步进电机空载时发热大还是带载时发热大? 点击：21191 | 回复：426
从驱动控制的角度上来说，功率管控制电流的大小的方式有点像“高频载波”。所谓恒流其实就是保证其再导通时电流的恒定，精确控制而控制导通时间来控制相电流的大小。如果把恒流的电流值看成“1”，那么11100111001110011100就是0.6,而0或1发送的频率是恒定的，于是/1110011100/1110011100/1110011100/的步进电机给定速度就是/11100/11100/11100/速度的一办，但其行程（一个“/”区间看作一个脉冲区间是相同的。在这种方式下，01的变化（续流发生的过程）相对于上一段中提到的“制动过程”来说应该是非常高的，所以讨论制动产生在功率管关断的瞬间还是导通的瞬间似乎并无意义。另“空载时, 电机震荡比带载时强, 转子制动产生的电能比带载时多”是怎么得到的？带载是惯量较大，制动时间是不是也长些？不知修罗兄考虑了没有。
发表于：2007-06-28 10:47:00
302楼
"看了好几个驱动芯片，好象关断期间，电流并没有经过取样电阻"
确实, 今天早上在整理时, 我也觉得很不对头, 后面再仔细看了次, 原来续流电路环跟输入电路环是完全独立的!!!!!!!!!!!!!!!只有一个共通点, 那就是绕组.
看来, 我昨晚的思考有误:"对步进电机言, 我们一般说的恒流, 是指相电流恒定, 而非输入电流恒定. 我们采样电流时, 也都是在相电流流入地之前加采样电阻来采样, 而这个电流, 也就是需要恒流的电流, 其实由两部分组成, 一个部是驱动器的输入电流, 另一个部分是由续流管形成的通路的电流."
现在看来, 这个观点是有问题的.
而之前说的 "续流电路的电流与输入的相电流并不在同一个环路, 你有考虑过续流电路的电流没?" 应该是正确的.
看来, 现在下结论还为之过早, 收回昨晚的发言, 但保留对东北小子的谢意及另几位仁兄的歉意.
确实, 今天早上在整理时, 我也觉得很不对头, 后面再仔细看了次, 原来续流电路环跟输入电路环是完全独立的!!!!!!!!!!!!!!!只有一个共通点, 那就是绕组.
看来, 我昨晚的思考有误:"对步进电机言, 我们一般说的恒流, 是指相电流恒定, 而非输入电流恒定. 我们采样电流时, 也都是在相电流流入地之前加采样电阻来采样, 而这个电流, 也就是需要恒流的电流, 其实由两部分组成, 一个部是驱动器的输入电流, 另一个部分是由续流管形成的通路的电流."
现在看来, 这个观点是有问题的.
而之前说的 "续流电路的电流与输入的相电流并不在同一个环路, 你有考虑过续流电路的电流没?" 应该是正确的.
看来, 现在下结论还为之过早, 收回昨晚的发言, 但保留对东北小子的谢意及另几位仁兄的歉意.
发表于：2007-06-28 11:31:00
305楼
[color=#FF0000]在恒流控制中, 由于我们恒流的目的是使采样电阻采到的电流恒定, 故我们可以认定, 输入回路的电流恒定, 也就是输入回路中的发热量恒定. 在续流过程中, 所有的电感磁能全部通过续流管转化成电能并绝大部分在绕组上通过电热效应消耗, 这个磁能的大小, 由转化之前的电流值决定, 由于转化之前的电流为恒流, 故可认为这个每次消耗的这个磁能也是恒定的.
除了这两部分外, 还有一个至关重要的部分. 那就是在电机震荡期间, 转子制动产生的电能. 我个人认为, 如果制动产生在功率管导通的瞬间, 那么产生的电能将以电流形式与输入电流叠加在一块,由于电流的总额是恒定的, 从而使由驱动器输入的电流占的量有所减小; 如是制动产生在功率管关断的瞬间, 则制动产生的电能将最终以电流的形式与电感磁能转化成的电流叠加在一起, 从而增加续流的发热量![/color]
除了这两部分外, 还有一个至关重要的部分. 那就是在电机震荡期间, 转子制动产生的电能. 我个人认为, 如果制动产生在功率管导通的瞬间, 那么产生的电能将以电流形式与输入电流叠加在一块,由于电流的总额是恒定的, 从而使由驱动器输入的电流占的量有所减小; 如是制动产生在功率管关断的瞬间, 则制动产生的电能将最终以电流的形式与电感磁能转化成的电流叠加在一起, 从而增加续流的发热量![/color]
发表于：2007-06-28 13:54:00
307楼
TO 阿修罗的眼泪
暂时我还无法赞同你的观点，开关管开通时，电感呈现反电动势
流入电流与电感自身的电势相反，电感存储能量。输入的能量基本可以认为有三部分，铜损、铁损和电感储能。
关断时，电感电势与原输入电源电势相同，电流不突变，在这先认为是恒定，由电感的储能来提供铜损和铁损。我认为在锁定时，输入功全部传化为铁损和铜损.
