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鳴志步進電機簡介(中)

時間:2021-04-15 11:45:18來源:上海安浦鳴志自動化設備有限公司

導語:?使用微步驅動模式, 將原來的一步細分為多步運行, 提高電機的每步分辨率, 從而降低振動。 這可以通過調整電機的相電流比來實現(xiàn)的。 微步并不會增加步距角精確度, 卻能使電機運行更加平穩(wěn), 噪音更小。 一般電機在半步運行時, 力矩會比整步時小15%, 而采用正弦波電流控制時, 力矩將減小30%。

鳴志

鳴志步進電機技術參數(shù)與術語
負載

A.  力矩負載 (Tf)
Tf = G * r
G: 負載重量
r: 半徑

電機

B.  慣量負載 (TJ)
TJ = J * dw/dt
J = M * (R12+R22) / 2 (Kg * cm)
M: 負載質量
R1: 外圈半徑
R2: 內圈半徑
dω/dt: 角加速度

速度-力矩曲線

A.  工作頻率點
電機在某一點的轉速值。
n = q * Hz / (360 * D)
n: /
Hz: 頻率值
D: 驅動電路細分值
q: 步距角
例如 距角1.8°的步進電機 1/2 細分驅動方式下
(即每步 0.9°) 、 工作頻率 500Hz 時的轉速為1.25r/s.

電機

B.  自啟動區(qū)域
步進電機可以直接啟動和停止的區(qū)域。

C.  連續(xù)運行區(qū)域
在該區(qū)域內, 電機無法直接啟動或停止。 電機在該區(qū)域內運行必須先經(jīng)過自啟動區(qū)域, 然后經(jīng)過加速達到該工作區(qū)域運行。 同理, 電機在該區(qū)域內也無法直接制動, 否則容易造成電機失步, 必須先經(jīng)減速到達自啟動區(qū)域內再制動。

D.  最高啟動頻率
電機空載狀態(tài)下, 保證電機不丟步運行的最大脈沖頻率。


E.  最高運行頻率

空載情況下, 已勵磁電機運行而不丟步的最高脈沖頻率。


F.   啟動力矩/牽入力矩
滿足步進馬達在一定脈沖頻率下啟動并開始運行, 不失步的最大負載力矩


G.  運行力矩/牽出力矩
滿足步進馬達在一定脈沖頻率下穩(wěn)定運行, 不失步的最大負載力矩。


加速/減速運動控制

當電機運行頻率點在速度-力矩曲線的連續(xù)運行區(qū)域內時, 如何縮短電機啟動或停止時的加速或減速時間, 使電機更長時間地運行在最佳速度狀態(tài), 從而提高電機的有效運行時間是非常關鍵的


如右圖所示, 步進電機的動態(tài)力矩特性曲線, 低速運行時曲線為水平直線狀態(tài); 高速運行時, 由于受到電感的影響 曲線發(fā)生了指數(shù)下降。

電機

A. 低轉速狀態(tài)下的直線加速運行
已知電機負載為TL 假設想從F0 在最短時間 (t r)內加速到F1, 如何來計算最短時間 t r ?
(1) 通常情況下 TJ = 70%Tm
(2) t r = 1.8 * 10 -5 * J * q * (F1-F0)/(TJ -TL)
(3) F (t) = (F1-F0) * t/t r + F0, 0<t<t r

B. 高轉速狀態(tài)下的指數(shù)加速運行
(1) 通常情況下
TJ 0 = 70%Tm0,
TJ 1 = 70%Tm1,
TL = 60%Tm1
(2) t r = F4 * I n [(TJ 0-TL)/(TJ 1-TL)]
(3) F (t) = F2 * [1 – e^(-t/F4)] + F0, 0<t<tr
F2 = (TL-TJ 0) * (F1-F0)/TJ 1-TJ 0)
F4 = 1.8 * 10-5 * J * q * F2/(TJ 0-TL)

備注
J 表示電機轉子加負載時的轉動慣量
q 表示每一步的轉動角度, 在整部驅動時就是指電機的步距角
在減速運行時, 只需將上述的加速脈沖頻率反轉過來計算就可以了。


振動與噪音

一般來講, 步進電機在空載運行情況下, 當電機的運行頻率接近或等于電機轉子的固有頻率時會發(fā)生共振,嚴重的會發(fā)生失步現(xiàn)象。
針對共振的幾種解決方案:
A. 避開振動區(qū)
使電機的工作頻率不落在振動范圍內
B. 采用細分的驅動模式
使用微步驅動模式, 將原來的一步細分為多步運行, 提高電機的每步分辨率, 從而降低振動。 這可以通過調整電機的相電流比來實現(xiàn)的。 微步并不會增加步距角精確度, 卻能使電機運行更加平穩(wěn), 噪音更小。 一般電機在半步運行時, 力矩會比整步時小15%, 而采用正弦波電流控制時, 力矩將減小30%。

未完待續(xù)

鳴志是一家專業(yè)從事高精度及經(jīng)濟性運動控制產(chǎn)品的專業(yè)公司,我們的產(chǎn)品包括步進和伺服電機、驅動器、以及直線模組。我們的標準化和定制化產(chǎn)品服務于各種行業(yè)用戶及設備制造商。鳴志擁有深度開發(fā)的電機和專業(yè)的控制技術,我們?yōu)槟峁┳詈玫倪\動控制解決方案。

標簽: 鳴志電機步進電機

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