關(guān)于步進電機

一、關(guān)于步進電機發(fā)熱

1、為什么步進電機會發(fā)熱？

我們通常見到的各類電機，內(nèi)部都是有鐵芯和繞組線圈的。繞組有電阻，通電會產(chǎn)生損耗，損耗大小與電阻和電流的平方成正比，這就是我們常說的銅損，如果電流不是標準的直流或正弦波，還會產(chǎn)生諧波損耗；鐵心有磁滯渦流效應(yīng)，在交變磁場中也會產(chǎn)生損耗，其大小與材料，電流，頻率，電壓有關(guān)，這叫鐵損。銅損和鐵損都會以發(fā)熱的形式表現(xiàn)出來，從而影響電機的效率。步進電機一般追求定位精度和力矩輸出，效率比較低，電流一般比較大，且諧波成分高，電流交變的頻率也隨轉(zhuǎn)速而變化，因而步進電機普遍存在發(fā)熱情況，且情況比一般交流電機嚴重。

2，為什么高低溫步進電機、伺服電機發(fā)熱比普通電機高？

高低溫電機的線圈材料需要耐更高溫度，絕緣強度更高，所以散熱性能比一般的伺服電機的線圈差一些，但不會影響電機的高溫性能。

3，步進電機發(fā)熱隨速度變化的情況：

采用恒流驅(qū)動技術(shù)時，步進電機在靜態(tài)和低速下，電流會維持恒定，以保持恒力矩輸出。速度高到一定程度，電機內(nèi)部反電勢升高，電流將逐步下降，力矩也會下降。因此，因銅損帶來的發(fā)熱情況就與速度相關(guān)了。靜態(tài)和低速時一般發(fā)熱高，高速時發(fā)熱低。但是鐵損(雖然占的比例較小)變化的情況卻不盡然，而電機整個的發(fā)熱是二者之和，所以上述只是一般情況。

4，發(fā)熱帶來的影響

電機發(fā)熱雖然一般不會影響電機的壽命，對大多數(shù)客戶沒必要理會。但是嚴重時會帶來一些負面影響。如電機內(nèi)部各部分熱膨脹系數(shù)不同導(dǎo)致結(jié)構(gòu)應(yīng)力的變化和內(nèi)部氣隙的微小變化，會影響電機的動態(tài)響應(yīng)，高速會容易失步。又如有些場合不允許電機的過度發(fā)熱，如醫(yī)療器械和高精度的測試設(shè)備等。因此對電機的發(fā)熱應(yīng)當(dāng)進行必要的控制。

5，如何減少電機的發(fā)熱：

減少發(fā)熱，就是減少銅損和鐵損。減少銅損有兩個方向，減少電阻和電流，這就要求在選型時盡量選擇電阻小和額定電流小的電機，對兩相電機，能用串聯(lián)的電機就不用并聯(lián)電機。但是這往往與力矩和高速的要求相抵觸。對于已經(jīng)選定的電機，則應(yīng)充分利用驅(qū)動器的自動半流控制功能和脫機功能，前者在電機處于靜態(tài)時自動減少電流，后者干脆將電流切斷。另外，細分驅(qū)動器由于電流波形接近正弦，諧波少，電機發(fā)熱也會較少。減少鐵損的辦法不多，電壓等級與之有關(guān)，高壓驅(qū)動的電機雖然會帶來高速特性的提升，但也帶來發(fā)熱的增加。所以應(yīng)當(dāng)選擇合適的驅(qū)動電壓等級，兼顧高速性，平穩(wěn)性和發(fā)熱，噪音等指標。

二、步進電機的精度能達到多少？

1，KH、KVM系列兩相混合式步進電機的整步步距角是1.8°，步距角精度是1.8°的3～5%。此誤差不累計，而且僅出現(xiàn)在步進電機剛上電時。電機運行期間不會再出現(xiàn)此誤差。

2，我們的實際測試：在KH57電機后端同軸安裝AKD增量式編碼器，編碼器旋轉(zhuǎn)一圈反饋16384個計數(shù)，PLC接收到的編碼器反饋數(shù)據(jù)偏差小于2個反饋計數(shù)。相當(dāng)誤差小于360*(2/16384)=0.04°。

