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[电机及执行机构驱动]

步进电机的转速与脉冲频率

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cctv19881023|  楼主 | 2017-3-16 18:58 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
      步进电机的转速与脉冲频率成正比,即脉冲频率越高步进电机的转速也越高,但提高了脉冲频率虽然达到了提速作用,却损失了力矩。 
      力矩随脉冲频率升高而下降的原因: 步进电机产生失步的两个原因就是: 
      一、控制脉冲频率高,此时转子的加速度小于步进电机定子旋转磁场的速度。 在步进电机供电电源设计好后,定子线圈冲电时间常数基本是固定的,假设时间常数是0.02S(0.02S充电到最大值的63%),如果步进电机接受的脉冲周期大于0.04S(占空比为50%,频率小于25HZ),定子线圈即可以获得足够的能量产生足够带动转子的力矩。如果脉冲频率过高,比如50HZ(占空比为50%,脉冲周期大于0.02S),定子线圈获得的充电时间才0.01S,少了一半的充电时间,产生的力矩就减少了很多,致使转子跟不上定子旋转磁场的速度,每一步都落后于应该到达的平衡位置,并且距离平衡位置越来越远。积累下来的结果就造成了失步. 
      当然50HZ的频率太小了,本例子只是为了便于说明,随意说了一个数解决方法:
      1、降低脉冲频率,别认为麻烦,调试步进电机大部分是调节脉冲频率的过程 
      2、如果不想因降低频率而造成速度太低,那么加大步进电机供电电流
      3、减轻电机的负载 
      二、控制脉冲频率低,此时转子的速度高于步进电机定子旋转磁场的速度。  还以上面的0.02S充电时间常数为例,脉冲频率低,定子线圈充电充分,其产生的力矩就大,此时电机的负载如果较轻,转子就会超过应该到达的平衡位置,定子磁场又要拉转子回到平衡位置,同样其在回平衡位置时又会反越过平衡位置而落后于平衡位置,恰恰此时下一个脉冲到来,于是转子只好在落后于平衡位置的地方开始新一轮的步进。如此循环,同样造成每一步都落后于应该到达的平衡位置,并且距离平衡位置越来越远。积累下来的结果就造成了失步。  解决方法:
      1、提高脉冲频率 
      2、不想太高速,那么减小步进电机供电电流。 
      3,上面两者都不能调节,换力矩小的电机。  伺服电机的说明书上一般都会给出矩频特性图,或是力矩与速的关系表。从大多品牌步进电机的矩频特性可以看出,步进电机在小于600转/分的速度时,输出力矩是正常的。超过1000转/分时,力矩急剧下降(当然也有部分电机在1200转/分时,力矩输出正常). 所以将步进电机的最高转速定为600转/分是较为理想的选择。 
      当然这个600转/分不是一个通用的数据,具体还得去资讯厂家,向厂家要步进电机的矩频特性。  600转/分的定义只是为了告诉您在选择电机或是前期设计转速,要考虑到步进电机转速小的特点!

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沙发
hzband| | 2017-3-17 09:44 | 只看该作者
步进电机高速失步是由于电机电磁充电时间(即电机矩频)与控制脉冲周期不同步时产生失步,开环的驱动器是以恒电流(恒功率)来驱动电机的,因此需高转速保持额定负载时,可以提高电压来加大电机电磁充电时间和提高电机做功,在驱动器允许下无限加大电压来提升电机转速,后果是电机发热严重。
而低转速也出现失步也是由于电机电磁充电时间(即电机矩频)与控制脉冲周期不同步时产生失步,因为驱动器驱动电流过大产生电机电磁充电间快过控制脉冲周期,出现电机过冲跳动,就是所谓的共振低频振动现象,这种现象导致电机失步,解决方法就是采取降低驱动电流,在计算功率与扭矩比下的转速调低电流可以保持其负载能力。

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山东电子小菜鸟| | 2017-3-17 16:55 | 只看该作者

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