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步進(jìn)電機驅動(dòng)器的細分原理及說(shuō)明

2021-01-04


步進(jìn)電機安裝有帶永久磁性的轉子,而定子(組成:定子鐵芯、定子繞組和機座)至少具有兩個(gè)繞線(xiàn)。步進(jìn)電機驅動(dòng)步進(jìn)電機不能直接接到工頻交流或直流電源上工作,而必須使用專(zhuān)用的驅動(dòng)器,如圖所示,它由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅動(dòng)單元、保護單元等組成。圖中點(diǎn)劃線(xiàn)所包圍的二個(gè)單元可以用微機控制來(lái)實(shí)現。步進(jìn)電機驅動(dòng)器是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。當步進(jìn)驅動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號,它就驅動(dòng)步進(jìn)電機按設定的方向轉動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱(chēng)為“步距角”),它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。當轉子磁性與定子繞線(xiàn)保持一致時(shí),將驅動(dòng)第二個(gè)繞線(xiàn)。兩個(gè)繞線(xiàn)交替開(kāi)啟和關(guān)閉,這將導致電機鎖定在想要的步進(jìn)位置。通過(guò)繞線(xiàn)的電流方向還可反向。

在帶有兩個(gè)定子繞線(xiàn)的步進(jìn)電機中,有四個(gè)步進(jìn)以90°隔開(kāi)。步進(jìn)電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€(xiàn)位移的開(kāi)環(huán)控制電機,是現代數字程序控制系統中的主要執行元件,應用極為廣泛。在非超載的情況下,電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數,而不受負載變化的影響,當步進(jìn)驅動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號,它就驅動(dòng)步進(jìn)電機按設定的方向轉動(dòng)一個(gè)固定的角度,稱(chēng)為“步距角”,它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的??梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數來(lái)控制角位移量,從而達到準確定位的目的;同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機轉動(dòng)的速度和加速度,從而達到調速的目的。根據向定子繞線(xiàn)提供的脈沖,可精確控制步進(jìn)電機移動(dòng)的步進(jìn)。步進(jìn)電機的速度控制可通過(guò)向繞線(xiàn)提供脈沖頻率實(shí)現,而旋轉方向可通過(guò)反向脈沖序列進(jìn)行更改。電機內部的極片有許多齒,有助于定位相對于定子的轉子位置。一些步進(jìn)電機的定子級也有齒。根據使用的控制技術(shù),可全步進(jìn)、半步進(jìn)或微步進(jìn)控制步進(jìn)電機。簡(jiǎn)單的方形脈沖可以控制處于全步進(jìn)的電機,而先進(jìn)控制技術(shù)(如脈沖寬度調制可用于微步進(jìn)。在國內,廣大用戶(hù)對;細分;還不是特別了解,有的只是認為,細分是為了提升精度(精確度),其實(shí)不然,細分主要是改良電機的運行性能,現說(shuō)明如下:步進(jìn)步進(jìn)電機的細分控制是由驅動(dòng)器精確控制步進(jìn)電機的相電流來(lái)實(shí)現的,以二相電機為例,假如電機的額定相電流為3A,如果使用常規驅動(dòng)器(如常用的恒流斬波方式)驅動(dòng)該電機,電機每運行一步,其繞組內的電流將從0突變?yōu)?A或從3A突變到0,相電流的巨大變化,必然會(huì )引起電機運行的振動(dòng)和噪音。如果使用細分驅動(dòng)器,在10細分的狀態(tài)下驅動(dòng)該電機,電機每運行一微步,其繞組內的電流變化只有0。3A而不是3A,且電流是以正弦曲線(xiàn)規律變化,這樣就大大的改良了電機的振動(dòng)和噪音,因此,在性能上的優(yōu)點(diǎn)才是細分的真正優(yōu)點(diǎn)。由于細分驅動(dòng)器要精確控制電機的相電流,所以對驅動(dòng)器要有相當高的技術(shù)要求和工藝要求,成本亦會(huì )較高。注意,國內有一些驅動(dòng)器采??;平滑;來(lái)取代細分,有的亦稱(chēng)為細分,但這不是真正的細分,望廣大用戶(hù)一定要分清兩者的本質(zhì)不同:

 

  1、平滑;并不精確控制電機的相電流,只是把電流的變化率變緩一些,所以;平滑;并不產(chǎn)生微步,而細分的微步是可以用來(lái)精確定位的。

 

  2、電機的相電流被平滑后,會(huì )引起電機力矩的降低,而細分控制不但不會(huì )引起電機力矩的降低,相反,力矩會(huì )有所增加。

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