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2021
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09
步進電機與驅動器常見問題全集
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【概要描述】步進電機的運行要有一個電子裝置進行驅動，這種裝置就是步進電機驅動器
步進電機與驅動器常見問題全集
什么是步進電機驅動器?
步進電機的運行要有一個電子裝置進行驅動，這種裝置就是步進電機驅動器，它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉化為步進電機的角位移，或者說：控制系統(tǒng)每發(fā)一個脈沖信號，通過驅 動器就使步進電機旋轉一個步距角。也就是說步進電機的轉速與脈沖信號的頻率成正比。所以 控制步進脈沖信號的頻率，就可以對電機精確調速；控制步進脈沖的個數，就可以對電機精確定位。
步進電機的種類?
步進電機的種類步進電機按電磁設計一般分為： 永磁式（PM），反應式（VR）和混合式（HB），同時,按線圈激勵設計的不同，步進電機可分為二相，三相和五相；按其傳動設計方式，步進電機又有旋轉型步進，直線型步進，以及帶減速齒輪與不帶減速齒輪之分。
永磁式步進一般為兩相，轉矩和體積較小，步距角一般為7.5度或15度。
反應式步進一般為三相，可實現(xiàn)大轉矩輸出，步距角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。在歐美等發(fā)達國家80年代已被淘汰。
混合式步進是指混合了永磁式和反應式的優(yōu)點。它又分為兩相、四相和五相：兩相步距角一般為1.8度而五相步距角一般為0.72度。這種步進電機的應用最為廣泛。
步進電機在何種情況下使用？
步進電機是一種作為控制用的特種電機，它的旋轉是以固定的角度（稱為步距角）一步一步運行的，其特點是沒有積累誤差，所以廣泛應用于各種開環(huán)控制。步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。通俗一點講：當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（即步距角）。
可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。因此在需要準確定位或調速控制時均可考慮使用步進電機。
什么是步進電機的相數，用戶如何選擇幾相的步進電機？
步進電機的相數是指電機內部的線圈組數，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進電機。電機相數不同，其步距角也不同，一般二相電機的步距角為1.8度、三相為1.5度、五相的為0.72度。在沒有細分驅動器時，用戶主要靠選擇不同相數的步進電機來滿足步距角的要求。如果使用細分驅動器，則相數將變得沒有意義，用戶只需在驅動器上改變細分數，就可以改變步距角。
使用細分驅動器對控制系統(tǒng)有什么特殊要求?
驅動器細分后將對電機的運行性能產生質的飛躍，但是這一切都是由驅動器本身產生的，和電機及控制系統(tǒng)無關。在使用時，用戶唯一需要注意的一點是步進電機步距角的改變，這一點將對控制系統(tǒng)所發(fā)的步進信號的頻率有影響，因為細分后步進電機的步距角將變小，要求步進信號的頻率要相應提高。以1.8度步進電機為例：驅動器在半步狀態(tài)時步距角為0.9度，而在十細分時步距角為0.18度，這樣在要求電機轉速相同的情況下，控制系統(tǒng)所發(fā)的步進信號的頻率在十細分時為半步運行時的5倍
什么是保持轉矩（HOLDING TORQUE）？
驅動器細分后將對電機的運行性能產生質的飛躍，但是這一切都是由驅動器本身產生的，和電機及控制系統(tǒng)無關。在使用時，用戶唯一需要注意的一點是步進電機步距角的改變，這一點將對控制系統(tǒng)所發(fā)的步進信號的頻率有影響，因為細分后步進電機的步距角將變小，要求步進信號的頻率要相應提高。以1.8度步進電機為例：驅動器在半步狀態(tài)時步距角為0.9度，而在十細分時步距角為0.18度，這樣在要求電機轉速相同的情況下，控制系統(tǒng)所發(fā)的步進信號的頻率在十細分時為半步運行時的5倍。
步進電機精度為多少？是否累積？
一般步進電機的精度為步進角的3~5%。步進電機單步的偏差并不會影響到下一步的精度，因此步進電機精度不累積。
步進電機的外表溫度允許達到多少？
步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降甚至于丟失。因此電機外表允許的最高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點。一般來說，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上，因此步進電機外表溫度在攝氏80~90度完全正常。
為什么步進電機的力矩會隨轉速升高而下降？
步進電機轉動時，電機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，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。
為什么步進電機低速進可以正常運轉，但若高于一定速度就無法啟動并伴有嘯叫聲？
為什么步進電機低速時可以正常運轉，但若高于一定速度就無法啟動，并伴有嘯叫聲？ 步進電機有一個技術參數：空載啟動頻率，即步進電機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，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉。在有負載的情況下，啟動頻率應有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉速從低速升到高速）?？蛰d啟動頻率一般為電機運轉一圈所需脈沖數的2倍。
如何克服兩相混合式步進電機在低速運轉時的振動和噪聲？
步進電機低速轉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、如步進電機正好工作在共振區(qū)，可通過必變減速比提高步進電機運行速度。
B、采用帶有細分功能的驅動器，這是最常用的，最簡便的方法。因為細分型驅動器電機的相電流變化較半步型平緩。
C、換成步距角更小的步進電機，如三相或五相步進電機，或兩相細分型步進電機。
D、換成直流或交流伺服電機，幾乎可以完全克服震動和噪聲，但成本較高。
E、在電機軸上加磁性阻尼器，市場上已有這種產品，但機械結構改變較大。
細分驅動器的細分數是否能代表精度？
步進電機的細分技術實質上是一種電子阻尼技術，其主要目的是減弱或消除步進電機的低頻振動，提高電機的運轉精度只是細分技術的一個附帶功能。比如對于步進角為1.8度的兩相混合式步進電機，如果細分驅動器的細分數設置為4，那么電機的運轉分辨率為每個脈沖0.45度，電機的精度能否達到或接近0.45度，還取決于細分驅動器的細分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細分驅動器精度可能差別很大，細分數越大精度越難控制。
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