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步進驅動器常見問題解答
步進驅動器常見問題解答什么是步進驅動器電機的相數,用戶如何選擇幾相的步進電機?步進電機的相數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1.8度、三相為1.5度、五相的為0.72度。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。使用細分驅動器對控制系統有什么特殊要求?驅動器細分后將對電機的運行性能產生質的飛躍,但是這一切都是由驅動器本身產生的,和電機及控制系統無關。在使用時,用戶唯一需要注意的一點是步進電機步距角的改變,這一點將對控制系統所發的步進信號的頻率有影響,因為細分后步進電機的步距角將變小,要求步進信號的頻率要相應提高。以1.8度步進電機為例:驅動器在半步狀態時步距角為0.9度,而在十細分時步距角為0.18度,這樣在要求電機轉速相同的情況下,控制系統所發的步進信號的頻率在十細分時為半步運行時的5倍什么是保持轉矩(HOLDINGTORQUE)?驅動器細分后將對電機的運行性能產生質的飛躍,但是這一切都是由驅動器本身產生的,和電機及控制系統無關。在使用時,用戶唯一需要注意的一點是步進電機步距角的改變,這一點將對控制系統所發的步進信號的頻率有影響,因為細分后步進電機的步距角將變小,要求步進信號的頻率要相應提高。以1.8度步進電機為例:驅動器在半步狀態時步距角為0.9度,而在十細分時步距角為0.18度,這樣在要求電機轉速相同的情況下,控制系統所發的步進信號的頻率在十細分時為半步運行時的5倍。步進電機精度為多少?是否累積?一般步進電機的精度為步進角的3~5%。步進電機單步的偏差并不會影響到下一步的精度,因此步進電機精度不累積。步進電機的外表溫度允許達到多少?步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁,從而導致力矩下降甚至于丟失。因此電機外表允許的最高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點。一般來說,磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上,因此步進電機外表溫度在攝氏80~90度完全正常。為什么步進電機的力矩會隨轉速升高而下降?步進電機轉動時,電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢;頻率越高,反向電動勢越大。在它的作用下,電機隨頻率(或速度)的增大而相電流減小,從而導致力矩下降。為什么步進電機低速進可以正常運轉,但若高于一定速度就無法啟動并伴有嘯叫聲?為什么步進電機低速時可以正常運轉,但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲?步進電機有一個技術參數:空載啟動頻率,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,啟動頻率應有加速過程,即啟動頻率較低,然后按一定加速度升到所希望的高頻(電機轉速從低速升到高速)??趙仄舳德室話鬮緇俗蝗λ杪齔迨?倍。如何克服兩相混合式步進電機在低速運轉時的振動和噪聲?步進電機低速轉動時振動和噪聲大是其固有的缺點,一般可采用以下方案來克服:A、如步進電機正好工作在共振區,可通過必變減速比提高步進電機運行速度。B、采用帶有細分功能的驅動器,這是最常用的,最簡便的方法。因為細分型驅動器電機的相電流變化較半步型平緩。C、換成步距角更小的步進電機,如三相或五相步進電機,或兩相細分型步進電機。D、換成直流或交流伺服電機,幾乎可以完全克服震動和噪聲,但成本較高。E、在電機軸上加磁性阻尼器,市場上已有這種產品,但機械結構改變較大。細分驅動器的細分數是否能代表精度?步進電機的細分技術實質上是一種電子阻尼技術,其主要目的是減弱或消除步進電機的低頻振動,提高電機的運轉精度只是細分技術的一個附帶功能。比如對于步進角為1.8度的兩相混合式步進電機,如果細分驅動器的細分數設置為4,那么電機的運轉分辨率為每個脈沖0.45度,電機的精度能否達到或接近0.45度,還取決于細分驅動器的細分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細分步進驅動器精度可能差別很大,細分數越大精度越難控制
什么是驅動器的細分?
