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1、1、常見(jiàn)二相電機(jī)中繞組類(lèi)型與特性?在二相電機(jī)中繞組方式有兩種:二相四線(xiàn)與二相六線(xiàn)(五線(xiàn))兩種方式。其中二相四線(xiàn)又稱(chēng)為雙極性步電機(jī)(采用橋式電源驅(qū)動(dòng)),驅(qū)動(dòng)器向繞組提供正、反兩個(gè)電流,繞組利用率較高。二相六線(xiàn)(五線(xiàn))電機(jī)由公共端出發(fā),驅(qū)動(dòng)器向繞組提供單一方向的電流,繞組利用率為50%,這類(lèi)電機(jī)又稱(chēng)為單極性電機(jī)。通常地:二相四線(xiàn)電機(jī)采用恒流源驅(qū)動(dòng),驅(qū)動(dòng)器成本較高,通過(guò)合理地選用電機(jī)機(jī)座型號(hào)、電機(jī)的電阻、電感、額定工作電流等,可獲得較好的工作特性,使用最為廣泛;二相六線(xiàn)(五線(xiàn))通常采用恒壓源驅(qū)動(dòng),通常應(yīng)用于工作頻率點(diǎn)低,且工作頻率點(diǎn)扭矩較低的場(chǎng)合,其驅(qū)動(dòng)器成本較低。2、步進(jìn)電機(jī)的直流電阻 

2、   直流電阻數(shù)值隨溫度變化而略有變化。為了與出廠(chǎng)及歷次測(cè)量的數(shù)值作比較,應(yīng)將在不同的溫度下測(cè)得的直流電阻值換算到同一溫度下的阻值。換算公式如下:    Rw=Rm(T+tw)/(T+tm)式中Rm溫度為tm()時(shí)測(cè)得的電阻,Rw換算至溫度為tw的電阻,T溫度系數(shù),銅線(xiàn)為235,鋁線(xiàn)為225。    在23HA3001-1電機(jī)直流電阻測(cè)量中,其測(cè)試環(huán)境與測(cè)試所用的工具是否正確,起決定性影響。3、步進(jìn)電機(jī)的電感值   步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)部固有的永久磁鐵,電感與電

3、阻一起,作為另一個(gè)重要參數(shù)出現(xiàn),對(duì)電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性影響極為顯著。一般地低電阻、低電感其空載起動(dòng)、運(yùn)行頻率均較高,在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的條件下(一般地規(guī)定的機(jī)座號(hào)、機(jī)身高情況下,電機(jī)必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的保持轉(zhuǎn)矩,以提高材料利用率),工作頻率點(diǎn)可以先得較大,如23HA3002-1電機(jī)可以達(dá)到4000PPS,但是其驅(qū)動(dòng)電流較大,驅(qū)動(dòng)器制造成本為較高,而且不好控制噪聲;相反,大電阻、大電感其工作頻率點(diǎn)就會(huì)顯著減小,驅(qū)動(dòng)器成本會(huì)減少。4、二相電機(jī)的步距角常見(jiàn)二相步進(jìn)電機(jī)固有步距角(定、轉(zhuǎn)子機(jī)械結(jié)構(gòu)確定的)有兩種:1.8?(作四相八拍運(yùn)行為0.9?)與0.9?(作四相八拍運(yùn)行為0.45?)兩種,前一種最常用,后一種精度更高

4、,適用于高精密場(chǎng)合,其步距角精度為±5%內(nèi)。具體步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行步距角與驅(qū)動(dòng)方式有關(guān)(決定于:驅(qū)動(dòng)節(jié)拍與單步細(xì)分?jǐn)?shù))。通常地:步進(jìn)電機(jī)作單一方向轉(zhuǎn)動(dòng),施加電機(jī)的脈沖數(shù)與細(xì)分步距角之積應(yīng)為固有步距角的整數(shù)倍,這樣電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到定位點(diǎn)時(shí)最穩(wěn)定,瞬間電流因素影響最少。如固有步距角1.8?的二相電機(jī),作二相四拍運(yùn)行(運(yùn)行步距角為1.8?),則施加整數(shù)倍就可以,如作二相八拍運(yùn)行時(shí)(運(yùn)行步距角為0.9?),則施加于電機(jī)的脈沖數(shù)為0.9?的偶數(shù)倍脈沖,細(xì)分后以此類(lèi)推。5、步進(jìn)電機(jī)的“定位轉(zhuǎn)矩”定位轉(zhuǎn)距是指電機(jī)各相繞組不通電且處于開(kāi)路狀態(tài)時(shí),由于混合式電機(jī)轉(zhuǎn)子上有永磁材料產(chǎn)生磁場(chǎng),從而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)距。一般定位轉(zhuǎn)

