介绍步进电机

介绍步进电机（共17篇）（共17篇）

1.介绍步进电机 篇一

家用发电机什么牌子好，在寒冷的冬日，隔三差五的停电给市民生活带来了不便。于是，在小区居民的家门口、在马路店铺的门外……可以听到机器的轰鸣声——有市民在用家用发电机发电。家用发电机，有多少市民在购买呢？目前家用发电机市场如何？市民该如何正确选购家用发电机？发电机买回后该如何正确使用，以防出现大小安全事故。销售：家用发电机火得不正常雪后的长沙天气格外寒冷。记者走在南湖机电市场内，沿途很多店铺门口都摆放着各种发电机，三三两两的人围在店铺前挑选着，不时有机器的轰鸣声从人群中传出，那是顾客在试机。记者在“李文锁城”边上停了下来——这里临时搭起了一个棚子，里面摆满了大大小小的发电机，是某品牌发电机在这里搞特价销售活动。记者刚站住，就有一位年轻女子跑来买发电机。年轻女子说，她是长沙某公司的员工，近来的限电影响了公司的正常工作，所以来买台发电机解“燃眉之急”。一番挑选后，她很快花３０００元买下了一台功率为５千瓦的汽油发电机。店老板介绍说：“今天生意还不是太好。前段时间生意好得不得了，我这里半个月就卖出了近５００台发电机，销售额１００多万元！”离此不远的一家机电商场的陈老板也没闲着，正在指挥员工从仓库搬出一台功率为２千瓦的汽油发电机，买主是一位特地从常德澧县赶来的顾客。撕开包装箱，陈老板指着出厂标签说：“出厂日期是去年１２月２７号，这可是刚从重庆运过来的呢！最近发电机热销，前来订货的人络绎不绝，我这里都快缺货了……”据记者了解，目前来买发电机的主要是两类人，一类是店铺的老板，因为有时停电影响了生意，来买台发电机救急；另一类是私人家庭，觉得买台发电机以备停电之需。市场：家用发电机品牌纷纭多达数十种记者看到，市场上不同品牌、型号的发电机有数十种，让人眼花缭乱。在咨询了众多发电机的销售商后，记者对长沙发电机市场有了些了解。目前，小型发电机按使用的燃料不同，分为柴油发电机、汽油发电机和混合油发电机。柴油发电机的噪音较大，功率也比较高，大多为５千瓦以上。汽油发电机的噪音相对较小，功率大多在５千瓦以下，多为２千瓦、３千瓦、５千瓦不等，价格基本上在１２００至３０００元之间。而混合油发电机使用的燃料为汽油和机油混合物，功率大多只有几百瓦，如５５０瓦、６００瓦、８００瓦等，价格多在５００至８００元之间。从产地来说，目前长沙市场上的汽油发电机，比较好的品牌大多来自重庆，如力帆、联龙、隆鑫、宗申、银钢、环松等等。而超小型的混合油发电机，则大多来自浙江台州等地。从销售来看，家庭和较小的店铺大多选用汽油发电机和混合油发电机，而柴油发电机的买主则多为大型超市和商场。“目前，市场上销得最好的是功率在２～５千瓦之间的汽油发电机！”一位销售商告诉记者。新品：数码发电机物美价昂在一家机电商场门口，记者发现在众多发电机中摆放了几个电脑机箱大小的黄色盒子。它就是发电机中的“新贵”——数码发电机！

2.介绍步进电机 篇二

广西贵港航运枢纽水电厂发电机励磁系统采取了进口ABB公司UNITROLF系列自并励静止励磁装置, 它由两个可控硅整流柜 (功率柜) 、一个调节柜和一个灭磁柜组成, 其中两个可控硅整流柜采用互为备用的自动运行方式;调节柜则采用了ABB公司的UNITOLF系列双自动通道和转子电流控制的手动通道组成的微机励磁调节器, 两个自动通道互为备用, 冗余运行。灭磁柜则是由安装在整流桥交流侧的断路器 (灭磁开关) 和安装在整流桥直流侧的无触点的电子开关及碳化硅非线性灭磁电阻组成的, 这个电路也叫做跨接器, 它就是ABB发电机励磁系统灭磁及过电压保护的主要电路。

1 介绍发电机励磁系统过电压保护的基本知识

可控硅整流装置是同步发电机励磁主电路中的核心部件, 为了保证其正常运行, 对于发电机的安全可靠性, 具有重大意义。但是由于可控硅元件本身器件相当脆弱, 偶然短暂的过电压, 就有可能损坏。所以, 发电机励磁系统必须设置有过电压保护电路。

1.1 过电压保护的作用

由于可控硅承受过电压的能力很低, 当所受电压超过反向击穿值时, 即使时间极短, 也会损坏;当正向阻断电压超过转折电压时, 即使不加触发电压, 也会误导通, 若误导通频繁, 且导通电较大, 也可能损坏可控硅。此外, 可控硅对正向电压上升速度很敏感, 若过大, 即使未加控制信号, 也可能误导通, 甚至在正向幅值远小于阳极额定峰值电压时, 也会因为上升速度过大 (一般大于20V/μS) 而误导通, 可能产生极大的浪涌电流, 损坏可控硅。因此, 必须抑制过电压的幅值及上升速度。

1.2 过电压的主要原因

产生过电压的原因很多, 对于发电机励磁电路, 主要有如下几种:

1.2.1 由于雷击等外部冲击引起的过电压

当雷击输电线路本身或附近时, 将产生几微秒至几毫秒冲击电压波, 沿线路经变压器高、低压绕组分布电容, 进入可控硅整流装置。

1.2.2 由于开闭操作等内部冲击引起的过电压。

1) 接通或断开交流电源侧时会产生过电压。通常是指断开励磁变压器高压侧开关或者高压侧电路由于故障开路时, 就会产过电压。

2) 直流负载侧开路产生过电压。这种情况是由于励磁绕组为大感性负载, 正常运行时储存的能量较大, 当直流侧开关断路, 可控硅突然开路或快速熔断器熔断时, 电流突变, 储存的电磁能量企图通过断开的可控硅回路泄放, 于是该回路产生了感应过电压。这种感应过电压危害极大, 它会强迫可控硅导通, 造成相间短路, 损坏可控硅。

3) 可控硅整流元件换相时会产生冲击过电压。这种情况是由于可控硅对于大感性励磁绕组负载来说, 为了励磁电流连续不断, 每相对的两个可控硅换相时, 其中的可控硅的电流虽然下降至零, 但其内部的残存载流子不会立刻消失, 它仍有导通能力, 这样可控硅不会立刻阻断, 残存的载流子在反向电压作用下开始复合, 当反向电流降到正常的反向漏电流时, 该可控硅才恢复正常阻断状态;这时反向电流突然降至零, 便在回路电感中产生感生过电压。

4) 不正常运行状态下产生的暂态过电压。处于不正常运行状态下的同步发电机, 定子与转子磁极相对运动, 导致励磁绕组感生过电压。这种过电压频率较低, 持续时间较长, 能量也较大, 对可控硅威胁极大。其产生的原因有:a.发电机外部短路或短路切除后, 电压恢复过程中产生的过电压。短路时, 定子电流中的非周期分量在励磁绕组中感生交变电势, 短路初瞬, 幅值很大, 可能使励磁电流在某一时刻呈负值, 关断可控硅, 导致过电压。b.非同步运行产生的过电压。当发电机失步、失磁、电网事故或自同期并车时, 可能出现异步运行状态。这时定子、转子磁场产生相对运动产, 励磁绕组中感生差频电势, 该电势负半周, 可能使反向阻断下可控硅承受其值达额定电10倍以上的过电压。c.准同期并网产生的过电压。并网瞬间, 由于发电机电压与电网电压间存在频率差、相位差及电压差, 并网合闸瞬间, 将在励磁绕组中感生差频电势, 使可控硅元件承受过电压。d.再同步产生的过电压。失步后的发电机稳定运行于异步状态, 当励磁回路中再次供给足以将机组拖入同步的励磁电流时, 可控硅将承受过电压。

1.3 过电压抑制措施

尽管产生过电压的原因各种各样, 但根本原因都是电路中聚集的电磁能量无处消散所致, 过电压抑制装置就是用来吸收或泄放这些能量的。其方式主要是减少或削弱过电压源, 衰减过电压的幅值, 抑制过电压的上升速度, 延缓已产生的能量消散速度, 增加消散通道等。

1.3.1 减少或削弱过电压源

处于空载或大感性负载下运行的变压器, 原副绕组的切除将产生危及整流元件的过电压;若将电路固结, 不作投切操作, 即可减少过电压产生机率;励磁主电路用全控桥作整流励磁及逆变灭磁, 可取消灭磁开关达到这一目的。采取恢复电压低的可控硅, 则可削弱过电压源。

1.3.2 阻容吸收电路

我们知道, 电容器具有充放电特性, 我们可以用它来储存电磁能量, 一般暂态过电压具有较高频率, 宜用电容器吸收其能量、抑制幅值及上升速度。为了防止电容与回路电感形成振荡, 需要串联电阻, 这样就构成了阻容吸收电路。

1.3.3 非线性元件保护

雷击电网产生的过电压能量大、峰值高、持续时间短, 上述阻容保护来不及放电, 也可能击穿保护的电容而失去保护作用。为了抑制雷电过电压及开断变压器引起浪涌过电压, 常在可控整流器交、直流侧接入高压二极管和压敏电阻等非线性元件保护。

1.3.4 利用小容量可控硅作过电压保护

某些情况下, 过电压能量可能很大, 持续时间也长, 上述各抑制措施将难满足要求。例如, 当同步发电机作调相运行直接异步起动时、运行中的同步发电机失步时, 自同期并车时, 励磁绕组中均将感生幅值高而持续时间长的过电压岢用较小容量的可控硅保护大容量可控硅整器。

2 介绍ABB发电机励磁系统灭磁及过电压保护技术

广西贵港航运枢纽水电厂安装了四台贯流式水轮发电机组, 总装机容量4×30MW, 于1999年2月开始投产发电, 至今已运行14年多, 发电机励磁系统采取了进口ABB公司UNITROLF系列自并励静止励磁装置, 它由两个可控硅整流柜 (功率柜) 、一个微机励磁调节柜和一个灭磁柜组成, 其中两个可控硅整流柜采用互为备用的自动运行方式;调节柜则采用了ABB公司的UNITOLF系列双自动通道和转子电流控制的手动通道组成的微机励磁调节器, 两个自动通道互为备用, 冗余运行。灭磁柜则是由安装在整流桥交流侧的断路器 (灭磁开关) 和安装在整流桥直流侧的无触点的电子开关及碳化硅灭磁电阻组成过电压保护电路组成, 这种电路也叫做跨接器, 它就是ABB发电机励磁系统灭磁及过电压保护的主要电路。

贵港航运枢纽电厂发电机励磁系统的灭磁和过电压保护电路图如下所示:

从图1中我们看出, 该励磁系统的灭磁和过电压保护是由交流过电压保护和直流侧过电压保护两部分组成的。

2.1 交流侧过电压保护

上面的图1中左边虚框中的电路就是一个典型的交流侧过电压保护, 它安装在两个可控硅整流柜 (功率柜) 内, 该过电压保护是由一个三相桥式整流桥和并联的电阻、电容组成的阻容吸收电路, 该阻容吸收电路是根据电容器充放电特性, 吸收储存来至电源侧和可控硅整流桥侧返回的具有较高频率暂态过电压的电磁能量, 抑制其幅值和上升速度, 电路中并联的电阻是为了防止电容和回路形成振荡。这种阻容吸收过电压保护电路的特点就是:采用三相整流桥并联阻容电路, 结构简单、价格便宜, 体积小容量, 宜作过压保护;另外, 在交流侧并联阻容电路还能有效地消除和阻断可控硅元件换流时产生的高次谐波, 并消除波型中的尖峰毛刺, 从而有效地防止高次谐波返回和串入电源侧。

2.2 灭磁电路和直流侧过电压保护

在前面的电路图1右侧虚框中的电路就是灭磁电路和直流侧过电压保护电路, 也就是通常所说的转子灭磁电路, 也叫跨接器, 它安装在灭磁柜内, 如下图2的电路所示:

在图2电路中, 跨接器就是由三个可控硅元件组成正、反向连接的、无触头的电子式开关, 电子式开关可以通过右边的三个继电器接点闭合直接触发相应的可控硅导通, 也可以由雪崩二极管V1000控制电路来实现触发通断。

我们知道, 发电机在停机过程中, 断开灭磁开关时, 发电机转子绕组中的电磁能量由于电路突然断开, 如果能量没有得到及时释放和消耗, 会产生相当大的高电压, 这样会容易导至烧毁灭磁开关和破坏转子绕组绝缘, 因此必须要有相应的措施来消除这种危害和陷患。

2.3 灭磁保护

ABB公司的UNITOLF励磁系统的灭磁开关安装在整流桥交流侧, 而国产励磁系统的灭磁开关则通常安装在整流桥直流侧。当发电机在正常停机过程中逆变灭磁失败或事故停机跳开灭磁开关时, 可以通过灭磁开关联动的灭磁继电器接点闭合, 直接快速地触发相应的跨接器中的可控硅, 能及时将发电机转子绕组中的剩余电磁能量转移到灭磁电阻上消耗掉, 从而实现快速灭磁的保护作用, 防止烧毁灭磁开关。

2.4 过电压保护

我们从上面图2的电路中不难看出, 由高压二极管组成的桥式电路中, 阳极和阴极间连接一个雪崩二极管V1000, 通过这个雪崩二极管V1000可以检测和感受到来至可控硅整流桥和转子绕组正、负极之间的正、反向过电压, 当过电压幅值达到雪崩二极管V1000动作击穿值时, 雪崩二极管V1000击穿后双向导通, 并触发相应的三个正、反向连接的可控硅导通, 当正向过电压大时触发正向连接可控硅导通, 当反向过电压大时触发反向连接的可控硅导通, 最后把过电压的能量通过串接的碳化硅非线性电阻消耗掉, 从而防止过电压对可控硅整流桥和转子绕组的损坏, 当电路中的电压下降到雪崩二极管V1000返回值后, 雪崩二极管V1000可以自动恢复高阻状态。

2.5 小结

这样, 这个跨接器电路的作用就有两方面的作用, 一方面, 在正常情况下主要是用来灭磁的, 也就是在机组停机过程中跳开灭磁开关后, 转移消耗转子绕组中剩余电磁能量, 防止过电压的产生;另一方面, 如果有正、反向过电压产生时, 能及时有效地消除过电压, 防止过电压对电气设备的破坏。

3 结语

贵港航运枢纽电厂的发电机已发电运行了14年多, 这四台发电机组的励磁系统一直运行相当稳定可靠, 没有出现过任何励磁系统事故和故障, 灭磁柜的灭磁和过电压保护电路在运行过程中的灭磁效果和过电压保护功能表现不错, 从来没有出现过因过电压而损坏电气设备, 因此, ABB发电机励磁系统这套灭磁和过电压保护技术是通过实践考验的, 是安全可靠的, 具有相当高的技术水平。

摘要：随着电力电子技术的快速发展以及可控硅控制技术对自动化要求的不断提高, 采用可控硅元器件作为开断电路的电子开关, 应用于发电机转子回路灭磁及过电压保护, 电路结构简单、性能优良, 灭磁和过电压保护两者兼得。本文主要对贵港航运枢纽水电厂ABB发电机励磁系统灭磁及过电压保护技术介绍。

关键词：发电机,励磁系统,灭磁开关,电子开关,跨接器,灭磁,过电压保护

参考文献

[1]刘遂生.中小型同步发电机励磁系统[M].成都:四川科学技术出版社, 1986.

3.浅谈步进电机的维护 篇三

【关键词】步进电机 数控机床 应用 维护

一、步进电机简介

步进电机最初构想是作为昂贵的位置控制应用中伺服电机的低成本替代产品，而新兴的计算机工业迅速将其采用到外设应用当中。步进电机的主要优势在于能提供开环位置控制，而成本只是需要反馈的伺服系统的几分之一。在过去，步进电机有时被误称为“数字”电机，因为它们常用正交方波驱动。但是，对这些电机的这种狭隘看法常常会在以后的项目开发过程中导致大难题。正常情况下步进电机转过的总角度和输入的脉冲的频率保持严格的对应关系，不受电压波动和负载变化的影响。

二、步进电机的工作原理

步进电机是一种将电脉冲信号转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（称为“步距角”），它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差（精度为100%）的特点，广泛应用于各种开环控制系统装备。

三、步进电机常见故障诊断及简单的处理

1、温度过高

诊断及处理方法：触摸电机外壳，温度明显过（异常）高。要防止温度过高，工作方式要符合技术要求，控制环境温度，经常检查电路电压是否稳定。

2、步进电动机失步

诊断及处理方法：（1）转子的加速度慢于步进电机的旋转磁场，也即是低于换相速度而产生的。这是因为输入电机的电能不足，在步进电机中产生的同步力矩无法令转子速度跟随定子磁场的旋转速度，从而引起失步。并且凡是比这时频率高的工作频率都必将失步。这种失步说明了步进电机的拖动能力不够。一旦减少负载，或者提高绕组的激磁电流，则有可能克服失步。（2）转子的平均速度高于定子磁场的平均旋转速度。这时定子通电激磁的时间较长，大于转子步进一步所需的时间，则转子在步进过程中获得了过多的能量，从而产生前冲和后冲的摆动振荡。当振荡足够严重时就导致失步。

处理此故障，工作方式要按规定标准，检查电线是否正确连接，应经常保持周围环境清洁。

3、噪声和振动较大

诊断及处理方法：电机工作中听到声音明显异常并伴随有较大振动。

（1）振荡是步进电机在工作时存在的一般现象，从而产生噪声，但严重的振荡会引起失步。振荡的原因有多种，其中主要的原因有步进电机处于低频单步运行；步进电机的换相频率和转子的特征频率、倍特征频率、分数特征频率相等；步进电机突然停车等情况。

（2）当步进电机进行单步旋转时，其工作频率必定处于低频区。在开始工作时，转子在磁场力矩的作用下加速转动，当转子转到新的平衡点时其速度仍然相当高，从而冲过了平衡稳定点产生过冲。排除此类异常，就应及时停止工作，检查电机并保持周围交换的环境进行排除。

四、步进电机的保养与维护

步进电机作为一种数字式执行元件，在运动控制系统中得到广泛的应用。许多使用者在使用步进电机的时候，感觉电机工作时有较大的发热，心存疑虑，不知这种现象是否正常。实际上发热是步进电机的一个普遍现象，但怎样的发热程度才算正常，以及如何尽量减小步进电机发热呢？

首先，要了解步进电机为什么会发热？对于各种步进电机而言，内部都是由铁芯和绕组线圈组成的。绕组有电阻，通电会产生损耗，损耗大小与电阻和电流的平方成正比，这就是我们常说的铜损，如果电流不是标准的直流或正弦波，还会产生谐波损耗；铁心有磁滞涡流效应，在交变磁场中也会产生損耗，其大小与材料，电流，频率，电压有关，这叫铁损。铜损和铁损都会以发热的形式表现出来，从而影响电机的效率。步进电机一般追求定位精度和力矩输出，效率比较低，电流一般比较大，且谐波成分高，电流交变的频率也随转速而变化，因而步进电机普遍存在发热情况，且情况比一般交流电机严重。

再者，将步进电机发热控制在合理范围内。 电机发热允许到什么程度，主要取决于电机内部绝缘等级。内部绝缘性能在高温下（130度以上）才会被破坏。所以只要内部不超过130度，电机便不会损坏，而这时表面温度会在90度以下。所以，步进电机表面温度在70-80度都是正常的。简单的温度测量方法有用点温计的，也可以粗略判断：用手可以触摸1-2秒以上，不超过60度；用手只能碰一下，大约在70-80度；滴几滴水迅速气化，则90度以上了；当然也可以用测温枪来检测。

第三，步进电机发热随速度变化的情况。采用恒流驱动技术时，步进电机在静态和低速下，电流会维持相对恒定，以保持恒力矩输出。速度高到一定程度，电机内部反电势升高，电流将逐步下降，力矩也会下降。因此，因铜损带来的发热情况就与速度相关了。静态和低速时一般发热高，高速时发热低。但是铁损（虽然占的比例较小）变化的情况却不尽然，而电机整个的发热是二者之和，所以上述只是一般情况.

