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        21ic电子小课堂开课啦第一堂课的主人公就是步进电机作为广泛应用在机械电子纺织等领域的重要电子元件在使用它的过程?#22411;?#24448;需要掌握机械电机电子及计算机等许多方面的知识所以想要熟练的使用它可不是一件?#36164;?#21734;这次的电子小课堂小编为大?#26131;?#32467;了步进电机的基础知识?#27493;?#27493;进电机工作原理步进电机设计方案以及步进电机应用范例等许多内容为大家学习步进电机的道路上开一个好头

        步进电机基础知识?#27493;?/h2>

        1.步进电机的简介

        步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构通俗一点讲当步进驱动器接收到一个脉冲信号它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的?#23884;x?#21450;步进角您可以 通过控制脉冲个数来控制角位移量从而达到准?#33539;?#20301;的目的同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度?#22270;?#36895;度从而达到调速的目的

        2.步进电机的发展史

        发展历程 国家 大事件
        原理的提出 法国人佛罗曼提出了将电磁铁的吸引力转化为旋转力矩的方法当时激磁相的切换用机械式凸轮的接触点来完成这就是步进电机的原型
        实际应用 1920年步进电机的实际应用才开始称为VRVariable Relutance变磁阻型步进电机被英国海军用作定位控制和远程遥控
        混合式步进电机的诞生 大约在1952年由美国GE公司的Karl Feiertag开发的发电机演变而?#30784;?#19982;现在的两相HB型步进电机结构相同取得了US专利

        3.步进电机的特点

        步进电机相对普通电机来说他可以实现开环控制即通过驱动器信号输入端输入的脉冲数量和频率实现步进电机的?#23884;?#21644;速度控制无需反馈信号但是步进电机不适合使用在长时间同方向运转的情况容易烧坏产品?#35789;?#29992;时通常都?#23884;?#36317;离频繁动作较?#36873;?
        相对伺服电机来说伺服电机内部通过安装旋转编码器实现了反馈控制伺服电机可以达到的转矩要高于步进电机但是价格相对也高所以在转矩能满足的情况下推荐用步进电机步进电机配合驱动器使用很多驱动器都支持细分功能?#35789;?#29616;很小的步进角控制更精确

        4.步进电机的主要分类

        步进电机在构造上有三种主要类型反应式Variable ReluctanceVR?#26469;?#24335;Permanent Magnet,PM和混合式Hybrid Stepping,HS
        名称 样式 简介
        反应式步进电机 定子上有绕组转子由软磁材料组成结构简单成本低步距角小可达1.2㡢但动态?#38405;?#24046;效率低发热大可靠?#38405;?#20445;证
        ?#26469;?#24335;步进电机 ?#26469;?#24335;步进电机的转子用?#26469;?#26448;料制成转子的极数与定子的极数相同其特点是动态?#38405;?#22909;输出力矩大但这种电机精度差步矩角大一般为7.5或15㣩
        混合式步进电机 混合式步进电机综合了反应式和?#26469;?#24335;的优点其定子上有多相绕组转子上采用?#26469;?#26448;料转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度其特点是输出力矩大动态?#38405;?#22909;步距角小但结构复杂成本相对较高
        按定子上绕组来分共有二相三相和五相等系?#23567;?#26368;受欢迎的是两相混合式步进电机约占97%以上的市场份额其原因是?#32422;?#27604;高配上细分驱动器后效果良好该种电机的基本步距角为1.8/步配?#20064;?#27493;驱动器后步距角减少为0.9㣬配上细分驱动器后其步距角可细分达256倍0.007/微步由于摩擦力和制造精度等原因实际控制精度略低同一步进电机可配不同细分的驱动器以改变精度和效果

        5.步进电机的主要结构

        定子转子是用硅钢片或其他软磁材料制成的定子的每?#32422;?#19978;都绕有一对绕组构成一相绕组共三相称为ABC三相
        在定子磁极和转子上都开有齿分度相同的小齿采用适当的齿数配合当A相磁极的小齿与转子小齿一一对应时B相磁极的小齿与转子小齿相互错开1/3齿距C相则错开2/3齿距
        A相绕组与齿15一一对应而此时B相绕组与齿2错开1/3齿距而与齿3错开2/3齿距C相绕组与齿3错开2/3齿距而与齿4错开1/3齿距
        电机的位置和速度由绕组通电次数脉冲数和频率成一一对应关系而方向由绕组通电的顺序决定

        6.步进电机的选型

        电机的步距角取决于负载精度的要求将负载的最小分辨率当量换算到电机轴上每个当量电机应走多少?#23884;x?#21253;括减速电机的步距角应等于或小于此?#23884;取?
        步进电机的动态力矩一下子很难?#33539;?#25105;们往往?#28909;范?#30005;机的静力矩静力矩选择的依据是电机工作的负载而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种一般情况下静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好静力矩一旦选定电机的机座及长度便能?#33539;?#19979;来?#36127;?#23610;寸
        进电机一般在较大范围内调速使用其功率是变化的一般只用力矩来衡量力矩与功率换算如下
        P= M =2?#23567;n/60 P=2nM/60

        7.步进电机与伺服电机的区别


        步进电机

        伺服电机

        ·控制精度不同

        步进电机的动态力矩一下子很难?#33539;?#25105;们往往?#28909;范?#30005;机的静力矩静力矩选择的依据是电机工作的负载而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种一般情况下静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好静力矩一旦选定电机的机座及长度便能?#33539;?#19979;来?#36127;?#23610;寸

        ·低频特性不同

        步进电机的输出力矩随转速升高而下降?#20197;?#36739;高转速时会?#26412;?#19979;降所以其最高工作转速一般在300600RPM交流伺服电机为恒力矩输出即在其额定转速一般为2000RPM或3000RPM以内都能输出额定转矩在额定转速以上为恒功率输出

        ·矩频特性不同

        步进电机的输出力矩随转速升高而下降?#20197;?#36739;高转速时会?#26412;?#19979;降所以其最高工作转速一般在300600RPM交流伺服电机为恒力矩输出即在其额定转速一般为2000RPM或3000RPM以内都能输出额定转矩在额定转速以上为恒功率输出

        ·过载能力不同

        步进电机一般不具有过载能力交流伺服电机具有较强的过载能力

        ·运行?#38405;?#19981;同

        步进电机的控制为开环控制启动频?#20351;?#39640;或负载过大易出现丢步或堵转的现象交流伺服驱动?#20302;?#20026;闭环控制驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象控制?#38405;?#26356;为可靠

        ·速度响应?#38405;?#19981;同

        步进电机从静止加速到工作转速一般为每分钟几百转需要200400毫秒交流伺服?#20302;?#30340;加速?#38405;?#26356;好可用于要求快速启停的控制场合

        步进电机的工作原理知识?#27493;?/h2>
        当电流流过定子绕组时定子绕组产生一矢量磁场该磁场会带动转子旋转一?#23884;x?#20351;得转子的一?#28304;?#22330;方向与定子的磁场方向一致当定子的矢量磁场旋转一个?#23884;取?#36716;子也随着该磁场转一个?#23884;取?#27599;输入一个电脉冲电动机转动一个?#23884;?#21069;进一步它输出的角位移与输入的脉冲数成正?#21462;?#36716;速与脉冲频率成正?#21462;?#25913;变绕组通电的顺序电机就会反转所以可用控制脉冲数量频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动

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