步进电机与驱动器常见问题全集

步进电机与驱动器常见问题全集

什么是步进电机驱动器? 
 
步进电机的运行要有一个电子装置进行驱动，这种装置就是步进电机驱动器，它是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移，或者说：控制系统每发一个脉冲信号，通过驱 动器就使步进电机旋转一个步距角。也就是说步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。所以 控制步进脉冲信号的频率，就可以对电机精确调速；控制步进脉冲的个数，就可以对电机精确定位。
 
步进电机的种类? 
 
步进电机的种类步进电机按电磁设计一般分为： 永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB），同时,按线圈激励设计的不同，步进电机可分为二相，三相和五相；按其传动设计方式，步进电机又有旋转型步进，直线型步进，以及带减速齿轮与不带减速齿轮之分。
永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步距角一般为7.5度或15度。
反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步距角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰。
混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相、四相和五相：两相步距角一般为1.8度而五相步距角一般为0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。 
 
步进电机在何种情况下使用？ 
 
步进电机是一种作为控制用的特种电机，它的旋转是以固定的角度（称为步距角）一步一步运行的，其特点是没有积累误差，所以广泛应用于各种开环控制。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步距角）。
可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。因此在需要准确定位或调速控制时均可考虑使用步进电机。 
 
什么是步进电机的相数，用户如何选择几相的步进电机？ 
 
步进电机的相数是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为1.8度、三相为1.5度、五相的为0.72度。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足步距角的要求。如果使用细分驱动器，则相数将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。
 
使用细分驱动器对控制系统有什么特殊要求? 
 
驱动器细分后将对电机的运行性能产生质的飞跃，但是这一切都是由驱动器本身产生的，和电机及控制系统无关。在使用时，用户唯一需要注意的一点是步进电机步距角的改变，这一点将对控制系统所发的步进信号的频率有影响，因为细分后步进电机的步距角将变小，要求步进信号的频率要相应提高。以1.8度步进电机为例：驱动器在半步状态时步距角为0.9度，而在十细分时步距角为0.18度，这样在要求电机转速相同的情况下，控制系统所发的步进信号的频率在十细分时为半步运行时的5倍
 
什么是保持转矩（HOLDING TORQUE）？ 
 
驱动器细分后将对电机的运行性能产生质的飞跃，但是这一切都是由驱动器本身产生的，和电机及控制系统无关。在使用时，用户唯一需要注意的一点是步进电机步距角的改变，这一点将对控制系统所发的步进信号的频率有影响，因为细分后步进电机的步距角将变小，要求步进信号的频率要相应提高。以1.8度步进电机为例：驱动器在半步状态时步距角为0.9度，而在十细分时步距角为0.18度，这样在要求电机转速相同的情况下，控制系统所发的步进信号的频率在十细分时为半步运行时的5倍。
 
步进电机精度为多少？是否累积？ 
 
一般步进电机的精度为步进角的3~5%。步进电机单步的偏差并不会影响到下一步的精度，因此步进电机精度不累积。
 
 
步进电机的外表温度允许达到多少？ 
 
步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降甚至于丢失。因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点。一般来说，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，因此步进电机外表温度在摄氏80~90度完全正常。
 
为什么步进电机的力矩会随转速升高而下降？ 
 
步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高， 反向电动势 越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。
 
为什么步进电机低速进可以正常运转，但若高于一定速度就无法启动并伴有啸叫声？ 
 
为什么步进电机低速时可以正常运转，但若高于一定速度就无法启动，并伴有啸叫声？　　 步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。空载启动频率一般为电机运转一圈所需脉冲数的2倍。
 
如何克服两相混合式步进电机在低速运转时的振动和噪声？ 
 
步进电机低速转动时振动和噪声大是其固有的缺点，一般可采用以下方案来克服：
A、如步进电机正好工作在共振区，可通过必变减速比提高步进电机运行速度。
B、采用带有细分功能的驱动器，这是最常用的，最简便的方法。因为细分型驱动器电机的相电流变化较半步型平缓。
C、换成步距角更小的步进电机，如三相或五相步进电机，或两相细分型步进电机。
D、换成直流或交流伺服电机，几乎可以完全克服震动和噪声，但成本较高。
E、在电机轴上加磁性阻尼器，市场上已有这种产品，但机械结构改变较大。
 
细分驱动器的细分数是否能代表精度？ 
 
步进电机的细分技术实质上是一种电子阻尼技术，其主要目的是减弱或消除步进电机的低频振动，提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能。比如对于步进角为1.8度的两相混合式步进电机，如果细分驱动器的细分数设置为4，那么电机的运转分辨率为每个脉冲0.45度，电机的精度能否达到或接近0.45度，还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大，细分数越大精度越难控制。