步进电机主要特点有哪些
1)一般步进电机的精度为步进角的3-5%,且不累积。
2)步进电机外表允许的最高温度取决于不同电机磁性材料的退磁点,步进电机温度过高时会使电机的磁性材料退磁,从而导致力矩下降乃至于失步,因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点;一般来讲,磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上,有的甚至高达摄氏200度以上,所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。
3)步进电机的力矩会随转速的升高而下降。当步进电机转动时,电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高,反向电动势越大。在它的作用下,电机随频率(或速度)的增大而相电流减小,从而导致力矩下降。
4)步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。
步进电机有一个技术参数:空载启动频率,即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率,如果脉冲频率高于该值,电机不能正常启动,可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下,启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动,脉冲频率应有加速过程,即启动频率较低,然后按一定加速度升到所希望的高频[4]。
2.1.4反应式步进电机原理
2.1.4.1结构
电机转子均匀分布着很多小齿,定子齿有三个励磁绕阻,其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0τ、1/3τ、2/3τ(相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以τ表示),即A与齿1相对齐,B与齿2向右错开1/3τ,C与齿3向右错开2/3τ,A'与齿5相对齐,(A'就是A,齿5就是齿1)如图:
步进电机的三菱PLC控制
图2-3定转子的展开图
2.1.4.2旋转
三相如A相通电,B,C相不通电时,由于磁场作用,齿1与A对齐,(转子不受任何力,以下均同)。如B相通电,A,C相不通电时,齿2应与B对齐,此时转子向右移过1/3τ,此时齿3与C偏移为1/3τ,齿4与A偏移(τ-1/3τ)=2/3τ。如C相通电,A,B相不通电,齿3应与C对齐,此时转子又向右移过1/3τ,此时齿4与A偏移为1/3τ对齐。如A相通电,B,C相不通电,齿4与A对齐,转子又向右移过1/3τ这样经过A、B、C、A分别通电状态,齿4(即齿1前一齿)移到A相,电机转子向右转过一个齿距,如果不断地按A,B,C,A……通电,电机就每步(每脉冲)1/3τ,向右旋转。如按A,C,B,A……通电,电机就反转。
由此可见,电机的位置和速度由导电次数(脉冲数)和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。不过,出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用A-AB-B-BC-C-CA-A这种导电状态,所以本设计采用三相六拍。这样将原来每步1/3τ改变为1/6τ。甚至于通过二相电流不同的组合,使其1/3τ变为1/12τ,1/24τ,这就是电机细分驱动的基本理论依据[5]。
不难推出:电机定子上有m相励磁绕阻,其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制——这是步进电机旋转的物理条件。只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机,出于成本等多方面考虑,市场上一般以二、三、四、五相为多。
2.1.5步进电机在工业控制领域的主要应用
步进电机作为执行元件,是机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种家电产品中,例如打印机、磁盘驱动器、玩具、雨刷、机械手臂和录像机等。另外步进电机也广泛应用于各种工业自动化系统中。由于通过控制脉冲个数可以很方便的控制步进电机转过的角位移,且步进电机的误差不积累,可以达到准确定位的目的。还可以通过控制频率很方便的改变步进电机的转速和加速度,达到任意调速的目的,因此步进电机可以广泛的应用于各种开环控制系统中[6]。