浅析步进电机的选择与使用
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随着机电一体化技术的不断发展，步进电机作为机电一体化系统中常见的执行装置得到了广泛地应用，因此生产步进电机的厂商越来越多，这就给用户在其选择上带来了一些困惑。基于这种原因，本人以目前最常用的反应式步进电机为例，主要阐述了其工作原理、机械特性、实际应用中的选择和使用，希望对广大用户在其选择上能有所帮助。 步进电机又称脉冲电动机，它是一种将电脉冲信号转变为角位移或线位移的执行电动机，它一般用作于开环控制系统的执行装置。近年来由于计算机应用技术的迅速发展，步进电机常用于和计算机组成高精度的数字控制系统。在非超载的情况下，步进电机的转速、停止的位置等只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给其加一个脉冲信号，其就会转动一个步距角，这一线性关系的存在，与其只有周期性误差而无累积误差的特点，使其在速度、位置等控制领域中得到了广泛地应用。 目前，生产步进电机的厂商有很多，但具有专业技术人员能自行开发研制的厂商却很少，大多数厂商只是处于盲目的仿制阶段，其办厂规模不是很大，甚至连最基本的专业设备都不具备，这就给我们在产品的选择上带来了一些困惑。基于这种原因，本人结合实际工作情况所积累的理论知识与实践经验，以目前最常用的反应式步进电机为例，主要阐述了其工作原理、机械特性、实际应用中的选择和使用，希望对广大用户在产品的选择上能够有所帮助。 一、反应式步进电机的工作原理 以三相反应式步进电机为例。三相反应式步进电机由定子和转子两大部分组成。在定子上有三对磁极，磁极上装有励磁绕组，励磁绕组分成三相，即A、B、C。在转子上均匀分布着四个相位差为90°的转子齿，转子上不装设绕组，为硅钢片或软磁性钢片叠成的铁心。 当步进电机A相通电，B和C相不通电时，由于A相绕组产生的磁通要经过磁阻最小的路径形成闭合磁路，这样将使转子齿1、3和定子的A相对齐。当步进电机B相通电，A和C相不通电时，由于B相绕组产生的磁通要经过磁阻最小的路径形成闭合磁路，这样将使转子齿2、4和定子的B相对齐。当步进电机C相通电，A和B相不通电时，由于C相绕组产生的磁通要经过磁阻最小的路径形成闭合磁路，这样将使转子齿1、3和定子的C相对齐。 按照A-B-C-A的通电顺序往复下去，则步进电机的转子将按一定速度沿逆时针方向旋转。反之，若按照A-C-B-A的通电顺序往复下去，则步进电机的转子将反方向转动。这种通电方式，称为三相单三拍方式。步进电机还可以使用三相双三拍(即AB-BC-CA-AB和AC-CB-BA-AC)和三相单、双六拍(即A-AB-B-BC-C-CA-A和A-AC-C-CB-B-BA-A)的通电方式。 由此可见，步进电机转速大小取决于三相控制绕组通、断电源的频率，方向取决于其通电顺序。当其定子上有m相励磁绕组时，其轴线分别与转子齿的轴线偏移1/m、2/m……(m-1)/m、1，其通电顺序按照一定相序，步进电机就能实现正反转运行，基于这种原理，我们就可以生产出各种相数的步进电机。 二、反应式步进电机的机械特性 1、步距角及步距角精度。步距角是指给步进电机输入一个脉冲后其所转过的角度，即Ψ=360°/(KmZ)，其中m为相数;Z为转子齿数;K为通电方式，全步方式K=1，半步方式K=2，通常在步进电机的参数表中给出两个步距角。与工作原理相对应的步进电机全步方式时，其步距角为30°;半步方式时，其步距角为15°。步距角精度是指步进电机在空载状态下每步转过角度与理论角度之差，一般其步距角精度小于10′。 |
