伺服电机控制原理、转子驱动电机、速度如何控制?
前两天在一个论坛看到一个逆变桥驱动伺服电机运行的原理动图,这里分享给大家。
驱动电机转子旋转:图中电机绕组变为红色为N极,蓝色为S极,黑色为不通电。绕组依照排列顺序依次通电,切换N、S极顺序,并与绕组磁场作用,从而在电机内部形成一个旋转的磁场,驱动电机绕组。
切换电机绕组通电顺序:图中右下角有一个逆变桥,通过控制逆变桥功率管的导通顺序,从而在A、B、C三个输出端形成如图中右上角所示的电压波形。电机驱动器的A、B、C三个输出通入电机的U、V、W输入端口,驱动电机的旋转运行。
电机的速度控制:由上知道电机转子旋转是由电机定子的磁场变换顺序驱动,而磁场的切换是由切换绕组中通入的电源。由此,通过控制电源的变换顺序速度以此控制电机的旋转速度。
深圳星火自动化科技有限公司,总部位于高新产业云集的深圳市宝安区,在北京设有分公司和生产基地,在无锡、青岛、汕头、浏阳等地设有办事处或分支机构。星火自动化定位于运动控制类产品的研发、生产与销售,主要产品为“STD系列”的数字式步进电机驱动器、伺服电机驱动器、步进电机、专用数控系统等,产品广泛应用于数控机床、医疗设备、纺织印刷、雕刻机、激光打标机、激光内雕机、电子设备、剥线机、包装机械、广告设备、贴标机、恒速应用、机器人等多个行业。
步进电机带断电刹车与不带断电刹车区别?
步进电机应用广泛,步进电机有无断电制动车和带断电刹车。如何区分这两种电机,带断电刹车的电机有哪些使用方法?今天步进电机厂家就和大家分享一下带断电刹车步进电机的用法。
步进电机带断电刹车与不带断电刹车区别?
一般步进电机断电不会自锁,上电才会自锁,要实现断电自锁,需要在步进电机尾部安装一个抱闸装置(制动装置),即带断电制动步进电机。步进电机用于结构的上下运动。当它在通电状态下停止运行时,它会使用停止时的静力矩来保持工作物的位置,以防止它们掉落。但是,当步进电机断电等无法供电时,无法维持工作物的位置,因此可能会掉落。如果想继续保持利润,防止工作物掉落,就要考虑断电刹车步进电机。
带断电制动步进电机与无断电制动步进电机的区别:
无断电刹车:当设备断电时,会失去保持力;
当用于结构上下运动时,工作物可能会掉落。
带断电刹车:当设备断电时,还可以保持保持力;
用于结构上下运动时,工作物不会掉落。
制动部件分为永磁制动体和弹簧机械制动体。与弹簧机械制动体相比,永磁制动体具有使用寿命长、反应快、保持力大的优点。由于刹车动作时冲击电流大,需要通过继电器控制刹车的开关。方佑科技的闭环驱动器和开环驱动器使用报警输出信号来控制刹车。
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步进电机应用常识
对用户而言,就是需要保证步进电机获得最佳应用性能,才能最大限度地维护自身利益,因此提醒用户通过优化相关方面,促进电机达到最佳应用。这个最基本的要求就是要求用户优选电机,在保证电机正确购买使用的同时,也保证了电机质量可靠。二是要求用户做好电机安装工作,确保达到要求的安装效果。其次是要求用户注意电机使用的优化,这就要求用户一定要掌握以下这三种电机的应用常识:
应用常识一:步进电机不应在振动区工作,否则会因有振动而影响电动机平稳运转,这不仅对电机起到有利作用,而且会对电机造成一定损伤,对长期应用的实现不利。如一定要在郑东区使用,可以通过改变电压,电流或者增加一些阻尼来解决,总之就是要避免外界有振动影响电机的运行。
