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libin520
雖然沒什么突破和進步,卻還是每天在堅持著。
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樓主  發(fā)表于: 2009-09-21 20:30
步進電機各相輪流接入整步電流后所產(chǎn)生的步距角叫做該步進電機的基本步距角。
F 相步進電機有 F 個繞組,這 F 個繞組要均勻地鑲嵌在定子上,因此定子的磁極數(shù)必定是 F 的整數(shù)倍,
因此,轉子轉一圈的步數(shù)應該是 F 的整數(shù)倍;也就是說:3 相步進電機轉一圈的步數(shù)是 3 的整數(shù)倍,
4 相步進電機轉一圈的步數(shù)是 4 的整數(shù)倍,5相步進電機轉一圈的步數(shù)是 5 的整數(shù)倍;如果步進電機的基本步距角為 A ,
轉一圈的步數(shù)是 M ,步進電機的相數(shù)是 F 則有下述關系: A=360/M 由于上述機械對稱原理,M 必然是相數(shù) F 的整數(shù)倍,
即: M=N*F 其中 N 是正整數(shù)。跟據(jù)以上分析可以看出,基本步距角是不能取任意值的。我們往往希望步進電機轉一圈為 100 步或其倍數(shù),
這在 2/4 相和 5 相步進電機容易做到,但對于三相步進電機其基本步距角不可能做到轉一圈為 100 步或 200 步,但可以是 300 步。
    有些廠家所標的三相步進電機的步距角為 1.2 度或 3 度,相當每圈 300 步或 120 步,是 3 的整數(shù)倍,這種標注很正常。
有些廠家所標注的三相步進電機的步距角為 1.8/0.9/0.72/0.36 度,相當每圈 200/400/500/1000 步,不是 3 的整數(shù)倍,
所以這些廠家所標注的不是步進電機的基本步距角,而是步進驅動器每輸入一個步進脈沖時步進電機的轉角,或是步進電機轉一圈時,
步進驅動器輸入的脈沖個數(shù);其實這是步進驅動器帶來的功能,廠家標注到步進電機上了;這種標注方法很容易造成迷惑,
甚至有一些步進電機的銷售商自己都講不清楚,我也是看到這些標注后有了懷疑,通過分析得出的結果。

步進電機是一種離散運動的裝置,它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中,步進電機的應用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn),交流伺服電機也越來越多
地應用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應數(shù)字控制的發(fā)展趨勢,運動控制系統(tǒng)中大多采用步進電機或全數(shù)字式交流伺服電機作為執(zhí)行電動機。雖然兩者在控制方式上相似(脈沖串和方向信號),
但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異。現(xiàn)就二者的使用性能作一比較。

  一、控制精度不同

兩相混合式步進電機步距角一般為3.6°、1.8°,五相混合式步進電機步距角一般為0.72°、0.36°。也有一些高性能的步進電機步距角更小。如四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機床的步進電機,
其步距角為0.09°;德國百格拉公司(BERGERLAHR)生產(chǎn)的三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關設置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°,
兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。

交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證。以松下全數(shù)字式交流伺服電機為例,對于帶標準2500線編碼器的電機而言,由于驅動器內(nèi)部采用了四倍頻技術,
其脈沖當量為360°/10000=0.036°。對于帶17位編碼器的電機而言,驅動器每接收217=131072個脈沖電機轉一圈,即其脈沖當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的
脈沖當量的1/655。

  二、低頻特性不同

步進電機在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負載情況和驅動器性能有關,一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機器
的正常運轉非常不利。當步進電機工作在低速時,一般應采用阻尼技術來克服低頻振動現(xiàn)象,比如在電機上加阻尼器,或驅動器上采用細分技術等。

交流伺服電機運轉非常平穩(wěn),即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能,可涵蓋機械的剛性不足,并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機能(FFT),可檢測出機械的共振點,
便于系統(tǒng)調(diào)整。

  三、矩頻特性不同

步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降,且在較高轉速時會急劇下降,所以其最高工作轉速一般在300~600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出,即在其額定轉速(一般為2000RPM或3000RPM)以內(nèi),
都能輸出額定轉矩,在額定轉速以上為恒功率輸出。

  四、過載能力不同

步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以松下交流伺服系統(tǒng)為例,它具有速度過載和轉矩過載能力。其最大轉矩為額定轉矩的三倍,
可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力,在選型時為了克服這種慣性力矩,往往需要選取較大轉矩的電機,而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉矩,
便出現(xiàn)了力矩浪費的現(xiàn)象。

  五、運行性能不同

步進電機的控制為開環(huán)控制,啟動頻率過高或負載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉的現(xiàn)象,停止時轉速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象,所以為保證其控制精度,應處理好升、降速問題。交流伺服驅動系統(tǒng)為閉環(huán)控制,
驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣,內(nèi)部構成位置環(huán)和速度環(huán),一般不會出現(xiàn)步進電機的丟步或過沖的現(xiàn)象,控制性能更為可*。



步進電機主要是依相數(shù)來做分類,而其中又以二相、五相步進電機為目前市場上所廣泛采用。二相步進電機每轉最細可分割為400等分,五相則可分割為 1000等分,
所以表現(xiàn)出來的特性以五相步進電機較佳、 加減速時間較短、 動態(tài)慣性較低。
二相/五相步進電機差異比較:  
   二相步進電機  五相步進電機  
電機構造(請參照圖三)  8個主極‧;4相(2相)4極線圈  10個主極‧;5相2極線圈  
分解能  1.8°/0.9°(200、400分割/圈)  0.72°/0.36°(500、1000分割/圈)
較二相步進電機高出2.5倍
分解能。  
振動性  100-200PPS之間為低速共振領域,
振動較大  無顯著共振點
低振動  
速度—轉矩特性  于速度上不及五相步進電機  高速度、高轉矩  
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hewx
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1樓  發(fā)表于: 2009-09-23 21:49
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