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技术交流浅析步进电机的挑选与运用

浅析步进电机的挑选与运用

时间:2019年06月30日 02:57:45 | 编辑作者:申博sunbet官网

    跟着机电一体化技能的不断发展,步进电机作为机电一体化体系中常见的履行设备得到了广泛地运用,因而出产步进电机的厂商越来越多,这就给用户在其挑选上带来了一些困惑。依据这种原因,自己以现在较常用的反应式步进电机为例,首要论述了其作业原理、机械特性、实践运用中的挑选和运用,期望对广阔用户在其挑选上能有所协助。

 

    步进电机又称脉冲电动机,它是一种将电脉冲信号转变为角位移或线位移的履行电动机,它一般用作于开环操控体系的履行设备。近年来由于计算机运用技能的迅速发展,步进电机常用于和计算机组成高精度的数字操控体系。在非超载的情况下,步进电机的转速、中止的方位等只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载改变的影响,即给其加一个脉冲信号,其就会滚动一个步距角,这一线性联系的存在,与其只要周期性差错而无累积差错的特色,使其在速度、方位等操控领域中得到了广泛地运用。

 

    现在,出产步进电机的厂商有许多,但具有专业技能人员能自行开发研发的厂商却很少,大多数厂商仅仅处于盲目的拷贝阶段,其办厂规划不是很大,甚至连较根本的专业设备都不具有,这就给咱们在产品的挑选上带来了一些困惑。依据这种原因,自己结合实践作业情况所堆集的理论知识与实践经验,以现在较常用的反应式步进电机为例,首要论述了其作业原理、机械特性、实践运用中的挑选和运用,期望对广阔用户在产品的挑选上可以有所协助。

 

    一、反应式步进电机的作业原理

 

    以三相反应式步进电机为例。三相反应式步进电机由定子和转子两大部分组成。在定子上有三对磁极,磁极上装有励磁绕组,励磁绕组分红三相,即A、B、C。在转子上均匀分布着四个相位差为90°的转子齿,转子上不装设绕组,为硅钢片或软磁性钢片叠成的铁心。

 

    当步进电机A相通电,B和C相不通电时,由于A相绕组发生的磁通要经过磁阻较小的途径构成闭合磁路,这样将使转子齿1、3和定子的A相对齐。当步进电机B相通电,A和C相不通电时,由于B相绕组发生的磁通要经过磁阻较小的途径构成闭合磁路,这样将使转子齿2、4和定子的B相对齐。当步进电机C相通电,A和B相不通电时,由于C相绕组发生的磁通要经过磁阻较小的途径构成闭合磁路,这样将使转子齿1、3和定子的C相对齐。

 

    依照A-B-C-A的通电次序往复下去,则步进电机的转子将按必定速度沿逆时针方向旋转。反之,若依照A-C-B-A的通电次序往复下去,则步进电机的转子将反方向滚动。这种通电办法,称为三相单三拍办法。步进电机还可以运用三相双三拍(即AB-BC-CA-AB和AC-CB-BA-AC)和三相单、双六拍(即A-AB-B-BC-C-CA-A和A-AC-C-CB-B-BA-A)的通电办法。

 

    由此可见,步进电机转速巨细取决于三相操控绕组通、断电源的频率,方向取决于其通电次序。当其定子上有m相励磁绕组时,其轴线别离与转子齿的轴线偏移1/m、2/m……(m-1)/m、1,其通电次序依照必定相序,步进电机就能完成正反转运转,依据这种原理,咱们就可以出产出各种相数的步进电机。

 

    二、反应式步进电机的机械特性

 

    1、步距角及步距角精度。步距角是指给步进电机输入一个脉冲后其所转过的视点,即Ψ=360°/(KmZ),其间m为相数;Z为转子齿数;K为通电办法,全步办法K=1,半步办法K=2,通常在步进电机的参数表中给出两个步距角。与作业原理相对应的步进电机全步办法时,其步距角为30°;半步办法时,其步距角为15°。步距角精度是指步进电机在空载状况下每步转过视点与理论视点之差,一般其步距角精度小于10′。

 

    2、静态特性。1)矩角特性:指在不改变通电状况的条件下,步进电机静转矩与失调角之间的联系,即T=-kI2sin,其间k为转矩常数;I为操控绕组电流;为失调角;2)较大静转矩:矩角特性中静转矩的较大值,即Tmax=kI2。

 

    3、动态特性。1)矩频特性:指输出转矩与输入频率的联系。在负载转矩必定的条件下,步进电机运转频率有必要小于对应的频率值,不然就会呈现失步;2)惯频特性:指滚动惯量与输入频率的联系;3)起动频率:指步进电机在带动必定负载时,不失步起动的较高频率;4)运转频率:指步进电机不失步运转的较高频率。起动时,步进电机需求满足长的时刻加快才干确保不失步,因而,在实践运用中选用的运转频率应该高于起动频率。

 

    三、步进电机的挑选

 

    步进电机的挑选首要经过确认步距角、静转矩、电流的巨细,就能确认其类型了。

 

    1、步距角的挑选

 

    步进电机步距角的挑选取决于体系负载分辨率的要求,将体系负载所要求的较小分辨率换算到步进电机的轴上便是此刻步进电机应走过的视点,步进电机的步距角应该等于或小于该视点。在实践运用中,步进电机的步距角一般有1.5°/3°(三相)、0.9°/1.8°(二相或四相)、0.36°/0.72°(五相)等等。

 

    2、静转矩的挑选

 

    步进电机静转矩的挑选取决于体系负载品种的要求,体系负载的品种分为冲突负载和惯性负载。步进电机直接起动时要考虑冲突负载和惯性负载;加快起动时首要考虑惯性负载;恒速运转时首要考虑冲突负载。在实践运用中,步进电机的静转矩一般为冲突负载的2-3倍的范围内,步进电机的静转矩一旦确认下来,那么步进电机的几许尺度,即机座就能确认下来了。

 

    3、电流的挑选

 

    步进电机电流的挑选取决于体系的矩频特性,步进电机的静转矩必守时,电流参数不同,其运转功能也不同。在实践运用中,步进电机的转速越高,力矩就越大,则要求其电流就越大,驱动电源的电压就越高。要使步进电机的电流大,尽可能进步驱动电源的电压,就有必要挑选小电感大电流的步进电机。

 

    四、步进电机的运用

 

    1、步进电机适用于低速场合,其较高作业转速一般在300-600r/min,可经过减速设备使其在此范围内进行作业,此刻步进电机的作业效率较高,噪声较低;2、步进电机较好不运用整步状况,由于整步状况时步进电机的振荡较大;3、步进电机的标称电压值为12V时可以运用12V的驱动电源,除此之外,其他步进电机的驱动电源可以依据驱动器进行挑选;4、步进电机拖动惯量较大的负载时,应该挑选较大机座号的步进电机;5、步进电机要求较高速运转时,应该选用逐渐升频提速的办法。这样做的优点是:一可以使步进电机不失步;二可以使步进电机在运转中削减噪声;三可以使步进电机进步泊车的定位精度;6、步进电机要求较高精度运转时,应该选用机械减速、进步步进电机转速的办法,或选用高细分数的驱动器驱动步进电机的办法,或选用5相步进电机的办法;7、在实践运用中,应该遵从先选步进电机再选步进电机驱动器的准则。

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