標籤: 暫無標籤

步進電機是將電脈衝信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的情況下,電機的轉速、停止的位置只取決於脈衝信號的頻率和脈衝數,而不受負載變化的影響,即給電機加一個脈衝信號,電機則轉過一個步距角。

1 步進電機 -簡介

步進電機步進電機
步進電機是將電脈衝信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的情況下,電機的轉速、停止的位置只取決於脈衝信號的頻率和脈衝數,而不受負載變化的影響,即給電機加一個脈衝信號,電機則轉過一個步距角。這一線性關係的存在,加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單。
雖然步進電機已被廣泛地應用,但步進電機並不能象普通的直流電機,交流電機在常規下使用。它必須由雙環形脈衝信號、功率驅動電路等組成控制系統方可使用。因此用好步進電機卻非易事,它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業知識。
目前,生產步進電機的廠家的確不少,但具有專業技術人員,能夠自行開發,研製的廠家卻非常少,大部分的廠家只一、二十人,連最基本的設備都沒有。僅僅處於一種盲目的仿製階段。這就給戶在產品選型、使用中造成許多麻煩。簽於上述情況,我們決定以廣泛的感應子式步進電機為例。敘述其基本工作原理。望能對廣大用戶在選型、使用、及整機改進時有所幫助。

2 步進電機 -工作原理 

步進電機
步進電機
 通常電機的轉子為永磁體,當電流流過定子繞組時,定子繞組產生一矢量磁場。該磁場會帶動轉子旋轉一角度,使得轉子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當定子的矢量磁場旋轉一個角度。轉子也隨著該磁場轉一個角度。每輸入一個電脈衝,電動機轉動一個角度前進一步。它輸出的角位移與輸入的脈衝數成正比、轉速與脈衝頻率成正比。改變繞組通電的順序,電機就會反轉。所以可用控制脈衝數量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉動。步進電機是一種感應電機,它的工作原理是利用電子電路,將直流電變成分時供電的,多相時序控制電流,用這種電流為步進電機供電,步進電機才能正常工作,驅動器就是為步進電機分時供電的,多相時序控制器 。雖然步進電機已被廣泛地應用,但步進電機並不能象普通的直流電機,交流電機在常規下使用。它必須由雙環形脈衝信號、功率驅動電路等組成控制系統方可使用。因此用好步進電機卻非易事,它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業知識。 步進電機作為執行元件,是機電一體化的關鍵產品之一, 廣泛應用在各種自動化控制系統中。隨著微電子和計算機技術的發展,步進電機的需求量與日俱增,在各個國民經濟領域都有應用。

3 步進電機 -分類

1、永磁式步進電機
永磁式步進電機一般為兩相,轉矩和體積較小,步進角一般為7.5度 或15度;
2、反應式步進電機
反應式步進電機一般為三相,可實現大轉矩輸出,步進角一般為1.5度,但雜訊和振動都很大。反應式步進電機的轉子磁路由軟磁材料製成,定子上有多相勵磁繞組,利用磁導的變化產生轉矩。
3、混合式步進電機
混合式步進電機是指混合了永磁式和反應式的優點。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。這種步進電機的應用最為廣泛。

4 步進電機 -特點

步進電機
步進電機
 1、一般步進電機的精度為步進角的3-5%,且不累積。   
2、步進電機外表允許的最高溫度。步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁,從而導致力矩下降乃至於失步,因此電機外表允許的最高溫度應取決於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。   
3、步進電機的力矩會隨轉速的升高而下降。 當步進電機轉動時,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。   
4、步進電機低速時可以正常運轉,但若高於一定速度就無法啟動,並伴有嘯叫聲。 步進電機有一個技術參數: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衝頻率,如果脈衝頻率高於該值,電機不能正常啟動,可能發生丟步或堵轉。在有負載的情況下,啟動頻率應更低。如果要使電機達到高速轉動,脈衝頻率應該有加速過程,即啟動頻率較低,然後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)。步進電動機以其顯著的特點,在數字化製造時代發揮著重大的用途。伴隨著不同的數字化技術的發展以及步進電機本身技術的提高,步進電機將會在更多的領域得到應用。
5、 高性能、無刷、免維護步進電機可提供非常精確的極其經濟的運動控制。 這些2相步進電機本身按照較小的非常精確的1.8°增量(200/轉)運動。 該步進動作容易控制,不需要複雜、昂貴的反饋設備。它們是氣動、液壓和伺服電機系統的優秀替代產品。.

