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  • 步進電機小知識

    作者:金龍泵業(yè)  時間:2013-01-20
    步進電機小知識 
    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(zhuǎn)動的速度和加速度,從而達到調(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)。在有負載的情況下,啟動頻率應(yīng)更低。如果要使電機達到高速轉(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.細分驅(qū)動器的細分數(shù)是否能代表精度?
    步進電機的細分技術(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,如果細分驅(qū)動器的
    細分數(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
    到或接近0.45°,還取決于細分驅(qū)動器的細分電流控制精度等其它因素。不同廠
    家的細分驅(qū)動器精度可能差別很大;細分數(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。

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