二、感應(yīng)子式步進電機工作原理
(一)反應(yīng)式步進電機原理
由于反應(yīng)式步進電機工作原理比較簡單。下面先敘述三相反應(yīng)式步進電機原理。
1、結(jié)構(gòu):
電機轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒,定子齒有三個勵磁繞阻,其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯開。0、1/3て、2/3て,(相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距以て表示),即A與齒1相對齊,B與齒2向右錯開1/3て,C與齒3向右錯開2/3て,A’與齒5相對齊,(A’就是A,齒5就是齒1)
2、旋轉(zhuǎn):
如A相通電,B,C相不通電時,由于磁場作用,齒1與A對齊,(轉(zhuǎn)子不受任何力以下均同)。如B相通電,A,C相不通電時,齒2應(yīng)與B對齊,此時轉(zhuǎn)子向右移過1/3て,此時齒3與C偏移為1/3て,齒4與A偏移(て-1/3て)=2/3て。如C相通電,A,B相不通電,齒3應(yīng)與C對齊,此時轉(zhuǎn)子又向右移過1/3て,此時齒4與A偏移為1/3て對齊。如A相通電,B,C相不通電,齒4與A對齊,轉(zhuǎn)子又向右移過1/3て這樣經(jīng)過A、B、C、A分別通電狀態(tài),齒4(即齒1前一齒)移到A相,電機轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)過一個齒距,如果不斷地按A,B,C,A……通電,電機就每步(每脈沖)1/3て,向右旋轉(zhuǎn)。如按A,C,B,A……通電,電機就反轉(zhuǎn)。
由此可見:電機的位置和速度由導(dǎo)電次數(shù)(脈沖數(shù))和頻率成一一對應(yīng)關(guān)系。而方向由導(dǎo)電順序決定。
不過,出于對力矩、平穩(wěn)、噪音及減少角度等方面考慮。往往采用A-AB-B-BC-C-CA-A這種導(dǎo)電狀態(tài),這樣將原來每步1/3て改變?yōu)?/6て。甚至于通過二相電流不同的組合,使其1/3て變?yōu)?/12て,1/24て,這就是電機細(xì)分驅(qū)動的基本理論依據(jù)。
不難推出:電機定子上有m相勵磁繞阻,其軸線分別與轉(zhuǎn)子齒軸線偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且導(dǎo)電按一定的相序電機就能正反轉(zhuǎn)被控制——這是步進電機旋轉(zhuǎn)的物理條件。只要符合這一條件我們理論上可以制造任何相的步進電機,出于成本等多方面考慮,市場上一般以二、三、四、五相為多。
3、力矩:
電機一旦通電,在定轉(zhuǎn)子間將產(chǎn)生磁場(磁通量Ф)當(dāng)轉(zhuǎn)子與定子錯開一定角度產(chǎn)生力F與(dФ/dθ)成正比 S 其磁通量Ф=Br*S Br為磁密,S為導(dǎo)磁面積 F與L*D*Br成正比L為鐵芯有效長度,D為轉(zhuǎn)子直徑 Br=N·I/R N·I為勵磁繞阻安匝數(shù)(電流乘匝數(shù))R為磁阻。
力矩=力*半徑
力矩與電機有效體積*安匝數(shù)*磁密 成正比(只考慮線性狀態(tài))因此,電機有效體積越大,勵磁安匝數(shù)越大,定轉(zhuǎn)子間氣隙越小,電機力矩越大,反之亦然。
(二)感應(yīng)子式步進電機
1、特點:
感應(yīng)子式步進電機與傳統(tǒng)的反應(yīng)式步進電機相比,結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加有永磁體,以提供軟磁材料的工作點,而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點的耗能,因此該電機效率高,電流小,發(fā)熱低。因永磁體的存在,該電機具有較強的反電勢,其自身阻尼作用比較好,使其在運轉(zhuǎn)過程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動小。
感應(yīng)子式步進電機某種程度上可以看作是低速同步電機。一個四相電機可以作四相運行,也可以作二相運行。(必須采用雙極電壓驅(qū)動),而反應(yīng)式電機則不能如此。例如:四相,八相運行(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A)完全可以采用二相八拍運行方式.不難發(fā)現(xiàn)其條件為C=,D=.
