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发表于 2008-10-5 09:34:45
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来自: 中国四川成都
步进电机小知识 + i0 d2 N+ \$ _ q) ~' |
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1.什么是步进电机?
4 P1 k) T3 T5 f0 C, n7 d步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲:当步进驱动器接收到一个脉冲信号,就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(及步进角)。您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;同时您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。6 z, z, t% d6 O9 P& I6 l. L/ N
2.步进电机分哪几种?( n7 S. B; W4 ^( Z: L3 h, K
步进电机分三种:永磁式(PM) ,反应式(VR)和混合式(HB)永磁式步进一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度 或15度;反应式步进一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰;混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。
5 @4 _/ c5 P! A1 g# @3.什么是保持转矩(HOLDING TORQUE)?3 x+ e8 g7 @$ i" g3 A# m3 f
保持转矩(HOLDING TORQUE)是指步进电机通电但没有转动时,定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一,通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减,输出功率也随速度的增大而变化,所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比如,当人们说2N.m的步进电机,在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。. t5 ^% @& w* F! B' l' Y9 i8 @
4.什么是DETENT TORQUE?
2 s; `9 n+ ?# ?' W) n m6 X! U- hDETENT TORQUE 是指步进电机没有通电的情况下,定子锁住转子的力矩。DETENT TORQUE 在国内没有统一的翻译方式,容易使大家产生误解;由于反应式步进电机的转子不是永磁材料,所以它没DETENTTORQUE。$ u4 o2 t" r3 O0 N! l- W
5.步进电机精度为多少?是否累积?8 F% J( v' ~+ Y! b2 Z1 [
一般步进电机的精度为步进角的3-5%,且不累积。
( \# y, H( F# g: z& x6.步进电机的外表温度允许达到多少?
3 o+ U1 Y1 C$ b- @( ]4 a0 E步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁,从而导致力矩下降乃至于失步,因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点;一般来讲,磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上,有的甚至高达摄氏200度以上,所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。
; z" p# ~# ~, @, O) Y7 b7.为什么步进电机的力矩会随转速的升高而下降?2 P! t4 G* O9 l7 h* e* g7 i e
当步进电机转动时,电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高,反向电动势越大。在它的作用下,电机随频率(或速度)的增大而相电流减小,从而导致力矩下降。) K5 ^ c6 E# q3 ]/ ?
8.为什么步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声?8 n2 _; I, T6 V# H3 b) @
步进电机有一个技术参数:空载启动频率,即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率,如果脉冲频率高于该值,电机不能正常启动,可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下,启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动,脉冲频率应该有加速过程,即启动频率较低,然后按一定加速度升到所希望的高频(电机转速从低速升到高速)。
" ?: X1 \0 |( L/ J) n9.如何克服两相混合式步进电机在低速运转时的振动和噪声?$ Y! z* v& t3 q* l# B& v' x1 G
步进电机低速转动时振动和噪声大是其固有的缺点,一般可采用以下方案来克服:( R5 C2 ]0 x% H$ y1 P; V
A.如步进电机正好工作在共振区,可通过改变减速比等机械传动避开共振区;$ }/ m; s, v" J: N; [! q
B.采用带有细分功能的驱动器,这是最常用的、最简便的方法;! w/ i& k. j6 M
C.换成步距角更小的步进电机,如三相或五相步进电机;0 ~6 Y& J9 O: b0 g3 G/ k- a) ?
D.换成交流伺服电机,几乎可以完全克服震动和噪声,但成本较高;
( y2 l5 i/ ^$ j1 x7 EE.在电机轴上加磁性阻尼器,市场上已有这种产品,但机械结构改变较大。8 W7 k- j: D V9 `; E
10.细分驱动器的细分数是否能代表精度?$ D$ X+ o1 C$ y8 C6 L
步进电机的细分技术实质上是一种电子阻尼技术(请参考有关文献),其主要目的是减弱或消除步进电机的低频振动,提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能。比如对于步进角为1.8°的两相混合式步进电机,如果细分驱动器的细分数设置为4,那么电机的运转分辨率为每个脉冲0.45°,电机的精度能否达到或接近0.45°,还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大;细分数越大精度越难控制。
, ~* Q3 B/ \" H2 Y11.四相混合式步进电机与驱动器的串联接法和并联接法有什么区别?
4 n" Z, q4 u% j+ l6 k# R四相混合式步进电机一般由两相驱动器来驱动,因此,连接时可以采用串联接法或并联接法将四相电机接成两相使用。串联接法一般在电机转速较的场合使用,此时需要的驱动器输出电流为电机相电流的0.7倍,因而电机发热小;并联接法一般在电机转速较高的场合使用(又称高速接法),所需要的驱动器输出电流为电机相电流的1.4倍,因而电机发热较大。' E1 p+ \0 f5 x* K% R. n
12.如何确定步进电机驱动器的直流供电电源?
; K5 }) }1 W! A! d$ r% E2 e' gA.电压的确定
O2 H$ R |( w0 `# C混合式步进电机驱动器的供电电源电压一般是一个较宽的范围(比如IM483的供电电压为12~48VDC),电源电压通常根据电机的工作转速和响应要求来选择。如果电机工作转速较高或响应要求较快,那么电压取值也高,但注意电源电压的纹波不能超过驱动器的最大输入电压,否则可能损坏驱动器。
6 o6 a" ~3 K6 w- T4 F) j0 gB.电流的确定
) ~) J, U1 J# M+ [8 v9 r供电电源电流一般根据驱动器的输出相电流I来确定。如果采用线性电源,电源电流一般可取I的1.1~1.3倍;如果采用开关电源,电源电流一般可取I 的1.5~2.0倍。7 n6 } L# M5 d! e3 Q
13.混合式步进电机驱动器的脱机信号FREE一般在什么情况下使用?
. a6 [ Y% m* X$ j8 `1 h9 e当脱机信号FREE为低电平时,驱动器输出到电机的电流被切断,电机转子处于自由状态(脱机状态)。在有些自动化设备中,如果在驱动器不断电的情况下要求直接转动电机轴(手动方式),就可以将FREE信号置低,使电机脱机,进行手动操作或调节。手动完成后,再将FREE信号置高,以继续自动控制。7 G, I+ g5 v& r& n# z4 g
14.如果用简单的方法调整两相步进电机通电后的转动方向?
, a6 B& s5 T& ~2 _只需将电机与驱动器接线的A+和A-(或者B+和B-)对调即可。 |
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