步进电机应用常识
应用常识二:步进电动机工作在90RPM以下时,应采用小电流、大电感、低电压进行驱动,这样完全可以满足电机运行要求,既能促使电机稳定可靠地运行,发挥其优越性,又避免了资源浪费,有利于电机能耗最优控制,降低运行成本。
应用常识三:步进电机应用时大家要注意遵从先选电机先选后驱动的原则,在根据实际需要挑选合适型号的电机,然后再选择相应的驱动方式,这样才能保证电机的传动符合使用要求,从而促进电机优化运行。
自然要想真正实现步进电机最优化的使用,促使其在应用中尽可能取得最佳的性能,用户不仅要掌握以上三种应用常识,对电机的具体使用方法和操作步骤、维修保养等知识也要了解。
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伺服驱动器选型的原则、方法
在选择伺服驱动器时,需满足以下四点,才能选出一款相匹配的伺服驱动器:
伺服驱动器
1、电机类型
交流电机 :首先要确定是220V交流电机还是380V三相交流电机
2、电机额定电压
额定电压是电器长时间工作时所适用的最佳电压。电机额定电压通常在电机铭牌或数据手册上可找到。
常见的电机额定电压有6V、12V、24V、36V、48V、60V、110V、220V、380V等。
3、电机额定电流
额定电流是指电器设备在额定环境条件(环境温度、日照、海拔、安装条件等)下,电气设备的长期连续工作时允许电流。
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步进电机替换伺服电机如何计算?
随着步进电机和伺服电机的应用越来越普及,而且控制方式基本相同,都是脉冲和方向控制。但是在精度以及低频特性和成本等方面稍有区别。经常会有客户来咨询,当终端负载稳定、动作简单、基本为低速运转时,选用成本低且容易控制的步进电机是否最为合适。那具体如何用步进电机替换伺服电机,今天我来教大家一个小方法估算一下:
步进电机替换伺服电机如何计算?
首先M=9.549xP/N
M:扭矩(Nm)
P:功率(w)
N:转速(r/min)
假设伺服电机额定功率200W,额定转速3000转,减速比为1:10(假设减速机效率为90%)
使用步进电机替代伺服电机,代入公式计算电机额定扭矩为:9.549X200/3000=0.6366Nm
减速机输出力矩:0.6366X10X90%=5.7294Nm
减速机输出转速:3000/10=300转
也就是说我们选的步进电机或者减速步进电机应该在300转,输出力矩5.7294Nm即可。
也就是说我们选的步进电机或者减速步进电机在300RPM输出力矩为2.8647 Nm(未考虑安全系数)就能替换这个减速伺服电机。
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步进电机的选型工况分析
1、进出运动很多情况下都是气缸进行,但是有很多位置需要停留时,气缸不好选择,就算有精度也不高,不稳定;因此大部分都是选用控制电机+丝杠,或者同步带进行传动运输;
2、不管是电机还是气缸,导轨等,这些计算时需要找出你的条件,
比如选步进电机;
你的运动方式是什么方式:水平,竖直,斜坡等;
运动速度是多少?V=0.2m/s
需要带动的负载是多少?
摩擦系数是多少?
需要走多远的距离?提留几个位置?
