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      步進電機驅動器
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      步進電機及驅動在應用中的設置技巧及方法

      來源:深圳市鳴雷智能控制有限公司    添加時間:2020-09-14 19:02:43
        步進電機是一種作為控制用的特種電機,它的旋轉是以固定的角度(稱為"步距角")一步一步運行的,其特點是沒有積累誤差(精度為100%),所以廣泛應用于各種開環控制。
       
        步進電機的運行要有一電子裝置進行驅動,這種裝置就是步進電機驅動器,它是把控制系統發出的脈沖信號轉化為步進電機的角位移,或者說:控制系統每發一個脈沖信號,通過驅動器就使步進電機旋轉一步距角。所以步進電機的轉速與脈沖信號的頻率成正比。所以,控制步進脈沖信號的頻率,可以對電機精確調速;控制步進脈沖的個數,可以對電機精確定位目的。
       
        步進電機通過細分驅動器的驅動,其步距角變小了,如驅動器工作在10細分狀態時,其步距角只為‘電機固有步距角‘的十分之一,也就是說:‘當驅動器工作在不細分的整步狀態時,控制系統每發一個步進脈沖,電機轉動1.8°;而用細分驅動器工作在10細分狀態時,電機只轉動了0.18°,這就是細分的基本概念。細分功能完全是由驅動器靠精確控制電機的相電流所產生,與電機無關。
       
        驅動器細分后的主要優點為:完全消除了電機的低頻振蕩。低頻振蕩是步進電機(尤其是反應式電機)的固有特性,而細分是消除它的唯一途徑,如果您的步進電機有時要在共振區工作(如走圓弧),選擇細分驅動器是唯一的選擇。提高了電機的輸出轉矩。
       
        尤其是對三相反應式電機,其力矩比不細分時提高約30-40%。提高了電機的分辨率。由于減小了步距角、提高了步距的均勻度,‘提高電機的分辨率‘是不言而喻的。以上是步進電機的基本原理,接下來,針對步進電機驅動的設計、選型實戰經驗進行總結:選擇保持轉矩(HOLDING TORQUE)。
       
        保持轉矩也叫靜力矩,是指步進電機通電但沒有轉動時,定子鎖住轉子的力矩。由于步進電機低速運轉時的力矩接近保持轉矩,而步進電機的力矩隨著速度的增大而快速衰減,輸出功率也隨速度的增大而變化,所以說保持轉矩是衡量步進電機負載能力最重要的參數之一。比如,一般不加說明地講到1N.m的步進電機,可以理解為保持轉矩是1N.m。
       
        選擇相數
       
        兩相步進電機成本低,步距角最少1.8度,低速時的震動較大,高速時力矩下降快,適用于高速且對精度和平穩性要求不高的場合;三相步進電機步距角最少1.5度,振動比兩相步進電機小,低速性能好于兩相步進電機,**速度比兩相步進電機高百分之30至50,適用于高速且對精度和平穩性要求較高的場合;5相步進電機步距角更小,低速性能好于3相步進電機,但成本偏高,適用于中低速段且對精度和平穩性要求較高的場合。
       
        選擇步進電機
       
        應遵循先選電機后選驅動器原則,先明確負載特性,再通過比較不同型號步進電機的靜力矩和矩頻曲線,找到與負載特性最匹配的步進電機;精度要求高時,應采用機械減速裝置,以使電機工作在效率**、噪音最低的狀態;避免使電機工作在振動區,如若必須則通過改變電壓、電流或增加阻尼的方法解決;電源電壓方面,建議57電機采用直流24V-36V、86電機采用直流46V、110電機采用高于直流80V;大轉動慣量負載應選擇機座號較大的電機;大慣量負載、工作轉速較高時,電機而應采用逐漸升頻提速,以防止電機失步、減少噪音、提高停轉時的定位精度;鑒于步進電機力矩一般在40Nm以下,超出此力矩范圍,且運轉速度大于1000RPM時,即應考慮選擇伺服電機,一般交流伺服電機可正常運轉于3000RPM,直流伺服電機可可正常運轉于10000RPM。
       
        選擇驅動器和細分數
       
        **不選擇整步狀態,因為整步狀態時振動較大;盡量選擇小電流、大電感、低電壓的驅動器;配用大于工作電流的驅動器、在需要低振動或高精度時配用細分型驅動器、對于大轉矩電機配用高電壓型驅動器,以獲得良好的高速性能;在電機實際使用轉速通常較高且對精度和平穩性要求不高的場合,不必選擇高細分數驅動器,以便節約成本;在電機實際使用轉速通常很低的條件下,應選用較大細分數,以確保運轉平滑,減少振動和噪音;總之,在選擇細分數時,應綜合考慮電機的實際運轉速度、負載力矩范圍、減速器設置情況、精度要求、振動和噪音要求等。
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