普通電機(jī)與各類(lèi)的本質(zhì)區(qū)別在哪？圖解分析

普通電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)、舵機(jī)是指直流微電機(jī)，平時(shí)我們接觸的也多是直流電機(jī)。電動(dòng)機(jī)，別名“馬達(dá)”，就是指根據(jù)電磁感應(yīng)定律保持電磁能的變換或傳送的這種電磁感應(yīng)設(shè)備。電機(jī)也稱(別名電機(jī))，在電源電路連用英文字母“M”(舊規(guī)范用“D”)表達(dá)。其主要功能是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)扭矩，用作電器或各種機(jī)器的動(dòng)力源。發(fā)電機(jī)由電路中的字母“G”表示。

普通電機(jī)

普通電機(jī)是我們平時(shí)見(jiàn)得比較多的電機(jī)，電動(dòng)玩具，刮胡刀等里面都有，一般為直流有刷電機(jī)。這種電機(jī)有轉(zhuǎn)速過(guò)快、扭力過(guò)小的特點(diǎn)，一般只有兩個(gè)引腳，用電池的正負(fù)極接上兩個(gè)引腳就會(huì)轉(zhuǎn)起來(lái)，然后電池得正負(fù)極再相反的接在兩引腳上電機(jī)將會(huì)反向轉(zhuǎn)動(dòng)。

減速電機(jī)

減速電機(jī)就是普通電機(jī)加上了減速箱，這樣便降低了轉(zhuǎn)速，增加了扭力，使得普通電機(jī)有更廣泛的使用空間。

步進(jìn)電機(jī)

步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)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(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。

舵機(jī)

舵機(jī)主要是由外殼、電路板、無(wú)核心馬達(dá)、齒輪與位置檢測(cè)器所構(gòu)成。其工作原理是由接收機(jī)發(fā)出訊號(hào)給舵機(jī)，經(jīng)由電路板上的IC判斷轉(zhuǎn)動(dòng)方向，再驅(qū)動(dòng)無(wú)核心馬達(dá)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，透過(guò)減速齒輪將動(dòng)力傳至擺臂，同時(shí)由位置檢測(cè)器送回訊號(hào)，判斷是否已經(jīng)到達(dá)定位。位置檢測(cè)器其實(shí)就是可變電阻，當(dāng)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電阻值也會(huì)隨之改變，藉由檢測(cè)電阻值便可知轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。

舵機(jī)廠商提供的規(guī)格資料，通常都會(huì)包含外形尺寸(mm)、扭力(kg/cm)、速度(秒/60°)、測(cè)試電壓(V)及重量(g)等基本資料。扭力的單位是kg/cm，意思是在擺臂長(zhǎng)度1公分處，能吊起幾公斤重的物體。這就是力臂的觀念，因此擺臂長(zhǎng)度愈長(zhǎng)，則扭力愈小。速度的單位是sec/60°，意思是舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)60°所需要的時(shí)間。

一、變頻電機(jī)與普通電機(jī)的區(qū)別

1、它們的散熱系統(tǒng)上是有差別的，具體來(lái)看變頻電機(jī)可在其調(diào)速范圍內(nèi)隨意調(diào)速，而電機(jī)不會(huì)損壞，一般國(guó)產(chǎn)的普通電機(jī)大部分只能在AC380V/50HZ的條件下運(yùn)行，普通電機(jī)能降頻或升頻使用，但范圍不能太大，否則電機(jī)會(huì)發(fā)熱甚至燒壞。普通風(fēng)機(jī)內(nèi)散熱風(fēng)扇跟風(fēng)機(jī)機(jī)芯用同一條線，而變頻風(fēng)機(jī)中這兩個(gè)是分開(kāi)的。所以普通風(fēng)機(jī)變頻過(guò)低時(shí)，可能會(huì)因過(guò)熱而燒掉。

