[post]步進電機14問
1.什么是步進電機? 步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。通俗一點講：當(dāng)步進驅(qū)動器接收到 一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（及步進角）。您可以 通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時您可以通過控制脈沖頻 率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。
2.步進電機分哪幾種? 步進電機分三種：永磁式（PM） ，反應(yīng)式（VR）和混合式（HB） 永磁式步進一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為7.5度 或15度； 反應(yīng)式步進一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很 大。在歐美等發(fā)達(dá)國家80年代已被淘汰；混合式步進是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它 又分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為 0.72度。這種步進電機的 應(yīng)用最為廣泛。
3.什么是保持轉(zhuǎn)矩（HOLDING TORQUE）? 保持轉(zhuǎn)矩（HOLDING TORQUE）是指步進電機通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。 它是步進電機最重要的參數(shù)之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進電 機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就 成為了衡量步進電機最重要的參數(shù)之一。比如，當(dāng)人們說2N.m的步進電機，在沒有特殊說明 的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進電機。
4.什么是DETENT TORQUE? DETENT TORQUE 是指步進電機沒有通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。 DETENT TORQUE 在國內(nèi)沒有統(tǒng)一的翻譯方式，容易使大家產(chǎn)生誤解； 由于反應(yīng)式步進電機的轉(zhuǎn)子不是永磁材料，所以它沒有DETENT TORQUE。
5.步進電機精度為多少？是否累積? 一般步進電機的精度為步進角的3-5%，且不累積。
6.步進電機的外表溫度允許達(dá)到多少? 步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此 電機外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁 點都在攝氏130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上，所以步進電機外表溫度在攝氏80-90 度完全正常。
7.為什么步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降? 當(dāng)步進電機轉(zhuǎn)動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動 勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。
8.為什么步進電機低速時可以正常運轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲? 步進電機有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈 沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情 況下，啟動頻率應(yīng)更低。如果要使電機達(dá)到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻 率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。
9.如何克服兩相混合式步進電機在低速運轉(zhuǎn)時的振動和噪聲? 步進電機低速轉(zhuǎn)動時振動和噪聲大是其固有的缺點，一般可采用以下方案來克服： A.如步進電機正好工作在共振區(qū)，可通過改變減速比等機械傳動避開共振區(qū)；B.采用帶有細(xì)分功能的驅(qū)動器，這是最常用的、最簡便的方法； C.換成步距角更小的步進電機，如三相或五相步進電機； D.換成交流伺服電機，幾乎可以完全克服震動和噪聲，但成本較高； E.在電機軸上加磁性阻尼器，市場上已有這種產(chǎn)品，但機械結(jié)構(gòu)改變較大。