还有一些隐性的条件:
比如与电机输出连接带轮直径是多大?T=F*R算扭矩
需不需要减速比等?需要计算扭矩,惯量比
步进电机的参数:步距角,转速与力矩表,脉冲细分,转速,减速比,力矩公式
二相电机的步距角为0.9°/1.8°、
三相的为0.75°/1.5°、
五相的为0.36°/0.72°
3、步进电机厂家:东么川;
4、此处需要选出带轮需要多大,减速比1:1就可以了;
带轮需要根据你的瞬时功率在与转速表里面有范围可以快速选择即可。
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以行星减速机为例,最为重要的参数是减速比、额定负载、回程间隙、和额定输入转速。客户所选择的配套方案,必须满足这几项,超出了则会出问题。
步进电机配套行星减速机的三种常见应用:
1. 增加扭矩,则实际需要的扭矩必须≤减速器的额定扭矩(上表中额定负载一项);
2. 降低转速,输入转速/减速比=输出转速,如果是给步进电机或伺服电机配减速,一般无需太大减速比,因为这种电机都是可以调速的,尤其步进电机低速扭矩大,速度越低效果越好;
3. 以上两者都要满足,这种需求最为普遍,所以实际选型时就要转速、扭矩、精度多方面考虑周全,而且要注意减速比越大精度则越低,因此减速比并非越大越好。
特别注意,步进电机特点是低速大扭矩,速度越高扭矩越小,因此步进跑高速配大减速比,不如中低速配小减速比更实用。
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步进驱动器选型列表-步进电机型号及参数大全 | |||||||
相数 | 电压 | 类型 | 型号 | 适配电机 | 重量(kg) | 外形尺寸(mm) | 控制信号 |
两相 | 低电压50V | 经济型 | DM-420A | 35 42 | 0.11 | 86x55x20 | 单端 |
DM-542A | 42 57 | 0.25 | 118x75.5x34 | 单端/差分 | |||
DM-556A | 57 60 86 | 0.25 | 118x75.5x34 | 单端/差分 | |||
高性能 | FD-556A | 42 57 60 86 | 0.25 | 118x75.5x34 | 单端/差分 | ||
FD-545R | 42 57 60 86 | 0.26 | 120x76x35 | 单端/差分 | |||
中电压90V | 经济型 | DM-872A | 57 60 86 | 0.52 | 140*97*48 | 单端/差分 | |
DM-872H | 57 60 86 | 0.55 | 151x97x53 | 单端/差分 | |||
高电压(AC220v) | 经济型 | DM-2272A | 86 110 | 1.4 | 176x104x86 | 单端/差分 | |
三相 | 低电压 | 经济型 | 3DM-556A | 57 | 0.25 | 118x75.5x34 | 单端/差分 |
高性能 | 3FD-560A | 57─86 | 0.25 | 118x75.5x34 | 单端/差分 | ||
中电压 | 经济型 | 3DM-872A | 57─86 | 0.52 | 140*97*48 | 单端/差分 | |
3DMA-872H | 57─86 | 0.55 | 151x97x53 | 单端/差分 | |||
高电压 | 经济型 | 3DM-2272A | 86 110 | 1.4 | 176x104x86 | 单端/差分 | |
高性能 | DM-3722 | 86 110 | 1.5 | 203*147*78 | 单端/差分 |
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步进电机选型具体参数计算及注意问题
步进电机常用参数:
A、相数:指电机内部的线圈组数。
B、静转矩:电机在通电却不转动时,定子锁住转子的力矩。
C、步距角:输入一个电脉冲信号,步进电动机转子相应的角位移。
D、定位转矩:电机在不通电情况下,定子锁住转子的力矩。
E、拍数:完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示。
F、步进电动机的机座号:主要有35、39、42、57、86、110等。
G矩频特性曲线:输出力矩与频率的关系。
步进电机选型具体参数的选型计算
A、最大转速
Vmax≤1000。
过高转速容易丢步,超多1000时,最好选用伺服电机。
电机的效率较低。
B、定位精度