一個二相電機的內(nèi)部繞組與四相電機完全一致,小功率電機一般直接接為二相,而功率大一點的電機,為了方便使用,靈活改變電機的動態(tài)特點,往往將其外部接線為八根引線(四相),這樣使用時,既可以作四相電機使用,可以作二相電機繞組串聯(lián)或并聯(lián)使用。
2、分類
感應(yīng)子式步進電機以相數(shù)可分為:二相電機、三相電機、四相電機、五相電機等。以機座號(電機外徑)可分為:42BYG(BYG為感應(yīng)子式步進電機代號)、57BYG、86BYG、110BYG、(國際標(biāo)準(zhǔn)),而像70BYG、90BYG、130BYG等均為國內(nèi)
三、驅(qū)動控制系統(tǒng)組成
使用、控制步進電機必須由環(huán)形脈沖,功率放大等組成的控制系統(tǒng),其方框圖如下:
1、脈沖信號的產(chǎn)生。
脈沖信號一般由單片機或CPU產(chǎn)生,一般脈沖信號的占空比為0.3-0.4左右,電機轉(zhuǎn)速越高,占空比則越大。
2、信號分配
我廠生產(chǎn)的感應(yīng)子式步進電機以二、四相電機為主,二相電機工作方式有二相四拍和二相八拍二種,具體分配如下:二相四拍為,步距角為1.8度;二相八拍為,步距角為0.9度。四相電機工作方式也有二種,四相四拍為AB-BC-CD-DA-AB,步距角為1.8度;四相八拍為AB-B-BC-C-CD-D-AB,(步距角為0.9度)。
3、功率放大
功率放大是驅(qū)動系統(tǒng)最為重要的部分。步進電機在一定轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩取決于它的動態(tài)平均電流而非靜態(tài)電流(而樣本上的電流均為靜態(tài)電流)。平均電流越大電機力矩越大,要達(dá)到平均電流大這就需要驅(qū)動系統(tǒng)盡量克服電機的反電勢。因而不同的場合采取不同的的驅(qū)動方式,到目前為止,驅(qū)動方式一般有以下幾種:恒壓、恒壓串電阻、高低壓驅(qū)動、恒流、細(xì)分?jǐn)?shù)等。
為盡量提高電機的動態(tài)性能,將信號分配、功率放大組成步進電機的驅(qū)動電源。我廠生產(chǎn)的SH系列二相恒流斬波驅(qū)動電源與單片機及電機接線圖如下:
說明:
CP 接CPU脈沖信號(負(fù)信號,低電平有效)
OPTO 接CPU+5V
FREE 脫機,與CPU地線相接,驅(qū)動電源不工作
DIR 方向控制,與CPU地線相接,電機反轉(zhuǎn)
VCC 直流電源正端
GND 直流電源負(fù)端
A 接電機引出線紅線
接電機引出線綠線
B 接電機引出線黃線
接電機引出線藍(lán)線 步進電機一經(jīng)定型,其性能取決于電機的驅(qū)動電源。步進電機轉(zhuǎn)速越高,力距越大則要求電機的電流越大,驅(qū)動電源的電壓越高。電壓對力矩影響如下:
4、細(xì)分驅(qū)動器
在步進電機步距角不能滿足使用的條件下,可采用細(xì)分驅(qū)動器來驅(qū)動步進電機,細(xì)分驅(qū)動器的原理是通過改變相鄰(A,B)電流的大小,以改變合成磁場的夾角來控制步進電機運轉(zhuǎn)的。
四、步進電機的應(yīng)用
(一)步進電機的選擇
步進電機有步距角(涉及到相數(shù))、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定,步進電機的型號便確定下來了。
1、步距角的選擇
電機的步距角取決于負(fù)載精度的要求,將負(fù)載的最小分辨率(當(dāng)量)換算到電機軸上,每個當(dāng)量電機應(yīng)走多少角度(包括減速)。電機的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場上步進電機的步距角一般有0.36度/0.72度(五相電機)、0.9度/1.8度(二、四相電機)、1.5度/3度 (三相電機)等。
2、靜力矩的選擇
步進電機的動態(tài)力矩一下子很難確定,我們往往先確定電機的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機工作的負(fù)載,而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動時(一般由低速)時二種負(fù)載均要考慮,加速起動時主要考慮慣性負(fù)載,恒速運行進只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下,靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好,靜力矩一旦選定,電機的機座及長度便能確定下來(幾何尺寸)
3、電流的選擇
靜力矩一樣的電機,由于電流參數(shù)不同,其運行特性差別很大,可依據(jù)矩頻特性曲線圖,判斷電機的電流(參考驅(qū)動電源、及驅(qū)動電壓)
4、力矩與功率換算
步進電機一般在較大范圍內(nèi)調(diào)速使用、其功率是變化的,一般只用力矩來衡量,力矩與功率換算如下:
P= Ω·M Ω=2π·n/60 P=2πnM/60
其P為功率單位為瓦,Ω為每秒角速度,單位為弧度,n為每分鐘轉(zhuǎn)速,M為力矩單位為牛頓·米
P=2πfM/400(半步工作)
其中f為每秒脈沖數(shù)(簡稱PPS)
(二)、應(yīng)用中的注意點