第四，发热带来的影响。 电机发热虽然一般不会影响电机的寿命，对大多数客户来说没必要理会。但是，严重的发热会带来一些负面影响。如电机内部各部分热膨胀系数不同导致结构应力的变化和内部气隙的微小变化，会影响电机的动态响应，高速会容易失步。因此对电机的发热应当进行必要的控制。

最后，减少电机的发热。 减少发热，就是减少铜损和铁损。 减少铜损有两个方向，减少电阻和电流，这就要求在选型时尽量选择电阻小和额定电流小的电机，对两相电机，能用串联的电机就不用并联电机。但是这往往与力矩和高速的要求相抵触。对于已经选定的电机，则应充分利用驱动器的自动半流控制功能和脱机功能，前者在电机处于静态时自动减少电流，后者干脆将电流切断。另外，细分驱动器由于电流波形接近正弦，谐波少，电机发热也会较少。 减少铁损的办法不多，电压等级与之有关，高压驱动的电机虽然会带来高速特性的提升，但也带来发热的增加。所以应当选择合适的驱动电压等级，兼顾高速性、平稳性、发热、噪音等指标。

【参考文献】

[1]《数控加工设备》（第二版） 主编：张吉平、蒋林敏 大连理工大学出版社

[2]《数控工艺培训教程》（第二版） 主编：杨伟群 清华大学出版社

[3]《机床电气控制PLC》主编：刘祖其 高等级教育出版社

[4]《数控机床故障诊断与维修》 主编：夏庆观 高等教育出版社

4.风力发电机用SKF轴承介绍 篇四

1 代号方法

风力发电机偏航、变桨SKF轴承代号方法采用了JB/T 10471D中转盘SKF轴承的代号方法，但是在风力发电机偏航、变桨SKF轴承中出现了双排四点接触球式转盘SKF轴承，而此结构SKF轴承的代号在JB/T 10471D2004中没有规定，因此，在本标准中增加了双排四点接触球转盘SKF轴承的代号。由于单排四点接触球转盘SKF轴承的结构型式代号用01表示，而结构型式代号02表示的是双排异径球转盘SKF轴承结构，因此规定03表示双排四点接触球转盘SKF轴承结构。

2 技术要求

2.1 材料

本标准规定偏航、变桨SKF轴承套圈的材料选用42CrMo，热处理采用整体调质处理，调质后硬度为229HBD269HB，滚道部分采用表面淬火，淬火硬度为55HRC-62HRC。由于风力发电机偏航、变桨SKF轴承的受力情况复杂，而且SKF轴承承受的冲击和振动比较大，因此，要求SKF轴承既能承受冲击，又能承受较大载荷。风力发电机主机寿命要求，SKF轴承安装的成本较大，因此要求偏航、变桨SKF轴承寿命也要达到20年。这样SKF 轴承套圈基体硬度为229HB-269HB，能够承受冲击而不发生塑性变形，同时滚道部分表面淬火硬度达到55HRC-62HRC，可增加接触疲劳寿命，从而保证SKF轴承长寿命的使用要求，

2.2低温冲击功

本标准对偏航、变桨转盘SKF轴承套圈低温冲击功要求：D20℃Akv不小于27J，冷态下的Akv值可与用户协商确定。风力发电机可能工作在极寒冷的地区，环境温度低至D40吧左右，SKF轴承的工作温度在D20~C左右，SKF轴承在低温条件下必须能够承受大的冲击载荷，因此，要求SKF轴承套圈的材料在调质处理后必须做低温冲击功试验，取SKF轴承套圈上的一部分做成样件或者是与套圈同等性能和相同热处理条件下的样件，在D20~C环境下做冲击功试验。

2.3 SKF轴承齿圈

由于风力发电机SKF轴承的传动精度不高，而且齿圈直径比较大，齿轮模数比较大，因此，一般要求齿轮的精度等级按 GB/T10095.2---中的9级或者10级。但是由于工作状态下小齿轮和SKF轴承齿圈之间有冲击，因此，SKF轴承齿圈的齿面要淬火，小齿轮齿面硬度一般在60HRC，考虑到等寿命设计，大齿轮的齿面淬火硬度规定为不低于45HRC。

2.4 游隙

偏航、变桨SKF轴承在游隙方面有特殊的要求。相对于偏航SKF轴承，变桨SKF轴承的冲击载荷比较大，风吹到叶片上震动也大，所以要求变桨SKF轴承的游隙应为零游隙或者稍微的负游隙值，这样在震动的情况下可减小SKF轴承的微动磨损。偏航SKF轴承要求为小游隙值，即0-501~m。另外，由于风力发电机偏航和变桨SKF轴承的转动都由驱动电机驱动，SKF轴承在负游隙或小游隙状态下应保证驱动电机能驱动，因此，SKF轴承在装配后需要空载测量启动摩擦力矩，具体力矩数值根据主机驱动系统的不同也不尽相同。

2.5 防腐处理

5.步进电机 控制原理 篇五

步进电机区别于其他控制电机的最大特点是，它是通过输入脉冲信号来进行控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。

步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由单片机产生。其基本原理作用如下：

(1)控制换相顺序

通电换相这一过程称为脉冲分配，

例如：三相步进电机的三拍工作方式，其各相通电顺序为A-B-C-D,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B,C，D相的通断。

(2)控制步进电机的转向

如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。

(3)控制步进电机的速度

6.单片机控制步进电机论文致谢 篇六

这些都将使我终生受益。无论是在理论学习阶段，还是在课题的研究与设计，论文的选题、资料查询和撰写的每一个环节，无不得到导师的悉心指导和帮助。导师渊博精深的知识、独特的见解和敏锐的洞察力，都让我终身受益，再次感谢周老师为我所作的一切特别感谢感谢所有参加论文评审的各位老师，感谢你们在百忙之中对我论文给予批评指正还要要感谢跟我同一个课题组的何顺义同学，一年多以来，我们互相帮助，共同探讨，共同进步。同时感谢所有的师兄弟、师妹们在生活和学习上对我的关心、帮助和支持，和大家一起讨论问题的时光总是那么美好。

在论文撰写期间，我要感谢许多让我分享他们宝贵经验和知识的导师及实验室的同门们。他们为我论文的完成提出了许多宝贵建议及真知灼见。与此同时，我还要感谢帮助过我的同门们，他们给我提出了许多宝贵的意见，激发了我写作的灵感，在此表示最深的谢意。

7.步进电机细分驱动软件设计 篇七

步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移的执行机构,其在数控领域得到了广泛的应用。但是,步进电机在低速运行时振动、噪声大,在其自然振荡频率附近运行时易产生共振,且输出转矩随着步进电机的转速升高而下降,这些缺点限制了步进电机的应用范围。步进电机的性能在很大程度上取决于所用的驱动器,改善驱动器的性能,就可以显著地提高步进电机的性能,因此研制高性能的步进电机驱动器是一项受到普遍关注的课题。本文在选择了合理的电流波形的基础上,提出了基于AT89C51单片机[1]的斩波恒流细分驱动方案。

1 步进电机概述

1.1 步进电机工作原理

以三相反应式步进电机为例,其典型结构见图1。当A相控制绕组接通脉冲电流时,在磁拉力作用下使A相的定、转子对齐,相邻的B相和C相的定、转子小齿错开。若换成B相通电,则磁拉力使B相定、转子小齿转过而对齐,而与B相相邻的C相和A相的定、转子小齿又错开,即步进电机转过一个步距角。若按A→B→C→A循环顺序通电,则步进电机按一定方向转动;若改变通电顺序为A→C→B→A,则电机反向转动,这种控制方式称为三相单三拍。按AB→BC→CA→AB或A→AB→B→BC→C→CA→A顺序通电则称为三相双拍或三相单、双六拍。无论采用哪种控制方式,在一个通电循环内,步进电机转角恒定为一步距角,可以通过改变步进电机通电循环次序来改变转动方向,通过改变通电频率来改变其角频率。

1.2 细分驱动原理

步进电机的细分控制是由驱动器精确控制其相电流来实现的。以四相电机为例,假如电机的相电流为2 A,使用常规驱动方式(如常用的恒六载波方式)驱动电机的话,电机每运行一步,其绕组内的电流将从0突然变为2 A或由2 A突然变为0,相电流的巨大变化必然会引起电机运行的振荡和噪声。如果使用细分驱动器,在10细分相状态下进行驱动,电机每走一微步,其绕组内的电流变化只有0.2 A而不是2 A,这样就大大减少了电机的振荡和噪声,而提高步进电机的性能才是细分的真正优点。步进电机细分器是将驱动电流设计成可变的恒流源,通过控制绕组中的电流数值可以调整步进电机步距的大小,从而把原步距角细分成若干步来完成。即原来对应于一个电压脉冲,转子转动一步为1.8o,经10细分后则每走一步为0.18o。

一般情况下,电机的定子若为m相绕组,如每次仅一相通电,那么一个循环电机转子转过一个齿距角αr,因此,步进电机的步距角αf为:

αf=αr/m=360/mZ 。 (1)

其中:m为定子的绕组数;Z为转子齿牙数。对同一台步进电机通过改变通电方式可以减小步距角αf,实现步进电机步距角的细分,这有利于实现控制系统的精确控制。但这种方法作用有限,不能满足更高的精度要求。根据式(1)进一步减小步距αf的途径是增加定子相数和转子的齿数,相应的电机成本和难度都会增加。为了达到较大的细分,就要在控制电路上采取措施。典型的方法是控制步进电机各相绕组的电流,使其按阶梯上升、下降。这样,电机绕组中的电流不是由0跃升到额定值,而是经过若干小步的变化达到额定值,所以绕组中的电流变化比较均匀。图2为四相电机8细分时的各相电流状态图。

通过图2(a)、图2(b)四相电机各相电流细分前后对比图可知,8细分时各相电流1/4的步距是上升下降的。原来一步转过的αf将由8步完成,即实现了步距角的8细分。

2 细分驱动软件设计

步进电机细分驱动系统[2]的软件主要由主控程序、细分驱动程序、键处理程序、显示数据处理及显示驱动程序、通信监控程序等部分组成。其结构框图见图3。

细分驱动主控制程序控制整个程序的流程,主要完成程序的初始化、中断方式的设置、计数器工作方式的设置及相关子程序的调用等。初始化包括8279各寄存器、8279的显示RAM、AT89C51的中断系统及内部RAM等[3]。在AT89C51的各中断中,使用了INT1、T0和T1这3个中断,其中,INT1为高优先级,在运行状态下,当有停止键按下时,则INT1中断服务程序将T0关闭,从而使步进电机停止,T0控制每一步的步进周期,该服务程序基本上只作重置定时器和置标志位的操作,而其他操作均在主程序中完成。细分驱动整体流程图见图4。

细分驱动程序中,细分电流控制信号的输出采用单片机片内EEPROM软件查表法,用地址选择来实现不同通电方式下的可变步距细分,从而实时控制步进电机的转角位置,其流程图见图5。相关函数如下:

Void InitMemory()/*用来初始化存储单元*/

Void SetInt()/*设置中断方式*/

Void SetTimeCount()/*设置计数器*/

Void ReadDocument()/*读取细分文档*/

Void SubDivision()/*细分驱动*/

Void LedDisplay(int *);/*显示*/

步进电机的正反转控制是通过改变电机通电相序来实现的。为达到对步进电机启/停过程的快速和精确控制,从其动力学特性出发,推导出符合步进电机矩频特性的曲线即指数型运行曲线,并将这一曲线量化后,存入EEPROM。步进电机在运行过程中,每个通电状态保持时间的长短由当前速度对应的延时时间值决定。

3 结束语

本文提出并实现的步进电机均匀细分驱动器,最高细分达到256,能适应大多数中小微型步进电机的可变细分控制、较高细分步距角精度及平滑运行等要求。细分驱动器的系统功能完善和大量新型元器件的采用,使所设计的驱动器具有体积小、细分精度高、运行功耗低、可靠性高、可维护性强等特点。系统软件功能丰富,通用性强,从而使控制系统更加灵活。

参考文献

[1]王忠飞,胥芳.MCS-51单片机原理及嵌入式系统应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2007.

[2]刘宝延.步进电动机及其驱动控制系统[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1997.

