步進(jìn)電機(jī)控制

1、步進(jìn)電機(jī)的一些基本參數(shù) 電機(jī)固有步距角它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進(jìn)脈沖信號，電機(jī)所轉(zhuǎn)動的角度。電機(jī)出 廠時給出了一個步距角的值，如86BYG250A型電機(jī)給出的值為 0.9 ° /1.8 °（表示半步工作時為 0.9。、整步工作時為 1.8 °）,這個步距角可以稱之 為電機(jī)固有步距角，它不一定是電機(jī)實際工作時的真正步距角，真正 的步距角和驅(qū)動器有關(guān)。通常步進(jìn)電機(jī)步距角B的一般計算按下式計算。B =360° / （Z- m- K）式中B步進(jìn)電機(jī)的步距角；z轉(zhuǎn)子齒數(shù)；m步進(jìn)電動機(jī)的相數(shù)；K控制系數(shù)，是拍數(shù)與相數(shù)的比例系數(shù)步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目

2、前常用的有二相、三相、四相、五相步 進(jìn)電機(jī)。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機(jī)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(xì)分驅(qū)動器時，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來滿足自己步距角的 要求。如果使用細(xì)分驅(qū)動器，則相數(shù)將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū) 動器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以改變步距角。保持轉(zhuǎn)矩（HOLDING TORQUE是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進(jìn)電 機(jī)最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于 步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度

3、的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大 而變化，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2N.m的步進(jìn)電機(jī)，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進(jìn)電機(jī)。DETENT TORQUE是指步進(jìn)電機(jī)沒有通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。DETENTTORQUE在國內(nèi)沒有統(tǒng)一的翻譯方式，容易使大家產(chǎn)生誤解；由于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī) 的轉(zhuǎn)子不是永磁材料，所以它沒有DETENT TORQUE編輯本段步進(jìn)電機(jī)特點1.一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3-5%，且不累積。2 步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度。步進(jìn)電機(jī)溫度過高首先會使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降 乃至于失步，因此電機(jī)

4、外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)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(dá)攝氏200度以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏80-90度完全正常。3.步進(jìn)電機(jī)的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動時，電機(jī)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(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。4 .步進(jìn)電機(jī)低速時可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但若高于一定速度就無法啟動，并伴 有嘯叫聲。步進(jìn)電機(jī)有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進(jìn)電機(jī)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(jī)不能正常啟動， 可能發(fā)生丟步或

5、堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動頻率應(yīng)更低。如果要使電 機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一 定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。步進(jìn)電動機(jī)以其顯著的特點，在數(shù)字化制造時代發(fā)揮著重大的用途。 伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高，步進(jìn)電機(jī) 將會在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。編輯本段步進(jìn)電機(jī)小知識什么是步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通俗一點講：當(dāng) 步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一 個固定的角度（即步進(jìn)角）。您可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量， 從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的 目的；同時您可以通過控制脈

6、沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動 的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)分哪幾種步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（ PM ，反應(yīng)式（VR和混合式（HB永磁 式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度或15度；反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國家80年代已被淘汰；混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為 0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。什么是保持轉(zhuǎn)矩（HOLDING TORQUE保持轉(zhuǎn)矩（HOLDING TORQUE是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子 鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。

7、它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速 時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰 減，輸出功率也隨速度的增大而變化，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2N.m的步進(jìn)電機(jī)，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進(jìn)電機(jī)。什么是 DETENT TORQUEDETENT TORQUE!指步進(jìn)電機(jī)沒有通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力 矩。DETENT TORQU在國內(nèi)沒有統(tǒng)一的翻譯方式，容易使大家產(chǎn)生誤解； 由于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子不是永磁材料，所以它沒有DETENT TORQUE步進(jìn)電機(jī)精度為多少？是否累積一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步

8、進(jìn)角的3-5%，且不累積。步進(jìn)電機(jī)的外表溫度允許達(dá)到多少步進(jìn)電機(jī)溫度過高首先會使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降 乃至于失步，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)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(dá)攝氏200度以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏80-90度完全正常。為什么步進(jìn)電機(jī)的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動時，電機(jī)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(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。為什么步進(jìn)電機(jī)高于一定速度就無法啟動步進(jìn)電機(jī)有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進(jìn)電