1、步進電機應(yīng)用于低速場合---每分鐘轉(zhuǎn)速不超過1000轉(zhuǎn),(0.9度時6666PPS),最好在1000-3000PPS(0.9度)間使用,可通過減速裝置使其在此間工作,此時電機工作效率高,噪音低。
2、步進電機最好不使用整步狀態(tài),整步狀態(tài)時振動大。
3、由于歷史原因,只有標(biāo)稱為12V電壓的電機使用12V外,其他電機的電壓值不是驅(qū)動電壓伏值 ,可根據(jù)驅(qū)動器選擇驅(qū)動電壓(建議:57BYG采用直流24V-36V,86BYG采用直流50V,110BYG采用高于直流80V),當(dāng)然12伏的電壓除12V恒壓驅(qū)動外也可以采用其他驅(qū)動電源, 不過要考慮溫升。
4、轉(zhuǎn)動慣量大的負(fù)載應(yīng)選擇大機座號電機。
5、電機在較高速或大慣量負(fù)載時,一般不在工作速度起動,而采用逐漸升頻提速,一電機不失步,二可以減少噪音同時可以提高停止的定位精度。
6、高精度時,應(yīng)通過機械減速、提高電機速度,或采用高細(xì)分?jǐn)?shù)的驅(qū)動器來解決,也可以采用5相電機,不過其整個系統(tǒng)的價格較貴,生產(chǎn)廠家少,其被淘汰的說法是外行話。
7、電機不應(yīng)在振動區(qū)內(nèi)工作,如若必須可通過改變電壓、電流或加一些阻尼的解決。
8、電機在600PPS(0.9度)以下工作,應(yīng)采用小電流、大電感、低電壓來驅(qū)動。
9、應(yīng)
步進電機14問
1.什么是步進電機?
步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。通俗一點講:當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號,它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(及步進角)。您可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量,從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的;同時您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(dá)到調(diào)速的目的。
2.步進電機分哪幾種?
步進電機分三種:永磁式(PM) ,反應(yīng)式(VR)和混合式(HB)
永磁式步進一般為兩相,轉(zhuǎn)矩和體積較小,步進角一般為7.5度 或15度;
反應(yīng)式步進一般為三相,可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出,步進角一般為1.5度,但噪聲和振動都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國家80年代已被淘汰;混合式步進是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相:兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為 0.72度。這種步進電機的應(yīng)用最為廣泛。
3.什么是保持轉(zhuǎn)矩(HOLDING TORQUE)?
保持轉(zhuǎn)矩(HOLDING TORQUE)是指步進電機通電但沒有轉(zhuǎn)動時,定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進電機最重要的參數(shù)之一,通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減,輸出功率也隨速度的增大而變化,所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進電機最重要的參數(shù)之一。比如,當(dāng)人們說2N.m的步進電機,在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進電機。
4.什么是DETENT TORQUE?
DETENT TORQUE 是指步進電機沒有通電的情況下,定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。
DETENT TORQUE 在國內(nèi)沒有統(tǒng)一的翻譯方式,容易使大家產(chǎn)生誤解;由于反應(yīng)式步進電機的轉(zhuǎn)子不是永磁材料,所以它沒有DETENT TORQUE。
5.步進電機精度為多少?是否累積?
一般步進電機的精度為步進角的3-5%,且不累積。
6.步進電機的外表溫度允許達(dá)到多少?
步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁,從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步,因此電機外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機磁性材料的退磁點;一般來講,磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上,有的甚至高達(dá)攝氏200度以上,所以步進電機外表溫度在攝氏80-90度完全正常。
7.為什么步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降?
