步進電機主要特點有哪些
1)一般步進電機的精度為步進角的3-5%,且不累積。
2)步進電機外表允許的最高溫度取決于不同電機磁性材料的退磁點,步進電機溫度過高時會使電機的磁性材料退磁,從而導致力矩下降乃至于失步,因此電機外表允許的最高溫度應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。
3)步進電機的力矩會隨轉速的升高而下降。當步進電機轉動時,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,從而導致力矩下降。
4)步進電機低速時可以正常運轉,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。在有負載的情況下,啟動頻率應更低。如果要使電機達到高速轉動,脈沖頻率應有加速過程,即啟動頻率較低,然后按一定加速度升到所希望的高頻[4]。
2.1.4反應式步進電機原理
2.1.4.1結構
電機轉子均勻分布著很多小齒,定子齒有三個勵磁繞阻,其幾何軸線依次分別與轉子齒軸線錯開。0τ、1/3τ、2/3τ(相鄰兩轉子齒軸線間的距離為齒距以τ表示),即A與齒1相對齊,B與齒2向右錯開1/3τ,C與齒3向右錯開2/3τ,A'與齒5相對齊,(A'就是A,齒5就是齒1)如圖:
步進電機的三菱PLC控制
圖2-3定轉子的展開圖
2.1.4.2旋轉
三相如A相通電,B,C相不通電時,由于磁場作用,齒1與A對齊,(轉子不受任何力,以下均同)。如B相通電,A,C相不通電時,齒2應與B對齊,此時轉子向右移過1/3τ,此時齒3與C偏移為1/3τ,齒4與A偏移(τ-1/3τ)=2/3τ。如C相通電,A,B相不通電,齒3應與C對齊,此時轉子又向右移過1/3τ,此時齒4與A偏移為1/3τ對齊。如A相通電,B,C相不通電,齒4與A對齊,轉子又向右移過1/3τ這樣經(jīng)過A、B、C、A分別通電狀態(tài),齒4(即齒1前一齒)移到A相,電機轉子向右轉過一個齒距,如果不斷地按A,B,C,A……通電,電機就每步(每脈沖)1/3τ,向右旋轉。如按A,C,B,A……通電,電機就反轉。
由此可見,電機的位置和速度由導電次數(shù)(脈沖數(shù))和頻率成一一對應關系。而方向由導電順序決定。不過,出于對力矩、平穩(wěn)、噪音及減少角度等方面考慮。往往采用A-AB-B-BC-C-CA-A這種導電狀態(tài),所以本設計采用三相六拍。這樣將原來每步1/3τ改變?yōu)?/6τ。甚至于通過二相電流不同的組合,使其1/3τ變?yōu)?/12τ,1/24τ,這就是電機細分驅動的基本理論依據(jù)[5]。
不難推出:電機定子上有m相勵磁繞阻,其軸線分別與轉子齒軸線偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且導電按一定的相序電機就能正反轉被控制——這是步進電機旋轉的物理條件。只要符合這一條件我們理論上可以制造任何相的步進電機,出于成本等多方面考慮,市場上一般以二、三、四、五相為多。
2.1.5步進電機在工業(yè)控制領域的主要應用
步進電機作為執(zhí)行元件,是機電一體化的關鍵產(chǎn)品之一,廣泛應用在各種家電產(chǎn)品中,例如打印機、磁盤驅動器、玩具、雨刷、機械手臂和錄像機等。另外步進電機也廣泛應用于各種工業(yè)自動化系統(tǒng)中。由于通過控制脈沖個數(shù)可以很方便的控制步進電機轉過的角位移,且步進電機的誤差不積累,可以達到準確定位的目的。還可以通過控制頻率很方便的改變步進電機的轉速和加速度,達到任意調(diào)速的目的,因此步進電機可以廣泛的應用于各種開環(huán)控制系統(tǒng)中[6]。