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。
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