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电机选择:从转速来选用步进电机

2016.04.03 20:39 评论:0

步距角与转速

选用市面出售的产品,根据使用速度,选择步进电机工作在最佳状态很重要。步进电机速度分为:只在低速下使用、在2000rpm以上的高速使用和由低速到高速宽范围使用三种速度状态,步进电机的选择会因此而有所不同。

步进电机高速运行时,因线圈电感的影响,会限制线圈电流的流入。设1相的线圈电抗为X,驱动电流的频率角速度为ω(电气角),其同步转动的转子机械角速度为ωm,则在高速运行时,线圈电阻R<<X,1相绕组的阻抗Z变成下式:

Z=ωL=NrωmL

转子以转速000转动时,阻抗Z要求转子齿数Nr越小越好,这样电流易于流入。另外定子为恒流驱动,如果转速太高,也无法达到恒流控制,会变成恒压驱动,高速运动时,此状态驱动的情况较多。在此状态下,外加电压为V时,若反电动势为E,则由下式来定其电流I:

绕组阻抗

高速转动Nr小的电机电流I大。步距角用式θS=π/PNr来决定,齿数Nr小,则步进电机的步距角大。高速运行时,选择步距角度大的步进电机。相反,低速驱动以步距角小的电机较合适。

低速运行容易产生振动或共振,为避免或减小振动,电机的步距角要小,而且两相电机不如三相电机好。更进一步分析,全步进不如半步进、细分步进的好。并且,转子齿数多的电机,低速时的转矩大。低速使用时,尽可能使用直接驱动,而不要使用减速器这是因为步距角小的步进电机低速时输出高转矩的速度-转矩特性下降斜率大,适合低速运行。

下图表示同一台电机不同步距角时,速度-转矩特性曲线不同。例如在2000rpm使用1.2°比500rpm使用0.6°的转矩小。

步进电机步距角与速度-转矩特性的比较曲线图

电机的种类与转速

相同步距角的电机根据其结构,有适合低速和适合高速之分。例如三相RM型步进电机(电机大小42mm方形,40mm长,步距角3.75°)的速度-转矩特性如下图所示。由低速到高速4000rpm速度变化不大,形成平坦的曲线。

三相RM型步进电机的速度-转矩特性曲线

此种步进电机可在中速到高速下运行,而且低速转矩不大,不会产生共振现象。大多数低速输出大转矩的电机均使用直接驱动方式,而此种低速小转矩的电机不能直接驱动。此种低速的情况用HB型较适合。