只需将电机与驱动器接线的A+和A-(或者B+和B-)对调即可。或程序中更改
万用表;
万用表红、黑笔随机联通两条电机线,相通的两条可以定义为A+与A-,另外相通的两条定义为B+,B-
反电势法
分别随机短接两条电机线并用手旋转电机轴,如果是相通的两条会产生反电势,电机轴旋转阻力变大旋转越快阻力越大。这两条线可以定义为A+,A-。同样的另外的两条线则定义为B+,B-
1)电机发热的原理:
铜损:我们通常见到的各类电机,内部都是有铁芯和绕组线圈的。铜线绕组有电阻,通电会产生损耗,损耗大小与电阻和电流的平方成正比,这就是我们常说的铜损;
谐波损耗:如果电流不是标准的直流或正弦波,还会产生谐波损耗;
铁损:铁心有磁滞涡流效应,在交变磁场中也会产生损耗,其大小与材料,电流,频率,电压有关,这叫铁损。
铜损和铁损都会以发热的形式表现出来,从而影响电机的效率。步进电机一般追求定位精度和力矩输出,效率比较低,电流一般比较大,且谐波成分高,电流交变的频率也随转速而变化,因而步进电机普遍存在发热情况,且情况比一般交流电机严重,这是步进电机的特性。
2)步进电机发热的合理范围:
结论:内部不超过130摄氏度,也就是从外部测量不超过90摄氏度不会损坏。
原因:步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁,从而导致力矩下降乃至于失步,因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点;一般来讲,磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上,有的甚至高达摄氏200度以上,所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常
简单的温度测量方法有用点温计的,也可以粗略判断:用手可以触摸1-2秒以上,不超过60度;用手只能碰一下,大约在70-80度;滴几滴水迅速气化,则90度以上了。
3)步进电机发热随速度变化的情况:
结论:一般静态和低速时发热高,高速时发热低
原因:在静态、低速时采用恒流驱动技术时,步进电机在静态和低速下,电流会维持恒定,以保持恒力矩输出。速度高到一定程度,电机内部反电势升高,电流将逐步下降,力矩也会下降。因此,因铜损带来的发热情况就与速度相关了。静态和低速时一般发热高,高速时发热低。但是铁损(虽然占的比例较小)变化的情况却不尽然,而电机整个的发热是二者之和,所以上述只是一般情况。
4)发热带来的影响:
结论:一般应用场景,正常发热(90°C以内)不会影响电机寿命
分析:电机发热虽然一般不会影响电机的寿命,对大多数客户没必要理会。
但发热严重时会带来一些负面影响。如电机内部各部分热膨胀系数不同导致结构应力的变化和内部气隙的微小变化,会影响电机的动态响应,高速会容易失步。
有些特殊场合不允许电机的过度发热,如医疗器械和高精度的测试设备等。因此对电机的发热应当进行必要的控制。
5)如何减少电机的发热:就是减少铜损和铁损,优化驱动器电流波形。
减少铜损有两个方向,减少电阻和电流,这就要求在选型时尽量选择电阻小和额定电流小的电机,充分利用驱动器的自动半流控制功能和脱机功能,前者在电机处于静态时自动减少电流,后者干脆将电流切断。
减少铁损的办法不多,电压等级与之有关,高压驱动的电机虽然会带来高速特性的提升,但也带来发热的增加。所以应当选择合适的驱动电压等级,兼顾高速性,平稳性和发热,噪音等指标。
细分驱动器由于电流波形接近正弦,谐波少,选一款性能好的驱动器,电机发热也会较少。
一般步进电机的误差为步距角的3-5%,且不累积。步距角整数倍数无误差。
举例:步距角为1.8°二相混合式步进电机在正常负载前提下,在旋转到1.6°(非1.8°整数倍数时),可能会有误差,约3%左右,当旋转到1.8°时这个误差就消失了,到下一个整数倍数3.6°时也会消失……就这样每当旋转到1.8°的整数倍数的角度时,误差就会清零。所以说步进电机的位置精度还是很高的。这是由步进电机的特性决定的。
步进电机低速转动时振动和噪声是其固有的特性,一般可采用以下方案来优化:
A.如步进电机正好工作在共振区,可通过改变减速比等机械传动避开共振区
B.采用带有细分功能的驱动器,这是最常用的、最简便的方法
C.电机的相电流设置过大,此时需通过驱动器将电流值设置为适配值
D.换成步距角更小的步进电机,如三相或五相步进电机(非特殊行业不常用)
E.换成交流伺服电机,几乎可以完全克服震动和噪声,但成本较高
原因1:启动频率过大(启动速度过大)
