關於步進電機選型

2021-10-22 20:24:14 字數 2388 閱讀 4006

專案評估,要用到步進電機,選型?有哪些重要引數呢?

步進電機是一種將電脈衝轉化為角位移的執行機構。通俗一點講:當步進驅動器接收到乙個脈衝訊號,它就驅動步進電機按設定的方向轉動乙個固定的角度(即步矩角)。您可以通過控制脈衝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衝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。

步進電機必須由脈衝訊號、功率驅動電路等組成控制系統方可使用。

保持轉矩(holding torque)是指步進電機通電但沒有轉動時,定子鎖住轉子的力矩。它是步進電機最重要的引數之一,通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉矩。比如,當人們說2n.m的步進電機,在沒有特殊說明的情況下是指保持轉矩為2n.m的步進電機。近似於傳統電機所稱的「功率」。力矩與功率的換算如下:步進電機一般在較大範圍內調速使用、其功率是變化的,一般只用力矩來衡量

p= ω·m

ω=2π·n/60

p=2πn m/60(可由上面推導出來)

其p為功率單位為瓦,ω為每秒角速度,單位為弧度,n為每分鐘轉速,m為力矩單位為牛頓·公尺

p=2πfm/400(半步工作)

其中f為每秒脈衝數(簡稱 pps )

電機在600 pps (0.9度)以下工作,應採用小電流、大電感、低電壓來驅動。

應遵循先選電機後選驅動的原則。

不同相數的電機,工作效果是不同的。相數越多,步距角就能夠做的比較小,工作時的振動

就相對小一些。大多數場合,使用兩相電機比較多。在高速大力矩的工作環境,選擇三相步進電機是比較實用的。   

機械傳動比確定後,可根據控制系統的定位精度選擇步進電機的步距角及驅動器的細分等級,一般選電機的乙個步距角對應於系統的定位精度的1/2或更小。注意:當細分等級大於1/4後,步距角的精度不能保證。

轉動慣量計算

在旋轉運動中,物體的轉動慣量j對應於直線運動中的物體質量。要計算系統在加速過程中的動態載荷,就必須計算物體的轉動慣量j和角加速度w,然後得出慣性力矩t=j*w。

物體的轉動慣量為:j=∫r²pdv,式中dv為體積元,p為物體密度,r為體積元與轉軸的距離。單位:kgm²。以圓柱體為例:

j=w/8(d/10³)²=πp/32(l/10³)(d/10³)^4 式中:l(長度/mm)d(直徑/mm)

將負載質量換算成電機輸出軸上的轉動慣量,常見傳動機構與公式如下:

1)滾珠絲槓

j=w(1/2π*bp/10³)²*gl²

w:可動部分總質量(kg)

bp:絲槓螺距(mm)

gl:減速比

2)齒條和小齒輪、傳送帶、鏈條傳動

j=w(1/2*d/10³)²*gl²

w:可動部分總質量(kg)

d:小齒輪直徑(mm)

鏈輪直徑(mm)

gl:減速比

3)旋轉體、轉盤驅動

j=(j1+w(l/10³)²)*gl²

j1:轉盤的慣性矩

w:轉盤上物體的質量(kg)

l:物體與旋轉軸的距離(mm)

gl:減速比

加速度計算

控制系統要定位準確,物體運動必須有加減速過程,如下圖所示。

已知加速度時間△t、最大速度vmax,很容易算出電機的角加速度:w=vmax/△t(rad/s²)

電機力矩計算

t=(j*w+tl)/n 其中:tl為系統外力折算到電機上的力矩;n為傳動系統的效率。

根據計算出的力矩t再加上一定的安全係數,即可選出電機的型號。

步進電機有乙個技術引數: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衝頻率,如果脈衝頻率高於該值,電機不能正常啟動,可能發生丟步或堵轉。在有負載的情況下,啟動頻率應更低。如果要使電機達到高速轉動,脈衝頻率應該有加速過程,即啟動頻率較低,然後按一定加速度公升到所希望的高頻(電機轉速從低速公升到高速)。

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乙個附帶功能。比如對於步進角為1.8°的兩相混合式步進電機,如果細分驅動器的細分數設定為4,那麼電機的運轉解析度為每個脈衝0.45°,電機的精度能否達到或接近0.45°,還取決於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。

當離線訊號free為低電平時,驅動器輸出到電機的電流被切斷,電機轉子處於自由狀態(離線狀態)。在有些自動化裝置中,如果在驅動器不斷電的情況下要求直接轉動電機軸(手動方式),就可以將free訊號置低,使電機離線,進行手動操作或調節。手動完成後,再將free訊號置高,以繼續自動控制。

只需將電機與驅動器接線的a+和a-(或者b+和b-)對調即可。

特種步進電機能夠防水、防油,用於某些特殊場合。例如水下機械人,就需要放水電機。對於特種用途的電機,就要針對性選擇了

步進電機 滾珠絲杆 伺服電機與步進電機選型

工況條件 負載的總質量 包含工作台 m1 10kg 負載的最大移動速度 vm 80mm s 絲杆質量 ms 1.24 kg 絲杆外徑 da 20 mm 絲杆螺距值 p 20 mm 絲杆與水平面之間的角度 0 絲杆的摩擦係數 u1 0.3 絲杆軸向外力 fa 0 n 電機轉速 n1 3000 rpm ...

步進電機 什麼是步進電機?

1.什麼是步進電機 步進電機是將電脈衝訊號轉變為角位移或線位移的開環控制電機,是現代數字程式控制系統中的主要執行元件,應用極為廣泛。在非超載的情況下,電機的轉速 停止的位置只取決於脈衝訊號的頻率和脈衝數,而不受負載變化的影響,當步進驅動器接收到乙個脈衝訊號,它就驅動步進電機按設定的方向轉動乙個固定的...

關於步進電機和步進伺服的控制思考

步進電機和伺服步進電機的區別 參考 電機驅動方案對比 步進 閉環 交流伺服 關於步進電機 單脈衝法 傳送固定個數的脈衝,可以簡單的位置控制 低速 使用定時器中斷,基數脈衝個數。可以對步進電機做梯形或者s形的加速控制。優點 可以降低步進電機的開環丟步,但是頻繁中斷。關於步進伺服電機 1 單脈衝法 參考...