在带载并转动时，由于切割磁感线，绕组上的电势为自身电感引起的反电势和切割磁感线引起的反电势的迭加，输入功转变为4部分：铜损、铁损、电感储能和克服切割磁感线引起的反电势，而克服切割磁感线引起的反电势所做的功即为输出功。
引用前面眼泪兄的观点，“铜损只与电流大小有关，铁损只与频率有关（和电流有关否？忘了）”。而储能也只与电流大小有关，克服切割磁感线做的功应该与负载大小和步率有关。且成正比。
所以，无论何状态，铜损不变，频率越快，铁损增加，输出功率增加，负载加重，输出功率加大。
仅供参考
暂时我还无法赞同你的观点，开关管开通时，电感呈现反电动势
流入电流与电感自身的电势相反，电感存储能量。输入的能量基本可以认为有三部分，铜损、铁损和电感储能。
关断时，电感电势与原输入电源电势相同，电流不突变，在这先认为是恒定，由电感的储能来提供铜损和铁损。我认为在锁定时，输入功全部传化为铁损和铜损.
在带载并转动时，由于切割磁感线，绕组上的电势为自身电感引起的反电势和切割磁感线引起的反电势的迭加，输入功转变为4部分：铜损、铁损、电感储能和克服切割磁感线引起的反电势，而克服切割磁感线引起的反电势所做的功即为输出功。
引用前面眼泪兄的观点，“铜损只与电流大小有关，铁损只与频率有关（和电流有关否？忘了）”。而储能也只与电流大小有关，克服切割磁感线做的功应该与负载大小和步率有关。且成正比。
所以，无论何状态，铜损不变，频率越快，铁损增加，输出功率增加，负载加重，输出功率加大。
仅供参考
发表于：2007-06-28 14:14:00
308楼
顺便问一句眼泪兄：
昨天在别的贴子里看到你用PWM加RC电路输出恒定电压的方法提供参考电压，我为这个问题困扰了很久，希望今天能被高手点拔。
我用的是AT89C51（不要笑我，只会用这一种老掉牙的，没办法）F0C最高只能上到24M，机器时钟就有2M，那么RC常数和PWM的周期各该取多大呢？
取得太小，编程有困难，取大了，电压波动又太大。
算了一上午，假如我取RC=400 PWM周期=200 占空比在0.999的情况下，要经过约17个充放电周期即3400，才能达到预期电压，这样算来电机的频率才588HZ，且在PWM取0.5时电压波动最大达到12.4%，当PWM取0.1时方波高电平中断计算只有10US、20个机器周期，也就是说最多只能做10？细分。
不知道你是怎么做的，欢迎赐教
昨天在别的贴子里看到你用PWM加RC电路输出恒定电压的方法提供参考电压，我为这个问题困扰了很久，希望今天能被高手点拔。
我用的是AT89C51（不要笑我，只会用这一种老掉牙的，没办法）F0C最高只能上到24M，机器时钟就有2M，那么RC常数和PWM的周期各该取多大呢？
取得太小，编程有困难，取大了，电压波动又太大。
算了一上午，假如我取RC=400 PWM周期=200 占空比在0.999的情况下，要经过约17个充放电周期即3400，才能达到预期电压，这样算来电机的频率才588HZ，且在PWM取0.5时电压波动最大达到12.4%，当PWM取0.1时方波高电平中断计算只有10US、20个机器周期，也就是说最多只能做10？细分。
不知道你是怎么做的，欢迎赐教
发表于：2007-06-28 15:09:00
311楼
从驱动控制的角度上来说，功率管控制电流的大小的方式有点像“高频载波”。所谓恒流其实就是保证其再导通时电流的恒定，精确控制而控制导通时间来控制相电流的大小。如果把恒流的电流值看成“1”，那么11100111001110011100就是0.6,而0或1发送的频率是恒定的，于是/1110011100/1110011100/1110011100/的步进电机给定速度就是/11100/11100/11100/速度的一办，但其行程（一个“/”区间看作一个脉冲区间是相同的。在这种方式下，01的变化（续流发生的过程）相对于上一段中提到的“制动过程”来说应该是非常高的，所以讨论制动产生在功率管关断的瞬间还是导通的瞬间似乎并无意义。另“空载时, 电机震荡比带载时强, 转子制动产生的电能比带载时多”是怎么得到的？带载是惯量较大，制动时间是不是也长些？不知修罗兄考虑了没有。
发表于：2007-06-28 15:39:00
316楼
[color=#FF0000]步进功率的去向问题划分: 一. 铁损;二. 驱动器输入环路的铜损. 三.电感磁能转化成电能并最终形成的铜损. 四. 步进电机对转子所做的功.
