隨著導軌運動而移動。為有效控制螺母桿左右移動時的移動位移量，可以再螺桿左側(cè)緩沖機構(gòu)中設(shè)置感應(yīng)開關(guān)，避免出現(xiàn)螺母桿無限制運動問題[2]。在電動化控制系統(tǒng)通入電源后，步進電機被啟動，此時步進電機輸出軸會轉(zhuǎn)動，受聯(lián)軸器運動影響，絲桿開始轉(zhuǎn)動，當螺母桿移動到設(shè)計位置后，感應(yīng)開關(guān)向步進電機發(fā)出信號并控制其轉(zhuǎn)向，推動螺母桿在控制下移動。當螺母桿向左運行時，為實現(xiàn)手柄桿自動復位功能，應(yīng)設(shè)置彈簧，確保其可以及時復位。

三、電動化控制系統(tǒng)在步進電機技術(shù)中的具體應(yīng)用分析

（一）自動啟動與啟動供電功能

于步進電機機組中應(yīng)用電動化控制系統(tǒng)，在供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障供電中斷時，市電切換電路會立即切斷市電供電電路，監(jiān)測電路會通過自啟動控制器將電動機進行啟動運轉(zhuǎn)，推動步進電機組啟動。如步進電機啟動失敗，則電動化控制系統(tǒng)會在10秒內(nèi)重新啟動，如連續(xù)三次啟動均未成功，電動化控制系統(tǒng)會發(fā)出啟動失敗信號，禁止再次啟動[2]；如步進電機啟動成功，則潤滑油油壓升高，當其油壓升高到規(guī)定值時，啟動油壓傳感器，打開潤滑油路電磁場閥控制電路，從而打開油缸油路，此時，步進電機壓力潤滑油對油缸活塞施加推動力，推動油門手柄移動，在升速限位控制器作用下步進電機進入到額定轉(zhuǎn)速狀態(tài)，發(fā)電機則輸出額定電壓。

（二）自動停機

在電網(wǎng)恢復正常后，通過監(jiān)測電路發(fā)揮作用，將步進電機機組供電電路進行切斷，并投切到電路由市電進行正常供電作業(yè)。此時，應(yīng)通過電動化控制系統(tǒng)中自啟動控制器發(fā)出信號，讓停機電磁鐵發(fā)出動作，對步進電機油門進行有效控制，步進電機從額定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)榈退龠\行，最終自動停機[3]。在步進電機運行過程中，冷卻水出水溫度值高于設(shè)定參數(shù)所明確規(guī)定的范圍，則其溫度控制器則應(yīng)發(fā)出聲光報警信號，并執(zhí)行負載切斷動作，與此同時，停機電磁鐵發(fā)出動作，步進電機組實現(xiàn)自動停機；如步進電機在運行中，潤滑油油壓在設(shè)定規(guī)定值以下，油壓過低，則報警傳感器的觸點會閉合，控制器通過報警裝置發(fā)出警報信號，并切換步進電機電路，停機電磁運行實現(xiàn)步進電機自動停機；如步進電機在運行中其轉(zhuǎn)速超出了額定轉(zhuǎn)速，步進電機電監(jiān)測電路中高周率繼電器則會發(fā)生動作，步進電機組實現(xiàn)自動停機[3]。繼電器與接觸器等構(gòu)成步進電機電動化控制系統(tǒng)，可以有效實現(xiàn)對步進電機運行狀態(tài)的監(jiān)測，在確保步進電機運行安全性與可靠性等方面發(fā)揮著重要作用。

（三）保障用電線路運行質(zhì)量

電動化控制系統(tǒng)在步進電機技術(shù)中的應(yīng)用，還可以發(fā)揮保障用電線路運行質(zhì)量的功能。步進電機在運行過程中，其發(fā)電機輸出電流、輸出頻率、輸出電壓和步進電機組機油溫度、壓力等均屬于影響電網(wǎng)運行質(zhì)量的因素[4]。通過應(yīng)用電動化控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對步進電機運行參數(shù)的自動調(diào)整，切實保障電網(wǎng)運行質(zhì)量。

四、電動化控制系統(tǒng)于步進電機技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的趨勢分析

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，步進電機應(yīng)會呈現(xiàn)出綜合設(shè)計發(fā)展趨勢，電機內(nèi)部零部件將與發(fā)動機構(gòu)成整體，提高電動機發(fā)電閉環(huán)系統(tǒng)運行性能，應(yīng)用電動化控制系統(tǒng)，則其電動機制動與控制效果更為明顯；當前，電動機應(yīng)用多為二相與四相，未來發(fā)展趨勢主要集中在三相與五相電動機，從而降低電動機運行振動及噪音。電動化控制系統(tǒng)在應(yīng)用中，其結(jié)構(gòu)配置將會呈現(xiàn)出集成化、智能化趨勢，電動化控制靈敏度更高，綜合效益更為顯著。

結(jié)語

當前，電機自動化趨勢越發(fā)明顯，在電機中引入電動化控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對電機運行狀態(tài)及運行性能的控制。在概述步進電機與電動化控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，重點對電動化控制系統(tǒng)在步進電機技術(shù)中的應(yīng)用進行分析，電動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，可以實現(xiàn)電機自動啟動與啟動供電功能、自動停機、保障用電線路運行質(zhì)量，其未來發(fā)展表現(xiàn)出集成化、智能化趨勢，其未來市場應(yīng)用前景廣闊。

參考文獻

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