5、距遠(yuǎn)小于保持轉(zhuǎn)距。是否存在定位轉(zhuǎn)距是混合式步進(jìn)電機(jī)區(qū)別于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的重要標(biāo)志。 6、步進(jìn)電機(jī)的"保持轉(zhuǎn)矩"保持轉(zhuǎn)距,在二相電機(jī)中是指電機(jī)二相繞組同時(shí)通額定電流,且處于靜態(tài)鎖定狀態(tài)時(shí),電機(jī)所能輸出的最大轉(zhuǎn)距。是電機(jī)選型時(shí)最重要的參數(shù)之一。通常步進(jìn)電機(jī)是在恒流或恒壓條件下工作的,在低速運(yùn)行時(shí),其輸出力矩與最大轉(zhuǎn)矩接近,但由頻率增加,反電勢(shì)及高頻導(dǎo)致電機(jī)內(nèi)部損耗的提高,步進(jìn)電機(jī)的輸出功率會(huì)隨速度的增大而迅速變小,步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度的增大而迅速衰減(不同型號(hào)、不同參數(shù)其衰減率不一樣,通常用矩頻特性曲線(xiàn)來(lái)表示),所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300600RPM。比較:而

6、交流伺服電機(jī)可以自行調(diào)整輸入電壓與電流,即在其額定轉(zhuǎn)速(一般為2000RPM或3000RPM)以?xún)?nèi),都能輸出額定轉(zhuǎn)矩,在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。而且與通用交流電機(jī)(或伺服電機(jī))不一樣,步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)瞬間,線(xiàn)組內(nèi)工作電流是按額定電流工作的,因此無(wú)過(guò)載能力差。在選型時(shí)為了克服這種慣性力矩,往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī),而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩,便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。比如,當(dāng)人們說(shuō)2N.m的步進(jìn)電機(jī),在沒(méi)有特殊說(shuō)明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進(jìn)電機(jī)。決定保持轉(zhuǎn)矩的參數(shù):A)電機(jī)機(jī)座號(hào)(16HA、17HA、17HD、23HA、23

7、HD、32HD等);B)電機(jī)機(jī)身高度; C)繞組匝數(shù)(體現(xiàn)在電阻、電感值)與工作時(shí)繞組的額定電流值。7、低頻特性中的振動(dòng)與克服方式由步進(jìn)電機(jī)的工作原理(非連慣、單點(diǎn)的脈沖電源),決定其低頻工作段某些頻率段會(huì)出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象(諧波造成的)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)其振動(dòng)頻率點(diǎn)大致分布為200PPS、400PPS左右,尤其是200PPS段最為明顯,具體振動(dòng)值與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。為解決步進(jìn)電機(jī)固有的低頻振動(dòng)問(wèn)題,從電機(jī)本體上是增加電機(jī)相數(shù),如三相、五相電機(jī),其振動(dòng)特性就比普通的二相電機(jī)好很多。在實(shí)際使用中,為克服振動(dòng)問(wèn)題,主要從