8.介绍步进电机 篇八

【关键词】LabVIEW；虚拟仪器系统；步进电机；控制模型

【中图分类号】TU85【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0395-01

近几年来，步进电机在工业生产、科研领域得到了越来越广泛的应用，它可以快速完成启动、转动（正、反转）和制动一系列动作。传统上控制步进电机的方法通常是用单片机或逻辑电路来实现。但是这些方法都有着先天的不足—繁琐的线路、可改性不强而且编程语言比较复杂。因此，将虚拟仪器技术应用于步进电机的控制，初步了解和掌握虚拟仪器软件平台LabVIEW的编程方法，有着重要的现实意义。

1 LabVIEW的特点及虚拟仪器系统的结构

1.1 LabVIEW语言

LabVIEW采用软件领域较为流行的面向对象的可视化编程方法，使用这些软件开发系统可使系统开发人员将精力集中在系统的设计中，而不是软件的设计细节上。

LabVIEW是美国NI公司利用虚拟仪器技术开发的32位，主要面向计算机测控领域的虚拟仪器软件开发平台。LabVIEW同时也是一种功能强大的图形编程语言，但它与传统的文本编程语言（如C语言）不同，采用了一种基于流程图的图形化编程形式，因此也被称为G语言（graphical language）。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图，在进行原理研究、设计、测试并实现系统时，这种图形化的编程形式，方便了非软件专业的工程师快速编制程序，可以大大提高工作效率。LabVIEW也不同于传统文本式的编程语言的顺序执行方式，而是采用了数据流的执行方式，这种方式要求程序仅在各节点已获得它的全部数据后才执行。

1.2 虚拟仪器系统的结构

虚拟仪器通常是由计算机、一定的硬件和应用软件三部分构成。虚拟仪器的基本构成由硬件和软件两大部分组成，如图1所示。

在系统设计中，采用DAQ（数据采集卡）作为数据采集系统，通过LabVIEW虚拟仪器软件在计算机上编写程序对数据信号进行采集，采集的数据可通过文件的形式保存起来，便于以后进行数据分析处理。

2 步进电机及其控制

步进电机是一种将脉冲信号转换为相应角位移或直线位移的电磁机械装置，步进电机因具有转子惯量低、定位精确度高、无积累误差、控制简单等特点，在现代工业中得到广泛的应用。步进电机已成为机电一体化和运动控制领域的主要执行元件之一。由于受脉冲的控制，其转子的角位移量和速度严格地与输入脉冲的数量和脉冲频率成正比。改变通电顺序可改变步进电机的旋转方向；改变通电频率可改变步进电机的转速。

2.1 步进电机的控制模型

三相步进电机可以工作在单三拍、双三拍或六拍状态，但出于对运行平稳性、减小步距角和噪音等方面的考虑，三相式步进电机通常采用的是三相六拍的工作方式，即通电方式为A-AB-B-BC-C-CA-A的形式。根据以上步进电机的工作原理，结合实际应用中对步进电机的控制，其具体的控制要求如下。

（1）正反转控制

要求在停机状态时，能够实现步进电机的正转或反转起动；在运行过程中可以实现步进电机的正反转切换。

（2）运行速度调节

通过对步进电机输入脉冲频率的调节来实现：在停机状态时，能够实现步进电机的高速起动或低速起动，降速过程是升速过程的逆过程；在运行过程中可以实时改变步进电机的旋转速度。

（3）操作方式可选

出于对实际工作环境复杂多变的考虑，在设计此控制系统时，对步进电机提出了更高的要求，它能够提供手动控制和自动运行两种工作方式。①手动控制方式：即实现步进电机的点动运行，操作人员通过按脉冲输出按钮，来控制步进电机的旋转速度和转动位置。在运转的过程中可以灵活控制步进电机的旋转方向。②自动运行方式：步进电机按照起动前设定的运行频率和旋转方向自动运行，在运行过程中可以随时改变运行频率和旋转方向，也能够暂停步进电机运行，通过停止按钮可以结束整个运行。

（4）实现定步旋转

操作人员可设定一个角度，当步进电机旋转到这个位置时就自动停转，并且在运行过程中可以随时设定停转位置，在电机停转后，可以再次起动运行，从上次停止的位置继续旋转。

（5）自动保护功能

若长时间内无人操作，系统能够自动停止。节约电能，防止意外事故发生。

2.2 控制方式的数学模型

由上述三相反应式步进电机的工作原理可知，步进电机采用三相六拍的工作方式时，若按照A-AB-B-BC-C-CA-A的通电顺序给A、B、C三相提供输入脉冲，步进电机就沿逆时针方向旋转，每步转过的角度是1.5度。如果实现步进电机反向旋转，只需要按照改变步进电机的通电相序即可。

3 基于Labview的步进电机控制程序设计与仿真

根据对步进电机的具体控制要求，结合程序设计的一般方法。系统分为六个功能模块：正反转控制模块；运行频率设置模块；手动控制模块；自动运行模块；定步旋转模块；输出显示模块。然后根据各模块的功能设计子VI。并通过主程序调用各个子VI，完成整个系统的设计，最后通过仿真调试，完善控制要求。

根据系统的软件流程图及其功能，设计控制系统的前面板如图2。前面板分为输入控制和输出控制部分。输入控制部分设置有两组布尔量指示灯控件，分别用来显示正反转时三相输出控制序列；两个选择开关控件用来选择工作方式手动运行或自动运行；数值输入控件用来设置和更改步进电机运行时的频率值；五个按钮开关控件，用来控制步进电机的运行动作。

输出控制部分用来显示被控制步进电机的运行参数。数字波形显示图控件，用来显示一个周期（即六拍）内A、B、C三相的输出波形；数值显示框控件，用来反馈步进电机当前的旋转步数和角度；布尔指示灯用来显示A、B、C三相的电流通断情况；圆盘形数字指示器控件，用来模拟步进电机转轴的旋转方向和转动位置；同时还可通过输入控件设置定旋转角度的数值，通过控制步进电机的运行角度控制步进电机的位置。

步进电机控制系统的程序框如图3。

其编程的具体实现步骤见图4。

4 结束语

虚拟仪器技术为我们提供了一种全新的设计思路，实践证明，通过LabVIEW编程可以很方便的实现对步进电机的驱动控制，并且人机交互性强，界面友好。经过仿真运行，该系统在精度上能满足控制要求，同时还可以使得步进电机更稳定运行。

参考文献

[1] 李光提；李淑君；李汝莘.步进电机的虚拟仪器控制系统[J].山东农业大学学报（自然科学版），2009年01期

9.介绍步进电机 篇九

1.参数设置与工作要求。

按照自己设计的电气图设置，主回路由一个带星-三角降压启动的正反转电机控制回路【正、反转启动时，星形运行时间 4秒，再转换成三角运行；正、反转转换时的时间间隔为5 秒】、变频器控制的单速电机三速段变速控制回路【设置参数：变频器设置为第一速段为25Hz加速时间 2 秒,第二速段为35Hz、第三速段为50 Hz】、步进电机控制回路【设置参数：步进电机，第一次动作为正向旋转4 圈，脉冲频400Hz；第二次动作为正向旋转 3圈脉冲频率400Hz；第三次动作为反向向旋转6圈，脉冲频率600Hz：步进驱动器设置为4 细分，电流设置为1.5A。】组成。竞赛以电机旋转“顺时针旋转为正向，逆时针为反向”为准。

（1）整个动作实现过程应采用无人工干预的方式，由PLC控制实现。

（2）整个动作实现过程不考虑任何特殊情况下的如紧急停车或自动恢复。

（3）使用SB1作为起动、SB2停止的控制方式，并有工作状态指示。

（4）整个控制电路（含主回路与控制回路），必须按自己设计的图纸连接实现。

（5）热继电器FR1、FR2的整定电流均为0.4A。

2.工艺过程实现。

按下启动按钮SB1后，M1按降压启动模式(星形)正转；4 s后，转入三角形运转（为保证转换时不出现短路，应在程序上使KMY转成KM△的时间间隔为0.2秒）。同时，步进电机M3第一次正向旋转 4 圈停车；停2s后，变频器所控电机M2以第二速段正向旋转 6s停车(时间包含加速时间)，第一次动作过程结束。停 1.5s后，步进电机M3第二次正向旋转 3圈停止；此时再停 2s 后，变频器所控电机M2按第一速段反向旋转 8s停车，当变频器所控电机M2停车的同时电机M1停转（在停转前的过程中电机M1一直保持三角形运转），第二次动作过程结束。停5s 后，M1按降压启动模式(星形)反转；4 s后，转入三角形运转（为保证转换时不出现短路，应在程序上使KMY转成KM△的时间间隔为 0.2秒）。同时，步进电机M3第三次反向旋转6圈停止；再停2s后，变频器所控电机M2按第三速段正向旋转，按下停止按钮SB2后，整个动作过程结束。

二、不考虑特殊情下系统故障的问题

10.简述柴油发电机的电机原理 篇十

在柴油机的汽缸内部，经过了空气滤清器过滤后的洁净空气和喷油嘴喷射出的高压雾化柴油就能够充分的混合，在活塞上行的挤压下，体积就会慢慢的缩小，温度迅速的升高，以此来达到柴油的燃点。柴油被点燃后，混合的气体就会剧烈的燃烧，体积迅速的膨胀，推动着活塞的下行，被称为是‘作功’。各汽缸就是按一定的顺序来依次作功，作用是在活塞上的推力经过连杆而变成了推动曲轴转动的力量，也就带动了曲轴旋转。

发电机停车：把控制开关切到停止(STOP)位置或是压下红色紧急停车钮就能马上停止发电机运转。在紧急的状况下就能直接的压下紧急停车钮即可强迫停机。假如压下红色紧急停车钮时就一定要复归原位，不然发电机就不能启动。

当控制开关切到停止(STOP)，或是还保持着在自动，但市电已经恢复时 ATS 即送来的停车信号，发电机租赁就会自动停止。同时还要注意：运转中的发电机，因为故障（过速度，高水温，低油压等）而发生自动的停机时，在排除故障后一定要把故障复归钮压下才可以准备重新起动。

11.介绍步进电机 篇十一

关键词：步进电机；自动控制；手动；遥控

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载情况下，电机的转速、停止的位置取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。由于这一关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单，更加方便用户的应用与掌握。

随着信息技术的飞速发展，无线通信技术正在向各个领域渗透，特别是利用红外线进行通信，无论从小型化、轻量化、还是从安全性等方面考虑，其可行性都比较高。本文主要研究步进电机在手动、自动控制模式下，通过增加红外遥控模式以实现步进电机的多功能操作。

1 控制器组成

为了能够实现步进电机的手动、自动及遥控等多功能操作模式，设计出如图1所示的系统组成原理图。由图1知，该系统主要由传感器、A/D转换器、手动输入控制、红外线接收与发送电路、时钟控制电路、显示电路、电机驱动、步进电机及单片机控制器等部分组成。

其中手动输入控制电路主要用来实现系统参数的设置，以便在手动模式下控制电机的正反转；时钟控制电路一方面用来提供时钟信息，另一方面可以实现步进电机的定时启动与停止；传感器及A/D转换电路主要实现自动状态时，根据外部的检测信号，通过软件开发实现不同要求下步进电机的自动运行；红外发送与接收电路主要负责发送外部红外控制信息及接收遥控器发送来的控制信息，并送给单片机控制器进行解码，从而发出控制命令；显示电路主要实现对系统运行过程中的状态信息及工作模式进行显示；单片机控制器是系统的核心部件，完成对输入信号的采集，通过预先设置的算法进行运算、判断及处理，并发出控制命令或输出相应的显示信息。电机驱动电路接收控制器发出的控制命令，驱动步进电机实现正转或反转。