步进电机有一个技术参数:空载启动频率,即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率,如果脉冲频率高于该值,电机不能正常启动,可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下,启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动,脉冲频率应该有加速过程,即启动频率较低,然后按一定加速度升到所希望的高频(电机转速从低速升到高速)。建议用户:启动频率=2*运转一圈所需脉冲数
原因2:电机负载大:
产生啸叫声还可能是由于负载过大造成的,高速运转时电机的输出扭矩会下降,无法满足负载要求时电机发生堵转,并且啸叫声会随着频率的高低变化而变化,解决办法是降低转速或更换扭矩更大的电机。
原因3:相电流斩波:
电机高速运行停止后会出现短促的啸叫声,这是由对相电流进行斩波造成的,只需将驱动器面板上的自动半流设置为有效即可。
二相混合式步进电机的步距角是1.8°,细分后电机运行时的实际角度是基本步距角的几分之一。2细分就是每个脉冲信号让电机旋转0.9°,2.5细分就是0.72°在使用层面提升了运转精度。步进电机的细分技术实质上是一种电子阻尼技术,其主要目的是减弱或消除步进电机的低频振动,提高电机的运转精度只是细分技一个附带功能。是驱动器靠精确控制电机的相电流所产生的,与电机无关。所以不能从根本上提高其旋转精度,但在低速振动/噪音/温升等缺陷上可作改善。
计算举例:
步距角1.8°步进电机,要求转速300转/分,细分2.5;控制器需要发出多少脉冲频率呢?
脉冲频率=300/60*500=2500hz
我们步进驱动器外壳上有写细分对应的拨码。细分标注的不是1细分2细分了,而是直接标注脉冲频率200/400/500HZ,我们计算发送的脉冲数量时,只需要“转速*频率”就可以了。这样使用起来更简单了。
1.步进电机按照电机结构分为三种:永磁式(PM)、 反应式(VR)和混合式(HB)。
永磁式步进一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度 或15度;多半用于价格低廉的消费性产品。
反应式步进一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰;
混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相、三相和五相:混进合式步进是工业运动控制应用最常见的电机。
2.按照步进电机的相数分:两相、三相、四相、五相步进电机。最常见是二相
区分方法是按照电机内部的线圈组数,电机相数不同,其步距角也不同,一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72° 。在没有细分驱动器时,用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器,则‘相数’将变得没有意义,用户只需在驱动器上改变细分数,就可以改变步距角。所以现在用的最多最常见的是两相 。
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的开环控制电机。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角度。通过控制上位控制系统发出的脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。基于上述优点,区别于普通异步电机而言,步进的应用领域多为自动化行业,可进行精确定位。
步进电机运行必须有三个组件配合,分别是控制器(上位机、PLC、运动控制器等)、驱动器、步进电机。控制器是大脑,它负责发送和接收指令;驱动器只是一个转换电路,将控制器的脉冲信号转换去驱使电机转动;电机是执行结构,它只负责转动。
A.电压的确定
混合式步进电机驱动器的供电电源电压一般是一个较宽的范围(比如IM483的供电电压为12~48VDC),电源电压通常根据电机的工作转速和响应要求来选择。如果电机工作转速较高或响应要求较快,那么电压取值也高,但注意电源电压的纹波不能超过驱动器的最大输入电压,否则可能损坏驱动器。
B.电流的确定(功率=电流*电压)
供电电源电流一般根据驱动器的输出相电流I来确定。如果采用线性电源,电源电流一般可取I的1.1~1.3倍;如果采用开关电源,电源电流一般可取I的1.5~2.0倍。