定位精度有步距角和驱动器的细分功能共同决定,步距角与定位精度最少为2倍的关系。
当有高精度要求,切忌单一的提高驱动器的细分,此方式不能保证输出的精度,细分等级一般不大于1/4。
C、转动惯量的计算
此内容与伺服电机的选型一样,请参照伺服电机的选型。
D、扭矩的计算
a 步进电机扭矩计算常采用脉冲速度来计算。
工作脉冲数=移动的距离/定位精度----A。
运行脉冲速度(HZ)=A-f1*t1/t0-t1---f2(t1=0.25t0)。
运行速度(r/min)=f2*步距角*60/360。
负载转矩的公式与伺服电机的选型公式一样。
加速扭矩=总惯量*π*步距角*(f2-f1)*/(180*t1)。
总扭矩=(负载转矩+加速扭矩)*安全系数---(安全系数一般取2以上)。
步进电机选型具体参数的选型计算步进电机选型具体参数的选型计算
步进电机选型时应注意的问题:
A、步进电机的精度一般为步距角的3-5%,且不累积。
B、力矩随转速的升高而下降(变化明显),见矩频特性曲线。
C、注意电机的空载启动频率,(高于改值,不能正常启动、丢步、堵转)
启动转速一般为10-100转,大负载的电机选用较低值。
D、低频时振动、噪声明显。
a、通过增加减速机来避开共振区。
b、更换驱动器,选用带有细分功能的驱动器(此方法最为简便)。
c、更换步进电机,选用更小步距角的电机(此方法会较大提高成本)。
d、采用小电流、低电压进行驱动。
e、增加磁性阻尼器(结构允许的情况下,加在电机轴上)。
E、惯量较大的系统,应选用大机座号电机。
F、最好不要使用整步状态,整步状态振动大。
G、电机在600转以下工作时,应采用小电流、低电压、大电感来驱动。
H、先选择电机再选择驱动器。
I、电机的扭矩应至少大于3倍的计算扭矩。
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闭环步进驱动器广泛应用于数控雕刻机、加工中心、数控机床以及一些需要定位的地方,作为电子产品,闭环步进驱动器或应用中难免会产生一些常见故障,大多数故障可以分为两种情况,即步进电机工作和步进电机不工作,下面为大家分析步进电机驱动器无法使电机正常工作的一些情况。
当闭环步进驱动器不能使步进电机正常工作时,闭环步进驱动器厂家小编提醒您根据以下情况检查修复原因。
1.驱动器联线断:与电机的联线、与电源线的联线及开关电源联线断掉,都会让电机没法工作。
2.驱动器警报:能够依据LED或其他方法的标示,依据使用说明分辨是不是过压、欠压保护、过电流、超温等常步进电机驱动器见故障。
3.驱动器无供电步进电机驱动器系统:能够应用数字万用表工作电压档查验驱动器供电系统接线端子的联线及供电系统工作电压。
4.驱动器保险断掉:驱动器供电系统工作电压一切正常而电机不工作中并且驱动器标示灯没亮,这时候能够分析判断为驱动器内保险断掉。假如驱动器內部是应用自修复保险,能够把电机和驱动器断掉,等一段时间,不接电机再度通电,假如驱动器能一切正常则表明电机有短路故障。
5.驱动器使能数据信号不对:使能数据信号不对时,电机会没有锁住情况。目前市面上大部分驱动器全是不用联接使能数据信号就可以一切正常工作中的,如果有通电不锁住常见故障时能够拨掉使能电极连接线以分辨是不是使能数据信号有误。
6.驱动器基本参数不对:一般为电流量设定过小,电流量不能驱动器电机。
7.电源线接触不良现象:电源线空气氧化或螺钉没卡紧。
8.电机自身的难题:电机轴锈蚀卡住、退磁、短路等。
9.脉冲信号难题:脉冲信号不符驱动器的数据信号规定,如脉冲宽度很小、单脉冲頻率太高、单脉冲的脉冲信号太低(如驱动器必须9V的脉冲信号,而出示的是3.3V)。
10.驱动器內部电路故障:假如手里有好几个同型的驱动器能够立即对换得分辨。
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很多朋友误以为步进电机驱动器的细分越高,步进电机的精度就越高,其实这是一种错误的观念。
1、要了解细分,先要弄清步距角这个概念:它表示控制系统每发一个步进脉冲信号,所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值,如SVM060630型电机给出的值为0.9°/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。
2、细分数就是指电机运行时的真正步距角是固有步距角(整步)的几分指一。从上表可以看出:步进电机驱动器工作在10细分状态时,其步距角只为‘电机固有步距角’的十分之一,这就是细分的基本概念。
