步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。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,即給電機加一個脈沖信號,電機則轉過一個步距角。步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制電機,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,稱為“步距角”,它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。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。
通常電機的轉子為永磁體,當電流流過定子繞組時,定子繞組產生一矢量磁場。該磁場會帶動轉子旋轉一角度,使得轉子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當定子的矢量磁場旋轉一個角度。轉子也隨著該磁場轉一個角度。每輸入一個電脈沖,電動機轉動一個角度前進一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數成正比、轉速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序,電機就會反轉。所以可用控制脈沖數量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉動。
發熱原理
通常見到的各類電機,內部都是有鐵芯和繞組線圈的。繞組有電阻,通電會產生損耗,損耗大小與電阻和電流的平方成正比,這就是我們常說的銅損,如果電流不是標準的直流或正弦波,還會產生諧波損耗;鐵心有磁滯渦流效應,在交變磁場中也會產生損耗,其大小與材料,電流,頻率,電壓有關,這叫鐵損。銅損和鐵損都會以發熱的形式表現出來,從而影響電機的效率。步進電機一般追求定位精度和力矩輸出,效率比較低,電流一般比較大,且諧波成分高,電流交變的頻率也隨轉速而變化,因而步進電機普遍存在發熱情況,且情況比一般交流電機嚴重。
步進電機接線圖
四相步進電機接線圖
8線步進電機接線圖圖解
在沒有電機說明書時,可以用萬用表確認電機8引線的極性,具體步驟如下:
A.先用萬用表測量8個引線之間的電阻,可判斷出4組線圈引線;
B.由于只接1、6,2、8或1、6,7、4二個線圈電機也能正常轉動,所以,在4個線圈中任選2個,接在驅動器上;
如果電機不轉,說明這2組線圈是A相線圈;另外2個線圈是B相的2個線圈;
如果電機轉動,說明這2個線圈一個是A相,一個是B相線圈;
C.接2組線圈讓電機轉動后,再從剩下的2個線圈中任選一個線圈,串聯在A相線圈上,如果電機電機正常轉動了,說明該線圈是A相的另一個線圈;
如果電機不轉,將這個線圈的正負對調后再試一次,如果電機還不轉,說明該線圈是B相的另一個線圈。
D.用上述同樣方法,可以確定最后一個線圈的極性。
四相八線步進電機接法 :F1、F2接勵磁電源,H1和C1用連線連起來,H2、C2接直流電源。如果需要反轉只需改換一下連線這就是:將H1和C2連起來,H2、C1接直流電源就可以了。
四相八線和兩相四線步進電機的區別:
兩相步進電機在定子上只有兩個繞組,有四根出線,整步為1.8°,半步為0.9°。在驅動器中,只要對兩相繞組電流通斷和電流方向進行控制就可以了。而四相步進電機在定子上有四個繞組,有八根出線,整步為0.9°,半步為0.45°,不過驅動器中需要對四個繞組進行控制,電路相對復雜了。
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