當(dāng)步進電機轉(zhuǎn)動時,電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢;頻率越高,反向電動勢越大。在它的作用下,電機隨頻率(或速度)的增大而相電流減小,從而導(dǎo)致力矩下降。
8.為什么步進電機低速時可以正常運轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲?
步進電機有一個技術(shù)參數(shù):空載啟動頻率,即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率,如果脈沖頻率高于該值,電機不能正常啟動,可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下,啟動頻率應(yīng)更低。如果要使電機達(dá)到高速轉(zhuǎn)動,脈沖頻率應(yīng)該有加速過程,即啟動頻率較低,然后按一定加速度升到所希望的高頻(電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速)。
9.如何克服兩相混合式步進電機在低速運轉(zhuǎn)時的振動和噪聲?
步進電機低速轉(zhuǎn)動時振動和噪聲大是其固有的缺點,一般可采用以下方案來克服:
A.如步進電機正好工作在共振區(qū),可通過改變減速比等機械傳動避開共振區(qū);
B.采用帶有細(xì)分功能的驅(qū)動器,這是最常用的、最簡便的方法;
C.換成步距角更小的步進電機,如三相或五相步進電機;
D.換成交流伺服電機,幾乎可以完全克服震動和噪聲,但成本較高;
E.在電機軸上加磁性阻尼器,市場上已有這種產(chǎn)品,但機械結(jié)構(gòu)改變較大。
10.細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分?jǐn)?shù)是否能代表精度?
步進電機的細(xì)分技術(shù)實質(zhì)上是一種電子阻尼技術(shù)(請參考有關(guān)文獻),其主要目的是減弱或消除步進電機的低頻振動,提高電機的運轉(zhuǎn)精度只是細(xì)分技術(shù)的一個附帶功能。比如對于步進角為1.8° 的兩相混合式步進電機,如果細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)置為4,那么電機的運轉(zhuǎn)分辨率為每個脈沖0.45°,電機的精度能否達(dá)到或接近0.45°,還取決于細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細(xì)分驅(qū)動器精度可能差別很大;細(xì)分?jǐn)?shù)越大精度越難控制。
11.四相混合式步進電機與驅(qū)動器的串聯(lián)接法和并聯(lián)接法有什么區(qū)別?
四相混合式步進電機一般由兩相驅(qū)動器來驅(qū)動,因此,連接時可以采用串聯(lián)接法或并聯(lián)接法將四相電機接成兩相使用。串聯(lián)接法一般在電機轉(zhuǎn)速較的場合使用,此時需要的驅(qū)動器輸出電流為電機相電流的0.7倍,因而電機發(fā)熱小;并聯(lián)接法一般在電機轉(zhuǎn)速較高的場合使用(又稱高速接法),所需要的驅(qū)動器輸出電流為電機相電流的1.4倍,因而電機發(fā)熱較大。
12.如何確定步進電機驅(qū)動器的直流供電電源?
A.電壓的確定:混合式步進電機驅(qū)動器的供電電源電壓一般是一個較寬的范圍(比如IM483的供電電壓為12~48VDC),電源電壓通常根據(jù)電機的工作轉(zhuǎn)速和響應(yīng)要求來選擇。如果電機工作轉(zhuǎn)速較高或響應(yīng)要求較快,那么電壓取值也高,但注意電源電壓的紋波不能超過驅(qū)動器的最大輸入電壓,否則可能損壞驅(qū)動器。
B.電流的確定:供電電源電流一般根據(jù)驅(qū)動器的輸出相電流I來確定。如果采用線性電源,電源電流一般可取I 的1.1~1.3倍;如果采用開關(guān)電源,電源電流一般可取I 的1.5~2.0倍。
13.混合式步進電機驅(qū)動器的脫機信號FREE一般在什么情況下使用?
當(dāng)脫機信號FREE為低電平時,驅(qū)動器輸出到電機的電流被切斷,電機轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)(脫機狀態(tài))。在有些自動化設(shè)備中,如果在驅(qū)動器不斷電的情況下要求直接轉(zhuǎn)動電機軸(手動方式),就可以將FREE信號置低,使電機脫機,進行手動操作或調(diào)節(jié)。手動完成后,再將FREE信號置高,以繼續(xù)自動控制。
14.如果用簡單的方法調(diào)整兩相步進電機通電后的轉(zhuǎn)動方向?
