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看懂的美國AB電機入門指南參考
美國AB電機是種感應(yīng)電機,它的工作原理是利用電子電路,將直流電變成分時供電的,多相時序控制電流,用這種電流為步進電機供電,步進電機才能正常工作,驅(qū)動器就是為步進電機分時供電的,多相時序控制器。
美國AB電機種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。通俗點講:當(dāng)步進驅(qū)動器接收到個脈沖信號,它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動個固定的角度(即步距角)。您可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量,從而達到準(zhǔn)確定位的目的;同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度,從而達到調(diào)速的目的。
雖然美國AB電機已被廣泛地應(yīng)用,但步進電機并不能像普通的直流電機,交流電機可以用電源直接驅(qū)動使用。它必須由控制器(步進脈沖發(fā)生器),驅(qū)動器(環(huán)形分配器+功率放大電路)組成驅(qū)動控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進電機卻非易事,它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多知識。
美國AB電機的分類
美國AB電機從其結(jié)構(gòu)形式上可分為反應(yīng)式步進電機(Variable Reluctance,VR)、永磁式步進電機Permanent Magnet , PM)、混合式步進電機(Hybrid, HB)。
反應(yīng)式:定子上有繞組、轉(zhuǎn)子由軟磁材料組成。其特點是結(jié)構(gòu)簡單、成本低、步距角小,可達1.2°,但動態(tài)差、效率低、發(fā)熱大,性難。
永磁式:永磁式步進電機的轉(zhuǎn)子用永磁材料制成,轉(zhuǎn)子的極數(shù)與定子的極數(shù)相同。其特點是動態(tài)好、輸出力矩大,但這種電機精度差,步矩角大(般為7.5°或15°)。
混合式:混合式步進電機綜合了反應(yīng)式和永磁式的,其定子上有多相繞組、轉(zhuǎn)子上采用永磁材料,轉(zhuǎn)子和定子上均有多個小齒以提高步矩精度。其特點是輸出力矩大、動態(tài)好,步距角?。ò銉上?.8°或0.9°,三相1.2°或0.6° ,五相0.72°或0.36° ),但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本相對較高。
美國AB電機的工作原理
A、安培定則(右手螺旋定則)
用右手握住通電螺線管,使四指彎曲與電流方向致,那么大拇指所指的那端是通電螺線管的N極。
B、磁鐵的特點
同性相斥,異性相吸。
步進電機的構(gòu)造
由轉(zhuǎn)子(轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體、轉(zhuǎn)軸、滾珠軸承),定子(繞組、定子鐵芯),前后端蓋組成。zui典型兩相混合式步進電機的定子有8個大齒,40個小齒,轉(zhuǎn)子有50個小齒;三相電機的定子有9個大齒,45個小齒,轉(zhuǎn)子有50個小齒。
步進電機主要參數(shù)
步進電機的相數(shù):電機內(nèi)部的線圈組數(shù),目前常用的有兩相、三相、五相步進電機。
步進電機的機座號:指電機的外徑(mm),混合式步進電機般有20、25、28、35、39、42、57、60、86、110、130、150等。
步距角:對應(yīng)個脈沖信號,電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移。
額定電流:在保持正常溫度下,電機能夠安全運行的限定電流,通常建議在額定電流的70%~90% 下使用。
保持轉(zhuǎn)矩( HOLDING TORQUE ):步進電機通電但沒有轉(zhuǎn)動時,定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。
定位轉(zhuǎn)矩( DETENT TORQUE ):電機在不通電狀態(tài)下,電機轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩。
運行矩頻特性:電機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線 。
美國AB電機的特點
1、般美國AB電機的精度為步距角的3-5%,且位置誤差不累積;
2、步進電機外表允許的zui高溫度取決于不同電機磁性材料的退磁點(緣等),般步進電機耐熱緣等為B(130℃),所以步進電機外表溫度在攝氏80-90度*正常。電機的緣等般有5等(A,E,B,F,H );
3、步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降,并且沒有過載能力(高頻無力,無過載能力);
4、即使在無勵磁的情況下,步進電機也具有定的自鎖能力。(DETENT TORQUE )
5、空載啟動頻率:即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率,如果脈沖頻率高于該值,電機不能正常啟動,可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。 步進電機的啟動速度般在10~100RPM,伺服電機的啟動速度般在100~300RPM。根據(jù)電機大小和負載情況而定,大電機般對應(yīng)較低的啟動速度;
6、低頻振動:步進電動機以連續(xù)的步距狀態(tài)邊移動邊重復(fù)運轉(zhuǎn)。其步距狀態(tài)的移動會產(chǎn)生單步距響應(yīng) ,當(dāng)電機輸入頻率等于步進電機的固有頻率時,產(chǎn)生共振。電機驅(qū)動電壓越高,電機電流越大,負載越輕,電機體積越小,則共振區(qū)向上偏移,反之亦然。步進電機低速轉(zhuǎn)動時振動和噪聲大是其固有的缺點,克服兩相混合式步進電機在低速運轉(zhuǎn)時的振動和噪聲方法:
a、通過改變減速比等機械傳動避開共振區(qū);
b、采用帶有細分功能的驅(qū)動器;
c、換成步距角更小的步進電機;
d、選用電感較大的電機;
e、換成交流伺服電機,幾乎可以*克服震動和噪聲,但成本高;
f、采用小電流、低電壓來驅(qū)動;
g、在電機軸上加磁性阻尼器;
7、中高頻穩(wěn)定性
8、控制方便:轉(zhuǎn)速和脈沖頻率成正比,位移量與脈沖個數(shù)成正比。改變脈沖的頻率和個數(shù)可以控制轉(zhuǎn)速和位移,改變脈沖的順序可以改變轉(zhuǎn)動的方向。
美國AB電機單步響應(yīng)過程
1、美國AB電機收到單個步進脈沖從靜止?fàn)顟B(tài)加速轉(zhuǎn)向下個停止位置;
2、電機加速通過停止位置,并過沖個角度,然后被反向拉回;
3、在電機內(nèi)部摩擦力的作用下,通過阻尼振蕩電機zui終穩(wěn)定在設(shè)定的停止位置。
美國AB電機動態(tài)運行力矩速度
自啟動區(qū)域:電機可以直接啟動和停止的區(qū)域。
牽入力矩(啟動力矩):已勵磁電機能以固定頻率啟動和同步運行而不丟步的zui大轉(zhuǎn)矩。
牽出力矩(運行力矩):在給定頻率下電機能同步運行不丟步的zui大轉(zhuǎn)矩。
zui大啟動頻率:空載情況下,已勵磁電機直接啟動而不丟步的zui大頻率。
zui大運行頻率:空載情況下,已勵磁電機運行而不丟步的zui大頻率。
連續(xù)運行區(qū)域:在此區(qū)域內(nèi)電機無法直接啟動和停止。電機在此區(qū)域運行必須經(jīng)過自啟動區(qū)域,然后加速達到此工作區(qū)域。同理,在此區(qū)域內(nèi)也無法直接制動,否則容易造成失步,必須減速到自啟動區(qū)域內(nèi)再制動。
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