8、幾個(gè)方面來(lái)解決:第一、當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí),一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象,比如在電機(jī)上加阻尼器;第二、驅(qū)動(dòng)器上采用細(xì)分技術(shù),使電流波形接近正弦波,越接近正弦波其動(dòng)態(tài)特性越好;第三、在寫(xiě)程序時(shí),避開(kāi)電機(jī)固有振動(dòng)區(qū)。 8、電機(jī)的空載起動(dòng)頻率   指無(wú)負(fù)載時(shí),電機(jī)最大起動(dòng)頻率值,即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率,如果脈沖頻率高于該值,電機(jī)不能正常啟動(dòng),可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn),在堵轉(zhuǎn)時(shí),會(huì)伴有嘯叫聲。由以下個(gè)方面決定:第一,電機(jī)本身:電機(jī)參數(shù)(保持轉(zhuǎn)矩、電阻/電感值、額定電流),轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,電阻/電感值越大,起動(dòng)反電勢(shì)會(huì)高,起動(dòng)頻率降低,轉(zhuǎn)

9、子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越小,則起動(dòng)頻率會(huì)越高。第二、起動(dòng)點(diǎn)頻率(起動(dòng)時(shí)加速)。第三、驅(qū)動(dòng)方式:恒流與恒壓驅(qū)動(dòng),前者明顯優(yōu)于后者;運(yùn)行拍數(shù):二相四拍與二相八拍方式,后者要優(yōu)于前者,作為重要參數(shù),需指定其雙方驗(yàn)收的驅(qū)動(dòng)方式。在有負(fù)載的情況下,啟動(dòng)頻率應(yīng)更低,具體見(jiàn)某規(guī)格電機(jī)矩頻特性曲線(xiàn)。9、電機(jī)的空載運(yùn)行頻率   步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù):空載運(yùn)行頻率,指電機(jī)在較低頻率起動(dòng)下,通過(guò)一定規(guī)律加速(通常有線(xiàn)性、二次方、指數(shù)方式等),使電機(jī)達(dá)到最高轉(zhuǎn)速而不失步,該頻率為最高空載運(yùn)行頻率。   要準(zhǔn)確測(cè)試該參數(shù),一定要注意三個(gè)條件:  &#

10、160;1)在較低頻率下啟動(dòng),但不可在低頻動(dòng)區(qū)啟動(dòng),這樣啟動(dòng)時(shí)會(huì)失步(嘯叫聲);   2)在到達(dá)最高轉(zhuǎn)速前,脈沖頻率將要求按一定的規(guī)律方式加速,過(guò)程平穩(wěn),脈沖之間跟隨性良好;   3)電機(jī)按脈沖頻率同步的方式加速,而達(dá)到所希望的最高頻而不失步(電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡退偕礁咚伲?#160;   一般來(lái)講:低電阻、低電感電機(jī)起動(dòng)頻率與運(yùn)行頻率較高,電機(jī)可以在較高頻率段工作,但驅(qū)動(dòng)中要注意想辦法克服馬達(dá)的電磁噪聲;大電阻、大電感電機(jī)起動(dòng)頻率與運(yùn)行頻率相對(duì)較低,電磁噪聲效果明顯變低,但電機(jī)只能在低、中頻區(qū)間工作。

11、60;   注意(1)電機(jī)空載最高運(yùn)行與最大啟動(dòng)頻率兩參數(shù),是反映電機(jī)輸出特性的兩個(gè)重要決定性指標(biāo),所有出廠(chǎng)電機(jī)均要求全檢。    (2)所有電機(jī)在參數(shù)確定,測(cè)試條件確定的前提下,其特性有一定誤差(裝配后的機(jī)械特性),但總體上誤不會(huì)很大(10%內(nèi))。9、啟動(dòng)與運(yùn)行矩頻特性曲線(xiàn)反映電機(jī)的啟動(dòng)與運(yùn)行扭矩與頻率關(guān)系特性曲線(xiàn),當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì);頻率越高,反向電動(dòng)勢(shì)越大。在它的作用下,電機(jī)隨頻率(或速度)的增大而相電流減小,從而導(dǎo)致力矩下降。是介定電機(jī)或靠工作點(diǎn)的核心參數(shù),要求電機(jī)工作點(diǎn)頻率,扭

