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步进电动机空载换向(步进电机在带负载下的启动

来源:www.xrdq.ne   时间:2022-12-29 11:18   点击:198  编辑:admin   手机版

1. 步进电机在带负载下的启动频率比空载要

进电机起动后,当控制脉冲频率连续上升而维持不失步的最高频率,称为运行频率。通常给出的也是空载情况下的运行频率。

当电机带羊一定的负载运行时,运行频率与负载转矩大小有关,两者的关系称为运行矩频特性,在技术数据中通常也是发表格或曲线形式表示。

提高运行频率对于提高生产率和系统的快速性具有很大的实际意义。

由于运行频率比起动频率要高得多,所以使用时常通过自动升、降频控制线路先在低频(不大于起动频率)下使电机起动,然后逐渐升频到工作频率使电机处于连续运行,升频时间一般不大于1秒。

PPS是每秒脉冲数,PPS 300而N.CM 120是指脉冲频率300HZ式力矩120ncm

2. 步进电机空载电流

步进电机锁相运行时,电流是额定电流的30%-50%。电流大,步进电机外表温度70-80度是正常现象。

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。

3. 步进电机在带负载下的启动频率比空载要高吗

● 控制电动机

1无刷直流电动机

无刷直流电机(BLDCM)是在有刷直流电动机的基础上发展来的,但它的驱动电流是不折不扣的交流;无刷直流电机又可以分为无刷速率电机和无刷力矩电机。一般地,无刷电机的驱动电流有两种,一种是梯形波(一般是“方波”),另一种是正弦波。有时候把前一种叫直流无刷电机,后一种叫交流伺服电机,确切地讲是交流伺服电动机的一种。

无刷直流电机为了减少转动惯量,通常采用“细长”的结构。无刷直流电机在重量和体积上要比有刷直流电机小的多,相应的转动惯量可以减少40%—50%左右。由于永磁材料的加工问题,致使无刷直流电机一般的容量都在100kW以下。

这种电动机的机械特性和调节特性的线性度好,调速范围广,寿命长,维护方便噪声小,不存在因电刷而引起的一系列问题,所以这种电动机在控制系统中有很大的应用潜力。

2 步进电动机

所谓步进电动机就是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构;更通俗一点讲:当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。我们可以通过控制脉冲的个数来控制电机的角位移量,从而达到精确定位的目的;同时还可以通过控制脉冲频率来控制电动机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。目前,比较常用的步进电动机包括反应式步进电动机(VR)、永磁式步进电动机(PM)、混合式步进电动机(HB)和单相式步进电动机等。

步进电动机和普通电动机的区别主要就在于其脉冲驱动的形式,正是这个特点,步进电动机可以和现代的数字控制技术相结合。但步进电动机在控制精度、速度变化范围、低速性能方面都不如传统闭环控制的直流伺服电动机;所以主要应用在精度要求不是特别高的场合。由于步进电动机具有结构简单、可靠性高和成本低的特点,所以步进电动机广泛应用在生产实践的各个领域;尤其是在数控机床制造领域,由于步进电动机不需要A/D转换,能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移,所以一直被认为是最理想的数控机床执行元件。

除了在数控机床上的应用,步进电机也可以用在其他的机械上,比如作为自动送料机中的马达,作为通用的软盘驱动器的马达,也可以应用在打印机和绘图仪中。

此外,步进电动机也存在许多缺陷;由于步进电机存在空载启动频率,所以步进电机可以低速正常运转,但若高于一定速度时就无法启动,并伴有尖锐的啸叫声;不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大,细分数越大精度越难控制;并且,步进电机低速转动时有较大的振动和噪声。

3伺服电动机

伺服电动机广泛应用于各种控制系统中,能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量,拖动被控制元件,从而达到控制目的。

伺服电动机有直流和交流之分;最早的伺服电动机是一般的直流电动机,在控制精度不高的情况下,才采用一般的直流电机做伺服电动机。目前的直流伺服电动机从结构上讲,就是小功率的直流电动机,其励磁多采用电枢控制和磁场控制,但通常采用电枢控制。

旋转电机的分类,直流伺服电动机在机械特性上能够很好的满足控制系统的要求,但是由于换向器的存在,存在许多的不足:换向器与电刷之间易产生火花,干扰驱动器工作,不能应用在有可燃气体的场合;电刷和换向器存在摩擦,会产生较大的死区;结构复杂,维护比较困难。

