步进电机有哪些种类?闭环步进电机的优势在哪里?硅基动力帮你理清全部思路

原标题:步进电机有哪些种类?闭环步进电机的优势在哪里?硅基动力帮你理清全部思路

(开环)步进电机是将电脉冲信号转变为角位移的开环控制电机,应用极为广泛。在非超载的情况下,电机的转速和停止的位置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,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机转动一个固定的角度,称为“步距角”,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。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。

步进电机是一种感应电机,它的工作原理是利用电子电路,即驱动器,将直流电变成分时供电的多相时序控制电流。步进电机虽然由直流电流供电,但是不能理解为直流电机,直流电机是将直流电能转换为机械能的动力电机,而步进电机是将电脉冲信号转变为角位移的开环控制电机。

值得注意的是,步进电机应用于低速场合——每分钟转速不超过1000r/min,最佳工作区间是150~500r/min,(闭环步进可达1500r/min)。2相步进电机在60~70r/min容易出现低速共振现象,产生振动和噪音,需要通过改变减速比、增加细分数、添加磁性阻尼器等方式避免。细分精度注意事项,当细分等级大于4后,步距角的精度不能保证,精度要求高,最好换用相数更多(即步距角更小)的步进电机或闭环步进、伺服电机。

C矩频特性——步进电机随转速提高力矩变小,所以其最高工作转速一般在<1000r/min,伺服电机在额定转速内(一般3000r/min)内都能输出额定力矩,在额定转速以上为恒功率输出,最高转速可达5000 r/min;

F速度响应——步进电机启动时间0.15~0.5s,伺服电机0.05~0.1,最快可0.01s达到额定3000r/min;

实际使用中会发现:伺服电机贵,贵出很多,所以同步电机应用更广泛,特别是在定位精度要求不是很高的同步带传动、平带输送机等场合经常使用步进电机。

闭环步进电机:除了开环步进电机,还有在电机尾部添加了编码器,可以实现闭环控制的步进电机。步进电动机的闭环控制是采用位置反馈和(或)速度反馈来确定与转子位置相适应的相位转换,可大大改进步进电动机的性能,没有失步现象的伺服系统。

1.高速响应。相对于服电机,闭环步进对定位指令具有非常强的跟随性,因此定位时间非常短。在频繁启停的应用中,可显著缩短定位时间。

3.在100%负载情况下也可可产生高扭矩、无失步运行,无需像普通步进系统一样考虑扭矩损失等问题。

4.闭环驱动。效率可增到7.8倍,输出功率可增到3.3倍,速度可增到3.6倍。可得到比开环控制更高的运行速度,更稳定、更光滑的转速。

5.步进电机停止时会完全静止,无普通伺服的微振动现象。需要低成本、高精度定位的场合,可取代通用伺服系统的应用。

调节绕组电流大小,发热和振动小于开环步进,有编码器反馈所以精度高于普通步进电机,电机响应比开环步进慢比伺服电机快,运行过程中存在位置误差,误差会在指令停止后数毫秒逐渐降低。高速力矩比开环步进大,常见应用在0-1500rpm场合。

闭环步进电机具有低成本、高效、无抖动、无停止微振动、高刚性、无整定、高速、高动态响应等特点,是替代高成本伺服系统、低端开环步进系统等性价比最高的解决方案。

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