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技術交流淺析步進電機的挑選與運用

淺析步進電機的挑選與運用

時間:2019年06月30日 02:57:45 | 編輯作者:申博sunbet官網

    跟著機電一體化技能的不斷發展,步進電機作為機電一體化體系中常見的履行設備得到了廣泛地運用,因而出產步進電機的廠商越來越多,這就給用戶在其挑選上帶來了一些困惑。依據這種原因,自己以現在較常用的反應式步進電機為例,首要論述了其作業原理、機械特性、實踐運用中的挑選和運用,期望對廣闊用戶在其挑選上能有所協助。

 

    步進電機又稱脈沖電動機,它是一種將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的履行電動機,它一般用作于開環操控體系的履行設備。近年來由于計算機運用技能的迅速發展,步進電機常用于和計算機組成高精度的數字操控體系。在非超載的情況下,步進電機的轉速、中止的方位等只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數,而不受負載改變的影響,即給其加一個脈沖信號,其就會滾動一個步距角,這一線性聯系的存在,與其只要周期性差錯而無累積差錯的特色,使其在速度、方位等操控領域中得到了廣泛地運用。

 

    現在,出產步進電機的廠商有許多,但具有專業技能人員能自行開發研發的廠商卻很少,大多數廠商僅僅處于盲目的拷貝階段,其辦廠規劃不是很大,甚至連較根本的專業設備都不具有,這就給咱們在產品的挑選上帶來了一些困惑。依據這種原因,自己結合實踐作業情況所堆集的理論知識與實踐經驗,以現在較常用的反應式步進電機為例,首要論述了其作業原理、機械特性、實踐運用中的挑選和運用,期望對廣闊用戶在產品的挑選上可以有所協助。

 

    一、反應式步進電機的作業原理

 

    以三相反應式步進電機為例。三相反應式步進電機由定子和轉子兩大部分組成。在定子上有三對磁極,磁極上裝有勵磁繞組,勵磁繞組分紅三相,即A、B、C。在轉子上均勻分布著四個相位差為90°的轉子齒,轉子上不裝設繞組,為硅鋼片或軟磁性鋼片疊成的鐵心。

 

    當步進電機A相通電,B和C相不通電時,由于A相繞組發生的磁通要經過磁阻較小的途徑構成閉合磁路,這樣將使轉子齒1、3和定子的A相對齊。當步進電機B相通電,A和C相不通電時,由于B相繞組發生的磁通要經過磁阻較小的途徑構成閉合磁路,這樣將使轉子齒2、4和定子的B相對齊。當步進電機C相通電,A和B相不通電時,由于C相繞組發生的磁通要經過磁阻較小的途徑構成閉合磁路,這樣將使轉子齒1、3和定子的C相對齊。

 

    依照A-B-C-A的通電次序往復下去,則步進電機的轉子將按必定速度沿逆時針方向旋轉。反之,若依照A-C-B-A的通電次序往復下去,則步進電機的轉子將反方向滾動。這種通電辦法,稱為三相單三拍辦法。步進電機還可以運用三相雙三拍(即AB-BC-CA-AB和AC-CB-BA-AC)和三相單、雙六拍(即A-AB-B-BC-C-CA-A和A-AC-C-CB-B-BA-A)的通電辦法。

 

    由此可見,步進電機轉速巨細取決于三相操控繞組通、斷電源的頻率,方向取決于其通電次序。當其定子上有m相勵磁繞組時,其軸線別離與轉子齒的軸線偏移1/m、2/m……(m-1)/m、1,其通電次序依照必定相序,步進電機就能完成正反轉運轉,依據這種原理,咱們就可以出產出各種相數的步進電機。

 

    二、反應式步進電機的機械特性

 