交流伺服电动机本质上是一种两相异步电动机,其控制方法主要有三种:幅值控制、相位控制和幅相控制。

一般地,伺服电动机要求电动机的转速要受所加电压信号的控制;转速能够随着所加电压信号的变化而连续变化;电动机的反映要快、体积要小、控制功率要小。伺服电动机主要应用在各种运动控制系统中,尤其是随动系统。

4力矩电动机

所谓的力矩电动机是一种扁平型多极永磁直流电动机。其电枢有较多的槽数、换向片数和串联导体数,以降低转矩脉动和转速脉动。力矩电动机有直流力矩电动机和交流力矩电动机两种。

其中,直流力矩电动机的自感电抗很小,所以响应性很好;其输出力矩与输入电流成正比,与转子的速度和位置无关;它可以在接近堵转状态下直接和负载连接低速运行而不用齿轮减速,所以在负载的轴上能产生很高的力矩对惯性比,并能消除由于使用减速齿轮而产生的系统误差。

交流力矩电动机又可以分为同步和异步两种,目前常用的是鼠笼型异步力矩电动机,它具有低转速和大力矩的特点。一般地,在纺织工业中经常使用交流力矩电动机,其工作原理和结构和单相异步电动机的相同,但是由于鼠笼型转子的电阻较大,所以其机械特性较软。

5开关磁阻电动机

开关磁阻电动机是一种新型调速电动机,结构极其简单且坚固,成本低,调速性能优异,是传统控制电动机强有力竞争者,具有强大的市场潜力。

● 功率电动机

1 直流电动机

直流电动机是出现最早的电动机,大约在19世纪末,其大致可分为有换向器和无换向器两大类。直流电动机有较好的控制特性直流电动机在结构、价格、维护方面都不如交流电动机,但是由于交流电动机的调速控制问题一直未得到很好的解决方案,而直流电动机具有调速性能好、起动容易、能够载重起动等优点,所以目前直流电动机的应用仍然很广泛,尤其在可控硅直流电源出现以后。

2 异步电动机

异步电动机是基于气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩而实现能量转换的一种交流电机。异步电动机一般为系列产品,品种规格繁多,其在所有的电动机中应用最为广泛,需量最大;目前,在电力传动中大约有90%的机械使用交流异步电动机,所以,其用电量约占总电力负荷的一半以上。

异步电动机具有结构简单,制造、使用和维护方便,运行可靠以及质量较小,成本较低等优点。并且,异步电机有较高的运行效率和较好的工作特性,从空载到满载范围内接近恒速运行,能满足大多数工农业生产机械的传动要求。异步电动机主要广泛应用于驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备、矿山机械、轻工机械、农副产品加工机械等大多数工农生产机械以及家用电器和医疗器械等。

在异步电动机中较为常见的是单相异步电动机和三相异步电动机,其中三相异步电动机是异步电动机的主体。而单相异步电动机一般用于三相电源不方便的地方,大部分是微型和小容量的电机,在家用电器中应用比较多,例如电扇、电冰箱、空调、吸尘器等。

3 同步电动机

所谓同步电动机就是在交流电的驱动下,转子与定子的旋转磁场同步运行的电动机。同步电动机的定子和异步电动机的完全一样;但其转子有“凸极式”和“隐极式”两种。凸极式转子的同步电动机结构简单、制造方便,但是机械强度较低,适用于低速运行场合;隐极式同步电动机制造工艺复杂,但机械强度高,适用于高速运行场合。

同步电动机的工作特性与所有的电动机一样, 同步电动机也具有“可逆行”,即它能按发电机方式运行,也可以按电动机方式运行。

同步电动机主要用于大型机械,如鼓风机、水泵、球磨机、压缩机、轧钢机以及小型、微型仪器设备或者充当控制元件;其中三相同步电动机是其主体。此外,还可以当调相机使用,向电网输送电感性或者电容性无功功率。

●信号电机

1 位置信号电机

目前,最有代表性的位置信号电机:旋转变压器、感应同步器和自整角机。

旋转变压器本质上是可以随意改变一次绕组和二次绕组耦合程度的变压器。其结构和绕线式异步电动机相同,定子和转子各有两组相互垂直的分布绕组,转子绕组利用滑环和电刷与外电路联接。当一次绕组励磁以后,二次绕组的输出电压和转子的转角成正弦、余弦、线性或者其他函数关系,可以用于计算装置中的坐标变换和三角运算,还可以在控制系统中作为角度数据传输和移相器使用。

感应同步器是一种高精度的位置或角度检测元件,有圆盘式和直线式两种。圆盘式感应同步器用来测量转角位置;而直线式感应同步器用来测量线位移。

自整角机是一种感应式机电元件,被广泛地应用于随动系统中,作为角度传输、变换和指示的装置。在控制系统中经常两台或者多台联合使用,使机械上互不相连的两根或多根轴能够自动地保持相同的转角变化,或者同步旋转。

