步进电机与驱动器常见问题全集

2011-06-19 17:13:32来源: 互联网

步进电机与驱动器常见问题全集

什么是步进电机驱动器? 
 
步进电机的运行要有一个电子装置进行驱动,这种装置就是步进电机驱动器,它是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移,或者说:控制系统每发一个脉冲信号,通过驱 动器就使步进电机旋转一个步距角。也就是说步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。所以 控制步进脉冲信号的频率,就可以对电机精确调速;控制步进脉冲的个数,就可以对电机精确定位。
 
步进电机的种类? 
 
步进电机的种类步进电机按电磁设计一般分为: 永磁式(PM),反应式(VR)和混合式(HB),同时,按线圈激励设计的不同,步进电机可分为二相,三相和五相;按其传动设计方式,步进电机又有旋转型步进,直线型步进,以及带减速齿轮与不带减速齿轮之分。
永磁式步进一般为两相,转矩和体积较小,步距角一般为7.5度或15度。
反应式步进一般为三相,可实现大转矩输出,步距角一般为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、四相和五相:两相步距角一般为1.8度而五相步距角一般为0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。 
 
步进电机在何种情况下使用? 
 
步进电机是一种作为控制用的特种电机,它的旋转是以固定的角度(称为步距角)一步一步运行的,其特点是没有积累误差,所以广泛应用于各种开环控制。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲: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(即步距角)。
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。因此在需要准确定位或调速控制时均可考虑使用步进电机。 
 
什么是步进电机的相数,用户如何选择几相的步进电机? 
 
步进电机的相数是指电机内部的线圈组数,目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同,其步距角也不同,一般二相电机的步距角为1.8度、三相为1.5度、五相的为0.72度。在没有细分驱动器时,用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足步距角的要求。如果使用细分驱动器,则相数将变得没有意义,用户只需在驱动器上改变细分数,就可以改变步距角。
 
使用细分驱动器对控制系统有什么特殊要求? 
 
驱动器细分后将对电机的运行性能产生质的飞跃,但是这一切都是由驱动器本身产生的,和电机及控制系统无关。在使用时,用户唯一需要注意的一点是步进电机步距角的改变,这一点将对控制系统所发的步进信号的频率有影响,因为细分后步进电机的步距角将变小,要求步进信号的频率要相应提高。以1.8度步进电机为例:驱动器在半步状态时步距角为0.9度,而在十细分时步距角为0.18度,这样在要求电机转速相同的情况下,控制系统所发的步进信号的频率在十细分时为半步运行时的5倍
 
什么是保持转矩(HOLDING TORQUE)? 
 
驱动器细分后将对电机的运行性能产生质的飞跃,但是这一切都是由驱动器本身产生的,和电机及控制系统无关。在使用时,用户唯一需要注意的一点是步进电机步距角的改变,这一点将对控制系统所发的步进信号的频率有影响,因为细分后步进电机的步距角将变小,要求步进信号的频率要相应提高。以1.8度步进电机为例:驱动器在半步状态时步距角为0.9度,而在十细分时步距角为0.18度,这样在要求电机转速相同的情况下,控制系统所发的步进信号的频率在十细分时为半步运行时的5倍。
 
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%。步进电机单步的偏差并不会影响到下一步的精度,因此步进电机精度不累积。
 
 
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,从而导致力矩下降甚至于丢失。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。一般来说,磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上,因此步进电机外表温度在摄氏80~90度完全正常。
 
为什么步进电机的力矩会随转速升高而下降? 
 
步进电机转动时,电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高, 反向电动势 越大。在它的作用下,电机随频率(或速度)的增大而相电流减小,从而导致力矩下降。
 
为什么步进电机低速进可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动并伴有啸叫声? 
 
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)。空载启动频率一般为电机运转一圈所需脉冲数的2倍。
 
如何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,可通过必变减速比提高步进电机运行速度。
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。因为细分型驱动器电机的相电流变化较半步型平缓。
C、换成步距角更小的步进电机,如三相或五相步进电机,或两相细分型步进电机。
D、换成直流或交流伺服电机,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。
 
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度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度,电机的精度能否达到或接近0.45度,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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编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0619/article_10323.html
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