2 硬件电路设计

根据图1所示组成框图，选择89C2051单片机作为控制器，以4×4输入键盘和按钮作为手动输入电路，选用DS1302作为时钟电路，以LCD1602作为输出显示电路，选择HS0038作为红外接收电路，采用PCF8591作为A/D转换装置，传感器选择了光敏元件。选用ULN2003步进驱动器，对型号为28BYJ48型步进电机进行驱动。下面主要介绍步进电机及步进驱动器，红外接收及时钟电路的设计。

2.1 步进电机及步进驱动器

（1）步进电机

步进电机选用的是28BYJ48型四相八拍电机，电压为DC5V—DC12V。当对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲时，它可以连续不断地转动。每一个脉冲信号对应步进电机的某一相或两相绕组的通电状态改变一次，也就对应转子转过一定的角度（一个步距角）。当通电状态的改变完成一个循环时，转子转过一个齿距。四相步进电机可以在不同的通电方式下运行，常见的通电方式有单（单相绕组通电）四拍（A-B-C-D-A），双（双相绕组通电）四拍（AB-BC-CD-DA-AB），八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）。

（2）步进驱动器

步进驱动器采用的是ULN2003驱动器，它是一个单片高电压、高电流的达林顿晶体管阵列集成电路。它是由7对NPN达林顿管组成的，它的高电压输出特性和阴极钳位二极管可以转换感应负载。ULN2003是大电流驱动阵列，多用于单片机、智能仪表、PLC、数字量输出卡等控制电路中。可直接驱动继电器等负载。输入5VTTL电平，输出可达500 mA/50 V。达林顿管并联可以承受更大的电流，ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列。

（3）电机驱动电路

28BYJ48型步进电机是4相5线的步进电机，而且是减速步进电机，减速比为1：64，步 进 角 为5.625/64度 。如果需要转一圈，那么需要360/5.625×64=4096 个脉冲信号。该步进电机的耗电流为 200 mA左右，采用ULN2003进行驱动，驱动端口为 P1.0（A），P1.1（B），P1.2（C），P1.3（D）。正转次序： AB 组–BC组--CD 组--DA 组 （即一个脉冲，正转 5.625 度）；反转次序：AB 组 --AD 组--CD 组--CB 组（即一个脉冲，正转 5.625 度），其接线原理如图2所示。

其中MOT1～MOT4依次接单片机的P1.0～P1.3口。

2.2 红外线接收与发送电路

红外线接收电路选用了型号为HS0038的集成红外接收器，静态时输出端输出高电平，当接收到红外信号后，按红外信号的数据波形输出负脉冲数据信号。HS0038工作频率为38 kHz，能对收到遥控信号进行放大、检波、整形、解调，得到TTL 电平的编码信号，再送给单片机，经单片机解码并执行相关控制程序。

红外接收电路的输出接单片机的P3.2，该口对应的第二功能是外部中断0（INT0），利用该口的第二功能，一旦红外线信号到来，P3.2被拉低，单片机中止当前的工作转移到接收、处理红外信号。开启中断功能的目的，既减轻了单片机的工作负担，又保证接收到的红外信号的完整性，单片机进入睡眠后，利用外部中断功能完成对单片机的唤醒，其接线图如图3所示。

红外发送电路可选用昂达播放器的遥控器，也可采用电视遥控器。由于系统简单，采用昂达播放器的遥控器。

2.3 时钟电路

时钟电路采用DS1302集成芯片，其主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。采用普通32768 Hz晶振，步进电机的启闭时间都保存在DS1302自带的RAM中，不需要单独的EEPROM。

DS1302与CPU的连接仅需要三条线，即SCLK（7）、I/O（6）、RST（5）。

3 系统软件设计

软件系统主要包括主程序、红外中断子程序、A/D转换子程序、显示子程序、时钟控制子程序及步进电机程序。下面主要介绍红外线解码程序。

3.1 红外线解码原理

昂达播放器的遥控器产生的遥控编码是连续的32位二进制码组，其中前16位为用户识别码，能区别不同的电器设备，防止不同机种遥控码互相干扰。该芯片的用户识别码固定高8位地址为0BFH，低8位地址为40H；后16位为8位操作码（功能码）及其反码。

遥控器按键按下后，周期性地发出同一种32位二进制码，周期约为108 ms。一组码本身的持续时间随它包含的二进制“0”和“1”的个数不同而不同，大约在45～63 ms之间。

当一个键按下超过36 ms，振荡器使芯片激活，将发射一组108 ms的编码脉冲，这108 ms发射代码由一个起始码（9 ms），一个结果码（4.5 ms），低8位地址码（9～18 ms），高8位地址码（9～18 ms），8位数据码（9～18 ms）和这8位数据的反码（9～18 ms）组成。如果键按下超过108 ms仍未松开，接下来发射的代码（连发代码）将仅由起始码（9 ms）和结束码（2.5 ms）组成。

其代码宽度的计算方法为：

16位地址码的最短宽度：1.12×16=18 ms

16位地址码的最长宽度：2.24 ms×16=36 ms

已知8位数据代码及其8位反代码的宽度和不变：（1.12 ms+2.24 ms）×8=27 ms 。所以得32位代码的宽度为（18 ms+27 ms）～（36 ms+27 ms）

解码的关键是如何识别“0”和“1”，代码格式以接收代码为准，接收代码与发射代码反向。从位的定义我们可以发现“0”、“1”均以0.56 ms的低电平开始，不同的是高电平的宽度不同，“0”为0.56 ms，“1”为1.68 ms，所以必须根据高电平的宽度区别“0”和“1”。如果从0.56 ms低电平过后，开始延时，0.56 ms以后，若读到的电平为低，说明该位为“0”，反之则为“1”，为了可靠起见，延时必须比0.56 ms长些，但又不能超过1.12 ms，否则如果该位为“0”，读到的已是下一位的高电平，因此取（1.12 ms+0.56 ms）/2=0.84 ms最为可靠，一般取0.84 ms左右均可；根据码的格式，应该等待9 ms的起始码和4.5 ms的结果码完成后才能读码。

3.2 解码程序设计

根据以上分析，采用89C2051单片机实现红外解解码的思路为：有信号产生中断→EA清零→延时小于9 ms（低电平）→等待高电平的到来→延时小于4.5 ms（高电平）→等待下一次高电平的到来→延时0.84 ms左右→读区P3.2脚电平值→再等待下一次高电平的到来→延时0.84 ms左右→读取P3.2脚电平值，依次取得32位代码，前16位为识别码，后18位既为8位数据码和8位数据反码。解码中断服务程序流程图如图4所示。

4 结束语

通过系统调试及运行结果表明，采用步进电机作为执行元件，89C2051单片机作为控制器，光敏元件传感器作为检测元件，以手动输入按钮作为手动输入信号，以红外遥控装置进行遥控操作，并辅以时钟控制及状态显示的步进电机控制系统，能够方便实现步进电机的手动、自动及遥控多功能操作，操作更加方便可靠。

参考文献

[1] 樊庆伟，许峰.红外遥控接收与单片机识别技术[J].信息技术，2005，5：6-17.

[2] 江衍煊，郑振杰.单片机连接ULN2003驱动步进电机的应用[J].机电元件 2010，9，3.

[3] 聂诗良，李磊民.采用单片机发送并接收红外遥控信号的方法[J].信息技术，2007，2，2.

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12.PLC对步进电机的控制 篇十二

步进电机是一种将脉冲信号转换成直线位移或角位移的执行元件。步进电机的输出位移量与输人脉冲个数成正比, 其速度与单位时间内输人的脉冲数 (即脉冲频率) 成正比, 其转向与脉冲分配到步进电机的各相绕组的相序有关。所以只要控制指令脉冲的数量、频率及电机绕组通电的相序, 便可控制步进电机的输出位移量、速度和方向。步进电机具有较好的控制性能, 其启动、停车、反转及其它任何运行方式的改变都可在少数脉冲内完成, 且可获得较高的控制精度, 因而广泛应用在数控机床、钟表、数字系统、程序控制系统及航天工业装置中。

随着科技的飞速发展, 计算机控制已经广泛应用在所有的工业领域。可编程序控制器 (PLC:Programmable Logic Controller) , 是一种新型、通用的自动控制装置, 具有良好的控制精度、高可靠性、灵活通用、便于编程、使用方便等优点, 近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到了广泛的应用。PLC对步进电机也具有良好的控制能力, 利用其高速脉冲输出功能或运动控制功能, 即可实现对步进电机的控制。

因此如何实现PLC控制步进电机的通用控制电路设计方法有着实际生产意义。

(二) PLC特点

1. 软硬件功能强。

PLC内部具备很多功能, 如时序、计算器、主控继电器、移位寄存器及中间寄存器等, 能够方便地实现延时、锁存、比较、跳转和强制0/I等功能。PLC不仅可进行逻辑运算、算术运算、数据转换以及顺序控制, 而且还可以实现模拟运算、显示、监控、打印以及报表生成等功能。

2. 通用性强、采用模块化结构。

绝大多数PLC均采用模块化结构, 为了适应各种工业控制需要, 设计人员可以根据控制对象的规模和控制要求, 选择合适的PLC产品组成所需要的控制系统。包括CPU, 电源、I/0接口等均采用模块化设计, 系统的规模和功能可根据需要自行组合且扩充方便、组合灵活。

3. 运行稳定可靠, 抗干扰能力强。

PLC采用可屏蔽、滤波、隔离、故障诊断和自动恢复等措施, 使可编程控制器具有很强的抗干扰能力, 其平均无故障时间达到 (3~5) ×104h以上。

此外PLC还具有编程简单易学、手段多;安装简单、维修方便;速度快等特点, 是“机电一体化”特有的产品。

(三) 步进电机工作原理及特点

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号, 它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度 (称为“步距角”) , 它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量, 从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度, 从而达到调速的目的。

步进电动机的工作原理实际上是电磁铁的作用原理。当A相绕组通电时, 转子的齿与定子AA上的齿对齐。若A相断电, B相通电, 由于磁力的作用, 转子的齿与定子BB上的齿对齐, 转子沿顺时针方向转过, 如果控制线路不停地按A→B→C→A…的顺序控制步进电动机绕组的通断电, 步进电动机的转子便不停地顺时针转动。若通电顺序改为A→C→B→A…, 步进电动机的转子将逆时针转动30, 这种通电方式称为三相三拍。而通常的通电方式为三相六拍, 其通电顺序为A→AB→B→BC→C→CA→A…及A→AC→C→CB→B→BA→A…, 相应地, 定子绕组的通电状态每改变一次, 转子转过15。

步进电机具有以下特点:

