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斯泰普步進(jìn)電機(jī)常見問題整合

作者: 時(shí)間:2016-12-13 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
★★1.什么是步進(jìn)電機(jī)?
▲步進(jìn)電機(jī)是一種將數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。也就是說,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、步距角)。您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)您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。
★★2.步進(jìn)電機(jī)分哪幾種?
◎步進(jìn)電機(jī)分三種:永磁式(PM) ,反應(yīng)式(VR)和混合式(HB)
▲永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相,轉(zhuǎn)矩和體積較小,步進(jìn)角一般為7.5度 或15度;
▲反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相,可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出,步進(jìn)角一般為0.75度。輸出轉(zhuǎn)矩較大,轉(zhuǎn)速也比較高。這種電機(jī),在機(jī)床上使用較多。
▲混合式步進(jìn)電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相、三相、四相和五相:兩相(四相)步距角一般為1.8度,三相步距角通常為1.2度,而五相步進(jìn)角多為 0.72度。目前,混合式步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)通電但沒有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一,通常步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機(jī)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)矩就成為了衡量斯泰普步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。比如,當(dāng)人們說2N.m的步進(jìn)電機(jī),在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進(jìn)電機(jī)。
★★4.什么是DETENT TORQUE?
▲DETENT TORQUE 是指步進(jìn)電機(jī)沒有通電的情況下,定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。通常稱為“定位力矩”。 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(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子不是永磁材料,所以它沒有DETENT TORQUE。
★★5.步進(jìn)電機(jī)精度為多少?是否累積?
▲一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3-5%,且不累積。
★★6.步進(jìn)電機(jī)的外表溫度允許達(dá)到多少?
▲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,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。
★★7.為什么步進(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;頻率越高,反向電動(dòng)勢越大。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。
8.為什么步進(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)速從低速升到高速)。
★★9.如何克服兩相混合式步進(jìn)電機(jī)在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)和噪聲?
▲步進(jìn)電機(jī)低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)振動(dòng)和噪聲大是其固有的缺點(diǎn),一般可采用以下方案來克服:
◆A.如步進(jìn)電機(jī)正好工作在共振區(qū),可通過改變減速比等機(jī)械傳動(dòng)避開共振區(qū);
◆B.采用帶有細(xì)分功能的驅(qū)動(dòng)器,這是最常用的、最簡便的方法;
◆C.換成步距角更小的步進(jìn)電機(jī),如三相或五相步進(jìn)電機(jī);
◆D.換成交流伺服電機(jī),幾乎可以完全克服震動(dòng)和噪聲,但成本較高;
◆E.在電機(jī)軸上加磁性阻尼器,市場上已有這種產(chǎn)品,但機(jī)械結(jié)構(gòu)改變較大。
★★10.細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分?jǐn)?shù)是否能代表精度?
▲步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種電子阻尼技術(shù)(請參考有關(guān)文獻(xiàn)),其主要目的是減弱或消除步進(jìn)電機(jī)的低頻振動(dòng),提高電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)精度只是細(xì)分技術(shù)的一個(gè)附帶功能。比如對于步進(jìn)角1.8° 的兩相混合式步進(jìn)電機(jī),如果細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)置為4,那么電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)分辨率為每個(gè)脈沖0.45°,電機(jī)的精度能否達(dá)到或接0.45°,還取決于細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細(xì)分驅(qū)動(dòng)器精度可能差別很大;細(xì)分?jǐn)?shù)越大精度越難控制。
★★11.四相混合式步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)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(jìn)電機(jī)能夠采用單極性驅(qū)動(dòng)和雙極性驅(qū)動(dòng)兩種方式。例如:HSM8672驅(qū)動(dòng)器是單極性驅(qū)動(dòng),HSM1524-8驅(qū)動(dòng)器是雙極性驅(qū)動(dòng)。通常用兩相驅(qū)動(dòng)器就能夠驅(qū)動(dòng)四相步進(jìn)電機(jī)。因此,連接時(shí)可以采用串聯(lián)接法或并聯(lián)接法將四相電機(jī)接成兩相使用。串聯(lián)接法一般在電機(jī)轉(zhuǎn)速較低的場合使用,此時(shí)需要的驅(qū)動(dòng)器輸出電流為電機(jī)相電流的0.7倍,因而電機(jī)發(fā)熱??;并聯(lián)接法一般在電機(jī)轉(zhuǎn)速較高的場合使用(又稱高速接法),所需要的驅(qū)動(dòng)器輸出電流為電機(jī)相電流的1.4倍,因而電機(jī)發(fā)熱較大。
★★12.如何確定步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的直流供電電源?
▲A.電壓的確定:混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的供電電源電壓一般是一個(gè)較寬的范圍(例如HSM1524-8的供電電壓為8~40VDC),電源電壓通常根據(jù)電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速和響應(yīng)要求來選擇。如果電機(jī)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(dòng)器的最大輸入電壓,否則可能損壞驅(qū)動(dòng)器。
▲B.電流的確定:供電電源電流一般根據(jù)驅(qū)動(dòng)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。通常,2A以上大電流步進(jìn)電機(jī),采用環(huán)形變壓器供電,比較理想。
★★13.混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的脫機(jī)信號(hào)FREE一般在什么情況下使用?
▲當(dāng)脫機(jī)信號(hào)FREE為低電平時(shí),驅(qū)動(dòng)器輸出到電機(jī)的電流被切斷,電機(jī)轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)(脫機(jī)狀態(tài))。在有些自動(dòng)化設(shè)備中,如果在驅(qū)動(dòng)器不斷電的情況下要求直接轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸(手動(dòng)方式),就可以將FREE信號(hào)置低,使電機(jī)脫機(jī),進(jìn)行手動(dòng)操作或調(diào)節(jié)。手動(dòng)完成后,再將FREE信號(hào)置高,以繼續(xù)自動(dòng)控制。