三、臺達或三菱PLC的步進電機升降速控制：

1，臺達和三菱的PLC發(fā)脈沖控制步進電機和伺服電機用DPLSR/PLSR，此指令是帶加減速的脈沖指令，加減速時間大于100ms。

,2，不能使用DPLSY/PLSY指令，此指令是不帶加減速的脈沖指令，會因為加速度過大導(dǎo)致步進電機高速堵轉(zhuǎn)、丟步或伺服電機過載報警。

四、步進電機的引線標準長度多少？能延長嗎？引線延長后對電機性能有什么影響？最多可以延長多少？

1， KH步進電機標準引線長度3米，KVM步進電機標準引線長度1米。

2，步進電機引線可延長到15米。超過15米的電機引線，會導(dǎo)致電流降低，電機扭矩會有衰減。

五、如何選擇步進驅(qū)動器的細分數(shù)

我們建議細分數(shù)選擇4000或者10000。

1，經(jīng)過測試在高速情況下，對于相同的電機轉(zhuǎn)速，選擇10000細分數(shù)時的電機輸出力矩，大于選擇1000細分數(shù)的電機輸出力矩。

2，另外，對于某些品牌的PLC，當(dāng)細分選擇1000時，電機在低速（如低于10rpm）時振動很大，扭矩很小。而細分選擇10000時，能很好的滿足低速運轉(zhuǎn)。

3，細分數(shù)選擇還受制于PLC支持的最高脈沖頻率。

六、脈沖和方向端子是否需要加電阻。

脈沖方向信號是否需要加電阻，取決于驅(qū)動器脈沖和方向端口支持的電壓大小。

1，如果驅(qū)動器脈沖和方向端口支持的電壓為24V，當(dāng)使用24V的開關(guān)電源給脈沖和方向提供驅(qū)動電壓時就可以不用外加電阻。

,2，如果驅(qū)動器脈沖和方向端口支持的電壓為5V，當(dāng)使用24V的開關(guān)電源給脈沖和方向提供驅(qū)動電壓時就需要外加2K電阻。

七、驅(qū)動器上ENA+、ENA-（或MF+、MF-）端子是否需要接線？

ENA+、ENA-（或MF+、MF-）為步進電機釋放信號，當(dāng)給釋放電機信號端子提供有效電平時（一般使驅(qū)動器內(nèi)部相應(yīng)光耦導(dǎo)通），會關(guān)斷電機相電流，電機軸處于自由狀態(tài)。

八、是否要使用步進驅(qū)動器的半電流功能

步進驅(qū)動器在一定時間（如1.5S）未接收到指令脈沖信號，電機的相電流自動減到設(shè)定電流的一半，以減少電機發(fā)熱。因此對于水平運動的應(yīng)用，建議開啟半電流開關(guān)以降低電機發(fā)熱，垂直運動建議關(guān)閉半電流開關(guān)以保證電機不工作時的保持力矩。

九、如何選擇步進驅(qū)動器的工作電壓

步進驅(qū)動器工作電源電壓越高，高速時扭矩衰減越小。在步進驅(qū)動器允許的電壓范圍內(nèi)，建議選用盡量高的驅(qū)動電壓，以提高步進電機的高速扭矩輸出。但電壓越高，步進電機的發(fā)熱越大，振動噪音越大。

十、如何設(shè)定步進驅(qū)動器的輸出電流

一般情況下，設(shè)定步進驅(qū)動器的輸出電流不大于電機的相電流。以下兩種情況例外：

1，如果所選電機輸出力矩略小于負載所需力矩，可將電驅(qū)動器輸出流設(shè)定為略大于電機的相電流（比如，額定電流為2A，可以設(shè)定為2.5A或者3A）。但電流越大，電機發(fā)熱越大。

2，對于低溫環(huán)境工作時，設(shè)置步進電機驅(qū)動器的輸出電流比步進電機額定電流稍高一檔，以提高步進電機的輸出扭矩。

十一、如何改變步進電機旋轉(zhuǎn)反向

步進電機安裝后，如果實際旋轉(zhuǎn)方向與所需旋轉(zhuǎn)方向相反，且不方便通過修改控制程序改變電機旋轉(zhuǎn)方向時，可以通過交換電機引線A+、A-（或者交換B+，B-）與驅(qū)動器的接線順序，改變電機旋轉(zhuǎn)方向。

三相步進電機則可對調(diào)三相中的任意兩相來實現(xiàn)反向。

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關(guān)于伺服電機

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