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發(fā)表于 2013-2-5 08:44:10
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步進(jìn)電機(jī)
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步進(jìn)電機(jī)
步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下,,電機(jī)的轉(zhuǎn)速,、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù),而不受負(fù)載變化的影響,,當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào),,它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度,稱為“步距角”,,它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的,。可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量,,從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的,;同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度,從而達(dá)到調(diào)速的目的,。
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目錄
基本介紹
主要分類
選擇方法
基本原理
1. 工作原理
2. 發(fā)熱原理
主要構(gòu)造
指標(biāo)術(shù)語
1. 靜態(tài)指標(biāo)術(shù)語
2. 動(dòng)態(tài)指標(biāo)術(shù)語
特點(diǎn)特性
1. 主要特點(diǎn)
2. 主要特性
測(cè)速方法
優(yōu)勢(shì)及缺陷
1. 優(yōu)點(diǎn)
2. 缺陷
驅(qū)動(dòng)方法
驅(qū)動(dòng)要求
主要應(yīng)用
1. 步進(jìn)電機(jī)的選擇
2. 應(yīng)用中的注意點(diǎn)
展開
基本介紹
主要分類
選擇方法
基本原理
1. 工作原理
2. 發(fā)熱原理
主要構(gòu)造
指標(biāo)術(shù)語
1. 靜態(tài)指標(biāo)術(shù)語
2. 動(dòng)態(tài)指標(biāo)術(shù)語
特點(diǎn)特性
1. 主要特點(diǎn)
2. 主要特性
測(cè)速方法
優(yōu)勢(shì)及缺陷
1. 優(yōu)點(diǎn)
2. 缺陷
驅(qū)動(dòng)方法
驅(qū)動(dòng)要求
主要應(yīng)用
1. 步進(jìn)電機(jī)的選擇
2. 應(yīng)用中的注意點(diǎn)
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編輯本段基本介紹
步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī),,它的工作原理是利用電子電路,
步進(jìn)電機(jī)(圖1)
將直流電變成分時(shí)供電的,,多相時(shí)序控制電流,,用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電,步進(jìn)電機(jī)才能正常工作,驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的,,多相時(shí)序控制器
雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用,,但步進(jìn)電機(jī)并不能像普通的直流電機(jī),交流電機(jī)在常規(guī)下使用,。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用,。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事,,它涉及到機(jī)械、電機(jī),、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí),。[1]
步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件,是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中,。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,,步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增,在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用,。
步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu),。通俗一點(diǎn)講:當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào),它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(即步進(jìn)角),�,?梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量,從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的,;同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度,,從而達(dá)到調(diào)速的目的。
編輯本段主要分類
步進(jìn)電機(jī)在構(gòu)造上有三種主要類型:
步進(jìn)電機(jī)(圖2)
反應(yīng)式(Variable Reluctance,,VR),、永磁式(Permanent Magnet,PM)和混合式(Hybrid Stepping,HS)。
反應(yīng)式:定子上有繞組,、轉(zhuǎn)子由軟磁材料組成,。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低,、步距角小,,可達(dá)1.2°、但動(dòng)態(tài)性能差,、效率低,、發(fā)熱大,可靠性難保證,。