9、機(jī)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(jī)不能正常啟動， 可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動頻率應(yīng)更低。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一 定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。如何克服兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的振動和噪聲步進(jìn)電機(jī)低速轉(zhuǎn)動時振動和噪聲大是其固有的缺點，一般可采用以下 方案來克服：A. 如步進(jìn)電機(jī)正好工作在共振區(qū)，可通過改變減速比等機(jī)械傳動避開 共振區(qū)；B. 采用帶有細(xì)分功能的驅(qū)動器，這是最常用的、最簡便的方法；C. 換成步距角更小的步進(jìn)電機(jī)，如三相或五相步進(jìn)電機(jī)；D. 換成交流伺服電機(jī)，幾乎可以完全

10、克服震動和噪聲，但成本較高；E. 在電機(jī)軸上加磁性阻尼器，市場上已有這種產(chǎn)品，但機(jī)械結(jié)構(gòu)改變 較大。細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分?jǐn)?shù)是否能代表精度步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分技術(shù)實質(zhì)上是一種電子阻尼技術(shù)（請參考有關(guān)文獻(xiàn)）， 其主要目的是減弱或消除步進(jìn)電機(jī)的低頻振動，提高電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)精度只是 細(xì)分技術(shù)的一個附帶功能。比如對于步進(jìn)角為1.8。的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，如果細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)置為4,那么電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)分辨率為每個脈沖0.45。，電機(jī)的精度能否達(dá)到或接近0.45。，還取決于細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細(xì)分驅(qū)動器精度可能差別很大；細(xì) 分?jǐn)?shù)越大精度越難控制。串聯(lián)接法和并聯(lián)接法有什么區(qū)別四相混合式步進(jìn)電機(jī)

11、與驅(qū)動器的串聯(lián)接法和并聯(lián)接法有什么區(qū)別？四相混合式步進(jìn)電機(jī)一般由兩相驅(qū)動器來驅(qū)動，因此，連接時可以采 用串聯(lián)接法或并聯(lián)接法將四相電機(jī)接成兩相使用。串聯(lián)接法一般在電機(jī)轉(zhuǎn) 速較低的場合使用，此時需要的驅(qū)動器輸出電流為電機(jī)相電流的0.7 倍,因而電機(jī)發(fā)熱小；并聯(lián)接法一般在電機(jī)轉(zhuǎn)速較高的場合使用（又稱高速接 法），所需要的驅(qū)動器輸出電流為電機(jī)相電流的1.4倍，因而電機(jī)發(fā)熱較大。如何確定步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的直流供電電源A.電壓的確定混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的 供電電源 電壓一般是一個較寬的范圍（比如 IM483的供電電壓為1248VDQ，電源電壓通常根據(jù)電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速和響應(yīng)要求來選擇。如果電機(jī)工作轉(zhuǎn)速較高或響應(yīng)

12、要求較快，那么電壓取值也 高，但注意電源電壓的紋波不能超過驅(qū)動器的最大輸入電壓，否則可能損 壞驅(qū)動器。B.電流的確定供電電源電流一般根據(jù)驅(qū)動器的輸出相電流I來確定。如果采用 線性電源，電源電流一般可取 I的1.11.3倍；如果采用開關(guān)電源，電源電流 一般可取I的1.52.0倍?；旌鲜讲竭M(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的脫機(jī)信號FREE使用當(dāng)脫機(jī)信號FREE為低電平時，驅(qū)動器輸出到電機(jī)的電流被切斷，電機(jī) 轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)（脫機(jī)狀態(tài)）。在有些自動化設(shè)備中，如果在驅(qū)動器不 斷電的情況下要求直接轉(zhuǎn)動電機(jī)軸（手動方式），就可以將FREE信號置低，使電機(jī)脫機(jī)，進(jìn)行手動操作或調(diào)節(jié)。手動完成后，再將FREE信號置高，以繼續(xù)自動控制。如何調(diào)整兩相步進(jìn)電機(jī)通電轉(zhuǎn)動方向只需將電機(jī)與驅(qū)動器接線的A+和A-（或者