步進電機不使用反饋裝置就可以進行速度控制及定位控制,所以這種驅動方案既經濟又可靠。在自動化設備、儀器中,步進驅動已經得到了非常廣泛的應用。但很多用戶對如何選用適宜步進電機以及如何使步進驅動性能最佳發揮等問題存在疑慮,我們今天針對這些問題作一下介紹。
一、什么是步進電機?
步進電機又稱為脈沖電動機或階躍電動機,它根據輸入的脈沖信號,每改變一次勵磁狀態就前進一定的角度,勵磁狀態不變時則保持一定位置靜止。由此,步進電機可以將輸入的脈沖信號轉化為對應的角位移進行輸出。通過控制輸入脈沖的數量可以準確確定輸岀的角位移以實現定位旳玏能;而通過控制輸入脈沖的頻率可以準確控制輸岀的角速度而達調速的目的。因此在霈要準確定位或調速控制時均可考慮使用步進電機。步進電機有反應式(VR型)、永磁式(PM型)、混合式(HB型)三種類型?;旌鲜讲竭M電機綜合了前兩種形式步進電機的優點,目前國內的裝備制造業中所用步進電機基本都是混合式步進電機。步進電機由轉子,定孑,前后端蓋等組成。最典型兩相混合式步進電機的定子有8個大齒,40個小齒,轉子有50個小齒;三相電機的定子有9個大齒,45個小齒,轉子有50個小齒
二、步進電機的控制原理
步進電機無法直接連通電源工作,也無法直接接收電脈沖信號,它必須通過特殊的接口-步進電機驅動器來實現和電源、控制器的交互。步進電機驅動器(見圖)一般由環形分配器,及功率放大電路組成。環形分配器接收來自控制器的控制信號。每接收到一個脈沖信號環形分配器的輸出就會轉換一次,因此,脈沖信號的有無和頻率就可以決定步進電機轉速的高低、加速還是減速啟動還是停止。環形分配器還必須監測控制器的方向信號,從而決定其輸出狀態的轉換是正序或反序,從而確定步進電機的轉向。
三、步進電機主要參數
機座號:主要有20、28、35、42、57、60、86等
相數:步進電機內部的線圈數,步進電機相數一般有兩相、三相、五相。中國使用的步進電機以兩相為主,三相也有部分應用。日本則較多用五相步進電機
步距角:對應一個脈沖信號,電機轉子轉過的角位移。步進電機的步距角計算公式如下
步距角=360°÷(2mz)
(m:一步進電機的相數,Z:一步進電機轉子齒數)
按照以上計算公式,兩相、三相、五相步進電機的步距角分別是1.8°、1,2°和0.72°
保持轉矩:是指電機定子繞組通額定電流,但轉子沒有轉動時,定子鎖住轉子的轉矩。保持轉矩是步進電機的最重要參數,是電機選型主要依據
定位轉矩:是指電機沒有通電流的情況下,用外力轉動轉子所需要的扭矩。該轉矩是評價電機性能指標之一,在其它參數相同的情況下,定位轉矩越小表示“齒槽效應”越小,對電機低速運行的平穩性越有利矩頻特性:主要指牽出矩頻特性,電機穩定運行在某一轉速時所能夠承受不失步的最大轉矩。矩頻曲線用來描述不失步的最大轉矩與轉速(頻率)的關系。矩頻曲線是步進電機的重要參數,是電機的選型主要依據。
額定電流:保持額定轉矩,所需要的電機繞組電流有效值
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