只需將電機與驅(qū)動器接線的A+和A-(或者B+和B-)對調(diào)即可。
關(guān)于驅(qū)動器的細(xì)分原理及一些相關(guān)說明(轉(zhuǎn)載)
在國外,對于步進系統(tǒng),主要采用二相混合式步進電機及相應(yīng)的細(xì)分驅(qū)動器。
但在國內(nèi),廣大用戶對“細(xì)分”還不是特別了解,有的只是認(rèn)為,細(xì)分是為了提高精
度,其實不然,細(xì)分主要是改善電機的運行性能,現(xiàn)說明如下:步進電機的細(xì)分控制是由驅(qū)動器精確控制步進電機的相電流來實現(xiàn)的,以二相電機為例,假如電機的額定相電流為3A,如果使用常規(guī)驅(qū)動器(如常用的恒流斬波方式)驅(qū)動該電機,電機每運行一步,其繞組內(nèi)的電流將從0突變?yōu)?A或從3A突變到0,相電流的巨大變化,必然會引起電機運行的振動和噪音。如果使用細(xì)分驅(qū)動器,在10細(xì)分的狀態(tài)下驅(qū)動該電機,電機每運行一微步,其繞組內(nèi)的電流變化只有0.3A而不是3A,且電流是以正弦曲線規(guī)律變化,這樣就大大的改善了電機的振動和噪音,因此,在性能上的優(yōu)點才是細(xì)分的真正優(yōu)點。由于細(xì)分驅(qū)動器要精確控制電機的相電流,所以對驅(qū)動器要有相當(dāng)高的技術(shù)要求和工藝要求,成本亦會較高。注意,國內(nèi)有一些驅(qū)動器采用“平滑”來取代細(xì)分,有的亦稱為細(xì)分,但這不是真正的細(xì)分,望廣大用戶一定要分清兩者的本質(zhì)不同:
1.“平滑”并不精確控制電機的相電流,只是把電流的變化率變緩一些,所以“平
滑”并不產(chǎn)生微步,而細(xì)分的微步是可以用來精確定位的。
2.電機的相電流被平滑后,會引起電機力矩的下降,而細(xì)分控制不但不會引起電機力矩的下降,相反,力矩會有所增加。
俺是步進不僅新手,俺也來貼。
1.什么是步進電機?
步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。通俗一點講:當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號,它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(及步進角)。您可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量,從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的;同時您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(dá)到調(diào)速的目的。
2.步進電機分哪幾種?
步進電機分三種:永磁式(PM) ,反應(yīng)式(VR)和混合式(HB)
永磁式步進一般為兩相,轉(zhuǎn)矩和體積較小,步進角一般為7.5度 或15度;
反應(yīng)式步進一般為三相,可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出,步進角一般為1.5度,但噪聲和振動都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國家80年代已被淘汰;混合式步進是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相:兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為 0.72度。這種步進電機的應(yīng)用最為廣泛。
3.什么是保持轉(zhuǎn)矩(HOLDING TORQUE)?
保持轉(zhuǎn)矩(HOLDING TORQUE)是指步進電機通電但沒有轉(zhuǎn)動時,定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進電機最重要的參數(shù)之一,通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減,輸出功率也隨速度的增大而變化,所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進電機最重要的參數(shù)之一。比如,當(dāng)人們說2N.m的步進電機,在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進電機。
4.什么是DETENT TORQUE?
DETENT TORQUE 是指步進電機沒有通電的情況下,定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。
DETENT TORQUE 在國內(nèi)沒有統(tǒng)一的翻譯方式,容易使大家產(chǎn)生誤解;由于反應(yīng)式步進電機的轉(zhuǎn)子不是永磁材料,所以它沒有DETENT TORQUE。
5.步進電機精度為多少?是否累積?
一般步進電機的精度為步進角的3-5%,且不累積。
6.步進電機的外表溫度允許達(dá)到多少?
步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁,從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步,因此電機外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機磁性材料的退磁點;一般來講,磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上,有的甚至高達(dá)攝氏200度以上,所以步進電機外表溫度在攝氏80-90度完全正常。
7.為什么步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降?