永磁式:永磁式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子用永磁材料制成,,轉(zhuǎn)子的極數(shù)與定子的極數(shù)相同。其特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)性能好、輸出力矩大,,但這種電機(jī)精度差,,步矩角大(一般為7.5°或15°)。
混合式:混合式步進(jìn)電機(jī)綜合了反應(yīng)式和永磁式的優(yōu)點(diǎn),,其定子上有多相繞組,、轉(zhuǎn)子上采用永磁材料,轉(zhuǎn)子和定子上均有多個(gè)小齒以提高步矩精度,。其特點(diǎn)是輸出力矩大,、動(dòng)態(tài)性能好,步距角小,,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,、成本相對(duì)較高。
按定子上繞組來分,,共有二相,、三相和五相等系列。最受歡迎的是兩相混合式步進(jìn)電機(jī),,約占97%以上的市場(chǎng)份額,,其原因是性價(jià)比高,配上細(xì)分驅(qū)動(dòng)器后效果良好,。該種電機(jī)的基本步距角為1.8°/步,,配上半步驅(qū)動(dòng)器后,步距角減少為0.9°,,配上細(xì)分驅(qū)動(dòng)器后其步距角可細(xì)分達(dá)256倍(0.007°/微步),。由于摩擦力和制造精度等原因,實(shí)際控制精度略低,。同一步進(jìn)電機(jī)可配不同細(xì)分的驅(qū)動(dòng)器以改變精度和效果,。[2]
編輯本段選擇方法
步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的選擇方法:
判斷需多大力矩:靜扭矩是選擇步
步進(jìn)電機(jī)(圖3)
進(jìn)電機(jī)的主要參數(shù)之一。負(fù)載大時(shí),,需采用大力矩電機(jī),。力矩指標(biāo)大時(shí),電機(jī)外形也大,。
判斷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度:轉(zhuǎn)速要求高時(shí),,應(yīng)選相電流較大、電感較小的電機(jī),,以增加功率輸入,。且在選擇驅(qū)動(dòng)器時(shí)采用較高供電電壓。
選擇電機(jī)的安裝規(guī)格:如57,,86,,110等,,主要與力矩要求有關(guān)。
確定定位精度和振動(dòng)方面的要求情況:判斷是否需細(xì)分,,需多少細(xì)分,。
根據(jù)電機(jī)的電流、細(xì)分和供電電壓選擇驅(qū)動(dòng)器,。[2]
編輯本段基本原理
工作原理
通常電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體,,當(dāng)電流流過定子繞組時(shí),定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場(chǎng),。該磁場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度,,使得轉(zhuǎn)子的一對(duì)磁場(chǎng)方向與定子的磁場(chǎng)方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度,。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一個(gè)角度。每輸入一個(gè)電脈沖,,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度前進(jìn)一步,。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比,。改變繞組通電的順序,,電機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量,、頻率及電動(dòng)機(jī)各相繞組的通電順序來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng),。
發(fā)熱原理
通常見到的各類電機(jī),內(nèi)部都是有鐵芯和繞組線圈的,。繞組有電阻,,通電會(huì)產(chǎn)生損耗,損耗大小與電阻和電流的平方成正比,,這就是我們常說的銅損,,如果電流不是標(biāo)準(zhǔn)的直流或正弦波,還會(huì)產(chǎn)生諧波損耗,;鐵心有磁滯渦流效應(yīng),,在交變磁場(chǎng)中也會(huì)產(chǎn)生損耗,其大小與材料,,電流,,頻率,電壓有關(guān),,這叫鐵損,。銅損和鐵損都會(huì)以發(fā)熱的形式表現(xiàn)出來,從而影響電機(jī)的效率,。步進(jìn)電機(jī)一般追求定位精度和力矩輸出,,效率比較低,電流一般比較大,且諧波成分高,,電流交變的頻率也隨轉(zhuǎn)速而變化,,因而步進(jìn)電機(jī)普遍存在發(fā)熱情況,且情況比一般交流電機(jī)嚴(yán)重,。[3]
編輯本段主要構(gòu)造
步進(jìn)電機(jī)也叫步進(jìn)器,,它利用電磁學(xué)原理,將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,,
步進(jìn)電機(jī)(圖4)
人們?cè)缭?0世紀(jì)20年代就開始使用這種電機(jī),。隨著嵌入式系統(tǒng)(例如打印機(jī)、磁盤驅(qū)動(dòng)器,、玩具,、雨刷、震動(dòng)尋呼機(jī),、機(jī)械手臂和錄像機(jī)等)的日益流行,,步進(jìn)電機(jī)的使用也開始暴增。不論在工業(yè),、軍事,、醫(yī)療、汽車還是娛樂業(yè)中,,只要需要把某件物體從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置,,步進(jìn)電機(jī)就一定能派上用場(chǎng)。步進(jìn)電機(jī)有許多種形狀和尺寸,,但不論形狀和尺寸如何,,它們都可以歸為兩類:可變磁阻步進(jìn)電機(jī)和永磁步進(jìn)電機(jī)。
步進(jìn)電機(jī)是由一組纏繞在電機(jī)固定部件--定子齒槽上的線圈驅(qū)動(dòng)的,。通常情況下,,一根繞成圈狀的金屬絲叫做螺線管,而在電機(jī)中,,繞在齒上的金屬絲則叫做繞組,、線圈、或相,。[4]
編輯本段指標(biāo)術(shù)語
靜態(tài)指標(biāo)術(shù)語
1,、相數(shù):產(chǎn)生不同對(duì)極N、S磁場(chǎng)的激磁線圈對(duì)數(shù),。常用m表示,。
2、拍數(shù):完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖數(shù)或
步進(jìn)電機(jī)(圖5)
