步进电动机正常工作时,每接收一个控制脉冲就移动一个步距角,即前进一步。若连续地输入控制脉冲,电动机就相应地连续转动。
步进电动机失步包括丢步和越步。丢步时,转子前进的步数小于脉冲数;越步时,转子前进的步数多于脉冲数。一次丢步和越步的步距数等于运行拍数的整数倍。丢步严重时,将使转子停留在一个位置上或围绕一个位置振动,越步严重时,机床将发生过冲。步进电动机是开环进给系统中的一个重要环节,其性能直接影响着数控系统的性能。电动机失步会影响数控系统的稳定性和控制精度,造成数控机床加工精度下降。
1、转子的加速度慢子步进电动机的旋转磁场
转子的力n速度慢于步进电动机的旋转磁场,即低于换相速度时,步进电动机会产生失步。这是因为输入电动机的电能不足,在步进电动机中产生的同步力矩无法使转子速度跟随定子磁场的旋转速度,从而引起失步。由于步进电动机的动态输出转矩随着连续运行频率的上升而降低,因而,凡是比该频率高的工作频率都将产生丢步。这种失步说明步进电动机的转矩不足,拖动能力不够。
解决方法:
1、使步进电动机本身产生的电磁转矩增大。为此可在额定电流范围内适当加大驱动电流;在高频范围转矩不足时,可适当提高驱动电路的驱动电压;改用转矩大的步进电动机等。
2、使步进电动机需要克服的转矩减小。为此可适当降低电动机运行频率,以便提高电动机的输出转矩;设定较长的加速时间,以便转子获得足够的能量。
2、转子的平均速度高于定子磁场的平均旋转速度
转子的平均速度高于定子磁场的平均旋转速度,这时定子通电励磁的时间较长,大于转子步进一步所需的时间,则转子在步进过程中获得了过多的能量,使得步进电动机产生的输出转矩增大,从而使电动机越步。当用步进电动机驱动那些使负载上、下动作的机构时,更易产生越步现象,这是因为负载向下运动时,电动机所需的转矩减小。
解决方法:
减小步进电动机的驱动电流,以便降低步进电动机的输出转矩。
3、步进电动机及所带负载存在惯性
由于步进电动机自身及所带负载存在惯性,使得电动机在工作过程中不能立即起动和停止,而是在起动时出现丢步,在停止时发生越步。
解决方法:
通过一个加速和减速过程,即以较低的速度起动,而后逐渐加速到某一速度运行,再逐渐减速直至停止。进行合理、平滑的加减速控制是保证步进驱动系统可靠、高效、精确运行的关键。
4、步进电动机产生共振
共振也是引起失步的一个原因。步进电动机处于连续运行状态时,如果控制脉冲的频率等于步进电动机的固有频率,将产生共振。在一个控制脉冲周期内,振动得不到充分衰减,下一个脉冲就来到,因而在共振频率附近动态误差最大并会导致步进电动机失步。
解决方法:
适当减小步进电动机的驱动电流;采用细分驱动方法;采用阻尼方法,包括机械阻尼法。以上方法都能有效消除电动机振荡,避免失步现象发生。
1、两相步进电机、三相步进电机与两相电220伏、三相电380伏之间的误区
步进电机按照内部构造不同,可以分为两相步进电机、三相步进电机、五相步进电机,由于五相步进电机成本高,市场上很少出现,所以常用的就是两相步进电机和三相步进电机。很多客户刚接触步进,经常会误认为两相步进电机就是220伏供电,三相步进电机就是380伏供电,其实是错误的。我们说的两相三相步进电机是根据步进电机内部构造极对数来命名区分的,与220伏380伏供电没有任何关系。
步进电机选型原则你都知道吗_步进电机选型误区盘点
2、步进电机功率与扭矩之间的误区
步进电机一般在较大范围内调速使用,通常只用力矩来衡量,而且速度越快力矩就会越小,其功率是变化的,所以步进电机没有功率这一说法,只说保持转矩,有些客户为了取代以往的普通的电机,想选个和以前大约差不多的功率的电机,这里有这样一个大约的公式。
力矩与功率换算如下:
∵P=Ω.M
Ω=2П.n/60
∴P=2П.n.M/60,≈n.M/10 功率≈转速*转矩/10
其中P为功率,单位为瓦,Ω为每秒角速度,单位为弧度,n为每分钟转速,M为力矩,单位为N.m。
3、步进电机供电的误区
步进电机如果正常运转,必须与步进电机驱动器和发脉冲的控制器同时使用,而步进电机是不需要直接接电源的,步进电机的出线直接和驱动器连接,我们通常所说的供电电压是指给驱动器的供电电压,有很多客户希望直接用220V的电压来供电,方便快捷,但是不是所有步进电机都能实现,一般三相大功率的110步进电机所配驱动器MA-3208是可以直接220V供电的,其余的小功率的电机驱动器都是要配一个开关电源或者变压器的。
4、步进电机命名的误区
目前国内步进电机的命名方式可谓多种多样,没有一个统一的国标,各个厂家都以自己的方式命名,有很多客户直接会问有没有什么什么型号的步进电机,如果想找到一模一样命名方式的电机替代,只有找原厂家。其实各个厂家步进电机都是一样的,只是名字不同,我们只要抓住关键参数,法兰边长,保持转矩,电机机身长度,步距角就可以确定可以替代的电机了。
5、步进电机基本步距角与细分之间的误区
步进电机的细分技术实质上是一种电子阻尼技术,其主要目的是减弱或消除步进电机的低频振动,提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能。细分后电机运行时的实际步距角是基本步距角的几分之一。(两相步进电机的基本步距角是1.8°,即一个脉冲走1.8°,如果没有细分,则是200个脉冲走一圈360°,细分是通过驱动器靠精确控制电机的相电流所产生的,与电机无关,如果是10细分,则发一个脉冲电机走0.18°,即2000个脉冲走一圈360°,电机的精度能否达到或接近0.18°,还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大;细分数越大精度越难控制。以次类推。三相步进电机的基本步距角是1.2°,即一个脉冲走1.2°,如果没有细分,则是300个脉冲走一圈360°,如果是10细分,则发一个脉冲,电机走0.12°,即3000个脉冲走一圈360°,以次类推。
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