步進(jìn)電機(jī)速度計(jì)算方法

電機(jī)" target="_blank">步進(jìn)電機(jī)又稱(chēng)為脈沖電機(jī)，基于最基本的電磁鐵原理，它是一種可以自由回轉(zhuǎn)的電磁鐵，其動(dòng)作原理是依靠氣隙磁導(dǎo)的變化來(lái)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。其原始模型是起源于1830年至1860年間。1870年前后開(kāi)始以控制為目的的嘗試，應(yīng)用于氫弧燈的電極輸送機(jī)構(gòu)中。這被認(rèn)為是最初的步進(jìn)電機(jī)。1923年，James Weir French發(fā)明三相可變磁阻型(Variable reluctance)，此為步進(jìn)電機(jī)前身。二十世紀(jì)初，步進(jìn)電機(jī)廣泛應(yīng)用在了電話自動(dòng)交換機(jī)中。由于西方資本主義列強(qiáng)爭(zhēng)奪殖民地，步進(jìn)電機(jī)在缺乏交流電源的船舶和飛機(jī)等獨(dú)立系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。二十世紀(jì)五十年代后期晶體管的發(fā)明也逐漸應(yīng)用在步進(jìn)電機(jī)上，對(duì)于數(shù)字化的控制變得更為容易。到了八十年代后，由于廉價(jià)的微型計(jì)算機(jī)以多功能的姿態(tài)出現(xiàn)，步進(jìn)電機(jī)的控制方式更加靈活多樣。

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和分類(lèi)方法較多，一般按勵(lì)磁方式分為磁阻式、永磁式和混磁式三種;按相數(shù)可分為單相、兩相、三相和多相等形式。

在我國(guó)所采用的步進(jìn)電機(jī)中以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為主。步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行性能與控制方式有密切的關(guān)系，步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)從其控制方式來(lái)看，可以分為以下三類(lèi)：開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)。半閉環(huán)控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中一般歸類(lèi)于開(kāi)環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)中。

步進(jìn)電機(jī)可以看作是同步交流電機(jī)，其極數(shù)(在轉(zhuǎn)子和定子上)都增加了，請(qǐng)注意它們之間沒(méi)有公分母。此外，在轉(zhuǎn)子和定子上帶有許多齒的軟磁性材料便宜地增加了極數(shù)(磁阻電機(jī))。現(xiàn)代步進(jìn)機(jī)采用混合設(shè)計(jì)，既具有永磁體又具有軟鐵芯。

為了達(dá)到xxx額定轉(zhuǎn)矩，步進(jìn)電機(jī)中的線圈必須在每個(gè)步驟中達(dá)到其xxx額定電流。運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的繞組電感和反電動(dòng)勢(shì)往往會(huì)抵抗驅(qū)動(dòng)電流的變化，因此隨著電動(dòng)機(jī)的加速，在全電流下花費(fèi)的時(shí)間越來(lái)越少，從而降低了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。隨著速度的進(jìn)一步提高，電流將不會(huì)達(dá)到額定值，最終電動(dòng)機(jī)將停止產(chǎn)生扭矩。

選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率。而在選用功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要計(jì)算機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的矩頻特性能滿足機(jī)械負(fù)載并有一定的余量保證其運(yùn)行可*。在實(shí)際工作過(guò)程中，各種頻率下的負(fù)載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。一般地說(shuō)最大靜力矩Mjmax大的電機(jī)，負(fù)載力矩大。

首先考慮你的控制系統(tǒng)是否適合使用步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力，是使用步進(jìn)電機(jī)還是伺服電機(jī)，下面將步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)的特點(diǎn)對(duì)比如下：

步進(jìn)電機(jī)：功率較小、價(jià)格較低、速度較低、精度稍低

伺服電機(jī)：功率較大、價(jià)格較高、速度較高、精度較高

根據(jù)以上對(duì)比考慮選用步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)。

步進(jìn)電機(jī)的步數(shù)：步數(shù)指的是電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周所需的步數(shù)，電機(jī)的步數(shù)在型號(hào)中可以看到，如17HS3430-24V-0.4A，它的步數(shù)就是17步。

步進(jìn)電機(jī)的電流：電流可以影響電機(jī)的輸出功率，電機(jī)電流太大容易導(dǎo)致電機(jī)過(guò)熱，電流過(guò)小容易造成電機(jī)不正常工作。

步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)：是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有兩相、三相、五相步進(jìn)電機(jī)。

拍數(shù)：完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)，用m表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù)。

保持轉(zhuǎn)矩：是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。

步距角：對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角位移。

定位轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在不通電狀態(tài)下，電機(jī)轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩。

失步：電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。

失調(diào)角：轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的。

運(yùn)行矩頻特性：電機(jī)在某種測(cè)試條件下測(cè)得運(yùn)行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線 。