3、更为准确地描述驱动器细分特性的是运行拍数,运行拍数指步进电机运行时每转一个齿距所需的脉冲数。请注意,如果运行拍数设为30,按上表对应关系细分数为不是一个整数。细分功能完全是由步进驱动器靠精确控制电机的相电流所产生的,与串机无关
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实际上两种电机的控制都是调压,只是由于无刷直流采用了电子换向,所以要有数字控制才可以实现了,而有刷直流是通过碳刷换向的,利用可控硅等传统模拟电路都可以控制,比较简单。
有刷马达调速过程是调整马达供电电源电压的高低。调整后的电压电流通过整流子及电刷地转换,改变电极产生的磁场强弱,达到改变转速的目的。这一过程被称之为变压调速。
无刷马达调速过程是马达的供电电源的电压不变,改变电调的控制信号,通过微处理器再改变大功率MOS管的开关速率,来实现转速的改变。这一过程被称之为变频调速。
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深圳星火自动化科技有限公司陈博士拜访东莞道元自动化技术有限公司。与道元王总就步进电机、伺服电机驱动器的应用深入探讨,并合影留念。道元是一家科技型设备企业,作为富士康核心供应商,专门针对苹果产线研发精密设备。就电机驱动的合作,双方均有期待。
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减速电机就是普通电机加上了减速箱,这样便降低了转速,增加了扭力,使得普通电机有的更广泛的使用空间。
这种集成体通常也可称为齿轮马达或齿轮电机,通常由专业的减速机生产厂进行集成组装好后成套供货。减速电机广泛应用于钢铁行业、机械行业等。使用减速电机的优点是简化设计、节省空间。第二次世界大战后,军事电子装备的迅速发展促进了美国、苏联等国家微型减速电机,直流减速电机的开发和生产。随着减速电机行业的不断发展,越来越多的行业和企业运用到了减速电机,也有一批企业进入到了减速电机行业。
当前,在世界微型减速电机和直流减速电机市场上,德、法、英、美、中、韩等国保持领先水平。中国微型减速电机以及直流减速电机产业创建于20世纪50年代,从为满足武器装备配套需要开始,历经仿制、自行设计、研究开发、规模制造阶段,已形成产品开发、规模化生产、关键零部件、关键材料、专用制造设备、测试仪器等配套完整、国际化程度不断提高的产业体系。
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伺服电机又称执行电动机,在自动控制系统中,用作执行元件,把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降。
伺服电机主要靠脉冲来定位,基本上可以这样理解,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移,因为,伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样,和伺服电机接受的脉冲形成了呼应,或者叫闭环,如此一来,系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,这样,就能够很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位,可以达到0.001mm。
直流伺服电机又分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低,结构简单,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,需要维护,但维护不方便(换碳刷),而且会产生电磁干扰,对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。
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DCD1048HP是一款高性能、低功耗、低噪声、低速转矩大、效率高、温升低、
带霍尔传感器的直流无刷电机驱动器,具有完善的软硬件保护功能,驱动器
可通过串口通信接口与计算机相连,实现电机参数、保护参数、模拟信号输入
电压参数、额定转速参数等参数设置,适配功率 400W 内直流无刷电机,
应用于各类自动化设备,如物流搬运、传送设备、食品机械、包装机械、
抛光打磨、医疗设备、健身设备等众多领域。