5 步進電機 -指標及術語 

步進電機
步進電機
 1、步距角精度: 步進電機每轉過一個步距角的實際值與理論值的誤差。用百分比表示:誤差/步距角*100%。不同運行拍數其值不同,四拍運行時應在5%之內,八拍運行時應在15%以內。
2、失步: 電機運轉時運轉的步數,不等於理論上的步數。稱之為失步。
3、失調角: 轉子齒軸線偏移定子齒軸線的角度,電機運轉必存在失調角,由失調角產生的誤差,採用細分驅動是不能解決的。
4、最大空載起動頻率: 電機在某種驅動形式、電壓及額定電流下,在不加負載的情況下,能夠直接起動的最大頻率。
5、最大空載的運行頻率: 電機在某種驅動形式,電壓及額定電流下,電機不帶負載的最高轉速頻率。
6、運行矩頻特性: 電機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關係的曲線稱為運行矩頻特性,這是電機諸多動態曲線中最重要的,也是電機選擇的根本依據。如下圖所示: 其它特性還有慣頻特性、起動頻率特性等。 電機一旦選定,電機的靜力矩確定,而動態力矩卻不然,電機的動態力矩取決於電機運行時的平均電流(而非靜態電流),平均電流越大,電機輸出力矩越大,即電機的頻率特性越硬。
7、電機的共振點:步進電機均有固定的共振區域,二、四相感應子式的共振區一般在180-250pps之間(步距角1.8度)或在400pps左右(步距角為0.9度),電機驅動電壓越高,電機電流越大,負載越輕,電機體積越小,則共振區向上偏移,反之亦然,為使電機輸出電矩大,不失步和整個系統的噪音降低,一般工作點均應偏移共振區較多。
8、電機正反轉控制: 當電機繞組通電時序為AB-BC-CD-DA或()時為正轉,通電時序為DA-CA-BC-AB或()時為反轉。 步進電機是將電脈衝信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的情況下,電機的轉速、停止的位置只取決於脈衝信號的頻率和脈衝數,而不受負載變化的影響,即給電機加一個脈衝信號,電機則轉過一個步距角當步進驅動器接收到一個脈衝信號,它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(及步進角)。您可以通過控制脈衝個數來控制角位移量,從而達到準確定位的目的;同時您可以通過控制脈衝頻率來控制電機轉動的速度和加速度,從而達到調速的目的。這一線性關係的存在,加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單。步進電動機的位移量與脈衝數嚴格成比例,這就不會引起誤差的積累,其轉速與脈衝頻率和步距角有關。雖然步進電機已被廣泛地應用,但步進電機並不能象普通的直流電機,交流電機在常規下使用。對於步進電機不能簡單的說是直流還是交流,步進電機在運行時,步進電機的各繞組,要按一定的次序加以一定幅度,一定寬度的脈衝,這個脈衝電流流過繞組時,有單方向,也有雙方向的區別。它必須由雙環形脈衝信號、功率驅動電路等組成控制系統方可使用。而且步進電機本身不接電源的! 步進電機是通過驅動器連接電源的!驅動器分高壓和低壓之分,也就是所謂的直流和交流。

6 步進電機 -基本參數

1、電機固有步距角
它表示控制系統每發一個步進脈衝信號,電機所轉動的角度。電機出廠時給出了一個步距角的值,如86BYG250A型電機給出的值為0.9°/1.8°(表示半步工作時為0.9°、整步工作時為1.8°),這個步距角可以稱之為『電機固有步距角』,它不一定是電機實際工作時的真正步距角,真正的步距角和驅動器有關。
2、步進電機的相數
是指電機內部的線圈組數,目前常用的有二相、三相、四相、五相步進電機。電機相數不同,其步距角也不同,一般二相電機的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72° 。在沒有細分驅動器時,用戶主要靠選擇不同相數的步進電機來滿足自己步距角的要求。如果使用細分驅動器,則『相數』將變得沒有意義,用戶只需在驅動器上改變細分數,就可以改變步距角。
3、保持轉矩(HOLDING TORQUE)
是指步進電機通電但沒有轉動時,定子鎖住轉子的力矩。它是步進電機最重要的參數之一,通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉矩。由於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,所以保持轉矩就成為了衡量步進電機最重要的參數之一。比如,當人們說2N.m的步進電機,在沒有特殊說明的情況下是指保持轉矩為2N.m的步進電機。 DETENT TORQUE:是指步進電機沒有通電的情況下,定子鎖住轉子的力矩。DETENT TORQUE 在國內沒有統一的翻譯方式,容易使大家產生誤解;由於反應式步進電機的轉子不是永磁材料,所以它沒有DETENT TORQUE。


上一篇[梁山舟]    下一篇 [《交鋒》]

相關評論

同義詞:暫無同義詞