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步進電機相關基礎知識

1、什麼是步進電機?

步進電機是將電脈衝訊號轉變為角位移或線位移的開環控制電機,是現代數字程式控制系統中的主要執行元件,應用極為廣泛。在非超載的情況下,電機的轉速停止的位置只取決於脈衝訊號頻率脈衝數,而不受負載變化的影響,當步進驅動器接收到一個脈衝訊號,它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度,稱為“步距角”,它的旋轉是以固定的角度一步一步執行的。可以通過控制脈衝個數來控制角位移量,從而達到準確定位的目的;同時可以通過控制脈衝頻率來控制電機轉動的速度和加速度,從而達到調速的目的。

步進電機相對於其它控制用途電機的最大區別是,它接收數字控制訊號電脈衝訊號並轉化成與之相對應的角位移或直線位移,它本身就是一個完成數字模式轉化的執行元件。而且它可開環位置控制,輸入一個脈衝訊號就得到一個規定的位置增量,這樣的所謂增量位置控制系統與傳統的直流控制系統相比,其成本明顯減低,幾乎不必進行系統調整。步進電機的角位移量與輸入的脈衝個數嚴格成正比,而且在時間上與脈衝同步。因而只要控制脈衝的數量、頻率和電機繞組的相序,即可獲得所需的轉角、速度和方向。

2、 什麼是步進電機驅動器?
步進電機是一種感應電機,它的工作原理是利用電子電路,將直流電變成分時供電的,多相時序控制電流,用這種電流為步進電機供電,步進電機才能正常工作,驅動器就是為步進電機分時供電的,多相時序控制器。
雖然步進電機已被廣泛地應用,但步進電機並不能像普通的直流電機、交流電機在常規下使用。它必須由雙環形脈衝訊號、功率驅動電路等組成控制系統方可使用。

下圖就是常見的步進電機和驅動器
這裡寫圖片描述

3、步進電機兩相和三相/五相的區別是什麼?
步進電機的相數:
是指電機內部的線圈組數,目前常用的有二相、三相、四相、五相步進電機。電機相數不同,其步距角也不同,一般二相電機的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72° 。在沒有細分驅動器時,使用者主要靠選擇不同相數的步進電機來滿足自己步距角的要求。如果使用細分驅動器,則‘相數’將變得沒有意義,使用者只需在驅動器上改變細分數,就可以改變步距角。
現在比較常用的步進電機包括反應式步進電機(VR)、永磁式步進電機(PM)、混合式步進電機(HB)和單相式步進電機等。
永磁式步進電機一般為兩相,轉矩和體積較小,步進角一般為7.5度 或15度;
反應式步進電機一般為三相,可實現大轉矩輸出,步進角一般為1.5度,但噪聲和振動都很大。反應式步進電機的轉子磁路由軟磁材料製成,定子上有多相勵磁繞組,利用磁導的變化產生轉矩。
混合式步進電機是指混合了永磁式和反應式的優點。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。這種步進電機的應用最為廣泛。

4、什麼是減速步進電機,它的作用是什麼?
步進電機配上優質的行星減速箱,就是減速步進電機。
減速步進電機的用途:
1.增大電機工作力矩,減小法蘭尺寸;
2.增大電機轉動慣量,提高電機的啟停剛性;
3.提高步進電機解析度;
4.避開步進電機速度共振區。

5、步進電機和驅動器的選擇方法:

判斷需多大力矩:靜扭矩是選擇步進電機的主要引數之一。負載大時,需採用大力矩電機。力矩指標大時,電機外形也大。

判斷電機運轉速度:轉速要求高時,應選相電流較大、電感較小的電機,以增加功率輸入。且在選擇驅動器時採用較高供電電壓。

選擇電機的安裝規格:如57、86、110等,主要與力矩要求有關。

確定定位精度和振動方面的要求情況:判斷是否需細分,需多少細分。

根據電機的電流、細分和供電電壓選擇驅動器。