★★14.如何用簡單的方法調(diào)整兩相步進(jìn)電機(jī)通電后的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?
▲只需將電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器接線的A+和A-(或者B+和B-)對調(diào)即可。

★★15.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分原理是什么?
◆用于自動(dòng)化運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的步進(jìn)電機(jī),主要有二相、三相、四相、五相混合式步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)必須匹配相應(yīng)驅(qū)動(dòng)器,才能夠接受控制器(CPU、PLC等)的數(shù)字信號(hào)。為了降低步進(jìn)電機(jī)工作噪音,通常使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器,尤其是在低速工作狀態(tài)時(shí)比較明顯。
◆很多人對“細(xì)分”還不是特別了解,有的只是認(rèn)為,細(xì)分是為了提高精度,其實(shí)不然,細(xì)分主要是改善電機(jī)的運(yùn)行性能,現(xiàn)說明如下:步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分控制是由驅(qū)動(dòng)器精確控制步進(jìn)電機(jī)的相電流來實(shí)現(xiàn)的,以二相電機(jī)為例,假如電機(jī)的額定相電流為3A ,如果使用常規(guī)驅(qū)動(dòng)器(如常用的恒流斬波方式)驅(qū)動(dòng)該電機(jī),電機(jī)每運(yùn)行一步,其繞組內(nèi)的電流將從0突變?yōu)?A 或從3A 突變到0,相電流的巨大變化,必然會(huì)引起電機(jī)運(yùn)行的振動(dòng)和噪音。如果使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器,在10細(xì)分的狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)該電機(jī),電機(jī)每運(yùn)行一微步,其繞組內(nèi)的電流變化只有0.3A 而不是3A ,且電流是以正弦曲線規(guī)律變化,這樣就大大的改善了電機(jī)的振動(dòng)和噪音,因此,在性能上的優(yōu)點(diǎn)才是細(xì)分的真正優(yōu)點(diǎn)。由于細(xì)分驅(qū)動(dòng)器要精確控制電機(jī)的相電流,所以對驅(qū)動(dòng)器要有相當(dāng)高的技術(shù)要求和工藝要求,成本亦會(huì)較高。注意,國內(nèi)有一些驅(qū)動(dòng)器采用“平滑”來取代細(xì)分,有的亦稱為細(xì)分,但這不是真正的細(xì)分,望廣大用戶一定要分清兩者的本質(zhì)不同:
1.“平滑”并不精確控制電機(jī)的相電流,只是把電流的變化率變緩一些,所以“平滑”并不產(chǎn)生微步,而細(xì)分的微步是可以用來精確定位的。
2.電機(jī)的相電流被平滑后,會(huì)引起電機(jī)力矩的下降,而細(xì)分控制不但不會(huì)引起電機(jī)力矩的下降,相反,力矩會(huì)有所增加。
★ ★16.單極性驅(qū)動(dòng)器與雙極性驅(qū)動(dòng)器能否通用?
◆單極性驅(qū)動(dòng)器不能代替雙極性驅(qū)動(dòng)器使用,而雙極性驅(qū)動(dòng)器能夠代替單極性驅(qū)動(dòng)器使用。由于兩種驅(qū)動(dòng)器的電流分配方式不同,其驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的效果也不一樣。單極性驅(qū)動(dòng)器(例如:HSM8672),是專門用于采用單極性接法的四相步進(jìn)電機(jī)。例如有五線、六線、八線幾種引線方式四相步進(jìn)電機(jī)


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