1. Что такое шаговый двигатель?
Шаговый двигатель — это исполнительный механизм, преобразующий электрические импульсы в угловое перемещение. Проще говоря: когда драйвер шагового двигателя получает импульсный сигнал, он приводит шаговый двигатель во вращение на фиксированный угол (и угол шага) в заданном направлении. Можно регулировать количество импульсов для управления угловым перемещением, что позволяет добиться точного позиционирования; одновременно можно регулировать частоту импульсов для управления скоростью и ускорением вращения двигателя, что позволяет регулировать скорость.
2. Какие существуют типы шаговых двигателей?
Существует три типа шаговых двигателей: с постоянными магнитами (PM), реактивные (VR) и гибридные (HB). Шаговые двигатели с постоянными магнитами, как правило, двухфазные, обладают меньшим крутящим моментом и объемом, а угол шага обычно составляет 7,5 или 15 градусов; реактивные шаговые двигатели, как правило, трехфазные, обладают большим крутящим моментом, а угол шага обычно составляет 1,5 градуса, но при этом имеют высокий уровень шума и вибрации. В Европе, США и других развитых странах они были вытеснены в 80-х годах; гибридные шаговые двигатели представляют собой сочетание преимуществ двигателей с постоянными магнитами и реактивных двигателей. Они делятся на двухфазные и пятифазные: угол шага двухфазного двигателя обычно составляет 1,8 градуса, а пятифазного — 0,72 градуса. Этот тип шаговых двигателей является наиболее распространенным.
3. Что такое удерживающий момент (удерживающий момент)?
Крутящий момент удержания (Крутящий момент удержания) — это крутящий момент статора, блокирующий ротор, когда шаговый двигатель находится под напряжением, но не вращается. Это один из важнейших параметров шагового двигателя, и обычно крутящий момент шагового двигателя на низких скоростях близок к крутящему моменту удержания. Поскольку выходной крутящий момент шагового двигателя постоянно уменьшается с увеличением скорости, а выходная мощность изменяется с увеличением скорости, крутящий момент удержания становится одним из важнейших параметров измерения шагового двигателя. Например, когда говорят о шаговом двигателе с крутящим моментом 2 Н·м, это означает шаговый двигатель с крутящим моментом удержания 2 Н·м без каких-либо специальных указаний.
4. Что такое момент затяжки фиксатора?
Момент фиксации — это момент, с которым статор блокирует ротор, когда шаговый двигатель не находится под напряжением. В Китае термин «момент фиксации» переводится по-разному, что легко может привести к недопониманию; поскольку ротор реактивного шагового двигателя не изготовлен из материала с постоянными магнитами, у него нет момента фиксации.
5. Какова точность шагового двигателя? Является ли она кумулятивной?
Как правило, точность шагового двигателя составляет 3-5% от угла шага и не является кумулятивной.
6. Какая допустимая температура может быть на внешней поверхности шагового двигателя?
Высокая температура шагового двигателя в первую очередь приводит к размагничиванию магнитного материала двигателя, что вызывает падение крутящего момента или даже рассинхронизацию. Поэтому максимально допустимая температура внешней поверхности двигателя должна зависеть от точки размагничивания магнитного материала различных двигателей; как правило, точка размагничивания магнитного материала превышает 130 градусов Цельсия, а у некоторых она достигает более 200 градусов Цельсия, поэтому совершенно нормально, если температура внешней поверхности шагового двигателя находится в диапазоне 80-90 градусов Цельсия.
7. Почему крутящий момент шагового двигателя уменьшается с увеличением скорости вращения?
При вращении шагового двигателя индуктивность каждой фазы обмотки двигателя создает обратную электродвижущую силу; чем выше частота, тем больше обратная электродвижущая сила. Под ее действием фазный ток двигателя уменьшается с увеличением частоты (или скорости вращения), что приводит к уменьшению крутящего момента.
8. Почему шаговый двигатель нормально работает на низких скоростях, но при превышении определенной скорости не запускается и издает свистящий звук?
Шаговый двигатель имеет технический параметр: частота пуска без нагрузки, то есть частота импульсов, с которой шаговый двигатель может нормально запускаться без нагрузки. Если частота импульсов превышает это значение, двигатель не может нормально запуститься, и может произойти потеря шага или блокировка. В случае нагрузки частота пуска должна быть ниже. Если двигатель должен вращаться с высокой скоростью, частоту импульсов следует увеличивать, то есть частота пуска должна быть низкой, а затем увеличиваться до желаемой высокой частоты (скорость вращения двигателя от низкой к высокой) при определенном ускорении.
9. Как преодолеть вибрацию и шум двухфазного гибридного шагового двигателя на низких скоростях?