當(dāng)步進電機轉(zhuǎn)動時,電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢;頻率越高,反向電動勢越大。在它的作用下,電機隨頻率(或速度)的增大而相電流減小,從而導(dǎo)致力矩下降。
8.為什么步進電機低速時可以正常運轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲?
步進電機有一個技術(shù)參數(shù):空載啟動頻率,即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率,如果脈沖頻率高于該值,電機不能正常啟動,可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下,啟動頻率應(yīng)更低。如果要使電機達(dá)到高速轉(zhuǎn)動,脈沖頻率應(yīng)該有加速過程,即啟動頻率較低,然后按一定加速度升到所希望的高頻(電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速)。
9.如何克服兩相混合式步進電機在低速運轉(zhuǎn)時的振動和噪聲?
步進電機低速轉(zhuǎn)動時振動和噪聲大是其固有的缺點,一般可采用以下方案來克服:
A.如步進電機正好工作在共振區(qū),可通過改變減速比等機械傳動避開共振區(qū);
B.采用帶有細(xì)分功能的驅(qū)動器,這是最常用的、最簡便的方法;
C.換成步距角更小的步進電機,如三相或五相步進電機;
D.換成交流伺服電機,幾乎可以完全克服震動和噪聲,但成本較高;
E.在電機軸上加磁性阻尼器,市場上已有這種產(chǎn)品,但機械結(jié)構(gòu)改變較大。
10.細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分?jǐn)?shù)是否能代表精度?
步進電機的細(xì)分技術(shù)實質(zhì)上是一種電子阻尼技術(shù)(請參考有關(guān)文獻),其主要目的是減弱或消除步進電機的低頻振動,提高電機的運轉(zhuǎn)精度只是細(xì)分技術(shù)的一個附帶功能。比如對于步進角為1.8° 的兩相混合式步進電機,如果細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)置為4,那么電機的運轉(zhuǎn)分辨率為每個脈沖0.45°,電機的精度能否達(dá)到或接近0.45°,還取決于細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細(xì)分驅(qū)動器精度可能差別很大;細(xì)分?jǐn)?shù)越大精度越難控制。
11.四相混合式步進電機與驅(qū)動器的串聯(lián)接法和并聯(lián)接法有什么區(qū)別?
四相混合式步進電機一般由兩相驅(qū)動器來驅(qū)動,因此,連接時可以采用串聯(lián)接法或并聯(lián)接法將四相電機接成兩相使用。串聯(lián)接法一般在電機轉(zhuǎn)速較的場合使用,此時需要的驅(qū)動器輸出電流為電機相電流的0.7倍,因而電機發(fā)熱?。徊⒙?lián)接法一般在電機轉(zhuǎn)速較高的場合使用(又稱高速接法),所需要的驅(qū)動器輸出電流為電機相電流的1.4倍,因而電機發(fā)熱較大。
12.如何確定步進電機驅(qū)動器的直流供電電源?
A.電壓的確定:混合式步進電機驅(qū)動器的供電電源電壓一般是一個較寬的范圍(比如IM483的供電電壓為12~48VDC),電源電壓通常根據(jù)電機的工作轉(zhuǎn)速和響應(yīng)要求來選擇。如果電機工作轉(zhuǎn)速較高或響應(yīng)要求較快,那么電壓取值也高,但注意電源電壓的紋波不能超過驅(qū)動器的最大輸入電壓,否則可能損壞驅(qū)動器。
B.電流的確定:供電電源電流一般根據(jù)驅(qū)動器的輸出相電流I來確定。如果采用線性電源,電源電流一般可取I 的1.1~1.3倍;如果采用開關(guān)電源,電源電流一般可取I 的1.5~2.0倍。
13.混合式步進電機驅(qū)動器的脫機信號FREE一般在什么情況下使用?
當(dāng)脫機信號FREE為低電平時,驅(qū)動器輸出到電機的電流被切斷,電機轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)(脫機狀態(tài))。在有些自動化設(shè)備中,如果在驅(qū)動器不斷電的情況下要求直接轉(zhuǎn)動電機軸(手動方式),就可以將FREE信號置低,使電機脫機,進行手動操作或調(diào)節(jié)。手動完成后,再將FREE信號置高,以繼續(xù)自動控制。
14.如果用簡單的方法調(diào)整兩相步進電機通電后的轉(zhuǎn)動方向?
只需將電機與驅(qū)動器接線的A+和A-(或者B+和B-)對調(diào)即可。