導(dǎo)電狀態(tài)用n表示,,或指電機(jī)轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù),,以四相電機(jī)為例,,有四相四拍運(yùn)行方式即AB-BC-CD-DA-AB,四相八拍運(yùn)行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A,。
3,、步距角:對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào),電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用θ表示,。θ=360度/(轉(zhuǎn)子齒數(shù)*運(yùn)行拍數(shù)),,以常規(guī)二、四相,,轉(zhuǎn)子齒為50齒電機(jī)為例,。四拍運(yùn)行時(shí)步距角為θ=360度/(50*4)=1.8度(俗稱整步),八拍運(yùn)行時(shí)步距角為θ=360度/(50*8)=0.9度(俗稱半步),。
4,、定位轉(zhuǎn)矩:電機(jī)在不通電狀態(tài)下,,電機(jī)轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩(由磁場(chǎng)齒形的諧波以及機(jī)械誤差造成的),。
5,、靜轉(zhuǎn)矩:電機(jī)在額定靜態(tài)電作用下,,電機(jī)不作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),,電機(jī)轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩,。此力矩是衡量電機(jī)體積的標(biāo)準(zhǔn),,與驅(qū)動(dòng)電壓及驅(qū)動(dòng)電源等無關(guān),。 雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比,,與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān),但過分采用減小氣隙,,增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的,,這樣會(huì)造成電機(jī)的發(fā)熱及機(jī)械噪音。[5]
動(dòng)態(tài)指標(biāo)術(shù)語
1,、步距角精度:步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角的實(shí)際值與理論值的誤差,。用百分比表示:誤差/步距角*100%。不同運(yùn)行拍數(shù)其值不同,,四拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在5%之內(nèi),,
步進(jìn)電機(jī)(圖6)
八拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在15%以內(nèi)。
2,、失步:電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù),,不等于理論上的步數(shù)。稱之為失步,。
3,、失調(diào)角:轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度,電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角,,由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差,,采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的,。
4、最大空載起動(dòng)頻率:電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式,、電壓及額定電流下,,在不加負(fù)載的情況下,能夠直接起動(dòng)的最大頻率,。
5,、最大空載的運(yùn)行頻率:電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式,電壓及額定電流下,,電機(jī)不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率,。[5]
6、運(yùn)行矩頻特性:電機(jī)在某種測(cè)試條件下測(cè)得運(yùn)行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運(yùn)行矩頻特性,,這是電機(jī)諸多動(dòng)態(tài)曲線中最重要的,,也是電機(jī)選擇的根本依據(jù)。
步進(jìn)電機(jī)(圖7)
其它特性還有慣頻特性,、起動(dòng)頻率特性等,。 電機(jī)一旦選定,電機(jī)的靜力矩確定,,而動(dòng)態(tài)力矩卻不然,,電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩取決于電機(jī)運(yùn)行時(shí)的平均電流(而非靜態(tài)電流),平均電流越大,,電機(jī)輸出力矩越大,,即電機(jī)的頻率特性越硬。要使平均電流大,,盡可能提高驅(qū)動(dòng)電壓,,采用小電感大電流的電機(jī)。
7,、電機(jī)的共振點(diǎn):步進(jìn)電機(jī)均有固定的共振區(qū)域,,二、四相感應(yīng)子式的共振區(qū)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(jī)驅(qū)動(dòng)電壓越高,,電機(jī)電流越大,負(fù)載越輕,,電機(jī)體積越小,,則共振區(qū)向上偏移,反之亦然,,為使電機(jī)輸出電矩大,,不失步和整個(gè)系統(tǒng)的噪音降低,一般工作點(diǎn)均應(yīng)偏移共振區(qū)較多,。
8,、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制:當(dāng)電機(jī)繞組通電時(shí)序?yàn)锳B-BC-CD-DA或()時(shí)為正轉(zhuǎn),,通電時(shí)序?yàn)镈A-CD-BC-AB或()時(shí)為反轉(zhuǎn)。
編輯本段特點(diǎn)特性
主要特點(diǎn)
1,、一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3-5%,,且不累積。
2,、步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度,。
步進(jìn)電機(jī)溫度過高首先會(huì)使電機(jī)的磁性材料退磁,
步進(jìn)電機(jī)(圖8)