2、變頻電機(jī)由于要承受高頻磁場(chǎng)，所以絕緣等級(jí)要比普通電機(jī)高，原則上普通電機(jī)是不能用變頻器來(lái)驅(qū)動(dòng)的，但在實(shí)際中為了節(jié)約資金，在很多需要調(diào)速的場(chǎng)合都用普通電機(jī)代替變頻電機(jī)，但普通電機(jī)的調(diào)速精度不高，在風(fēng)機(jī)、水泵的節(jié)能改造中經(jīng)常這樣做。在用普通電機(jī)代替變頻電機(jī)時(shí)變頻器的載波頻率盡量低一點(diǎn)，以減少高頻對(duì)電機(jī)的絕緣損壞。

3、變頻電機(jī)加強(qiáng)了槽絕緣，主要是絕緣材料加強(qiáng)并且槽絕緣的厚度也增加了，以提高承受高頻電壓的水平。

4、增大了電磁負(fù)荷，普通電機(jī)工作點(diǎn)基本在磁飽和拐點(diǎn)，如果用做變頻，易飽和，產(chǎn)生較高的激磁電流，而變頻電機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)增大了電磁負(fù)荷，使磁路不易飽和。

二、變頻電機(jī)與普通電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

1、普通電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于發(fā)展時(shí)間長(zhǎng)技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)上不僅簡(jiǎn)單便于維修，而且價(jià)格很惠民，功能雖少但故障率要低，維修費(fèi)用要低得多。

2、普通電機(jī)的缺點(diǎn)是變頻過(guò)低時(shí)，使用時(shí)可能會(huì)因過(guò)熱而燒掉。簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)就是變頻電機(jī)更適應(yīng)轉(zhuǎn)運(yùn)的一些突發(fā)狀況，比如電壓不穩(wěn)。

3、變頻機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于多了變頻調(diào)速器，電機(jī)也是與普通電機(jī)不同，是變頻調(diào)速轉(zhuǎn)用電機(jī)，這種電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮其能適應(yīng)較寬的工作頻率范圍，而要減少功耗提高效率。售價(jià)來(lái)看應(yīng)該普通電機(jī)比較好，價(jià)格便宜和使用范圍更廣。

4、變頻機(jī)的缺點(diǎn)在于增大了電磁的負(fù)荷，普通電機(jī)工作點(diǎn)基本在磁飽和拐點(diǎn)，如果用做變頻，易飽和，產(chǎn)生較高的激磁電流，而變頻電機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)增大了電磁負(fù)荷，使磁路不易飽和。

一、步進(jìn)電機(jī)的概述

1、系統(tǒng)常識(shí) ：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行元件。當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)(來(lái)自控制器)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度 ( 稱為 “ 步距角 ”) ，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。

2 、系統(tǒng)控制 ：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不能直接接到直流或交流電源上工作，必須使用專(zhuān)用的驅(qū)動(dòng)電源(步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器)?？刂破?脈沖信號(hào)發(fā)生器)可以通過(guò)控制脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)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(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。

3 、主要用途 ：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種控制用的特種電機(jī)，作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展(步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器性能提高)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的需求量與日俱增。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中精度沒(méi)有積累誤差的特點(diǎn)，使其廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)，特別是開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。

脈沖型驅(qū)動(dòng)器_一體機(jī)_UIM42

二、步進(jìn)電機(jī)的工作原理

1、步進(jìn)電機(jī)是一種常用的控制電機(jī)，在工業(yè)自動(dòng)化中被廣泛應(yīng)用。它能夠根據(jù)外界信號(hào)的變化而實(shí)現(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)控制。步進(jìn)電機(jī)的控制可以分為模擬控制和數(shù)字控制兩類(lèi)。模擬控制是通過(guò)模擬信號(hào)，如模擬電壓、模擬電流等，來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。而數(shù)字控制則是通過(guò)一組數(shù)字信號(hào)，如高電平信號(hào)、低電平信號(hào)等，來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。

2、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是一種用于控制步進(jìn)電機(jī)的裝置，它能夠根據(jù)輸入的控制信號(hào)，提供步進(jìn)電機(jī)所需的電流和電壓，從而控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和力矩。因此，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器可以控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和力矩，并能夠?qū)崿F(xiàn)精確的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。

