步進(jìn)電機(jī)基礎(chǔ)知識講解 | |||||||||||||||||||||||||||||
1.步進(jìn)電機(jī)的簡介
步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通俗一點(diǎn)講:當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號,它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(及步進(jìn)角)。您可以通過控制脈沖個數(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)的發(fā)展史
3.步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn) 步進(jìn)電機(jī)相對普通電機(jī)來說,他可以實(shí)現(xiàn)開環(huán)控制,即通過驅(qū)動器信號輸入端輸入的脈沖數(shù)量和頻率實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的角度和速度控制,無需反饋信號。但是步進(jìn)電機(jī)不適合使用在長時(shí)間同方向運(yùn)轉(zhuǎn)的情況,容易燒壞產(chǎn)品,即使用時(shí)通常都是短距離頻繁動作較佳。 相對伺服電機(jī)來說,伺服電機(jī)內(nèi)部通過安裝旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)現(xiàn)了反饋控制,伺服電機(jī)可以達(dá)到的轉(zhuǎn)矩要高于步進(jìn)電機(jī),但是價(jià)格相對也高,所以在轉(zhuǎn)矩能滿足的情況下,推薦用步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)配合驅(qū)動器使用,很多驅(qū)動器都支持細(xì)分功能,即實(shí)現(xiàn)很小的步進(jìn)角,控制更精確。 4.步進(jìn)電機(jī)的主要分類復(fù)讀機(jī)電源適配器 步進(jìn)電機(jī)在構(gòu)造上有三種主要類型:反應(yīng)式(VariableReluctance,VR)、永磁式(PermanentMagnet,PM)和混合式(HybridStepping,HS)。
按定子上繞組來分,共有二相、三相和五相等系列。最受歡迎的是兩相混合式步進(jìn)電機(jī),約占97%以上的市場份額,其原因是性價(jià)比高,配上細(xì)分驅(qū)動器后效果良好。該種電機(jī)的基本步距角為1.8°/步,配上半步驅(qū)動器后,步距角減少為0.9°,配上細(xì)分驅(qū)動器后其步距角可細(xì)分達(dá)256倍(0.007°/微步)。由于摩擦力和制造精度等原因,實(shí)際控制精度略低。同一步進(jìn)電機(jī)可配不同細(xì)分的驅(qū)動器以改變精度和效果。 5.步進(jìn)電機(jī)的主要結(jié)構(gòu) 定子、轉(zhuǎn)子是用硅鋼片或其他軟磁材料制成的。定子的每對極上都繞有一對繞組,構(gòu)成一相繞組,共三相稱為A、B、C三相。 在定子磁極和轉(zhuǎn)子上都開有齒分度相同的小齒,采用適當(dāng)?shù)凝X數(shù)配合,當(dāng)A相磁極的小齒與轉(zhuǎn)子小齒一一對應(yīng)時(shí),B相磁極的小齒與轉(zhuǎn)子小齒相互錯開1/3齒距,C相則錯開2/3齒距。
A相繞組與齒1、5一一對應(yīng),而此時(shí)B相繞組與齒2錯開1/3齒距,而與齒3錯開2/3齒距,C相繞組與齒3錯開2/3齒距,而與齒4錯開1/3齒距。 電機(jī)的位置和速度由繞組通電次數(shù)(脈沖數(shù))和頻率成一一對應(yīng)關(guān)系。而方向由繞組通電的順序決定。6.步進(jìn)電機(jī)的選型 電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求,將負(fù)載的最小分辨率(當(dāng)量)換算到電機(jī)軸上,每個當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度(包括減速)。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。 步進(jìn)電機(jī)的動態(tài)力矩一下子很難確定,我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載,而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。一般情況下,靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好,靜力矩一旦選定,電機(jī)的機(jī)座及長度便能確定下來(幾何尺寸) 進(jìn)電機(jī)一般在較大范圍內(nèi)調(diào)速使用、其功率是變化的,一般只用力矩來衡量,力矩與功率換算如下: P=Ω·MΩ=2π·n/60P=2πnM/60 7.步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)的區(qū)別 步進(jìn)電機(jī) 伺服電機(jī) ·控制精度不同 步進(jìn)電機(jī)的動態(tài)力矩一下子很難確定,我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載,而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。一般情況下,靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好,靜力矩一旦選定,電機(jī)的機(jī)座及長度便能確定下來(幾何尺寸) ·低頻特性不同 步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降,且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會急劇下降,所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300~600RPM。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出,即在其額定轉(zhuǎn)速(一般為2000RPM或3000RPM)以內(nèi),都能輸出額定轉(zhuǎn)矩,在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。 ·矩頻特性不同 步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降,且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會急劇下降,所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300~600RPM。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出,即在其額定轉(zhuǎn)速(一般為2000RPM或3000RPM)以內(nèi),都能輸出額定轉(zhuǎn)矩,在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。 ·過載能力不同 步進(jìn)電機(jī)一般不具有過載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過載能力。 ·運(yùn)行性能不同 步進(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制,啟動頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制,驅(qū)動器可直接對電機(jī)編碼器反饋信號進(jìn)行采樣一般不會出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過沖的現(xiàn)象,控制性能更為可靠。 ·速度響應(yīng)性能不同 步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速(一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn))需要200~400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能更好,可用于要求快速啟停的控制場合。
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| 發(fā)布時(shí)間:2018.11.23 來源:電源適配器廠家 |
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