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步進電機與驅動器常見問題全集

作者: 時間:2011-06-19 來源:網(wǎng)絡 收藏

步進電機與驅動器常見問題全集

什么是步進電機驅動器?

步進電機的運行要有一個電子裝置進行驅動,這種裝置就是步進電機驅動器,它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉化為步進電機的角位移,或者說:控制系統(tǒng)每發(fā)一個脈沖信號,通過驅 動器就使步進電機旋轉一個步距角。也就是說步進電機的轉速與脈沖信號的頻率成正比。所以 控制步進脈沖信號的頻率,就可以對電機精確調(diào)速;控制步進脈沖的個數(shù),就可以對電機精確定位。

步進電機的種類?

步進電機的種類步進電機按電磁設計一般分為: 永磁式(PM),反應式(VR)和混合式(HB),同時,按線圈激勵設計的不同,步進電機可分為二相,三相和五相;按其傳動設計方式,步進電機又有旋轉型步進,直線型步進,以及帶減速齒輪與不帶減速齒輪之分。
永磁式步進一般為兩相,轉矩和體積較小,步距角一般為7.5度或15度。
反應式步進一般為三相,可實現(xiàn)大轉矩輸出,步距角一般為1.5度,但噪聲和振動都很大。在歐美等發(fā)達國家80年代已被淘汰。
混合式步進是指混合了永磁式和反應式的優(yōu)點。它又分為兩相、四相和五相:兩相步距角一般為1.8度而五相步距角一般為0.72度。這種步進電機的應用最為廣泛。

步進電機在何種情況下使用?

步進電機是一種作為控制用的特種電機,它的旋轉是以固定的角度(稱為步距角)一步一步運行的,其特點是沒有積累誤差,所以廣泛應用于各種開環(huán)控制。步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。通俗一點講:當步進驅動器接收到一個脈沖信號,它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(即步距角)。
可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量,從而達到準確定位的目的;同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度,從而達到調(diào)速的目的。因此在需要準確定位或調(diào)速控制時均可考慮使用步進電機。

什么是步進電機的相數(shù),用戶如何選擇幾相的步進電機?

步進電機的相數(shù)是指電機內(nèi)部的線圈組數(shù),目前常用的有二相、三相、四相、五相步進電機。電機相數(shù)不同,其步距角也不同,一般二相電機的步距角為1.8度、三相為1.5度、五相的為0.72度。在沒有細分驅動器時,用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進電機來滿足步距角的要求。如果使用細分驅動器,則相數(shù)將變得沒有意義,用戶只需在驅動器上改變細分數(shù),就可以改變步距角。

使用細分驅動器對控制系統(tǒng)有什么特殊要求?

驅動器細分后將對電機的運行性能產(chǎn)生質的飛躍,但是這一切都是由驅動器本身產(chǎn)生的,和電機及控制系統(tǒng)無關。在使用時,用戶唯一需要注意的一點是步進電機步距角的改變,這一點將對控制系統(tǒng)所發(fā)的步進信號的頻率有影響,因為細分后步進電機的步距角將變小,要求步進信號的頻率要相應提高。以1.8度步進電機為例:驅動器在半步狀態(tài)時步距角為0.9度,而在十細分時步距角為0.18度,這樣在要求電機轉速相同的情況下,控制系統(tǒng)所發(fā)的步進信號的頻率在十細分時為半步運行時的5倍

什么是保持轉矩(HOLDING TORQUE)?

驅動器細分后將對電機的運行性能產(chǎn)生質的飛躍,但是這一切都是由驅動器本身產(chǎn)生的,和電機及控制系統(tǒng)無關。在使用時,用戶唯一需要注意的一點是步進電機步距角的改變,這一點將對控制系統(tǒng)所發(fā)的步進信號的頻率有影響,因為細分后步進電機的步距角將變小,要求步進信號的頻率要相應提高。以1.8度步進電機為例:驅動器在半步狀態(tài)時步距角為0.9度,而在十細分時步距角為0.18度,這樣在要求電機轉速相同的情況下,控制系統(tǒng)所發(fā)的步進信號的頻率在十細分時為半步運行時的5倍。

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%。步進電機單步的偏差并不會影響到下一步的精度,因此步進電機精度不累積。


步進電機的外表溫度允許達到多少?

步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁,從而導致力矩下降甚至于丟失。因此電機外表允許的最高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點。一般來說,磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上,因此步進電機外表溫度在攝氏80~90度完全正常。

為什么步進電機的力矩會隨轉速升高而下降?

步進電機轉動時,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,從而導致力矩下降。

為什么步進電機低速進可以正常運轉,但若高于一定速度就無法啟動并伴有嘯叫聲?

為什么步進電機低速時可以正常運轉,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。在有負載的情況下,啟動頻率應有加速過程,即啟動頻率較低,然后按一定加速度升到所希望的高頻(電機轉速從低速升到高速)??蛰d啟動頻率一般為電機運轉一圈所需脈沖數(shù)的2倍。

如何克服兩相混合式步進電機在低速運轉時的振動和噪聲?

步進電機低速轉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),可通過必變減速比提高步進電機運行速度。
B、采用帶有細分功能的驅動器,這是最常用的,最簡便的方法。因為細分型驅動器電機的相電流變化較半步型平緩。
C、換成步距角更小的步進電機,如三相或五相步進電機,或兩相細分型步進電機。
D、換成直流或交流伺服電機,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,但機械結構改變較大。

細分驅動器的細分數(shù)是否能代表精度?

步進電機的細分技術實質上是一種電子阻尼技術,其主要目的是減弱或消除步進電機的低頻振動,提高電機的運轉精度只是細分技術的一個附帶功能。比如對于步進角為1.8度的兩相混合式步進電機,如果細分驅動器的細分數(shù)設置為4,那么電機的運轉分辨率為每個脈沖0.45度,電機的精度能否達到或接近0.45度,還取決于細分驅動器的細分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細分驅動器精度可能差別很大,細分數(shù)越大精度越難控制。

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