Вибрация и шум являются неотъемлемыми недостатками шаговых двигателей при вращении на низких скоростях, которые, как правило, можно преодолеть с помощью следующих программ:
А. Если шаговый двигатель работает в резонансной зоне, резонансной зоны можно избежать, изменив механическую передачу, например, передаточное число редуктора;
Б. Использовать драйвер с функцией деления, это наиболее распространенный и простой метод;
C. Заменить на шаговый двигатель с меньшим углом шага, например, трехфазный или пятифазный шаговый двигатель;
D. Переход на серводвигатели переменного тока, которые позволяют практически полностью устранить вибрацию и шум, но стоят дороже;
Е. На рынке представлены такие изделия, в частности, вала двигателя с магнитным демпфером, однако их механическая конструкция значительно отличается.
10. Означает ли деление привода на части точность?
Интерполяция шагового двигателя по сути является технологией электронного демпфирования (см. соответствующую литературу), основная цель которой — ослабление или устранение низкочастотных вибраций шагового двигателя, а повышение точности работы двигателя является лишь побочной функцией технологии интерполяции. Например, для двухфазного гибридного шагового двигателя с углом шага 1,8°, если число интерполяций в драйвере интерполяции установлено равным 4, то разрешение работы двигателя составит 0,45° на импульс. Достижение или приближение точности двигателя к 0,45° также зависит от других факторов, таких как точность управления током интерполяции драйвера интерполяции. Точность управления с разбивкой на части у разных производителей может значительно различаться; чем больше точек разбивки, тем сложнее контролировать точность.
11. В чем разница между последовательным и параллельным соединением четырехфазного гибридного шагового двигателя и драйвера?
Четырехфазный гибридный шаговый двигатель обычно управляется двухфазным драйвером, поэтому для подключения четырехфазного двигателя к двухфазной сети может использоваться последовательное или параллельное соединение. Последовательное соединение обычно используется в случаях, когда скорость вращения двигателя относительно высока, а требуемый выходной ток драйвера составляет 0,7 от фазного тока двигателя, что приводит к малому нагреву двигателя; параллельное соединение обычно используется в случаях, когда скорость вращения двигателя относительно высока (также известное как высокоскоростное соединение), а требуемый выходной ток драйвера составляет 1,4 от фазного тока двигателя, что приводит к большому нагреву двигателя.
12. Как определить источник постоянного тока для драйвера шагового двигателя?
А. Определение напряжения
Напряжение питания драйвера гибридного шагового двигателя обычно находится в широком диапазоне (например, напряжение питания IM483 составляет 12–48 В постоянного тока). Выбор напряжения питания обычно зависит от скорости вращения двигателя и требований к его быстродействию. Если скорость вращения двигателя высока или требуется быстрое реагирование, то значение напряжения также должно быть высоким, но следует обратить внимание на пульсации напряжения питания, чтобы они не превышали максимальное входное напряжение драйвера, иначе драйвер может быть поврежден.
Б. Определение тока
Ток питания обычно определяется в соответствии с фазным выходным током I драйвера. При использовании линейного источника питания ток питания может быть в 1,1–1,3 раза больше I. При использовании импульсного источника питания ток питания может быть в 1,5–2,0 раза больше I.
13. При каких обстоятельствах обычно используется автономный сигнал FREE гибридного драйвера шагового двигателя?
Когда сигнал FREE находится в низком состоянии, выходной ток от драйвера к двигателю отключается, и ротор двигателя переходит в свободное состояние (состояние отключения). В некоторых автоматизированных системах, если требуется вращать вал двигателя напрямую (вручную) при выключенном приводе, можно установить сигнал FREE в низкое состояние, чтобы отключить двигатель и выполнить ручное управление или регулировку. После завершения ручного управления снова установите сигнал FREE в высокое состояние для продолжения автоматического управления.
14. Как простым способом отрегулировать направление вращения двухфазного шагового двигателя при подаче на него питания?
Просто совместите контакты A+ и A- (или B+ и B-) проводов двигателя и драйвера.
15. В чем разница между двухфазными и пятифазными гибридными шаговыми двигателями в зависимости от области применения?
Вопрос/Ответ:
В целом, двухфазные двигатели с большим углом шага обладают хорошими высокоскоростными характеристиками, но имеют зону вибрации на низких скоростях. Пятифазные двигатели имеют малый угол шага и работают плавно на низких скоростях. Поэтому к точности работы двигателя предъявляются высокие требования, и в основном в низкоскоростном режиме (обычно менее 600 об/мин) следует использовать пятифазные двигатели; напротив, если требуется высокая скорость вращения, то для обеспечения точности и плавности работы без чрезмерных требований следует выбирать двухфазные двигатели с меньшей стоимостью. Кроме того, крутящий момент пятифазных двигателей обычно превышает 2 Нм, поэтому для применений с малым крутящим моментом обычно используются двухфазные двигатели, а проблема плавности на низких скоростях может быть решена с помощью делительного привода.
Дата публикации: 12 сентября 2024 г.