脈沖型驅(qū)動(dòng)器_一體機(jī)_UIM42

三、步進(jìn)電機(jī)的調(diào)試方法

1、初始化參數(shù)在接線之前，先初始化參數(shù)。在控制卡上：選好控制方式;將PID參數(shù)清零;讓控制卡上電時(shí)默認(rèn)使能信號(hào)關(guān)閉;將此狀態(tài)保存，確?？刂瓶ㄔ俅紊想姇r(shí)即為此狀態(tài)，在步進(jìn)電機(jī)上：設(shè)置控制方式;設(shè)置使能由外部控制;編碼器信號(hào)輸出的齒輪比;設(shè)置控制信號(hào)與電機(jī)轉(zhuǎn)速的比例關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，建議使步進(jìn)工作中的最大設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)9V的控制電壓。比如，UIMOTION是設(shè)置1V電壓對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，出廠值為500，如果你只準(zhǔn)備讓電機(jī)在1000轉(zhuǎn)以下工作，那么，將這個(gè)參數(shù)設(shè)置為111。

2、接線將控制卡斷電，連接控制卡與步進(jìn)之間的信號(hào)線。以下的線是必須要接的：控制卡的模擬量輸出線、使能信號(hào)線、步進(jìn)輸出的編碼器信號(hào)線。復(fù)查接線沒(méi)有錯(cuò)誤后，電機(jī)和控制卡(以及PC)上電。此時(shí)電機(jī)應(yīng)該不動(dòng)，而且可以用外力輕松轉(zhuǎn)動(dòng)，如果不是這樣，檢查使能信號(hào)的設(shè)置與接線。用外力轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，檢查控制卡是否可以正確檢測(cè)到電機(jī)位置的變化，否則檢查編碼器信號(hào)的接線和設(shè)置試方向?qū)τ谝粋€(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，如果反饋信號(hào)的方向不正確，后果肯定是災(zāi)難性的。

3、通過(guò)控制卡打開(kāi)步進(jìn)的使能信號(hào)。這是步進(jìn)應(yīng)該以一個(gè)較低的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，這就是傳說(shuō)中的“零漂”。一般控制卡上都會(huì)有抑制零漂的指令或參數(shù)。使用這個(gè)指令或參數(shù)，看電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向是否可以通過(guò)這個(gè)指令(參數(shù))控制。如果不能控制，檢查模擬量接線及控制方式的參數(shù)設(shè)置。確認(rèn)給出正數(shù)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，編碼器計(jì)數(shù)增加;給出負(fù)數(shù)，電機(jī)反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，編碼器計(jì)數(shù)減小。如果電機(jī)帶有負(fù)載，行程有限，不要采用這種方式。

脈沖型驅(qū)動(dòng)器_一體機(jī)_UIM42

4、測(cè)試不要給過(guò)大的電壓，建議在1V以下。如果方向不一致，可以修改控制卡或電機(jī)上的參數(shù)，使其一致。抑制零漂在閉環(huán)控制過(guò)程中，零漂的存在會(huì)對(duì)控制效果有一定的影響，最好將其抑制住。使用控制卡或步進(jìn)上抑制零飄的參數(shù)，仔細(xì)調(diào)整，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速趨近于零。由于零漂本身也有一定的隨機(jī)性，所以，不必要求電機(jī)轉(zhuǎn)速絕對(duì)為零。

5、建立閉環(huán)控制再次通過(guò)控制卡將步進(jìn)使能信號(hào)放開(kāi)，在控制卡上輸入一個(gè)較小的比例增益，至于多大算較小，這只能憑感覺(jué)了，如果實(shí)在不放心，就輸入控制卡能允許的最小值。將控制卡和步進(jìn)的使能信號(hào)打開(kāi)。這時(shí)，電機(jī)應(yīng)該已經(jīng)能夠按照運(yùn)動(dòng)指令大致做出動(dòng)作了。

6、調(diào)整閉環(huán)參數(shù)細(xì)調(diào)控制參數(shù)，確保電機(jī)按照控制卡的指令運(yùn)動(dòng)，這是必須要做的工作，而這部分工作，更多的是經(jīng)驗(yàn)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)從20世紀(jì)80年代就開(kāi)始迅速發(fā)展起來(lái)，隨著智能化、多功能化的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的控制和驅(qū)動(dòng)技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)定是實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵，只有正確設(shè)置才能達(dá)到最佳性能。