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步进电机常见问题

信息来源:步进电机供应商上海四宏电机有限公司    添加时间:2018-03-14

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。

  虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能象普通的直流电机,交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。

  同步电机和步进电机的区别

  步进电机步进电机属于执行电机。同步电动机和异步电动机属于一般电机。四者的联系都是将电能转化为机械能。区别是控制的方式不同。步进电机用在数控机床,而步进电机用在打印机,磁盘驱动器上。同步电机一般用在机械手起定位作用,异步电机用的就比较多了。

  按电源可分为直流电机和交流电机。

  按励磁方式可分为串励。,并励,他励。

  按用途可分为普通的和特殊的比如:步进电机步进电机,直线电机等

  步进电机小知识集锦

  1.什么是步进电机?

  步进电机是一种将电脉冲转化为角位移执行机构。通俗一点讲:当步进电机驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定方向转动一个固定角度(及步进角)。您可以控制脉冲个数来控制角位移量,达到准确定位目;同时您可以控制脉冲频率来控制电机转动速度和加速度,达到调速目。

  2.步进电机分哪几种?

  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。

  3.什么是保持转矩(HOLDING TORQUE)?

  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。

  4.什么是DETENT TORQUE?

  DETENT 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,所以它没有DETENT TORQUE。

  5.步进电机精度为多少?是否累积?

  一般步进电机的精度为步进角的3-5%,且不累积。

  6.步进电机的外表温度允许达到多少?

  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。

  7.为什么步进电机的力矩会随转速的升高而下降?

  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。

  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?

  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)。

  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?

  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:

  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;

  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;

  C.换成步距角更小的步进电机,如三相或五相步进电机;

  D.换成交流步进电机,几乎可以完全克服震动和噪声,但成本较高;

  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。

  10.细分驱动器的细分数是否能代表精度?

  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和步进角为1.2°的三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分别是0.45°、0.3°,电机的精度能否达到或接近0.45°、0.3°,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。

  11.四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?

  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。

  12.如何确定步进电机驱动器的直流供电电源?

  A.电压的确定

  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(比如开关电源的供电电压为5~48VDC),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。

  B.电流的确定

  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。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?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。


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