2 速度信号电机

最有代表性的速度信号电机是测速发电机,其实质上是一种将转速变换为电信号的机电磁元件,其输出电压与转速成正比。从工作原理上讲,它属于“发电机”的范畴。测速发电机在控制系统中主要作为阻尼元件、微分元件、积分元件和测速元件来使用。

测速发电机有直流和交流之分;而直流测速发电机又有他励和永磁之分,其结构和工作原理与小功率直流发电机相同,通常输出功率较小,作为计算元件时要求其输出电压的线性误差和温度误差低于一个上限。而交流测速发电机又有同步和异步之分;同步测速发电机包括:永磁式、感应式和脉冲式;异步测速发电机应用最广泛的是杯型转子异步测速发电机。

4. 步进电机空载启动频率是多少

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲:当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(及步进角)。

您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。步进电机有一个技术参数: 空载启动频率, 即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率。如果在脉冲频率高于空载启动频率,步进电机不能正常启动,可能发生丢步或堵转现象。

在有负载的情况下,启动频率应更低。

如果要使电机高速转动,脉冲频率应该有一个合理的加速过程,即启动频率较低,然后按一定加速度升到所希望的高频(电机转速从低速升到高速)。

启动频率 = 启动转速 × 每转多少步空载启动转速就是步进电机不通过加减速不负载直接转动起来。

当步进电机转动时,电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高,反向电动势越大。

在它的作用下,电机随频率(或速度)的增大而相电流减小,从而导致力矩下降。

5. 步进电机的连续运行频率和它的负载转矩

步进电机的转速与脉冲频率成正比,即脉冲频率越高步进电机的转速也越高,但提高了脉冲频率虽然达到了提速作用,却损失了力矩。

力矩随脉冲频率升高而下降的原因: 步进电机产生失步的两个原因就是: 一、控制脉冲频率高,此时转子的加速度小于步进电机定子旋转磁场的速度。在步进电机供电电源设计好后,定子线圈冲电时间常数基本是固定的,假设时间常数是0.02S(0.02S充电到最大值的63%),如果步进电机接受的脉冲周期大于0.04S(占空比为50%,频率小于25HZ),定子线圈即可以获得足够的能量产生足够带动转子的力矩。如果脉冲频率过高,比如50HZ(占空比为50%,脉冲周期大于0.02S),定子线圈获得的充电时间才0.01S,少了一半的充电时间,产生的力矩就减少了很多,致使转子跟不上定子旋转磁场的速度,每一步都落后于应该到达的平衡位置,并且距离平衡位置越来越远。积累下来的结果就造成了失步. 当然50HZ的频率太小了,本例子只是为了便于说明,随意说了一个数解决方法:1、降低脉冲频率,别认为麻烦,调试步进电机大部分是调节脉冲频率的过程 2、如果不想因降低频率而造成速度太低,那么加大步进电机供电电流 3、减轻电机的负载 二、控制脉冲频率低,此时转子的速度高于步进电机定子旋转磁场的速度。还以上面的0.02S充电时间常数为例,脉冲频率低,定子线圈充电充分,其产生的力矩就大,此时电机的负载如果较轻,转子就会超过应该到达的平衡位置,定子磁场又要拉转子回到平衡位置,同样其在回平衡位置时又会反越过平衡位置而落后于平衡位置,恰恰此时下一个脉冲到来,于是转子只好在落后于平衡位置的地方开始新一轮的步进。如此循环,同样造成每一步都落后于应该到达的平衡位置,并且距离平衡位置越来越远。积累下来的结果就造成了失步。解决方法:1、提高脉冲频率 2、不想太高速,那么减小步进电机供电电流。3,上面两者都不能调节,换力矩小的电机。伺服电机的说明书上一般都会给出矩频特性图,或是力矩与速的关系表。从大多品牌步进电机的矩频特性可以看出,步进电机在小于600转/分的速度时,输出力矩是正常的。超过1000转/分时,力矩急剧下降(当然也有部分电机在1200转/分时,力矩输出正常). 所以将步进电机的最高转速定为600转/分是较为理想的选择。当然这个600转/分不是一个通用的数据,具体还得去资讯厂家,向厂家要步进电机的矩频特性。600转/分的定义只是为了告诉您在选择电机或是前期设计转速,要考虑到步进电机转速小的特点!

6. 电动机在短时过载运行时,过载越多

端电压过低

定子接法不符合要求

机械原因

制造质量问题

选型不当,起动时间较长

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