深圳星火自动化科技有限公司,总部位于高新产业云集的深圳市宝安区,在北京设有分公司和生产基地,在无锡、青岛、汕头、浏阳等地设有办事处或分支机构。星火自动化定位于运动控制类产品的研发、生产与销售,主要产品为“STD系列”的数字式步进电机驱动器、伺服电机驱动器、步进电机、专用数控系统等,产品广泛应用于数控机床、医疗设备、纺织印刷、雕刻机、激光打标机、激光内雕机、电子设备、剥线机、包装机械、广告设备、贴标机、恒速应用、机器人等多个行业。
选型要点
工业应用中所用步进电机速度高达600~1500rpm,更高转速,可考虑闭环步进电机驱动,或是选用伺服驱动方案较合适步进电机选型步骤
(1)步距角的选择
按照电机相数不同,有三种步距角:1.8°(两相)、1.2°(三相)、0.72°(五相)。当然五相的步距角精度最高但其电机及驱动器价格较昂贵,所以国内极少采用。再加上现在的主流步进驱动器都采用了细分驱动技术,在4细分以下,细分步距角精度还是可以保证的,所以如果单独从步距角精度的指标考虑,五相步进电机可以由两相或三相步进电机取代。例如,在某种导程为5mm的丝杆负载应用中,如果采用两相步进电机,驱动器设置在4细分,则电机每转的脉冲数为200×4=800个,脉冲当量为5÷800=0.00625mm=6.25μm,此精度可以满足大部分应用要求。(2)静转矩(保持转矩)选择
常用负载传动机构有同步带、丝杆、齿轮齿条等,客户首先计算其机器负载(主要是加速转矩加上摩擦转矩)折算到电机轴上所需负载转矩。然后按照电杋所需最高运行速度,分以下两种不同使用情况选用合适保持转矩的步进电机①对所需电机速度为300pm以下的应用:如机器负载折算到电机轴上所需负载转矩为T1,则此负载转矩再乘以一个安全系数SF(一般取1.5-2.0),即得到所需步进电机的保持转矩Tn②2对所需电机速度为300pm以上的应用:设最高转速Nmax,如机器负载折算到电机轴上所需负载转矩为T1,则此负载转矩再乘以安全系数SF(一般取2.5~3.5),即得到保持转矩Tn。初选一种合适型号。然后再利用矩频曲线进行查验对比:在矩频曲线上,用户所需的最高转速Nmax,对应此最高速度的最大失步转矩为T2,则此最大失步转矩T2需比T1大20%以上。否则,需重新选定保持转矩大一个规格的电机,按照新选电机的矩频曲线重新查验对比。
(3)电机机座号选择电机机座越大,其保持转矩越大。
(4)按照额定电流来选定配套步进驱动器。
例如,某电机57CM23的额定电流为5A,则你选配的驱动器的允许最大电流需5A以上(请注意是有效值而不是峰值),否则你如果选了一款最大电流仅3A的驱动器,则电机的最大输出转矩仅能60%左右!5、应用经验
(1)步进电机的低频共振问题
细分步进驱动器是降低步进电机低频共振的有效方法。在150rpm以下,细分驱动对降低电机振动效果是很明显的。理论上,分越大,对降低步进电机振动效果越好,但实际情况是,细分增大到8或16以后,对降低步进电机振动的改善效果就已经达极致了近几年国内外已有抗低频共振的步进驱动器上市,星火STD. 递归DGD 系列产品,釆用了抗低频共振技术。该系列驱动器利用谐波补偿,通过幅值、相位的匹配补偿,可以极大程度的降低步进电杋低频振动,实现电机低振动低噪声运行。
(2)步进电机细分对定位精度的影响
步进电机细分驱动电路不但可以提高裝备运动的平稳性,而且可以有效地提高装备的定位精度。试验表明:在同步带传动的运动平台上,步进电机4细分时,电机每步都可以准确定位。
深圳星火自动化科技有限公司,总部位于高新产业云集的深圳市宝安区,在北京设有分公司和生产基地,在无锡、青岛、汕头、浏阳等地设有办事处或分支机构。星火自动化定位于运动控制类产品的研发、生产与销售,主要产品为“STD系列”的数字式步进电机驱动器、伺服电机驱动器、步进电机、专用数控系统等,产品广泛应用于数控机床、医疗设备、纺织印刷、雕刻机、激光打标机、激光内雕机、电子设备、剥线机、包装机械、广告设备、贴标机、恒速应用、机器人等多个行业。
步进电机转速到底能达到多少转/分钟,一直是很多人心中的疑问。
所谓步进电机,就是根据控制信号运动,一个脉冲信号走一步,步进角则根据固有参数计算,比如以5相步进电机为例,采用基本步进角即无细分,则每给一个脉冲信号,步进电机运转0.72°,500脉冲一圈。所以当脉冲的频率越高时,步进电机的运转速度越快,比如脉冲频率为500赫兹,则一秒转一圈,依次计算即可。若牵涉到细分了,则根据细分后的步进角计算即可。
通过调节输入驱动器的脉冲频率以及驱动器的细分参数来达到调节步进电机转速,实际是控制单位时间内步进电机的步数。
相比于异步电机,步进电机1000转/分就相当于高速运转了,但是1000转/分对于步进电机而言到底有什么实际意义呢?
