步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速與脈沖頻率的關(guān)系
步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比,即脈沖頻率越高步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也越高,但提高了脈沖頻率雖然達(dá)到了提速作用,卻損失了力矩。
力矩隨脈沖頻率升高而下降的原因: 步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生失步的兩個原因就是:
一、控制脈沖頻率高,此時轉(zhuǎn)子的加速度小于步進(jìn)電機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場的速度。 在步進(jìn)電機(jī)供電電源設(shè)計好后,定子線圈沖電時間常數(shù)基本是固定的,假設(shè)時間常數(shù)是0.02S(0.02S充電到最大值的63%),如果步進(jìn)電機(jī)接受的脈沖周期大于0.04S(占空比為50%,頻率小于25HZ),定子線圈即可以獲得足夠的能量產(chǎn)生足夠帶動轉(zhuǎn)子的力矩。如果脈沖頻率過高,比如50HZ(占空比為50%,脈沖周期大于0.02S),定子線圈獲得的充電時間才0.01S,少了一半的充電時間,產(chǎn)生的力矩就減少了很多,致使轉(zhuǎn)子跟不上定子旋轉(zhuǎn)磁場的速度,每一步都落后于應(yīng)該到達(dá)的平衡位置,并且距離平衡位置越來越遠(yuǎn)。積累下來的結(jié)果就造成了失步。
當(dāng)然50HZ的頻率太小了,本例子只是為了便于說明,隨意說了一個數(shù)解決方法:
1、降低脈沖頻率,別認(rèn)為麻煩,調(diào)試步進(jìn)電機(jī)大部分是調(diào)節(jié)脈沖頻率的過程
2、如果不想因降低頻率而造成速度太低,那么加大步進(jìn)電機(jī)供電電流
3、減輕電機(jī)的負(fù)載
二、控制脈沖頻率低,此時轉(zhuǎn)子的速度高于步進(jìn)電機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場的速度。 還以上面的0.02S充電時間常數(shù)為例,脈沖頻率低,定子線圈充電充分,其產(chǎn)生的力矩就大,此時電機(jī)的負(fù)載如果較輕,轉(zhuǎn)子就會超過應(yīng)該到達(dá)的平衡位置,定子磁場又要拉轉(zhuǎn)子回到平衡位置,同樣其在回平衡位置時又會反越過平衡位置而落后于平衡位置,恰恰此時下一個脈沖到來,于是轉(zhuǎn)子只好在落后于平衡位置的地方開始新一輪的步進(jìn)。如此循環(huán),同樣造成每一步都落后于應(yīng)該到達(dá)的平衡位置,并且距離平衡位置越來越遠(yuǎn)。積累下來的結(jié)果就造成了失步。 解決方法:
1、提高脈沖頻率
2、不想太高速,那么減小步進(jìn)電機(jī)供電電流。
3,上面兩者都不能調(diào)節(jié),換力矩小的電機(jī)。 伺服電機(jī)的說明書上一般都會給出矩頻特性圖,或是力矩與速的關(guān)系表。從大多品牌步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性可以看出,步進(jìn)電機(jī)在小于600轉(zhuǎn)/分的速度時,輸出力矩是正常的。超過1000轉(zhuǎn)/分時,力矩急劇下降(當(dāng)然也有部分電機(jī)在1200轉(zhuǎn)/分時,力矩輸出正常)。 所以將步進(jìn)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速定為600轉(zhuǎn)/分是較為理想的選擇。
當(dāng)然這個600轉(zhuǎn)/分不是一個通用的數(shù)據(jù),具體還得去資訊廠家,向廠家要步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性。 600轉(zhuǎn)/分的定義只是為了告訴您在選擇電機(jī)或是前期設(shè)計轉(zhuǎn)速,要考慮到步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速小的特點!
步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速與脈沖頻率的關(guān)系
1、何為步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)驅(qū)動器?
步進(jìn)電機(jī)是一種與專門用于速度和位置精確控制的特種電機(jī),它旋轉(zhuǎn)是以固定的角度(稱為“步距角” )一步一步運行的,故稱步進(jìn)電機(jī)。其特點是沒有累積誤差,接收到控制器發(fā)來的每一個脈沖信號,在驅(qū)動器的推動下電機(jī)運轉(zhuǎn)一個固定的角度,所以廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。
步進(jìn)驅(qū)動器是一種能使步進(jìn)電機(jī)運行的功率放大器,能把控制器發(fā)來的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的功率信號,電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比,所以控制脈沖頻率可以精確調(diào)速,控制脈沖數(shù)就可以精確定位。
2、何為驅(qū)動器的細(xì)分?步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率的關(guān)系是什么?
步進(jìn)電機(jī)由于自身特有結(jié)構(gòu)決定,出廠時都注明“電機(jī)固有步距角” (如 0.9°/1.8°,表示半步工作每走一步轉(zhuǎn)過的角度為 0.9°,整步時為 1.8°) 。但在很多精密控制和場合,整步的角度太大,影響控制精度,同時振動太大,所以要求分很多步走完一個電機(jī)固有步距角,這就是所謂的細(xì)分驅(qū)動,能夠?qū)崿F(xiàn)此功能的電子裝置稱為細(xì)分驅(qū)動器。
V=P*θe÷360*m
V:電機(jī)轉(zhuǎn)速(r/s) P:脈沖頻率(Hz) θe:電機(jī)固有步距角 m:細(xì)分?jǐn)?shù)(整步為 1,半步為 2)
3、細(xì)分步進(jìn)驅(qū)動器有何優(yōu)點?
? 因減少每一步所走過的步距角,提高了步距均勻度,因此可以提高控制精度。
? 可以大大地減少電機(jī)振動,低頻振蕩是步進(jìn)電機(jī)的固有特性,用細(xì)分是消除它的最好方法。
? 可以有效地減少轉(zhuǎn)矩脈動,提高輸出轉(zhuǎn)矩。
以上這些優(yōu)點普遍被用戶認(rèn)可,并給他們帶來實惠,所以建議您最好選用細(xì)分驅(qū)動器。
4、為什么我的電機(jī)只朝一個方向運轉(zhuǎn)?
? 可能方向信號太弱,或接線極性錯,或信號電壓太高燒壞方向限流電阻。
? 脈沖模式不匹配,信號是脈沖/方向,驅(qū)動器必須設(shè)置為此模式;若信號是 CW/CCW(雙脈沖模式) ,驅(qū)動器則必須也是此模式,否則電機(jī)只朝一個方向運轉(zhuǎn)。