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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
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1.什么是步进电机?
$ N& v$ d- a# O7 x: ^0 x" ^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。
! f" V- o2 O) B1 G8 n5 A2.步进电机分哪几种?
5 f' ^* [" e6 u6 [# v% ?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。
/ B- _- D3 W9 S' q4 o0 n3.什么是保持转矩(HOLDING TORQUE)?
9 f' d5 `# g! X# b7 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。
/ X% |9 O5 Q+ P3 _# L( B4.什么是DETENT TORQUE?
2 O. `' U4 t0 a2 ^0 a. e# o: M- U7 JDETENT 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。
7 G4 h% l/ _" }1 a* G, E; L5.步进电机精度为多少?是否累积?
$ A, L }# {/ ?" y一般步进电机的精度为步进角的3-5%,且不累积。
/ ]. W' k+ l& \( d" k6.步进电机的外表温度允许达到多少?
: F6 F3 n! x9 W# B" }; Y- W+ N! C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。
1 ^1 T; q) J* E0 v3 T7.为什么步进电机的力矩会随转速的升高而下降?
# V* _0 X9 F9 [0 t \8 n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。: X) c1 T! A! t( v4 G
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?2 p2 _7 K9 R0 S( |
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)。
6 L" N8 H( P/ V0 d6 e* [" {9.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?
/ N4 V: R2 f) ^) j8 b0 V% |1 |) P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:, p! K9 n0 i( d$ U6 U6 `
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;; O8 H s. h2 L1 p* |
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;
5 m8 G# w9 W) H. x. ]C.换成步距角更小的步进电机,如三相或五相步进电机;
; { g+ r6 u1 z }1 cD.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;4 v( }9 \5 l2 o9 R6 g: R
E.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。4 J& d7 ~4 e |% C
10.细分驱动器的细分数是否能代表精度?6 x1 |. H: w, q, Z1 I1 F1 Q
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。
/ Z; f' d: x4 t" O11.四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?
) D% G5 C4 Z: l7 U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。
2 m( U, E3 O* O0 ?9 ?12.如何确定步进电机驱动器的直流供电电源?
) L+ j+ Z! ^, e; nA.电压的确定6 N0 w* ]% v" b: S9 u6 k/ @
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。
3 I8 X0 A) T( c" ]B.电流的确定
! E/ Z9 ]+ e7 }: Q# L# h% i: {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。- z9 ]6 f7 o& G q2 U% Z R
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? ^: p( [ x2 ~1 m
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。" L) d9 j% F. O& S
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?# p1 {$ B+ H' m/ Z; s7 C
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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