保持轉矩(HOLDING TORQUE)概念
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概念
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。
步進電機精度
一般步進電機的精度為步進角的3-5%,且不累積。
步進電機的外表溫度允許值
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130攝氏度以上,有的甚至高達200攝氏度以上,所以步進電機外表溫度在80-90攝氏度完全正常。
步進電機的力矩會隨轉速的升高而下降的原因
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。
為什麼步進電機脈衝頻率高于一定值就無法啟動
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,如果脈衝頻率高于該值,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)。
減輕兩相混合式步進電機的振動和噪聲的方法
步進電機低速轉動時振動和噪聲大是其固有的缺點,一般可採用以下方案來克服:
A.如步進電機正好工作在共振區,可通過改變減速比等機械傳動避開共振區;
B.採用帶有細分功能的驅動器,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,市場上已有這種產品,但機械結構改變較大。
細分驅動器的細分數與精度的關係
步進電機的細分技術實質上是一種電子阻尼技術(請參考有關文獻),其主要目的是減弱或消除步進電機的低頻振動,提高電機的運轉精度只是細分技術的一個附帶功能。比如對於步進角為1.8°的兩相混合式步進電機,如果細分驅動器的細分數設置為4,那麼電機的運轉分辨率為每個脈衝0.45°,電機的精度能否達到或接近0.45°,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;細分數越大精度越難控制。
串聯接法和並聯接法的區別
四相混合式步進電機與驅動器的
串聯接法和並聯接法的區別:
四相混合式步進電機一般由兩相驅動器來驅動,因此,連接時可以採用串聯接法或並聯接法將四相電機接成兩相使用。串聯接法一般在電機轉速較
低的場合使用,此時需要的驅動器輸出電流為電機相電流的0.7倍,因而電機發熱小;並聯接法一般在電機轉速較高的場合使用(又稱高速接法),所需要的驅動器輸出電流為電機相電流的1.4倍,因而電機發熱較大。
步進電機驅動器的直流供電電源的確定
A.電壓的確定
混合式步進電機驅動器的
供電電源電壓一般是一個較寬的範圍(比如IM483的供電電壓為12~48VDC),電源電壓通常根據電機的工作轉速和響應要求來選擇。如果電機工作轉速較高或響應要求較快,那麼電壓取值也高,但注意電源電壓的紋波不能超過驅動器的最大輸入電壓,否則可能損坏驅動器。
B.電流的確定
供電電源電流一般根據驅動器的輸出相電流I來確定。如果採用
線性電源,電源電流一般可取I的1.1~1.3倍;如果採用開關電源,電源電流一般可取I 的1.5~2.0倍。
混合式步進電機驅動器的脫機信號FREE使用
當脫機信號FREE為低電平時,驅動器輸出到電機的電流被切斷,電機轉子處於自由狀態(脫機狀態)。在有些自動化設備中,如果在驅動器不斷電的情況下要求直接轉動電機軸(手動方式),就可以將FREE信號置低,使電機脫機,進行手動操作或調節。手動完成后,再將FREE信號置高,以繼續自動控制。
調整兩相步進電機通電轉動方向的方法
只需將電機與驅動器接線的A+和A-(或者B+和B-)對調即可。
我們使用的單極四相步進電機為例。其結構如圖1:
四個繞組引出四相(相A1相A2相B1相B2)和兩個公共線(接到電源的正極)。把繞組的某一相接到電源的地線。這樣該繞組就會受到激勵。我們採用四相八拍的控制方式,即1相與2相交替導通,這樣可提高分辨率。每一步可轉0.9°
控制電機正轉的勵磁順序如下表:
若要求電機反轉,將勵磁信號倒過來傳送即可。