12、矩余量大余1015%以上。決定要素是:電阻/電感、保持轉(zhuǎn)矩、工作電流、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、驅(qū)動(dòng)方式等。由于測(cè)試方式復(fù)雜,不能每臺(tái)電機(jī)均測(cè)試其動(dòng)態(tài)曲線(xiàn),實(shí)際工作中,只能通過(guò)其核心參數(shù)來(lái)反映:如電阻、電感值,保持轉(zhuǎn)矩、定位轉(zhuǎn)矩等。10、 步進(jìn)電機(jī)發(fā)熱是否屬于正?,F(xiàn)象,一般溫度范圍是多少?1) 電機(jī)發(fā)熱的原理: 我們通常見(jiàn)到的各類(lèi)電機(jī),內(nèi)部都是有鐵芯和繞組線(xiàn)圈的。繞組有電阻,通電會(huì)產(chǎn)生損耗,損耗大小與電阻和電流的平方成正比,這就是我們常說(shuō)的銅損,如果電流不是標(biāo)準(zhǔn)的直流或正弦波,還會(huì)產(chǎn)生諧波損耗;鐵心有磁滯渦流效應(yīng),在交變磁場(chǎng)中也會(huì)產(chǎn)生損耗,其大小與材料,電流,頻率,電壓有關(guān),

13、這叫鐵損。銅損和鐵損都會(huì)以發(fā)熱的形式表現(xiàn)出來(lái),從而影響電機(jī)的效率。步進(jìn)電機(jī)一般追求定位精度和力矩輸出,效率比較低,電流一般比較大,且諧波成分高,電流交變的頻率也隨轉(zhuǎn)速而變化,因而步進(jìn)電機(jī)普遍存在發(fā)熱情況,且情況比一般交流電機(jī)嚴(yán)重。 2)步進(jìn)電機(jī)發(fā)熱的合理范圍: 電機(jī)發(fā)熱允許到什么程度,主要取決于電機(jī)內(nèi)部絕緣等級(jí)。內(nèi)部絕緣性能在高溫下(130度以上)才會(huì)被破壞。所以只要內(nèi)部不超過(guò)130度,電機(jī)不會(huì)損環(huán),而這時(shí)表面溫度會(huì)在90度以下。所以,步進(jìn)電機(jī)表面溫度在70-80度都是正常的。簡(jiǎn)單的溫度測(cè)量方法有用點(diǎn)溫計(jì)的,也可以粗略判斷:用手可以觸摸1-2秒以上,不超過(guò)60度;用手只能碰

14、一下,大約在70-80度;滴幾滴水迅速氣化,則90度以上了。 3)步進(jìn)電機(jī)發(fā)熱隨速度變化的情況: 采用恒流驅(qū)動(dòng)技術(shù)時(shí),步進(jìn)電機(jī)在靜態(tài)和低速下,電流會(huì)維持恒定,以保持恒力矩輸出。速度高到一定程度,電機(jī)內(nèi)部反電勢(shì)升高,電流將逐步下降,力矩也會(huì)下降。因此,因銅損帶來(lái)的發(fā)熱情況就與速度相關(guān)了。靜態(tài)和低速時(shí)一般發(fā)熱高,高速時(shí)發(fā)熱低。但是鐵損(雖然占的比例較小)變化的情況卻不盡然,而電機(jī)整個(gè)的發(fā)熱是二者之和,所以上述只是一般情況。 4)發(fā)熱帶來(lái)的影響: 電機(jī)發(fā)熱雖然一般不會(huì)影響電機(jī)的壽命,對(duì)大多數(shù)客戶(hù)沒(méi)必要理會(huì)。但是嚴(yán)重時(shí)會(huì)帶來(lái)一些負(fù)面影響。如電機(jī)內(nèi)部各部分熱膨脹系數(shù)不同導(dǎo)致結(jié)構(gòu)應(yīng)力的變化和內(nèi)部氣隙的微小變化,會(huì)影響電機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng),高速會(huì)容易失步。又如有些場(chǎng)合不允許電機(jī)的過(guò)度發(fā)熱,如醫(yī)療器械和高精度的測(cè)試設(shè)備等。因此對(duì)電機(jī)的發(fā)熱應(yīng)當(dāng)進(jìn)行必要的控制。 5)如何減少電機(jī)的發(fā)熱:減少發(fā)熱,就是減少銅損和鐵損。 減少銅損有兩個(gè)方向,減少電阻和電流,這就要求在選型時(shí)盡量選

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