從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步,,因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn),;一般來講,磁性材料的退磁點(diǎn)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(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏80-90度完全正常。
3,、步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降,。
當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì),;頻率越高,,反向電動(dòng)勢(shì)越大。在它的作用下,,電機(jī)隨頻率(或速度)的增大而相電流減小,,從而導(dǎo)致力矩下降。
4,、步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動(dòng),并伴有嘯叫聲,。
步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù):空載啟動(dòng)頻率,,即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率,,如果脈沖頻率高于該值,電機(jī)不能正常啟動(dòng),,可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn),。在有負(fù)載的情況下,啟動(dòng)頻率應(yīng)更低,。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng),,脈沖頻率應(yīng)該有加速過程,即啟動(dòng)頻率較低,,然后按一定加速度升到所希望的高頻(電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡退偕礁咚伲?br />
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以其顯著的特點(diǎn),,在數(shù)字化制造時(shí)代發(fā)揮著重大的用途。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高,,步進(jìn)電機(jī)將會(huì)在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用,�,!�
主要特性
1、步進(jìn)電機(jī)必須加驅(qū)動(dòng)才可以運(yùn)轉(zhuǎn),,驅(qū)動(dòng)信號(hào)必須為脈沖信號(hào),,
步進(jìn)電機(jī)(圖9)
沒有脈沖的時(shí)候,步進(jìn)電機(jī)靜止,,如果加入適當(dāng)?shù)拿}沖信號(hào),,就會(huì)以一定的角度(稱為步角)轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和脈沖的頻率成正比,。
2,、三相步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角度為7.5度,一圈360度,,需要48個(gè)脈沖完成,。
3、步進(jìn)電機(jī)具有瞬間啟動(dòng)和急速停止的優(yōu)越特性,。
4,、改變脈沖的順序,可以方便的改變轉(zhuǎn)動(dòng)的方向,。
因此,,打印機(jī)、繪圖儀,、機(jī)器人等設(shè)備都以步進(jìn)電機(jī)為動(dòng)力核心,。
編輯本段測(cè)速方法
步進(jìn)電機(jī)是將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角
步進(jìn)電機(jī)(圖10)
位移或線位移。
一是過載性好,。其轉(zhuǎn)速不受負(fù)載大小的影響,,不像普通電機(jī),當(dāng)負(fù)載加大時(shí)就會(huì)出現(xiàn)速度下降的情況,,步進(jìn)電機(jī)使用時(shí)對(duì)速度和位置都有嚴(yán)格要求,。
二是控制方便。步進(jìn)電機(jī)是以“步”為單位旋轉(zhuǎn)的,,數(shù)字特征比較明顯,。
三是整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。傳統(tǒng)的機(jī)械速度和位置控制結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,,調(diào)整困難,,使用步進(jìn)電機(jī)后,使得整機(jī)的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單和緊湊,。測(cè)速電機(jī)是將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電壓,,并傳遞到輸入端作為反饋信號(hào)。測(cè)速電機(jī)為一種輔助型電機(jī),,在普通直流電機(jī)的尾端安裝測(cè)速電機(jī),,通過測(cè)速電機(jī)所產(chǎn)生的電壓反饋給直流電源,,來達(dá)到控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。
編輯本段優(yōu)勢(shì)及缺陷
優(yōu)點(diǎn)
1,、電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度正
步進(jìn)電機(jī)(圖11)
比于脈沖數(shù),;
2、電機(jī)停轉(zhuǎn)的時(shí)候具有最大的轉(zhuǎn)矩(當(dāng)繞組激磁時(shí)),;
3,、由于每步的精度在百分之三到百分之五,而且不會(huì)將一步的誤差積累到下一步因而有較好的位置精度和運(yùn)動(dòng)的重復(fù)性,;
4,、優(yōu)秀的起停和反轉(zhuǎn)響應(yīng);
5,、由于沒有電刷,,可靠性較高,因此電機(jī)的壽命僅僅取決于軸承的壽命,;
6,、電機(jī)的響應(yīng)僅由數(shù)字輸入脈沖確定,因而可以采用開環(huán)控制,,這使得電機(jī)的結(jié)構(gòu)可以比較簡(jiǎn)單而且控制成本,;
7、僅僅將負(fù)載直接連接到電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上也可以極低速的同步旋轉(zhuǎn),;
8,、由于速度正比于脈沖頻率,因而有比較寬的轉(zhuǎn)速范圍,�,!�
缺陷
1、如果控制不當(dāng)容易產(chǎn)生共振,;
2,、難以運(yùn)轉(zhuǎn)到較高的轉(zhuǎn)速;
3,、難以獲得較大的轉(zhuǎn)矩,;
4,、在體積重量方面沒有優(yōu)勢(shì),,能源利用率低;