1. 步进电机的角位移与输人脉冲数严格成正比, 电机运转一周后没有累积误差, 具有良好的跟随性。

2. 由步进电机与驱动器电路组成的开环数字控制系统, 既非常简单、廉价, 又非常可靠。同时, 它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭环数字控制系统。

3. 步进电机的动态响应快, 易于启停、正反转及变速。

4. 速度可在相当宽的范围内平滑调节, 低速下仍能保证获得大转矩。

5. 步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行, 它不能直接使用交流电源和直流电源。

步进电机常见的工作方式有:三相单三拍、三相双三拍、三相六拍、二相四拍、二相八拍、四相四拍及四相八拍等工作方式。

下面就以三菱PLC对三相单三拍步进电机的控制为例进行研究。

(四) 步进电机控制

1. 控制要求:

(1) 进行电机转速控制; (2) 实现电机的正反转控制; (3) 能对电机的步数进行控制。

2. 控制原则:

步进电机能响应而不失步的最高步进频率称为“启动频率”;与此类似, “停止频率”是指系统控制信号突然关断, 步进电机不冲过目标位置的最高步进频率。而电机的启动频率、停止频率和输出转矩都要和负载的转动惯量相适应。有了这些数据, 就能有效地对步进电机进行变速控制。

采用PLC控制步进电机, 应计算系统的脉冲当量、脉冲频率上限和最大脉冲数量, 进而选择PLC及其相应的功能模块。根据脉冲频率可以确定PLC高速脉冲输出时需要的频率, 根据脉冲数量可以确定PLC的位宽。

3. 转速控制:

步进电机的转速取决于输入的脉冲频率。当改变输人脉冲的周期时, ABCD四相绕组高低电平的宽度将发生变化, 这就导致通电和断电变化的速率发生变化, 使电机转速发生变化, 所以调节输人脉冲的周期就可以控制步进电机的运动速度。

4. 正、反转控制:

步进电机的正、反转控制可通过改变步进电机各绕组的通电顺序来改变其转向, 三相单三拍步进电机通电顺为A-B-C时电机正转;当绕组按A-C-B顺序通电时电机反转。因此, 可以通过PLC输出的方向控制信号改变硬件环行分配器的输出顺序, 或经编程改变输出脉冲的顺序来改变步进电机绕组的通电顺序实现。

5. 步数控制:

步进电机每输人一个电脉冲就前进一步, 其输出的角位移与输人的脉冲数成正比。因此可以根据步进电机的输出位移量确定PLC输出的脉冲个数, 即可实现对步进电机的步数控制。

式中△L为步进电机的输出位移量 (mm) , δ为机构的脉冲当量 (mm/脉冲) 。

(五) PLC控制系统

1. 控制框图

2. I/O分配表

3. 驱动电路

由步进电机的工作原理及工作方式可知, 控制步进电机最主要的就是要产生出符合要求的控制脉冲。而PLC发产生的脉冲信号不足以直接驱动步进电动机的功率, 因此必须设计驱动电路使得PLC能通过驱动器来控制步进电机。

4. 步进电机的PLC控制方法及程序设计梯形图 (部分) 。

(1) 转速控制:由脉冲发生器产生不同周期T的控制脉冲, 通过脉冲控制器的选择, 再通过环形分配器使三个输出继电器YO, Y1, Y2按照单拍的通电方式接通。 (2) 正、反转控制:通过正、反转驱动环节 (调换相序) , 改变YO, Y1, Y2接通的顺序, 以实现步进电机的正、反转控制。 (3) 步数控制:通过脉冲计数器, 控制单拍时序脉冲数, 以实现对步进电机步数的控制。

系统控制步进电机的梯形图 (部分) 如图3所示。

(六) 结束语

经实践证明, 本文利用三菱PLC可方便地实现对步进电机的速度和位置进行控制, 可靠地实现各种步进电机的操作, 控制效果良好。利用PLC对步进电机进行控制, 简单方便, 只需改变PLC程序中相应部分便可改变控制参数。而且对任何相数的步进电机都可以使用, 在设计方法上简单易行。不仅减少了控制系统设计的工作量, 而且提高了控制系统的可靠性。

摘要：步进电机广泛应用于各种领域, 文章以三菱PLC对三相单三拍步进电机的控制为例对PLC控制步进电机进行研究, 以期提高PLC的控制效果。

关键词：PLC,步进电机,控制

参考文献

[1]陈树民.几种步进电机的驱动电路[J].电机与控制应用, 1990 (01) .

[2]乔泽前, 吕佩举.PLC在步进电机伺服控制中的应用[J].机床电器, 1998 (04) .

[3]裴建良, 付淑英.可编程控制器的应用之一[J].江西科学, 2005 (04) .

13.Y系列电机与高效率电机节能分析 篇十三

我国中小电机产品有一般效率的Y、Y2、Y3系列和高效率的Y2-E、YX3系列，其中Y系列电机为我国80年代产品，Y2系列为90年代产品，Y3系列基本达到了21世纪初国际同类的先进水平，可达到欧洲能效标准的eff2水平，目前属于全国推广产品。YX3系列基本可达到欧洲能效标准的eff1水平，同时达到GB18613-2006《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》中能效等级1级要求。

我公司电机共303台，大部分是Y、Y2、YB2系列，其中Y系列129台、Y2系列23台、YB2系列102台、其他49台。都属于一般效率系列电机，根据国家工信部2012年第14号公告《高耗能落后机电设备（产品）淘汰目录（第二批）》，Y系列电机属于淘汰机电设备。

三相异步电动机的主要损耗包括：定子铜耗、转子铝耗、铁心损耗、风摩损耗和杂散损耗等部分。提高电动机效率主要从降低定子和转子损耗、改进风扇等方面入手。高效电动机YX、Y2一E两个系列与普通Y系列电动机相比，虽然制造的耗铜量、耗铝量、铁心的硅钢片消耗量相应增多，费用有所增加，但效率高出0．58％～1.7%。（效率是电机的输出功率与输入功率之比）Y2一E系列与Y系列电动机的节能统计分析如表1所示：

14.介绍步进电机 篇十四

在05年10月27日，召开的福建省科协第五届学术年会福建省电机工程学会“电力发展与海峡西岸经济区建设”分会暨福建省电机工程学会`第五届学术年会大会上，我会会员钱罗奋等论文10篇评选入“福建省电机工程学会第五届学术年会优秀论文”（全文、仅目录各五篇编入省学会论文集）：

编入福建省电机工程学会`第五届学术年会优秀论文：

● 一种新的交流电机换相变极法——2△/3△变极 集美大学 钱罗奋 ● 开关磁阻电动机控制技术研究 集美大学 迟 岩 ● 基于奇异值分解的卡尔曼滤波器及在逆变器信号处理中的应用 集美大学 崔博文

● 一种新型的真空接触器——熔断器组合电器（F-C回路）厦门兴厦控电气有限公司 冯建兴 ● 两个110KV变电站供电的开关站10KV合环操作可行性分析 厦门电业局 林建新

编入福建省电机工程学会`第五届学术年会论文目录：

● 科学合理界定热电联产的指标有利于其健康发展——也谈热电联产界定设想 厦门电厂 郭震文 ● 厦门电厂设备检修管理系统开发 厦门电厂 陈小志 顾丽娇

杨瑞来

● 变极绕组新的设计原理 集美大学 钱罗奋 ● 变电站配电监控系统的研究与应用 集美大学 迟 岩 ● 反相及换相混合变极绕组的并联支路数算法及等效绕组 集美大学 钱罗奋

大会还对第四届学术年会优秀论文颁奖。我会有陈丽安等

8人得奖

一等奖：

★基于免疫遗传算法的智能化电磁 电器全局优化设计 集美大学 陈丽安

二等奖

★箱变在我国的应用现状及存在问题 厦门电力成套设备有限公司

颜长斌

★智能化低压电气系统的发展与应用 厦门ABB低压电器设备有限公司

许先灶

★基于灵敏度分析的费用评估的无功电压优化控制 厦门电业局 黄春红 陈进忠

林 桓

三等奖

★配电自动化方案探讨 厦门兴厦控电气有限公司 冯建兴

★300MW汽轮机电液调节系数故障分析与对策 厦门嵩屿电厂 郑谋生

★采用离子交换技术改善抗燃油品质的探讨 厦门嵩屿电厂 陈进生

15.一种微型步进电机的驱动设计 篇十五

关键词：步进电机,控制脉冲,驱动电路,单片机

1 引言

步进电机可以将电脉冲转换成特定的旋转运动, 当它收到一个脉冲信号后, 就会按照设定的方向转动一个固定的角度 (即步距角) , 通过控制脉冲个数就可以控制电机转动的角度, 通过控制脉冲频率则可以控制电机的速度和加速度, 达到调速的目的。在不超载的情况下, 步进电机的转速、停止的位置只与脉冲信号的频率和脉冲数有关, 而与负载变化无关, 是一种线性关系, 因而可用于精确位置控制。

步进电机具有如下特点: (1) 转动位移与输入脉冲数严格对应, 步距误差不会累积, 可以组成结构简单且有一定精度的开环控制系统; (2) 可以使用数字信号直接进行开环控制, 简单、廉价; (3) 易于起动、停止、正反转及变速, 响应性好; (4) 停转时有自锁能力; (5) 很方便地实现在超低速下高精度稳定运行, 通常可以不经过减速器直接驱动负载; (6) 电机速度可在相当宽范围内平滑调节, 可以使用一台驱动控制器同时控制几台步进电机完全同步运行。

本设计中使用的是一种型号为HYH-25BYJ-5V的微型步进电机, 该电机使用DC5V供电, 可以使用单片机进行控制, 十分适合于各种小型机电自动控制系统。

该步进电机内部有4相绕组, 外引5根控制线, 如图1所示, 其中导线5接DC5V的“+”极, 导线1、2、3、4按照控制时序接DC5V的“-”极。

电机的驱动采用四相八拍的方式, 如表1所示。表中“+”表示接电源正极, “-”表示接电源负极。如果按照A相导电、A相B相同时导电、B相导电, 然后依次是BC、C、CD、D、AD的顺序分别导电, 电机就实现了正转 (从电机输出轴方向看逆时针旋转) , 这就是驱动电机的8拍 (8种脉冲) 。若把驱动脉冲的顺序反过来, 按照AD、D、CD、C、BC、B、AB、A的顺序依次导电, 电机就可实现反转。

该电机的步距角为5.625°, 减速比为1/64。驱动时对电机发一次脉冲就称为一拍, 即一次电平的变化, 步进电机在一拍作用下内部转过的角度为5.625°, 8拍后转动45°, 64拍后内部转360°, 由于减速比为1:64, 所以内部转一圈, 外部转5.625°, 也就是说, 驱动发出64拍后, 步进电机外部转5.625°。

外部驱动时, 脉冲的频率应小于1KHz, 计算下来电机的最大转速约为每分钟14.6转。

驱动电机的脉冲频率越大, 转速越快, 而力矩越小, 反之, 脉冲频率越小, 转速越慢, 输出力矩越大。

2 步进电机的驱动电路设计

由于该步进电机4相绕组每相的直流电阻为20欧姆, 用DC5V驱动时每相电流约为250m A, 若直接用单片机驱动, 单片机承受不了这么大的电流, 因此需要外加大电流驱动电路, 可以使用如ULN2003、ULN2803之类的达林顿阵列集成电路。

本设计中使用的是ULN2803, 该芯片有8路达林顿阵列, 可同时驱动2个步进电机。硬件设计原理图如图2所示。

3 步进电机的驱动程序设计

如图2所示, 单片机的管脚P1.0、P1.1、P1.2、P1.3分别对应步进电机的1、2、3、4脚, 若要使步进电机正转, ULN2803需要按如下顺序提供8拍 (电机4号线在前, 为高位) :0111、0011、1011、1001、1101、1100、1110、0110, 由于ULN2803具有反相作用, 因此单片机应提供如下次序的脉冲:1000、1100、0100、0110、0010、0011、0001、1001, 其中的“1000”表示单片机的管脚P1.3为高电平, P1.2、P1.1、P1.0均为低电平, 其余类推。若要驱动反转, 按相反顺序驱动即可。

本程序提供了一种驱动步进电机的基本方法, 首先控制电机正转约168°, 延时1秒后, 反转168°, 之后再延时1秒, 正转, 周而复始。读者对程序加以适当修改可适应于不同的应用, 如修改脉冲频率可以改变步进电机的转速, 修改脉冲数可以改变电机转动的角度。

程序源代码如下:

参考文献

[1]丁志刚.微特直线电动机开发应用的前景[J].微电机;1995年04期.

