步進電機原理與問答

　　步進電機問答

　　1.什么是步進電機?

　　步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。通俗一點講：當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(及步進角)。您可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的;同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。

　　2.步進電機分哪幾種?

　　步進電機分三種：永磁式(PM) ，反應式(VR)和混合式(HB)

　　永磁式步進一般為兩相，轉矩和體積較小，步進角一般為7.5度 或15度;

　　反應式步進一般為三相，可實現大轉矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。在歐美等發達國家80年代已被淘汰;混合式步進是指混合了永磁式和反應式的優點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為 0.72度。這種步進電機的應用最為廣泛。

　　3.什么是保持轉矩(HOLDING TORQUE)?

　　保持轉矩(HOLDING TORQUE)是指步進電機通電但沒有轉動時，定子鎖住轉子的力矩。它是步進電機最重要的參數之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉矩就成為了衡量步進電機最重要的參數之一。比如，當人們說2N.m的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉矩為2N.m的步進電機。

　　4.細分驅動器的細分數是否能代表精度?

　　步進電機的細分技術實質上是一種電子阻尼技術(請參考有關文獻)，其主要目的是減弱或消除步進電機的低頻振動，提高電機的運轉精度只是細分技術的一個附帶功能。比如對于步進角為1.8° 的兩相混合式步進電機，如果細分驅動器的細分數設置為4，那么電機的運轉分辨率為每個脈沖0.45°，電機的精度能否達到或接近0.45°，還取決于細分驅動器的細分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細分驅動器精度可能差別很大;細分數越大精度越難控制。

　　5.四相混合式步進電機與驅動器的串聯接法和并聯接法有什么區別?

　　四相混合式步進電機一般由兩相驅動器來驅動，因此，連接時可以采用串聯接法或并聯接法將四相電機接成兩相使用。串聯接法一般在電機轉速較的場合使用，此時需要的驅動器輸出電流為電機相電流的0.7倍，因而電機發熱小;并聯接法一般在電機轉速較高的場合使用(又稱高速接法)，所需要的驅動器輸出電流為電機相電流的1.4倍，因而電機發熱較大。

　　6.如何確定步進電機驅動器的直流供電電源?

　　A.電壓的確定：混合式步進電機驅動器的供電電源電壓一般是一個較寬的范圍(比如IM483的供電電壓為12～48VDC)，電源電壓通常根據電機的工作轉速和響應要求來選擇。如果電機工作轉速較高或響應要求較快，那么電壓取值也高，但注意電源電壓的紋波不能超過驅動器的最大輸入電壓，否則可能損壞驅動器。

　　B.電流的確定：供電電源電流一般根據驅動器的輸出相電流I來確定。如果采用線性電源，電源電流一般可取I 的1.1～1.3倍;如果采用開關電源，電源電流一般可取I 的1.5～2.0倍。

　　7.混合式步進電機驅動器的脫機信號FREE一般在什么情況下使用?

　　當脫機信號FREE為低電平時，驅動器輸出到電機的電流被切斷，電機轉子處于自由狀態(脫機狀態)。在有些自動化設備中，如果在驅動器不斷電的情況下要求直接轉動電機軸(手動方式)，就可以將FREE信號置低，使電機脫機，進行手動操作或調節。手動完成后，再將FREE信號置高，以繼續自動控制。

　　8.如果用簡單的方法調整兩相步進電機通電后的轉動方向?

　　只需將電機與驅動器接線的A+和A-(或者B+和B-)對調即可。

　　9.什么是DETENT TORQUE?

　　DETENT TORQUE 是指步進電機沒有通電的情況下，定子鎖住轉子的力矩。

　　DETENT TORQUE 在國內沒有統一的翻譯方式，容易使大家產生誤解;由于反應式步進電機的轉子不是永磁材料，所以它沒有DETENT TORQUE。

　　10.步進電機精度為多少?是否累積?

　　一般步進電機的精度為步進角的3-5%，且不累積。

　　11.步進電機的外表溫度允許達到多少?

　　步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至于失步，因此電機外表允許的最高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點;一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上，有的甚至高達攝氏200度以上，所以步進電機外表溫度在攝氏80-90度完全正常。

　　12.為什么步進電機的力矩會隨轉速的升高而下降?

　　當步進電機轉動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢;頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率(或速度)的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。

　　13.為什么步進電機低速時可以正常運轉,但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲?

　　步進電機有一個技術參數：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，