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步进电机驱动器应用及工作原理
编辑:杭州时代自动化有限公司   时间:2019-11-18

什么是步进电机

步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的开环控制元件。在无过载的情况下,电机的速度和停止位置仅取决于脉冲信号的频率和脉冲数,不受负载变化的影响。当步进驱动器接收到脉冲信号时,它驱动步进电机在设定的方向上旋转一个固定的角度。通过控制脉冲的数量来控制角位移,达到精确定位的目的;同时通过控制脉冲频率来控制电机转速和加速度,达到调速的目的。

步进电机工作原理

步进电机是一种感应电机,它的工作原理是利用电子电路,将直流电变成分时供电的,多相时序控制电流,用这种电流为步进电机供电,步进电机才能正常工作,驱动器就是为步进电机分时供电的,多相时序控制器 

 

虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能象普通的直流电机,交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。 步进电机作为执行元件,是机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日俱增,在各个国民经济领域都有应

 

步进电机应用            

步距角的选择:电机的步距角取决于负载精度的要求,将负载的最小分辨率(当量)换算到电机轴上,每个当量电机应走多少角度(包括减速)。电机的步距角应等于或小于此角度。目前市场上步进电机的步距角一般有0.36度/0.72度(五相电机)、0.9度/1.8度(二、四相电机)、1.5度/3度 (三相电机)

 

静力矩的选择:步进电机的动态力矩一下子很难确定,我们往往先确定电机的静力矩。静力矩选择的依据是电机工作的负载,而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。直接起动时(一般由低速)时二种负载均要考虑,加速起动时主要考虑惯性负载,恒速运行进只要考虑摩擦负载。一般情况下,静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好,静力矩一旦选定,电机的机座及长度便能确定下来(几何尺寸)

 

电流的选择:静力矩一样的电机,由于电流参数不同,其运行特性差别很大,可依据矩频特性曲线图,判断电机的电流(参考驱动电源、及驱动电压)

 

力矩与功率换算:步进电机一般在较大范围内调速使用、其功率是变化的,一般只用力矩来衡量,力矩与功率换算如下:

                P=Ω=2π·n/60

                P=2πnM/60

     其P为功率单位为瓦,Ω为每秒角速度,单位为弧度,n为每分钟转速,M为力矩单位为牛顿·米

                P=2πfM/400(半步工作),其中f为每秒脉冲数(简称PPS)

 步进电机驱动器

1: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(精度为100%), 所以广泛应用于各种开环控制。步进电机的运行要有一电子装置进行驱动, 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步距角。所以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,可以对电机精确调速;控制步进脉冲的个数,可以对电机精确定位目的; 

2:细分驱动器的驱动减小了步进电机的步距角。例如,当驱动器工作在10细分状态时,步距角仅为“电机固有步距角”的十分之一,也就是说:“当驱动器工作在不细分的整个步距角状态时,控制系统对控制系统发送的每一步脉冲旋转1.8°;细分驱动器工作在10细分状态时,电机仅转动0.18°这是细分的基本概念细分功能完全由驱动器通过精确控制电机的相电流生成,而相电流与电机无关。

3:驱动细分的优点是什么?为什么推荐细分?

细分后驱动器的主要优点是:完全消除了电机的低频振荡。低频振荡是步进电机(特别是无功电机)的固有特性,细分是消除低频振荡的唯一途径。如果您的步进电机有时需要在共振区工作(如走弧),唯一的选择是选择细分驱动器。电动机的输出转矩增大。特别是对于三相无功电动机,其转矩比无功电动机高30-40%左右。提高了电机的分辨率。由于步进角的减小和步进均匀性的提高,提高电机的分辨率是不言而喻的


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