什么是驅動器的細分? 簡單地講,細分數就是指電機運行時的真正步距角是固有步距角(整步)的幾分指一。從上表可以看出: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。 更為準確地描述驅動器細分特性的是運行拍數,運行拍數指步進電機運行時每轉一個齒距所需的脈沖數。86BYG250A電機有50個齒,如果運行拍數設置為 160,那么步進電機旋轉一圈總共需要50×160=8000步;對應步距角為360°÷8000=0.045°。請注意,如果運行拍數設為30,按上表對應關系細分數為7.5,不是一個整數。 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的,與電機無關。
如何判斷伺服電機的性能
如何判斷伺服電機的性能伺服電機,按照通常的區分劃分為步進電機、直流有刷伺服電機、直流無刷伺服電機、交流伺服電機, 隨著科技的日益進步,很多特種伺服電機應運而生,比如壓電陶瓷電機、直線電機以及音圈電機,在這里我 們主要講講通常意義下伺服電機的選擇。 選擇什么樣的伺服電機,在很大程度上取決于負載的物理特性,負載的工作特性、系統要求以及工作環 境。一旦系統要求確定后,無論選擇何種形式的伺服電機,首先要考慮的是選擇多大的電機合適,主要考慮 負載的物理特性,包括負載扭矩、慣量等。在伺服電機中,通常以扭矩或者力來衡量電機大小,所以選電機 首先要計算出折算到電機軸端負載扭矩或者力的大小。計算出扭矩以后需求留出一部分余量,一般選擇電機 連續扭矩=1.3倍負載扭矩,這樣能保證電機可靠的運行。除此外還需求計算折算到軸端負載慣量的大小, 一般選擇負載慣量:電機轉子慣量5:1,以保證伺服系統響應的快速性。假如出現電機和負載之間慣量, 扭矩不匹配的情況,那么只能犧牲速度,在電機和負載間增加減速機了,這時你需求權衡。 選擇出用多大扭矩的電機后,需求做的是了解負載的工作特性和工作環境。負載的工作特性包括如負載 是高速還是低速運行,加速度需求達到多少,是否需求頻繁起停,頻率需求達到多少,系統運行精度等等。 這時選擇伺服電機也并沒有什么特定的規律可循,關鍵的是你所選擇的電機必須適應你負載運動的工作要 求。比如在系統精度要求不高、運動速度在幾百轉以下(不超過500轉)但不至于過低(大于1轉),不需 要頻繁起停的情況下,步進電機是一種很好的選擇。這是由于步進電機開環控制,控制精度低,速度太高, 電機扭矩會下降的很快,將帶不動負載,速度過低會出現轉動不連續的爬行現象,而且步進電機的響應也不 快,不適合頻繁啟動的應用場合。當運動速度幾轉到3000多轉以下時,控制精度相對要求較高,可以選擇直 流或者交流伺服電機。一般情況下,交流伺服電機低速特性不如直流伺服電機,假如負載工作于較低速,建 議選擇直流伺服電機。而有刷直流電機由于存在電刷換相,會有換相環火產生,在真空防暴水下等場合是 不能使用的,并且由于環火使電機軸膨脹以及傳導給連接部件,在系統精度要求高的場合也不能使用。現在 產業應用中廣泛應用的交流伺服電機為交流永磁同步電機,由于其在額定轉速以下呈現的恒扭矩特性,所以 多用于負載扭矩恒定或者變化不大的場合,比如機床進給系統。選擇是相對的,同一種應用,可以用交流也 可以用直流,有時取決于環境,比如有的機器人項目,交流電源相對而言比較難得到,那就只能用直流伺服 電機了?;褂瀉芏嗵厥庥τ貿『?,常規意義的伺服電機是很難完成任務的,比如超低速平穩運行,有的甚至 低到每年幾轉,一般的伺服電機完成不了這個要求,只能選擇力矩電機來完成任務了。又比如需求頻繁起 停、快速響應、高加速度,普通伺服也很難滿足要求,一般交流伺服電機帶負載頻繁起停頻率不會高于 5HZ,而直線電機就不差未幾了,可以做到高加速度有的達30G,起停頻率可到20HZ。選擇電機唯一的規律就是 了解負載特性,了解工作環境,了解電機特性,只有這樣才能選擇合適的伺服電機。
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