5,、超過負(fù)載時(shí)會(huì)破壞同步,,高速工作時(shí)會(huì)發(fā)出振動(dòng)和噪聲。
編輯本段驅(qū)動(dòng)方法
步進(jìn)電機(jī)不能直接接到工頻交流或直流電源上工作,,而必須使用專用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器,,它由脈沖發(fā)生控制單元,、功率驅(qū)動(dòng)單元、保護(hù)單元等組成,。驅(qū)動(dòng)單元與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)直接耦合,,也可理解成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)微機(jī)控制器的功率接口。
編輯本段驅(qū)動(dòng)要求
1,、能夠提供較快的電流上升和下降速度,,
步進(jìn)電機(jī)(圖12)
使電流波形盡量接近矩形。
具有供截止期間釋放電流流通的回路,,以降低繞組兩端的反電動(dòng)勢(shì),,加快電流衰減。
2,、具有較高韻功率及效率,。
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的角位移,,或者說:控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)脈沖信號(hào),,通過驅(qū)動(dòng)器就使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角。也就是說步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號(hào)的頻率成正比,。所以控制步進(jìn)脈沖信號(hào)的頻率,,就可以對(duì)電機(jī)精確調(diào)速;控制步進(jìn)脈沖的個(gè)數(shù),,就可以對(duì)電機(jī)精確定位,。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器有很多,應(yīng)以實(shí)際的功率要求合理的選擇驅(qū)動(dòng)器,。
編輯本段主要應(yīng)用
步進(jìn)電機(jī)的選擇
步進(jìn)電機(jī)有步距角(涉及到相數(shù)),、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成,。
步進(jìn)電機(jī)(圖13)
一旦三大要素確定,,步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)便確定下來了。
1,、步距角的選擇
電機(jī)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(jī)軸上,每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度(包括減速),。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度,。市場(chǎng)上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有0.36度/0.72度(五相電機(jī))、0.9度/1.8度(二,、四相電機(jī)),、1.5度/3度 (三相電機(jī))等。
2、靜力矩的選擇
步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩一下子很難確定,,我們往往先確定電機(jī)的靜力矩,。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)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(dòng)時(shí)(一般由低速)時(shí)二種負(fù)載均要考慮,加速起動(dòng)時(shí)主要考慮慣性負(fù)載,,恒速運(yùn)行進(jìn)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(jī)的機(jī)座及長(zhǎng)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(jī),,由于電流參數(shù)不同,其運(yùn)行特性差別很大,,可依據(jù)矩頻特性曲線圖,,判斷電機(jī)的電流。[6]
應(yīng)用中的注意點(diǎn)
1,、步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用于低速場(chǎng)合---每分鐘轉(zhuǎn)速不超過1000轉(zhuǎn),,(0.9度時(shí)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(shí)電機(jī)工作效率高,噪音低,;
2,、步進(jìn)電機(jī)最好不使用整步狀態(tài),整步狀態(tài)時(shí)振動(dòng)大,;
3,、由于歷史原因,只有標(biāo)稱為12V電壓的電機(jī)使用12V外,,其他電機(jī)的電壓值不是驅(qū)動(dòng)電壓伏值 ,,可根據(jù)驅(qū)動(dòng)器選擇驅(qū)動(dòng)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(dòng)外也可以采用其他驅(qū)動(dòng)電源,, 不過要考慮溫升;
4,、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的負(fù)載應(yīng)選擇大機(jī)座號(hào)電機(jī),;
5、電機(jī)在較高速或大慣量負(fù)載時(shí),,一般不在工作速度起動(dòng),,而采用逐漸升頻提速,一電機(jī)不失步,,二可以減少噪音同時(shí)可以提高停止的定位精度,;
6、高精度時(shí),,應(yīng)通過機(jī)械減速,、提高電機(jī)速度,或采用高細(xì)分?jǐn)?shù)的驅(qū)動(dòng)器來解決,也可以采用5相電機(jī),,不過其整個(gè)系統(tǒng)的價(jià)格較貴,,生產(chǎn)廠家少,其被淘汰的說法是外行話,;
7,、電機(jī)不應(yīng)在振動(dòng)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(jī)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(dòng),;
9,、應(yīng)遵循先選電機(jī)后選驅(qū)動(dòng)的原則。[6]
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