一. 在恒流条件及频率不变时, 不用考虑铁损问题.
二.驱动器输入环路的铜损, 也就是恒流的铜损, 为一恒定值,不随负载情况或转速而变化.
三. 由于电感磁能的大小只与转化前的电感中的电流的大小决定,也就是由恒流的恒流值决定,故电感磁能转化成电能并最终形成的铜损, 也可认为是一恒定值.
四.步进电机对转子所做的功. 这部分功, 可以分成三个部分考虑:
1. 摩擦损耗, 最后转成热能.
2. 负载获得的能量.
3. 转子制动产生的电能.
我们先来分析下电机对转子所做的功. 这个功, 就是电磁力在转子与电机的相对位移上的积分. 其中, 电磁力大小, 只与电流的大小有关,而位移, 只与脉冲的个数有关. 在恒流恒频的情况下, 可以看出, 宏观上电机对转子所做的功的功率是恒定的.
在脉冲频率不变的情况下, 我们不妨先把摩擦损耗的功率也看成是一个恒定值. 那么, 转子获得的能量+转子制动产生的电能=步进电机对转子所做的功-摩擦损耗. 即两者之和是恒定的, 两者之间为彼消此长的关系. 而频率不变时, 负载获得的能量的多少, 只与负载的大小有关系. 也就是说, 负载越大, 负载获得的能量就越大, 转子制动过程产生的电能就越小.
而转子制动过程产生的电能的去向, 也分成两部分. 在功率管导通时产生的电能, 以电流的形式与驱动输入电流叠加在一起, 由于恒流的关系, 这节约了由功率管输入的电流, 宏观上表现为这部分电能回馈了电网; 在功率管关断时产生的电能, 以电流的形式与绕组磁能转化成的续流叠加在一起, 从而增加了续流环路的电热效应的发热量.
所以, 恒流恒频时, 输入环路的电流恒定, 输入环路的发热量恒定, 绕组电感磁能转化成电能并最终形成的铜损恒定, 步进电机对转子所做的功恒定. 而负载越小时, 负载获得的能量就越小, 转子在电磁力作用下过冲的距离就越大, 震荡就强烈, 从而转子制动产生的电能就越大, 其中回馈电网部分的能量就越大, 经过续流管通过电热效应产生的热量就热大. [/color]
一. 在恒流条件及频率不变时, 不用考虑铁损问题.
二.驱动器输入环路的铜损, 也就是恒流的铜损, 为一恒定值,不随负载情况或转速而变化.
三. 由于电感磁能的大小只与转化前的电感中的电流的大小决定,也就是由恒流的恒流值决定,故电感磁能转化成电能并最终形成的铜损, 也可认为是一恒定值.
四.步进电机对转子所做的功. 这部分功, 可以分成三个部分考虑:
1. 摩擦损耗, 最后转成热能.
2. 负载获得的能量.
3. 转子制动产生的电能.
我们先来分析下电机对转子所做的功. 这个功, 就是电磁力在转子与电机的相对位移上的积分. 其中, 电磁力大小, 只与电流的大小有关,而位移, 只与脉冲的个数有关. 在恒流恒频的情况下, 可以看出, 宏观上电机对转子所做的功的功率是恒定的.
在脉冲频率不变的情况下, 我们不妨先把摩擦损耗的功率也看成是一个恒定值. 那么, 转子获得的能量+转子制动产生的电能=步进电机对转子所做的功-摩擦损耗. 即两者之和是恒定的, 两者之间为彼消此长的关系. 而频率不变时, 负载获得的能量的多少, 只与负载的大小有关系. 也就是说, 负载越大, 负载获得的能量就越大, 转子制动过程产生的电能就越小.
而转子制动过程产生的电能的去向, 也分成两部分. 在功率管导通时产生的电能, 以电流的形式与驱动输入电流叠加在一起, 由于恒流的关系, 这节约了由功率管输入的电流, 宏观上表现为这部分电能回馈了电网; 在功率管关断时产生的电能, 以电流的形式与绕组磁能转化成的续流叠加在一起, 从而增加了续流环路的电热效应的发热量.
所以, 恒流恒频时, 输入环路的电流恒定, 输入环路的发热量恒定, 绕组电感磁能转化成电能并最终形成的铜损恒定, 步进电机对转子所做的功恒定. 而负载越小时, 负载获得的能量就越小, 转子在电磁力作用下过冲的距离就越大, 震荡就强烈, 从而转子制动产生的电能就越大, 其中回馈电网部分的能量就越大, 经过续流管通过电热效应产生的热量就热大. [/color]
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