[2]潘新民.单片微型计算机实用系统设计[M].北京人民邮电出版社, 1992.

16.水底“发电机” 篇十六

这片沼泽看上去与普通的沼泽没什么两样，为什么人一进去，就像有一股电流一样将人击倒，究竟是什么神奇力量在阻碍部队前进？难道是上帝在惩罚入侵者？

南美洲密林是沼泽的天堂，里面生活着很多攻击型动物。其中,有一种叫做电鳗的大型鱼类，它的体长最大可以达到2米左右，重约40斤。这种鱼有一种奇特的本领，每当遇到强敌的时候，它就会伸展肌肉，瞬间释放出强电流，将进犯者电跑。科学家在显微镜下观察到：电鳗的头部和胸鳍之间有一个由若干肌纤维组成的椭圆形发电器，它的身体里大约有200万个微电池，相当于有一半的肌肉组织能够放电，全身可以产生500伏左右的电力，产生1安培左右的强电流。电鳗放电能力的强弱取决于它身体的长短，身长短，放电就弱；身长越长，放电能力越强。放电是电鳗的绝密武器，每当有不知底细的来犯者进攻，电鳗就会调动全身肌肉，将进攻者电晕。当肚子饿了时，它会神不知鬼不觉地悄悄接近目标，然后连续放电。受到电击的目标会瞬间陷入昏迷状态，这时电鳗再慢慢地游到猎物跟前，大快朵颐。

虽然电鳗具有超强的发电本领，但它的肉质鲜美细腻、爽口嫩滑，是当地居民款待贵客的美味,这就注定了它逃脱不了人类的捕杀。在长期与电鳗打交道的过程中，印第安人练就了独特的捕获电鳗的方法。他们把家养的牛强行赶进沼泽地，牛于是受到电鳗攻击后很快倒下，而这时电鳗已经消耗掉大量电能，身体非常虚弱，不具备凌厉的攻击性了。岸上的人趁机快速下到沼泽里，利用叉子等工具，很容易就能将筋疲力尽的电鳗捉到手。

17.电机车教案 篇十七

一、电工学基础知识

1、电的基本概念

物理学研究发现，原子是由质子或者质子和中子组成的原子核及围绕原子核旋转的电子 构成的。原子核是相对稳定的，而电子是不停地运动的。并规定原子核所带的电为正电(+)，电子所带的电为负电(一)。

由于在原子里质子和电子的数目是相等的，正负电处于平衡状态，所以原子不显出带电的性质，所组成的物质也不带电。由于某种原因，原子可能失去部分电子，或者得到部分电子，这种平衡就被破坏，使原子带电，物质也就带电了。习惯上称带电的微粒叫电荷，物体带电就是说物体带上了电荷；其中最小的电荷就是电子和质子。电荷的多少可用电量来表示，它是衡量物体带电多少的标志，用字母9表示，其单位是库仑，简称库(c)。

2、静电和动电

一些电荷堆积在一起，不产生持续流动的带电现象称为静电。

静电一般具有较高的电压，释放出来的时候产生强大的瞬时功率，控制不好时会产生破坏作用。自然界的雷电灾害就是静电危害的一种。在有易燃、易爆物质的场所，要十分小心避免产生静电。

电荷有持续流动的带电现象称为动电。动电根据电压的高低具有不同的强度，人们根据生产和生活的需要想出了很多控制动电的方法。

当然，静电和动电只是个相对的概念，它们也是互相联系、互相依存的。静电在释放的瞬间是动电，切断动电流动的路径就产生了静电。

3、电场、电压和电流(1)电场

电荷与电荷之间具有力的作用。实验证明，带有相同极性电的电荷互相排斥，带有不同极性电的电荷互相吸引。这就是平常所说的“同性相斥、异性相吸”。

但是，电荷之间力的作用并不需要它们接触、碰撞才发生，它是靠着一种被称为电场的物质传递的。电荷之间的作用力叫作电场力。电场是无形的，与自然界里的绝大多数物质不同，它不是由原子和分子组成的，但它是客观存在的，能够传递力的作用。(2)电压

电荷在电场中处于不同的位置会具有不同的能量，电荷在电场中能量大小的标志称为电位。对一个特定的电场来说，为了衡量电荷电位的高低，都规定一个参考点，正如规定海平面作为空间高度的参考点一样，这个电位的参考点就是零电位点。在一般应用中，认为大地是理想的零电位点，所以习惯上把电路中的零电位参考点也称为“地”。在直流电源中，比如电池或直流稳压电源，通常将电源的负极作为零电位点。

电荷就以它在电场中相对于零电位点具有的能量大小确定它的电位的高低。电位用字母u表示。电位的单位是伏特，简称伏，用字母V表示。在计量单位里，电量的单位是库仑，能量的单位是焦耳(J)，电位的单位就是伏特。即： 1伏特(V)=1焦耳(J)／l库仑(c)电荷在电场中的一个位置相对于另一个位置的电位差叫作这两点的电压。电压用大写字母u表示，单位也是伏特。例如，我们平时所用的交流电中，其火线与地之间的电压为220v； 一节普通干电池的正负极之间的电压为1．5V。

实际应用中，经常要用到比伏特大或小的单位，常用的比伏特大的单位是千伏特，简称为千伏，用符号kV表示，比伏特小的单位有毫伏和微伏，用符号mv和¨v表示。

1V=103 mV=106肌V

1mV=103汕V 电位和电压都是能量的概念，它表示电荷能够做功的能力，正是由于电位和电压的存在，电荷才会发生运动和变化。(3)电流

电荷的定向移动形成电流。产生电流要有电位差和电的通路，这就是电压和电路。

电流的大小用电流强度来衡量。它是以单位时间内通过导体横截面电量的多少来确定的。通常用字母，表示电流强度，即：

l=Q／t 在国际单位制中，电流强度的单位是安培，简称安，用字母A表示，也就是说，如果每秒钟通过导体横截面的电量是1c，那么这时的电流强度就是1A。

常用的电流强度单位还有毫安(mA)和微安(仙A)，它们的关系是：

1A=103 mA=106“A

1mA=103斗A

4、导体、绝缘体和半导体

自然界的物质能够通过电流的能力是不同的，按照物质允许电流通过的难易程度，可以分为导体、绝缘体和半导体三大类。

导体是指那些容易让电流通过的物质。大多数的金属，酸、碱、盐的水溶液，碳素类材料等，都是电的优良导体。

绝缘体是指那些不容易让电流通过的物质。大多数非金属物质、有机材料、纯水以及空气等，都是电的绝缘体。应该指出，绝缘体并不是绝对不导电的，当绝缘体受到强大的电场作用，或在过高的温度下，都可能发生击穿，使绝缘体丧失绝缘性能而变成导体。

半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的一类物质，半导体有许多奇妙的性质，使它们成为现代电子技术领域中的主角。

5、电阻和电阻率

在一般情况下，任何物质在电流通过的时候，对电流都具有阻碍作用。这种阻碍电流通过的性质叫作电阻，用R表示，在国际单位制中，电阻的单位是欧姆，简称为欧，符号为Q。通常用电阻率表示材料电阻大小的性质。用一种材料做成长1m、截面积为1mm2的导体的电阻值，称为这种材料的电阻率，用字母p表示，其单位是Q·mm2／m。金属导体的电阻率很小，如铜的电阻率0.0175Q·mm2／m；而绝缘体的电阻率相当大。

根据电阻率的概念可以知道，长度为￡、横截面积为s的某种材料的电阻为：

R=pL／s

对于不同的材料来说，其电阻率也各不相同。

6、直流电

直流电（direct current）是大小和方向都不随时间变化的电流。又称恒定电流。所通过的电路称直流电路，是由直流电源和电阻构成的闭合导电回路。在该电路中，形成恒定的电场，在电源外，正电荷经电阻从高电势处流向低电势处，在电源内，靠电源的非静电力的作用，克服静电力，再从低电势处到达高电势处，如此循环，构成闭合的电流线。所以，在直流电路中，电源的作用是提供不随时间变化的恒定电动势，为在电阻上消耗的焦耳热补充能量。

在比较简单的直流电路中，电源电动势、电阻、电流以及任意两点电压之间的关系可根据欧姆定律及电动势的定义得出。复杂的直流网络可根据G.R.基尔霍夫方程组求解。它包括节点电流方程和回路电压方程两部分，前者指出，对于任一节点（3个或3个以上支路的交点），流入和流出节点的各电流的代数和为零，这是恒定条件的要求，后者指出，对于任一闭合回路（网格），各部分电压降的代数和为零，这是静电场环路定理的结果，两者构成了完备的方程组。

测量直流电路中电流、电压、电阻、电源电动势等物理量的仪表称为直流仪表。常用的有电流计，安培计，伏特计，电桥，电势差计等。

直流电源有化学电池，燃料电池，温差电池，太阳能电池，直流发电机等。直流电主要应用于各种电子仪器，电解，电镀，直流电力拖动等方面。

在电力传输上，19世纪80年代以后，由于不便于将直流电低电压升至高电压进行远距离传输，直流输电曾让位于交流输电。20世纪60年代以来，由于采用高电压、大功率变流器将直流电变为交流电，直流输电系统又重新受到重视并获得新的发展。

7、交流电

有了电的发现与了解，十八世纪研究电的科学家们又发现不同的金属释放电子的能力不同，将能力高（如锌）与能力低（如铜）的两种金属，用适当的溶液及导线相连，则会产生持续性的电流，这种电流便是“直流电流”，而类似的装置即为今日常用电池的基本构造。直流电的发明为当时的生活带来许多便利，但以今日的科技水准观之，却有不易大量生产以及持续性不够久的缺点。幸而在十九世纪中科学家发现了磁场，同时也发现导线在磁埸中移动会产生电流，更因此而发明了便宜又好用的交流电，丰富了人类的生活。

