步进电机的简单认识 - 2008工控博客工控论坛

王亚龙先生

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发表人：20080512

发表时间：2009/5/30 15:20:00

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本栏论题：

步进电机的简单认识 [3625]

    在什么工业情况下应该使用步进电机
    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（即步进角）。
    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。
    选择步进电机的主要考虑因素
    步进电机是一种把电脉冲信号变换成直线位移或角位移的执行元件。每输入一个脉冲，步进电机前进一步，所以也称为脉冲电动机。
    步进电机的线位移或角位移量与脉冲数成正比。它的转速或线速度与脉冲频率成正比。在负载能力允许范围内，不因电源电压、负载、环境条件的波动而变化。步进电机可以调速、能够快速起动、制动和反转。应用于：数控机床、绘图仪、卫星天线、自动记录仪等
    选择步进电机的主要考虑因素：
    1、步距角（β）的选择
    确定步进电机步距角应根据数控系统的脉冲当量而定。脉冲当量是指单位脉冲所产生的直线位移量或角位移量，通常由系统要求的精度来定。
    对于步进电动机驱动工作台直线运动时，其步距角：

    2、步距精度选择
    步距精度用步距误差表示，它是指空载情况下，转子离开准确位置的最大偏移量。它影响系统的定位误差Δβs，即：

    3、转矩和选择
    根据设备的总负载力矩选择电机转矩时，还应考虑到满足起动转矩、运行转矩、定位转矩的要求。
    起动转矩可按矩角特性曲线求得，也可由起动矩频特性曲线求得；运行转矩可由运行矩频特性曲线求得。定位转矩则是依据断电情况下，设备是否要求定位而定。
    步进电机驱动器的细分基本概念及其优点
    一、什么是步进电机驱动器的细分
    要了解步进电机驱动器的“细分”，先要弄清步进电机“步距角”这个概念：它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值，如86BYG250A型电机给出的值为0.9°/1.8°（表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°），这个步距角可以称之为‘电机固有步距角’，它不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关，参见下表（还以型86BYG250A电机为例）：
    　
    固有步距角驱动器类型工作状态运行真正步距角
    0.9°/1.8° 驱动器工作在半步状态 0.9°
    0.9°/1.8° 细分驱动器工作在5细分状态 0.36°
    0.9°/1.8° 细分驱动器工作在10细分状态 0.18°
    0.9°/1.8° 细分驱动器工作在20细分状态 0.09°
    0.9°/1.8° 细分驱动器工作在40细分状态 0.045°
    从上表可以看出：步进电机通过细分驱动器的驱动，其步距角变小了，如驱动器工作在10细分状态时，其步距角只为‘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步状态时，控制系统每发一个步进脉冲，电机转动1.8°；而用细分驱动器工作在10细分状态时，电机只转动了0.18°，这就是细分的基本概念。
    细分功能完全是由驱动器靠精确控制电机的相电流所产生的，与电机无关。
    二、步进电机驱动器细分的优点
    驱动器细分后的主要优点为：
    1、完全消除了电机的低频振荡
    低频振荡是步进电机（尤其是反应式电机）的固有特性，而细分是消除它的唯一途径，如果步进电机有时要在共振区工作（如走圆弧），选择细分驱动器是唯一的选择。
    2、提高了电机的输出转矩
    尤其是对三相反应式电机，其力矩比不细分时提高约30-40% 。
    3、提高了电机的分辨率
    由于减小了步距角、提高了步距的均匀度，‘提高电机的分辨率’是不言而喻的。
    以上这些优点，尤其是在性能上的优点，并不是一个量的变化，而是质的飞跃。根据记录，原来使用不细分驱动器的用户通过比较后，大都改选为细分驱动器。所以建议最好选用细分驱动器。

以下是关于《步进电机的简单认识》论题的回复（共1篇）

回复人：ma5062

回复时间：2010/6/29 10:02:00

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