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步进电机常见问题解答

       1.什么是步进电机?
       步进电机是一种将电脉冲转换为角位移的致动器。当步进驱动器接收到脉冲信号时,它驱动步进电机按照设定的方向旋转一个固定的角度(和步进角度)。可以控制脉冲的数量来控制角位移,从而达到精确定位的目的;同时可以控制脉冲频率来控制电机的速度和加速度。

       2.步进电机种类
       步进电机有三种:永磁(PM)、无功(VR)和混合动力(HB)
       PM型一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度或15度;
       VR型一般为三相,可实现较大的转矩输出,阶跃角一般为1.5度,但噪声和振动较大;
       HB型混合了PM和VR的优点。它有两相和五相:两相阶跃角一般为1.8度,五相阶跃角通常为0.72度。这种步进电机是应用最广泛的。

       3.什么是保持扭矩?
       保持转矩是指定子锁定转子的转矩,当步进电机电源打开时,但没有旋转。它是步进电机最重要的参数之一,步进电机在低速时的转矩通常接近保持转矩。由于步进电机的输出转矩随着转速的增加而下降,输出功率也随着转速的变化而变化,因此保持转矩成为步进电机最重要的参数之一。例如,当人们说2N.m的步进电机时,他们指的是具有2N.m保持转矩的步进电动机。

       4.什么是制动力矩?
       止动扭矩是指断电时定子锁定转子的扭矩。
       由于VR步进电机的材料不是永磁体,因此它不具有DETENT TORQUE。

       5.步进电机的精度是累积的吗?
       步进电机的精度为步进角的3%至5%,并且不会累积。

       6.步进电机外观允许多少温度?
       步进电机温度过高首先会使磁性材料退磁,导致转矩下降甚至失步,因此表面允许的最高温度取决于不同材料的退磁点;消磁点通常在130度以上,有些甚至达到200度,所以步进电机的表面温度达到80到90度是正常的。

       7.为什么步进电机的转矩会随着速度的增加而减小?
       当步进电机旋转时,每相的电感会形成一个反电动势;频率越高,反电动势就越大。在它的作用下,电机的电流随着频率(或速度)的增加而减少,然后导致扭矩减少。

       8.为什么步进电机在低速时可以正常运行,但如果在很高的速度下,它无法启动,并伴有啸声?
       步进电机有一个技术参数:空载启动频率是指步进电机空载启动时的正常脉冲频率,如果脉冲频率高于该值,则电机无法正常启动,可能失步或失速。有负载时启动频率应更低。如果你想让电机实现高速旋转,脉冲频率应该是加速的过程,也就是说启动频率低,然后通过一定的加速度上升到高频(从低速到高速)。

       9.如何克服两相混合式步进电机低速时的振动和噪声?
       A.如果步进电机只是在谐振区工作,通过改变传动比等机械传动方式避免谐振区;
       B.使用具有细分功能的驱动器,这是最常用和最简单的方法;
       C.使用步进角较小的步进电机,如三相或五相步进电机;
       D.用交流伺服电机代替,几乎可以完全克服振动和噪音,但成本高;
       E.在电机轴上增加了磁性阻尼器,但机械结构变化很大。

       10.驱动器的细分是否代表准确性?
       步进电机细分技术本质上是一种电子阻尼技术(请参阅文献),其主要目的是减少或消除步进电机的低频振动,提高电机运行精度只是一种附加功能。例如,对于步进角为1.8度的两相混合式步进电机,如果驱动器的细分设置为4,则电机的操作分辨率为每脉冲0.45度。如果电机的精度能达到或接近0.45度,那就取决于细分电流对驱动的控制精度等因素。不同制造商的细分驱动精度可能差异很大;细分越大,精度就越难以控制。

       11.如何确定步进驱动器的直流电源?
       A.电压的确定:混合式步进电机驱动器的电源电压通常范围很宽(例如IM483的电源电压为12至48VDC)。电源电压通常根据电机速度和响应要求进行选择。如果电机以高速或快速响应运行,则电压较高。但要注意的是,电源电压的纹波不能超过驱动器的最大输入电压,否则会损坏驱动器。
       B.电流的确定:功率电流通常由驱动器的输出相电流I确定。如果使用线性电源,电源电流通常选择I的1.1到1.3倍;如果使用开关电源,功率电流通常选择I的1.5到2.0倍。

       12.混合式步进电机驱动器的离线信号FREE在什么情况下使用?
       当离线信号FREE处于低电平时,驱动器输出到电机的电流被切断,电机转子处于自由状态(离线)。在一些自动化设备中,如果需要直接(手动)旋转电机轴,当驱动器通电时,您可以设置低自由信号以保持电机离线,然后进行手动操作或调整。手动完成后,将FREE信号设置为高电平,进行继续自动控制。

       13.如何调整两相步进电机的方向?
       只需将连接导线A+和A-(或B+和B-)反向即可。
       关于驱动器细分原理和一些说明:
       在国外,主要采用两相混合式步进电机和匹配细分驱动的步进系统。
       细分主要用于提高电机性能。说明如下:步进电机细分控制是通过驱动器精确控制步进电机的相电流来实现的。例如,如果电机额定相电流为3A,并使用传统的驱动器(恒流斩波模式)来驱动电机,则电机每走一步,绕组中的电流就会从0变为3A或3A变为0,相电流变化如此剧烈,会引起电机的振动和噪音。但如果使用细分驱动器在10细分状态下驱动电机,绕组中的电流仅变化0.3A,而不是3A,并且具有正弦曲线,这大大降低了电机的振动和噪声。所以性能优势才是细分的真正优势。由于细分驱动需要精确控制电机相电流,因此对驱动的技术和工艺要求非常高,成本也会更高。请注意,国内有一些驱动器使用“平滑”来代替细分,也命名为细分,但它们并不相同,希望许多用户看到它们之间的不同性质:
       1.“平滑”并不意味着精确控制电机相电流,它意味着电流速率变化缓慢,因此“平滑”不会产生微步,但可以使用细分微步来精确定位。
       2.电机相电流平稳变化后,电机转矩会脱钩,但细分控制会导致电机转矩增加而脱钩。

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