步进电机转速上升时伴随着扭矩的下降,当步进电机扭矩下降到一定程度时,自身的扭矩已经不能带动其自身的重量,导致电机停止。
不同型号的步进电机使用不同的驱动器所能达到的最高转速是不一样的
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1、控制精度不同。步进电机的相数和拍数越多,它的精确度就越高,伺服电机取块于自带的编码器,编码器的刻度越多,精度就越高。
2、控制方式不同;一个是开环控制,一个是闭环控制。
3、低频特性不同;步进电机在低速时易出现低频振动现象,当它工作在低速时一般采用阻尼技术或细分技术来克服低频振动现象,伺服电机运转非常平稳,即使在低速时也不会出现振动现象。
4、矩频特性不同;步进电机的输出力矩会随转速升高而下降,交流伺服电机为恒力矩输出。
5、过载能力不同;步进电机一般不具有过载能力,而交流电机具有较强的过载能力。
6、运行性能不同;步进电机的控制为开环控制,启动频率过高或负载过大易丢步或堵转的现象,停止时转速过高易出现过冲现象,交流伺服驱动系统为闭环控制,驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样,内部构成位置环和速度环,一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象,控制性能更为可靠。
7、速度响应性能不同;步进电机从静止加速到工作转速需要上百毫秒,而交流伺服系统的加速性能较好,一般只需几毫秒,可用于要求快速启停的控制场合
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在对当前设备进行升级改造时,往往会要求更大负载、更高速度、更快运行节拍等。但受空间结构的限制,无法变更电动机的安装尺寸。那么,如何在不改变电机安装尺寸的情况下增加转矩?
转矩的影响因素很多,本次我们挑选了其中4个影响电动机转矩的因素进行讲解。
1、线圈卷数
2、驱动电流
3、转子定子之间的空隙
4、驱动方式
步进电动机的转矩与线圈卷数成有关。线圈卷数越多,起动时转矩大,但高速时转矩小。线圈卷数越少,起动时转矩小,但与卷数多时相比,高速时转矩较大。
驱动电流对转矩的影响
步进电动机的转矩与驱动电流成正比。电动机的驱动电流越大,电动机的输出转矩就越大。
但相对的,驱动电流越大,电动机的发热量也越大。因此,输入电流不能超过额定电流值。
根据上述内容,结合命题在不改变电动机安装尺寸的情况下增大转矩,可以考虑以下解决方案
一、利用2相/5相步进电动机的不同转矩特性
2相步进电动机和5相步进电动机的结构不同。2相步进电动机定子上的小齿个数比5相步进电动机更多,对转子的磁力吸引更强。并且2相步进电动机有更多的空间可以卷线圈,因此低速时2相电动机的转矩较5相电动机更高。
下图是相同安装尺寸,2相/5相步进电动机的转矩特性对比。
选用时可以根据实际转速的需要,高速段选用5相产品,低速段选用2相产品。但市面上对常用为两相步进电机,非特殊情况不会选用五相步进电机。
二、选用大电流产品
使用驱动电流更大的产品,可以获得转矩提升。
以谱思PMC007C6SXP系列闭环一体化步进电机为例,设置不同大小相电流可得到不同扭矩输出,电流越大,扭矩输出越大。
虽然电动机的驱动电流提高后转矩会随之增加。但相对的,电动机的发热量也会增加。温度过高会导致电动机线圈的绝缘劣化,缩短电动机的寿命。因此在设计和使用产品时,必须考虑发热量,将驱动电流设定在合理范围内。
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