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步进电机基础知识大全

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点击次数:  更新时间:2016-02-26 10:39:31  【打印此页】  【关闭

1、什么是步进电机?

  步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。简单来讲:当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(及步进角)。您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的。同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。


2、步进电机可以分为哪些类型?

  步进电机分三种:永磁式(PM) ,反应式(VR)和混合式(HB)

  永磁式步进一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度 或15度;

  反应式步进一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰;

  混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。


3、步进电机精度为多少?是否累积?

  一般步进电机的精度为步进角的3-5%,且不累积。


4、如果用简单的方法调整两相步进电机通电后的转动方向?

  只需将电机与驱动器接线的A+和A-(或者B+和B-)对调即可。


5、什么是保持转矩(HOLDING TORQUE)?

  保持转矩(HOLDING TORQUE)是指步进电机通电但没有转动时,定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一,通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减,输出功率也随速度的增大而变化,所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比如,当人们说2N.m的步进电机,在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。


6、步进电机的外表温度允许达到多少?

  步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁,从而导致力矩下降乃至于失步,因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点。


  一般来讲,磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上,有的甚至高达摄氏200度以上,所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。


7、为什么步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声?

  步进电机有一个技术参数:空载启动频率,即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率,如果脉冲频率高于该值,电机不能正常启动,可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下,启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动,脉冲频率应该有加速过程,即启动频率较低,然后按一定加速度升到所希望的高频(电机转速从低速升到高速)。


8、怎样克服两相混合式步进电机在低速运转时的振动和噪声?

  步进电机低速转动时振动和噪声大是其固有的缺点,一般可采用以下方案来克服。

  A.如步进电机正好工作在共振区,可通过改变减速比等机械传动避开共振区。

  B.采用带有细分功能的驱动器,这是最常用的、最简便的方法。

  C.换成步距角更小的步进电机,如三相或五相步进电机。

  D.换成交流伺服电机,几乎可以完全克服震动和噪声,但成本较高。

  E.在电机轴上加磁性阻尼器,市场上已有这种产品,但机械结构改变较大。


9、怎样确定步进电机驱动器的直流供电电源?

  A.电压的确定

  混合式步进电机驱动器的供电电源电压一般是一个较宽的范围(比如IM483的供电电压为12~48VDC),电源电压通常根据电机的工作转速和响应要求来选择。如果电机工作转速较高或响应要求较快,那么电压取值也高,但注意电源电压的纹波不能超过驱动器的最大输入电压,否则可能损坏驱动器。

  B.电流的确定

  供电电源电流一般根据驱动器的输出相电流I来确定。如果采用线性电源,电源电流一般可取I的1.1~1.3倍;如果采用开关电源,电源电流一般可取I 的1.5~2.0倍。


10、混合式步进电机驱动器的脱机信号FREE一般在什么情况下使用?

  当脱机信号FREE为低电平时,驱动器输出到电机的电流被切断,电机转子处于自由状态(脱机状态)。在有些自动化设备中,如果在驱动器不断电的情况下要求直接转动电机轴(手动方式),就可以将FREE信号置低,使电机脱机,进行手动操作或调节。手动完成后,再将FREE信号置高,以继续自动控制。


11、细分驱动器的细分数是否能代表精度?

  步进电机的细分技术实质上是一种电子阻尼技术,其主要目的是减弱或消除步进电机的低频振动,提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能。比如对于步进角为1.8°的两相混合式步进电机,如果细分驱动器的细分数设置为4,那么电机的运转分辨率为每个脉冲0.45°,电机的精度能否达到或接近0.45°,还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大;细分数越大精度越难控制。


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