10.細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分?jǐn)?shù)是否能代表精度? 步進電機的細(xì)分技術(shù)實質(zhì)上是一種電子阻尼技術(shù)（請參考有關(guān)文獻），其主要目的是減 弱或消除步進電機的低頻振動，提高電機的運轉(zhuǎn)精度只是細(xì)分技術(shù)的一個附帶功能。比如對 于步進角為1.8° 的兩相混合式步進電機，如果細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)置為4，那么電機的 運轉(zhuǎn)分辨率為每個脈沖0.45°，電機的精度能否達(dá)到或接近0.45°，還取決于細(xì)分驅(qū)動器的 細(xì)分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細(xì)分驅(qū)動器精度可能差別很大；細(xì)分?jǐn)?shù)越大精度 越難控制。
11.四相混合式步進電機與驅(qū)動器的串聯(lián)接法和并聯(lián)接法有什么區(qū)別? 四相混合式步進電機一般由兩相驅(qū)動器來驅(qū)動，因此，連接時可以采用串聯(lián)接法或并聯(lián) 接法將四相電機接成兩相使用。串聯(lián)接法一般在電機轉(zhuǎn)速較的場合使用，此時需要的驅(qū)動器 輸出電流為電機相電流的0.7倍，因而電機發(fā)熱小；并聯(lián)接法一般在電機轉(zhuǎn)速較高的場合使 用（又稱高速接法），所需要的驅(qū)動器輸出電流為電機相電流的1.4倍，因而電機發(fā)熱較 大。
12.如何確定步進電機驅(qū)動器的直流供電電源? A.電壓的確定 混合式步進電機驅(qū)動器的供電電源電壓一般是一個較寬的范圍（比如IM483的供電 電壓為12～48VDC），電源電壓通常根據(jù)電機的工作轉(zhuǎn)速和響應(yīng)要求來選擇。如果電機工作 轉(zhuǎn)速較高或響應(yīng)要求較快，那么電壓取值也高，但注意電源電壓的紋波不能超過驅(qū)動器的最 大輸入電壓，否則可能損壞驅(qū)動器。 B.電流的確定 供電電源電流一般根據(jù)驅(qū)動器的輸出相電流I來確定。如果采用線性電源，電源電 流一般可取I 的1.1～1.3倍；如果采用開關(guān)電源，電源電流一般可取I 的1.5～2.0倍。
13.混合式步進電機驅(qū)動器的脫機信號FREE一般在什么情況下使用? 當(dāng)脫機信號FREE為低電平時，驅(qū)動器輸出到電機的電流被切斷，電機轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài) （脫機狀態(tài)）。在有些自動化設(shè)備中，如果在驅(qū)動器不斷電的情況下要求直接轉(zhuǎn)動電機軸 （手動方式），就可以將FREE信號置低，使電機脫機，進行手動操作或調(diào)節(jié)。手動完成后， 再將FREE信號置高，以繼續(xù)自動控制。
14.如果用簡單的方法調(diào)整兩相步進電機通電后的轉(zhuǎn)動方向? 只需將電機與驅(qū)動器接線的A+和A-（或者B+和B-）對調(diào)即可。 ............................................................................ 關(guān)于驅(qū)動器的細(xì)分原理及一些相關(guān)說明（轉(zhuǎn)載） 在國外，對于步進系統(tǒng)，主要采用二相混合式步進電機及相應(yīng)的細(xì)分驅(qū)動器。 但在國內(nèi)，廣大用戶對“細(xì)分”還不是特別了解，有的只是認(rèn)為，細(xì)分是為了提高精 度，其實不然，細(xì)分主要是改善電機的運行性能，現(xiàn)說明如下：步進電機的細(xì)分控制是由驅(qū) 動器精確控制步進電機的相電流來實現(xiàn)的，以二相電機為例，假如電機的額定相電流為3A， 如果使用常規(guī)驅(qū)動器（如常用的恒流斬波方式）驅(qū)動該電機，電機每運行一步，其繞組內(nèi)的 電流將從0突變?yōu)?A或從3A突變到0，相電流的巨大變化，必然會引起電機運行的振動和噪音。如果使用細(xì)分驅(qū)動器，在10細(xì)分的狀態(tài)下驅(qū)動該電機，電機每運行一微步，其繞組內(nèi)的 電流變化只有0.3A而不是3A，且電流是以正弦曲線規(guī)律變化，這樣就大大的改善了電機的振 動和噪音，因此，在性能上的優(yōu)點才是細(xì)分的真正優(yōu)點。由于細(xì)分驅(qū)動器要精確控制電機的 相電流，所以對驅(qū)動器要有相當(dāng)高的技術(shù)要求和工藝要求，成本亦會較高。注意，國內(nèi)有一 些驅(qū)動器采用“平滑”來取代細(xì)分，有的亦稱為細(xì)分，但這不是真正的細(xì)分，望廣大用戶一 定要分清兩者的本質(zhì)不同： 1．“平滑”并不精確控制電機的相電流，只是把電流的變化率變緩一些，所以“平 滑”并不產(chǎn)生微步，而細(xì)分的微步是可以用 來精確定位的。 2．電機的相電流被平滑后，會引起電機力矩的下降，而細(xì)分控制不但不會引起電機力矩的 下降，相反，力矩會有所增加。[/post]
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