1.选择保持转矩
保持转矩也叫静力矩,是指步进马达通电但没有转动时,定子(组成:定子铁芯、定子绕组和机座)锁住转子的力矩。由于步进电机低速运转时的力矩接近保持转矩,而步进电机的力矩随着速度的增大而快速衰减,输出功率也随速度的增大而变化,所以说保持转矩是衡量步进电机负载能力重要的参数之一。比如,一般不加说明地讲到N.m的步进电机,可以理解为保持转矩是N.m。
2.选择相数
两相步进电机成本低,步距角少.8 度,低速时的震动较大,高速时力矩降低快,适用于高速且对精度和平稳性要求不高的场合;三相步进电机步距角少.5度,振动比两相步进电机小,低速性能好于两相步进电机,高速度比两相步进电机高百分之30至50,适用于高速且对精度和平稳性要求较高的场合;5相步进电机步距角更小,低速性能好于3相步进电机,但成本偏高,适用于中低速段且对精度和平稳性要求较高的场合。步进电机驱动步进电机不能直接接到工频交流或直流电源上工作,而必须使用专用的驱动器,如图所示,它由脉冲发生控制单元、功率驱动单元、保护单元等组成。图中点划线所包围的二个单元可以用微机控制来实现。
3.选择步进电机
应遵循先选马达后选驱动器原则,先明确负载特性,再通过比较不同型号步进电机的静力矩和矩频曲线,找到与负载特性匹配的步进电机;精度要求高时,应采取机械减速装置,以使电机工作在效率高、噪音低的状态;避免使电机工作在振动区,如若必须则通过改变电压、电流或增加阻尼的方法解决;电源电压方面,建议57电机采取直流24V-36V、86电机采取直流46V、0电机采取高于直流80V;大转动惯量负载应选择机座号较大的电机;大惯量负载、工作转速较高时,电机而应采取逐渐升频提速,以避免电机失步、减少噪音、提升停转时的定位精度;鉴于步进电机力矩一般在40Nm以下,超出此力矩范围,且运转速度大于000RPM时,即应考虑选择伺服电机,一般交流伺服电机可正常运转于3000RPM,直流伺服电机可可正常运转于0000RPM。步进电机驱动为了进一步提高驱动系统的高频响应,可采用升频升压功率驱动接口。这种接口对绕组提供的电压与电机的运行频率成线性关系。它的主回路实际上是一个开关稳压电源,利用频率-电压变换器,将驱动脉冲的频率转换成直流电平,并用此电平去控制开关稳压电源的输入,这就构成了具有频率反馈的功率驱动接口。步进电机是一种感应电机,它的工作原理是利用电子电路,将直流电变成分时供电的,多相时序控制电流,用这种电流为步进电机供电,步进电机才能正常工作,驱动器就是为步进电机分时供电的,多相时序控制器。
4.选择驱动器和细分数
好不选择整步状态,因为整步状态时振动较大;尽量选择小电流、大电感、低电压的驱动器;配用大于工作电流的驱动器、在需要低振动或(度)时配用细分型驱动器、对于大转矩电机配用高电压型驱动器,以获得良好的高速性能;在电机实际使用转速通常较高且对精度和平稳性要求不高的场合,不必选择高细分数驱动器,以便节约成本;在电机实际使用转速通常很低的条件下,应选用较大细分数,以确保运转平滑,减少振动和噪音;总之,在选择细分数时,应综合考虑步进电机驱动器的实际运转速度、负载力矩范围、减速器设置情况、精度要求、振动和噪音要求等。
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