無(wú)刷步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路組成的開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉,性能可靠,已廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)型設(shè)備中。步進(jìn)電機(jī)通常用于精確定位,從而確保電機(jī)不會(huì)失步。
無(wú)刷步進(jìn)電機(jī)失步及其危害
當(dāng)無(wú)刷步進(jìn)電機(jī)正常工作時(shí),每次接收到控制脈沖時(shí)它會(huì)移動(dòng)一步角,也就是說(shuō),它會(huì)更進(jìn)一步。如果連續(xù)輸入控制脈沖,則電動(dòng)機(jī)相應(yīng)地連續(xù)旋轉(zhuǎn)。無(wú)刷步進(jìn)電機(jī)失步包括丟失的步驟。當(dāng)步驟丟失時(shí),轉(zhuǎn)子前進(jìn)的步數(shù)小于脈沖數(shù);當(dāng)超過(guò)步長(zhǎng)時(shí),轉(zhuǎn)子前進(jìn)的步數(shù)大于脈沖數(shù)。
失步的步數(shù)等于節(jié)拍數(shù)的整數(shù)倍。當(dāng)步驟丟失時(shí),轉(zhuǎn)子將保持在一個(gè)位置或圍繞一個(gè)位置振動(dòng)。當(dāng)步驟嚴(yán)重時(shí),設(shè)備將超調(diào)。無(wú)刷步進(jìn)電機(jī)是開(kāi)環(huán)饋電系統(tǒng)的重要組成部分,其性能直接影響設(shè)備系統(tǒng)的性能。
無(wú)刷步進(jìn)電機(jī)失步原因和解決方案
一、轉(zhuǎn)子的加速度較慢步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)
轉(zhuǎn)子的力速度比步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)慢,也就是說(shuō),當(dāng)換向速度較低時(shí),步進(jìn)電機(jī)將失去臺(tái)階。由于輸入電動(dòng)機(jī)的功率不足,步進(jìn)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的同步轉(zhuǎn)矩不能使轉(zhuǎn)子速度跟隨定子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速,從而引起失步。
由于無(wú)刷步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)輸出轉(zhuǎn)矩隨著連續(xù)工作頻率的增加而減小,因此高于頻率的工作頻率將導(dǎo)致失步。
解決方法
1、增加無(wú)刷步進(jìn)電機(jī)本身產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩。因此,可以在額定電流范圍內(nèi)適當(dāng)增加驅(qū)動(dòng)電流。當(dāng)高頻范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)矩不足時(shí),可以適當(dāng)增加驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)電壓;并且可以使用具有大扭矩的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。
2、降低無(wú)刷步進(jìn)電機(jī)需要克服的扭矩。為此,可以適當(dāng)?shù)亟档碗妱?dòng)機(jī)的工作頻率,以增加電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩;設(shè)定較長(zhǎng)的加速時(shí)間,使轉(zhuǎn)子獲得足夠的能量。
二、轉(zhuǎn)子的平均速度高于定子磁場(chǎng)的平均轉(zhuǎn)速。
轉(zhuǎn)子的平均速度高于定子磁場(chǎng)的平均轉(zhuǎn)速。此時(shí),定子通電較長(zhǎng)時(shí)間,這比轉(zhuǎn)子步驟所需的時(shí)間長(zhǎng),并且轉(zhuǎn)子在步進(jìn)過(guò)程中獲得過(guò)多的能量,因此無(wú)刷步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生的輸出轉(zhuǎn)矩增加,從而引起電機(jī)走出去。
解決方法
減小步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流以減小步進(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。
三、無(wú)刷步進(jìn)電機(jī)和負(fù)載有慣性
由于無(wú)刷步進(jìn)電機(jī)本身的慣性和負(fù)載,電機(jī)在工作過(guò)程中不能立即啟動(dòng)和停止,但是在開(kāi)始時(shí)發(fā)生丟失的步驟,并且在停止發(fā)生時(shí)發(fā)生步驟。
解決方法
通過(guò)加速和減速過(guò)程,以較低的速度啟動(dòng),然后逐漸加速到一定的速度,然后逐漸減速直到停止。適當(dāng)和平穩(wěn)的加速和減速控制是確保步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可靠,高效和準(zhǔn)確操作的關(guān)鍵。
四、無(wú)刷步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生共振
共振也是失去同步的原因。 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)時(shí),如果控制脈沖的頻率等于步進(jìn)電機(jī)的固有頻率,則會(huì)發(fā)生共振。
解決方法
適當(dāng)降低步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流; 采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)方式; 采用阻尼方法。
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