所谓交流电即是随时间而改变方向的电流，因导线在磁场中无法永远在同一方向移动，而必须做周期性的往返运动，因此其产生的电流也会定期改变方向，就像我们的呼吸一样，吸饱气时必须呼气才能吸一下口气，而我们肺部也就跟着做氧气与二氧化碳的周期性交换动作。上图是一个简单的交流发电机原理示意图，图中环状导线借着连接其上的转轴不断旋转，并与南北两磁极连成的磁力线相交而产生交流电，转轴前端的电刷则将导线所产生的电流引出送到输配电系统，再送到工厂或家中使用。简而言之，我们只要想办法让一组环状导电线圈在磁场中持续转动，原则上就可以得到电力。

8、电 流

电流是指电荷的定向移动。电流的大小称为电流强度（简称电流，符号为I），是指单位时间内通过导线某一截面的电荷量，每秒通过一库仑的电量称为一“安培”（A）。安培是国际单位制中所有电性的基本单位。除了安培（A），常用的单位有毫安（mA）及微安(μA)。它们之间的换算关系是：

1A=1000mA 1mA=1000μA

电流的微观表达式为I = nesv。

式中的n表示单位体积内的自由电荷数，e是电子的电量，s为导体横截面积，v为自由电子定向移动的速率。

1）、电流的基本计算式

I = C / T（电量/时间）= U / R（电压/电阻）2）、电流的方向

物理上规定电流的方向是正电子的流动方向或者负电子的流动的反方向。

一般情况下，电子指的是负电子，除非特别说明是正电子。3）、电流形成的原因

电压是使电路中电荷定向移动形成电流的原因。4）、电流产生的条件

（1）必须具有能够自由移动的电荷。

（2）导体两端存在电压（要使闭合回路中得到持续电流，必须要有电源）。

5）、电流的单位——安培

电流单位安培，简称安，符号是：A。它的定义是：安培是一恒定电流，若保持在处于真空中相距1米的两条无限长而圆截面可忽略的平行直导线内，则两条导线之间产生的力在每米长度上等于2×10-7牛顿。该定义在1948年第九届国际计量大会上得到批准，1960年第十一届国际计量大会上，安培被正式采用为国际单位制的基本单位之一。

6）、电流的测量－电流表 电流表的符号：-A-电流表的使用方法：

（1）电流表要串联在电路中。

（2）正负接线柱的接法要正确：电流从正接线柱流入，从负接线柱流出。

（3）被测电流不要超过电流表的量程。

（4）绝对不允许不经过用电器而把电流表直接连到电源的两极上

（5）确认目前使用的电流表的量程

（6）确认每个大格和每个小格所代表的电流值。先试触，出现问题时先解决：①指针不偏转；②指针偏转过激，电流表会爆掉；③指针偏转很小；④指针反向偏转。

7）、电流的三大效应（1）热效应。（2）磁效应（3）化学效应 8）、额定电流

额定电流是指电气设备等在额定输出时的电流。

电气设备标出的电流值称为额定电流。设计时已考虑到其电流线圈允许长期通过的最大电流为额定电流的2倍（近几年生产的电度表电流线圈允许长期通过的最大电流为额定电流的4倍）如熔断器的熔体都有两个参数：额定电流与熔断电流。所谓额定电流是指长时间通过熔体而不熔断的电流。熔断电流一般是额定电流的两倍。

9、电 压

大家都知道，水在管中所以能流动，是因为有着高水位和低水位之间的差别而产生的一种压力，水才能从高处流向低处。城市中使用的自来水，所以能够一打开水龙头就能从管中流出来，也是因为自来水的贮水塔比地面高，或者是由于用水泵推动水产生压力差的缘故。电也是如此，电流所以能够在导线中流动，也是因为在电流中有着高电位和低电位之间的差别。这种差别叫电位差，也叫电压。换句话说，在电路中，任意两点之间的电位差称为这两点的电压。电源是提供电压的装置。电压用符号“U”表示。电压的高低，一般是用单位“伏特”表示，简称伏，用符号“V”表示。高电压可以用千伏（kV）表示，低电压可以用毫伏（mV）表示。

它们之间的换算关系是： 1千伏（kV）=1000伏（V）1伏（V）=1000毫伏（mV）1）、电压的基本计算式

U = I×R（电流×电阻）= I×I×R×T（电流平方×电阻×通电时间）2）、电压表的使用 电压的大小用电压表测量。（1）使用前，先校零。

（2）电压表必须并联在被测电路中。

（3）使电流从电压表的“＋”接线柱流入，“－”接线柱流出。（4）所测电压不允许超过它的量程。

（5）在不知电压大小的情况下，可用快速试触最大量程的方法。（6）电压表可以直接接在电源的两端。

10、电 阻 导体对电流的阻碍作用就叫该导体的电阻。

电阻器简称电阻（Resistor，通常用“R”表示）是所有电子电路中使用最多的元件。电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可以说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。电阻在电路中通常起分压分流的作用，对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。

电阻都有一定的阻值，它代表这个电阻对电流流动阻挡力的大小。电阻的单位是欧姆，用符号“Ω”表示。

欧姆是这样定义的：当在一个电阻器的两端加上1伏特的电压时，如果在这个电阻器中有1安培的电流通过，则这个电阻器的阻值为1欧姆。

在国际单位制中，电阻的单位是Ω（欧姆），此外还有KΩ（千欧），MΩ（兆欧）。它们之间的换算关系是：

1MΩ=1000KΩ 1KΩ=1000Ω

电阻的阻值标法通常有色环法，数字法。色环法在一般的的电阻上比较常见。由于手机电路中的电阻一般比较小，很少被标上阻值，即使有，一般也采用数字法，即：

101—表示10Ω的电阻；102—表示100Ω的电阻；103—表示1KΩ的电阻；104—表示10KΩ的电阻；106—表示1MΩ的电阻；107—表示10MΩ的电阻。

如果一个电阻上标为22×103，则这个电阻为22KΩ。

11、欧姆定律

在同一电路中，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比,这就是欧姆定律。

电压=电阻×电流（U=R·I）电流=电压÷电阻（I=U/R）电阻=电压÷电流（R=U/I）

注意，在这个公式里常犯的错误就是这个说法“电阻跟导体两段电压成正比，跟电流成反比”，这个说法是错的，电阻是导体本身的固有特性，只和导体的长度、横截面积、材料和温度有关，和电压、电流无关。

12、电 路

电路是电流所流经的路径。

电路或称电子回路，是由电气设备和元器件，按一定方式联接起来，为电荷流通提供了路径的总体，也叫电子线路或称电气回路，简称网络或回路。如电阻、电容、电感、二极管、三极管和开关等，构成的网络。

电路的大小，可以相差很大，小到硅片上的集成电路，大到高低压输电网。

1）、串联电路

电流依次通过每一个组成元件的电路叫串联电路。串联电路的基本特征是只有一条支路，由此出发可以推出串联电路有如下五个特点：

（1）流过每个电阻的电流相等。因为直流电路中同一支路的各个截面有相同的电流强度。

（2）总电压（串联电路两端的电压）等于分电压（每个电阻两端的电压）之和（U=U1+U2+〃〃〃〃〃〃＋Un）。这可由电压的定义直接得出。

（3）总电阻等于分电阻之和。把欧姆定律分别用于每个电阻可得

U1=I〃R1，U2=I〃R2，〃〃〃〃〃〃，Un=I〃Rn 代入下式

U=U1+U2+〃〃〃〃〃〃+Un

因每个电阻上的电流相等，得 U=I（R1+R2+〃〃〃〃〃〃+Rn）

此式说明，若用一个阻值为R=R1+R2+〃〃〃〃〃〃+Rn的电阻元件代替原来n个电阻的串联电路，这个元件的电流将与原串联电路的电流相同。因此电阻R叫原串联电阻的等效电阻（或总电阻）。故总电阻等于分电阻之和。

（4）各电阻分得的电压与其阻值成正比，因为Ui=I〃Ri。（5）各电阻分得的功率与其阻值成正比，因Pi=I2〃Ri。串联的优点：所以在电路中，若想控制所有电路，即可使用串联的电路。

串联的缺点：若电路中有一个用电器坏了，整个电路意味着都断了。

2）、并联电路

并联电路是指在电路中，所有电阻(或其他电子元件)的输入端和输出端分别被连接在一起。在并联电路中，每一元件两端的电压V都是相同的，流过每一元件的电流Ix 不会受其他元件影响，它会根据元件的电阻Rx而有所不同，Ix = V / Rx。并联电路有如下五个特点：

（1）干路电流等于各支路电流之和（I=I1＋I2+〃〃〃〃〃〃＋In）。（2）干路电压等于各支路电压（U=U1=U2=〃〃〃〃〃〃=Un）。（3）总电阻的倒数等于各电阻的倒数之和（1/R=1/R1＋1/R2＋······＋1/Rn）。

（4）分流作用。并联电路中通过各导体的电流强度跟它的电阻成反比（I1〃R1=U；I2〃R2=U；

I1R2=）。I1R1可见在并联电路中，电阻越小通过电流强度越大。

（5）并联电路功率分配：并联电路中各电阻消耗电功率跟它阻值成反

比（P1=U2/R1；P2=U2/R2；

P1R2=）。P2R1可见在并联电路中，电阻越小消耗电功率越大。

一般家庭用的电灯，电视机，空调机以及其它家用电器均是以并联方式连接的。

3）、简单电路与复杂电路

简单电路就是各部分是以串、并联形式联接的电路，复杂电路就是至少有一部分电路既不是串联也不是并联的电路。简单电路一般采用串、并联公式进行分析与计算，而复杂电路要应用基尔霍夫定律去分析。因此，要解决电路问题，首先要分清电路的类型。实际电路的形状既不规范又很复杂，如何迅速区分电路类型是化简、分析、计算电路的前提。

13、电 感

电感是衡量线圈产生自感磁通本领大小的物理量，用字母L表示，单位是亨利，用字母H表示。

其中，1H=103mH=106μH 电感分为互感和自感两种。

（1）互感:两个线圈之间的电磁感应叫做互感。如电流互感器等。（2）自感：由于通过线圈本身的电流变化而引起的电磁感应叫自感。

14、电功率

电功率是衡量用电器消耗电能快慢的物理量，也就是电流在单位时间内所做的功，用P表示，它的单位是W（瓦特，简称瓦），此外还有KW（千瓦）。它们之间的关系是：

1KW＝1000W 作为表示消耗能量快慢的物理量，一个用电器功率的大小等于它在1秒（1S）或1小时（1 h）内所消耗的电能。如果在“t”这么长的时间内消耗的电能“W”，那么这个用电器的电功率“P”就是：

P＝W/t

电功率可以由电压与电流的乘积求得： P＝UI