1. 步进电动机的运动特性
无需编码器等反馈器件即可实现转速与转角(即位置)的控制(即开环控制),这是步进电机最大的特点。脉冲的频率决定电机的转速,而脉冲的个数决定电机的转角。同比直流伺服系统,步进电机具如下优势:
1、锁定位置时,电机不再耗电:步进电机特有的“静转矩”(又称“保持转矩”、“定位转矩”等),当电机停在某位置时,具有一定的锁定转矩。直流电机虽然也可通过驱动器锁定位置,但锁定时电机依然耗电;
2、体积小、寿命长:步进电机的寿命通常取决于轴承寿命,可达上万至数万小时,与等同尺寸的直流电机相比,步进电机的输出转矩更大。
3、成本低廉、驱动简单:由于是开环控制,省却了编码器等反馈器件,所以既简化了系统组成,又能有效降低成本。
但步进电机的旋转是一个高速重复的“启—停—启—停”过程,所以转动平滑性不如直流电机。步进电机还有一个谐振频率,当电机在某转速区间工作时,驱动的脉冲可能产生谐振而让电机抖动。另外,一旦发生某一脉冲未能驱动电机(俗称“丢步”,可能因干扰信号等而出现)时,开环系统无法检测和补偿。该问题虽然可以通过加装编码器等来解决,但这将导致成本上升,并且需要更复杂的驱动电路。
2. 步进电机功能特点
相比于普通电机,步进电机是可以指定转速、加减速、旋转圈数的电机。
一般工业场合,需要一定精度的旋转或线性运动的地方。比如你想让一个不重的东西精确的走一定距离(0.1mm精度),就可以用步进电机连丝杆,运动部件挂在丝杆上就可以了。
3. 步进电机的主要特性
设置步进电机驱动器的细分数,通常细分数越高,控制分辨率越高 ,但细分数太高则影响到最大进给速度,一般来说,对于模具机用户可考虑脉冲当量为0.001mm/P(此时最大进给速度为9600mm/min)或者 0.0005mm/P(此时最大进给速度为4800mm/min),对于精度要求不高的用户,脉冲当量可设置的大一些,如0.002mm/P(此时最大进 给速度为19200mm/min)或0.005mm/P(此时最大进给速度为48000mm/min)。对于两相步进电机,脉冲当量计算方法如下:脉冲当 量=丝杠螺距÷细分数÷200。
弯道加速度:用以描述多个进给轴联动时的加减速能力,单位是毫米/秒平方,它决定了机床在做圆弧运动时的最高速度。这个值越大,机床在做圆弧运动时的最大允许速度越大。通常,对于步进电机系统组成的机床,该值在400--1000之间,对于伺服电机系统,可以设置在1000--5000之间。如果是重型机床,该值要小一些。在设置过程中,开始设置小一点,运行一段时间,重复做各种典型联动运 动,注意观察,如果没有异常情况,然后逐步增加,如果发现异常情况,则降低该值,并留50%--100%的保险余量。
起跳速度:该参数对应步进电机的起跳频率。所谓起跳频率是步进电机不经过加速,能够直接 启动工作的最高频率。合理地选取该参数能够提高加工效率,并且能避开步进电机运动特性不好的低速段;但是如果该参数选取大了,就会造成闷车,所以一定要留有余量。在电机的出厂参数中,一般包含起跳频率参数。但是在机床装配好后,该值可能发生变化,一般要下降,特别是在做带负载运动时。所以,该设定参数最好 是在参考电机出厂参数后,再实际测量决定。
单轴加速度:用以描述单个进给轴的加减速能力,单位是毫米/秒平方。这个指标由机床的物 理特性决定,如运动部分的质量、进给电机的扭矩、阻力、切削负载等。这个值越大,在运动过程中花在加减速过程中的时间越小,效率越高。通常,对于步进电机,该值在100--500之间,对于伺服电机系统,可以设置在400--1200之间。在设置过程中,开始设置小一点,运行一段时间,重复做各种典型运动,注意观察,如果没有异常。
4. 步进电动机的运动特性是
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
5. 了解步进电机特性有什么作用
直流电机:输出或输入为直流电能的旋转电机
交流电机:输出或输入为交流电能的旋转电机
步进电机: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。步进电机分三种:永磁式(PM) ,反应式(VR)和混合式(HB)。永磁式步进一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度 或15度;反应式步进一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰;混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。
伺服电机 :伺服电动机又称执行电动机,在自动控制系统中,用作执行元件,把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降。
6. 步进电动机的运动特性是什么
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电机,是现代数字程序控制系统中的主要执行元件,应用极为广泛。。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,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,称为“步距角”,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。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。
步进电机是一种感应电机,它的工作原理是利用电子电路,将直流电变成分时供电的,多相时序控制电流,用这种电流为步进电机供电,步进电机才能正常工作,驱动器就是为步进电机分时供电的,多相时序控制器。
虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能像普通的直流电机,交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。步进电机作为执行元件,是机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日俱增,在各个国民经济领域都有应用。
步进电机又称为脉冲电机,基于最基本的电磁铁原理,它是一种可以自由回转的电磁铁,其动作原理是依靠气隙磁导的变化来产生电磁转矩。其原始模型是起源于年至年间。年前后开始以控制为目的的尝试,应用于氢弧灯的电极输送机构中。这被认为是最初的步进电机。二十世纪初,在电话自动交换机中广泛使用了步进电机。由于西方资本主义列强争夺殖民地,步进电机在缺乏交流电源的船舶和飞机等独立系统中得到了广泛的使用。二十世纪五十年代后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上,对于数字化的控制变得更为容易。到了八十年代后,由于廉价的微型计算机以多功能的姿态出现,步进电机的控制方式更加灵活多样。
步进电机相对于其它控制用途电机的最大区别是,它接收数字控制信号电脉冲信号并转化成与之相对应的角位移或直线位移,它本身就是一个完成数字模式转化的执行元件。而且它可开环位置控制,输入一个脉冲信号就得到一个规定的位置增量,这样的所谓增量位置控制系统与传统的直流控制系统相比,其成本明显减低,几乎不必进行系统调整。步进电机的角位移量与输入的脉冲个数严格成正比,而且在时间上与脉冲同步。因而只要控制脉冲的数量、频率和电机绕组的相序,即可获得所需的转角、速度和方向。
由于步进电机是一个把电脉冲转换成离散的机械运动的装置,具有很好的数据控制特性,因此,计算机成为步进电机的理想驱动源,随着微电子和计算机技术的发展,软硬件结合的控制方式成为了主流,即通过程序产生控制脉冲,驱动硬件电路。单片机通过软件来控制步进电机,更好地挖掘出了电机的潜力。因此,用单片机控制步进电机已经成为了一种必然的趋势,也符合数字化的时代趋。