    1、步距角及步距角精度。步距角是指給步進電機輸入一個脈沖后其所轉過的視點,即Ψ=360°/(KmZ),其間m為相數;Z為轉子齒數;K為通電辦法,全步辦法K=1,半步辦法K=2,通常在步進電機的參數表中給出兩個步距角。與作業原理相對應的步進電機全步辦法時,其步距角為30°;半步辦法時,其步距角為15°。步距角精度是指步進電機在空載狀況下每步轉過視點與理論視點之差,一般其步距角精度小于10′。

 

    2、靜態特性。1)矩角特性:指在不改變通電狀況的條件下,步進電機靜轉矩與失調角之間的聯系,即T=-kI2sin,其間k為轉矩常數;I為操控繞組電流;為失調角;2)較大靜轉矩:矩角特性中靜轉矩的較大值,即Tmax=kI2。

 

    3、動態特性。1)矩頻特性:指輸出轉矩與輸入頻率的聯系。在負載轉矩必定的條件下,步進電機運轉頻率有必要小于對應的頻率值,不然就會呈現失步;2)慣頻特性:指滾動慣量與輸入頻率的聯系;3)起動頻率:指步進電機在帶動必定負載時,不失步起動的較高頻率;4)運轉頻率:指步進電機不失步運轉的較高頻率。起動時,步進電機需求滿足長的時刻加快才干確保不失步,因而,在實踐運用中選用的運轉頻率應該高于起動頻率。

 

    三、步進電機的挑選

 

    步進電機的挑選首要經過確認步距角、靜轉矩、電流的巨細,就能確認其類型了。

 

    1、步距角的挑選

 

    步進電機步距角的挑選取決于體系負載分辨率的要求,將體系負載所要求的較小分辨率換算到步進電機的軸上便是此刻步進電機應走過的視點,步進電機的步距角應該等于或小于該視點。在實踐運用中,步進電機的步距角一般有1.5°/3°(三相)、0.9°/1.8°(二相或四相)、0.36°/0.72°(五相)等等。

 

    2、靜轉矩的挑選

 

    步進電機靜轉矩的挑選取決于體系負載品種的要求,體系負載的品種分為沖突負載和慣性負載。步進電機直接起動時要考慮沖突負載和慣性負載;加快起動時首要考慮慣性負載;恒速運轉時首要考慮沖突負載。在實踐運用中,步進電機的靜轉矩一般為沖突負載的2-3倍的范圍內,步進電機的靜轉矩一旦確認下來,那么步進電機的幾許尺度,即機座就能確認下來了。

 

    3、電流的挑選

 

    步進電機電流的挑選取決于體系的矩頻特性,步進電機的靜轉矩必守時,電流參數不同,其運轉功能也不同。在實踐運用中,步進電機的轉速越高,力矩就越大,則要求其電流就越大,驅動電源的電壓就越高。要使步進電機的電流大,盡可能進步驅動電源的電壓,就有必要挑選小電感大電流的步進電機。

 

    四、步進電機的運用

 

    1、步進電機適用于低速場合,其較高作業轉速一般在300-600r/min,可經過減速設備使其在此范圍內進行作業,此刻步進電機的作業效率較高,噪聲較低;2、步進電機較好不運用整步狀況,由于整步狀況時步進電機的振蕩較大;3、步進電機的標稱電壓值為12V時可以運用12V的驅動電源,除此之外,其他步進電機的驅動電源可以依據驅動器進行挑選;4、步進電機拖動慣量較大的負載時,應該挑選較大機座號的步進電機;5、步進電機要求較高速運轉時,應該選用逐漸升頻提速的辦法。這樣做的優點是:一可以使步進電機不失步;二可以使步進電機在運轉中削減噪聲;三可以使步進電機進步泊車的定位精度;6、步進電機要求較高精度運轉時,應該選用機械減速、進步步進電機轉速的辦法,或選用高細分數的驅動器驅動步進電機的辦法,或選用5相步進電機的辦法;7、在實踐運用中,應該遵從先選步進電機再選步進電機驅動器的準則。

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