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步進電機可能發生丟步或堵轉

日期:2025-04-27 11:15
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摘要:
  步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的情況下,電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數,而不受負載變化的影響,即給電機加一個脈沖信號,電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在,加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單。
  步進電機是一種感應電機,它的工作原理是利用電子電路,將直流電變成分時供電的,多相時序控制電流,用這種電流為步進電機供電,步進電機才能正常工作,驅動器就是為步進電機分時供電的,步進電機多相時序控制器。
  雖然步進電機已被廣泛地應用,但步進電機并不能像普通的直流電機,交流電機在常規下使用。它必須由雙環形脈沖信號、功率驅動電路等組成控制系統方可使用。因此用好步進電機卻非易事,它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業知識。步進電機作為執行元件,是機電一體化的關鍵產品之一,廣泛應用在各種自動化控制系統中。隨著微電子和計算機技術的發展,步進電機的需求量與日俱增,在各個國民經濟領域都有應用。
  步進電機從其結構形式上可分為反應式步進電機(Variable Reluctance,VR)、永磁式步進電機Permanent Magnet,PM)、混合式步進電機(Hybrid Stepping,HS)、單相步進電機、平面步進電機等多種類型,在我國所采用的步進電機中以反應式步進電機為主。步進電機的運行性能與控制方式有密切的關系,步進電機控制系統從其控制方式來看,可以分為以下三類:開環控制系統、閉環控制系統、半閉環控制系統。半閉環控制系統在實際應用中一般歸類于開環或閉環系統中。
  反應式:定子上有繞組、轉子由軟磁材料組成。結構簡單、成本低、步距角小,可達1.2、但動態性能差、效率低、發熱大,可靠性難保證。
  永磁式:永磁式步進電機的轉子用永磁材料制成,轉子的極數與定子的極數相同。其特點是動態性能好、輸出力矩大,但這種電機精度差,步矩角大(一般為7.5或15)。
  混合式:混合式步進電機綜合了反應式和永磁式的優點,其定子上有多相繞組、轉子上采用永磁材料,轉子和定子上均有多個小齒以提高步矩精度。其特點是輸出力矩大、動態性能好,步距角小,但結構復雜、成本相對較高。
  按定子上繞組來分,共有二相、三相和五相等系列。的是兩相混合式步進電機,約占97%以上的市場份額,其原因是性價比高,配上細分驅動器后效果良好。該種電機的基本步距角為1.8/步,配上半步驅動器后,步距角減少為0.9,配上細分驅動器后其步距角可細分達256倍(0.007/微步)。由于摩擦力和制造精度等原因,實際控制精度略低。同一步進電機可配不同細分的驅動器以改變精度和效果。
  即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率,如果脈沖頻率高于該值,電機不能正常啟動,可能發生丟步或堵轉。在有負載的情況下,啟動頻率更低。如果要使電機達到高速轉動,脈沖頻率應該有加速過程,即啟動頻率較低,然后一定加速度升到所希望的高頻(電機轉速從低速升到高速)。
  它表示控制系統每發一個步進脈沖信號,電機所轉動的角度。電機出時給出了一個步距角的值,如86BYG250A型電機給出的值為0.9/1.8(表示半步工作時為0.9、整步工作時為1.8),這個步距角可以稱之為電機 固有步距角, 它不一定是電機實際工作時的真正步距角,真正的步距角和驅動器有關。
  是指電機內部的線圈組數,目前常用的有二相、三相、四相、五相步進電機。電機相數不同,其步距角也不同,一般二相電機的步距角為0.9/1.8、三相的 為0.75/1.5、五相的為0.36/0.72。在沒有細分驅動器時,用戶主要靠選擇不同相數的步進電機來滿足自己步距角的要求。如果使用細分驅動器,則相數將變得沒有意義,用戶只需在驅動器上改變細分數,就可以改變步距角。
 ?。?) 保持轉矩(HOLDING TORQUE):是指步進電機通電但沒有轉動時,定子鎖住轉子的力矩。它是步進電機重要的參數之一,通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉矩。由于步進電機的輸出力 矩隨速度的增大而不斷衰減,輸出功率也隨速度的增大而變化,所以保持轉矩就成為了衡量步進電機重要的參數之一。比如,當人們說2N.m的步進電機,在沒有特殊說明的情況下是指保持轉矩為2N.m的步進電機。
  (1) 步距角精度: 步進電機每轉過一個步距角的實際值與理論值的誤差。用百分表示:誤差/步距角*。不同運行拍數其值不同, 四拍運行時應在5%之內,八拍運行時應在15%以內。
  (3) 失調角:轉子齒軸線偏移定子齒軸線的角度,電機運轉必存在失調角,由失調角產生的誤差,采用細分驅動是不能解決的。
  (4) 空載起動頻率: 電機在某種驅動形式、電壓及額定電流下,在不加負載的情況下,能夠直接起動的頻率。
  (5) 空載的運行頻率:電機在某種驅動形式,電壓及額定電流下,電機不帶負載的轉速頻。

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