步进电机不使用反馈装置就可以进行速度控制及定位控制,所以这种驱动方案既经济又可靠。在自动化设备、仪器中,步进驱动已经得到了非常广泛的应用。但很多用户对如何选用适宜步进电机以及如何使步进驱动性能最佳发挥等问题存在疑虑,我们今天针对这些问题作一下介绍。
一、什么是步进电机?
步进电机又称为脉冲电动机或阶跃电动机,它根据输入的脉冲信号,每改变一次励磁状态就前进一定的角度,励磁状态不变时则保持一定位置静止。由此,步进电机可以将输入的脉冲信号转化为对应的角位移进行输出。通过控制输入脉冲的数量可以准确确定输岀的角位移以实现定位旳玏能;而通过控制输入脉冲的频率可以准确控制输岀的角速度而达调速的目的。因此在霈要准确定位或调速控制时均可考虑使用步进电机。步进电机有反应式(VR型)、永磁式(PM型)、混合式(HB型)三种类型。混合式步进电机综合了前两种形式步进电机的优点,目前国内的装备制造业中所用步进电机基本都是混合式步进电机。步进电机由转子,定孑,前后端盖等组成。最典型两相混合式步进电机的定子有8个大齿,40个小齿,转子有50个小齿;三相电机的定子有9个大齿,45个小齿,转子有50个小齿
二、步进电机的控制原理
步进电机无法直接连通电源工作,也无法直接接收电脉冲信号,它必须通过特殊的接口-步进电机驱动器来实现和电源、控制器的交互。步进电机驱动器(见图)一般由环形分配器,及功率放大电路组成。环形分配器接收来自控制器的控制信号。每接收到一个脉冲信号环形分配器的输出就会转换一次,因此,脉冲信号的有无和频率就可以决定步进电机转速的高低、加速还是减速启动还是停止。环形分配器还必须监测控制器的方向信号,从而决定其输出状态的转换是正序或反序,从而确定步进电机的转向。
三、步进电机主要参数
机座号:主要有20、28、35、42、57、60、86等
相数:步进电机内部的线圈数,步进电机相数一般有两相、三相、五相。中国使用的步进电机以两相为主,三相也有部分应用。日本则较多用五相步进电机
步距角:对应一个脉冲信号,电机转子转过的角位移。步进电机的步距角计算公式如下
步距角=360°÷(2mz)
(m:一步进电机的相数,Z:一步进电机转子齿数)
按照以上计算公式,两相、三相、五相步进电机的步距角分别是1.8°、1,2°和0.72°
保持转矩:是指电机定子绕组通额定电流,但转子没有转动时,定子锁住转子的转矩。保持转矩是步进电机的最重要参数,是电机选型主要依据
定位转矩:是指电机没有通电流的情况下,用外力转动转子所需要的扭矩。该转矩是评价电机性能指标之一,在其它参数相同的情况下,定位转矩越小表示“齿槽效应”越小,对电机低速运行的平稳性越有利矩频特性:主要指牵出矩频特性,电机稳定运行在某一转速时所能够承受不失步的最大转矩。矩频曲线用来描述不失步的最大转矩与转速(频率)的关系。矩频曲线是步进电机的重要参数,是电机的选型主要依据。
额定电流:保持额定转矩,所需要的电机绕组电流有效值
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