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步进电机

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单片机实现的步进电机控制系统

智能制造类 自动化 2016-11-21 09:57 发表了文章 来自相关话题

单片微型计算机简称单片机。它是把组成微型计算机的各功能部件:中央处理器、CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通信接口等制作在一块集成芯片中,构成一个完整的微型计算机。单片机主要应用于控制领域,由于其具有可靠性高、体积小、价格低、易于产品化等特点,因而在智能仪器仪表、实 查看全部
单片微型计算机简称单片机。它是把组成微型计算机的各功能部件:中央处理器、CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通信接口等制作在一块集成芯片中,构成一个完整的微型计算机。单片机主要应用于控制领域,由于其具有可靠性高、体积小、价格低、易于产品化等特点,因而在智能仪器仪表、实
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步进电机怎么选型?

智能制造类 其中之一 2016-09-26 15:30 回复了问题 • 7 人关注 来自相关话题 产生赞赏:¥15.00

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步进电机接线图,好货分享

电气控制类 麦田守候 2016-07-25 12:37 发表了文章 来自相关话题

▼步进电机接线图



▼两相步进电机接线图









▼两相混合式步进电机驱动器




▼四相步进电机接线图



▼三菱PLC与步进电机驱动器的接线图




▼伺服系统的输进信号接线图
 

 
 
来源:网络
▼步进电机接线图



▼两相步进电机接线图









▼两相混合式步进电机驱动器




▼四相步进电机接线图



▼三菱PLC与步进电机驱动器的接线图




▼伺服系统的输进信号接线图
 

 
 
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步进电机动态指标及术语

电气控制类 Winterfall 2016-07-04 15:44 发表了文章 来自相关话题

 以下是常用步进电机和步进驱动器的接线图

步进电机动态指标及术语

1、步距角精度: 步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分比表示:误差/步距角*100%。不同运行拍数其值不同,四拍运行时应在5%之内,八拍运行时应在15%以内。

2、失步: 电机运转时运转的步数,不等于理论上的步数。称之为失步。 查看全部
 以下是常用步进电机和步进驱动器的接线图

步进电机动态指标及术语

1、步距角精度: 步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分比表示:误差/步距角*100%。不同运行拍数其值不同,四拍运行时应在5%之内,八拍运行时应在15%以内。

2、失步: 电机运转时运转的步数,不等于理论上的步数。称之为失步。
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步进电机走不准产生的原因?

电气控制类 pandababy12398 2016-07-03 17:38 回复了问题 • 9 人关注 来自相关话题 产生赞赏:¥150.00

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步进电机失步是怎么回事?

设计类 匿名用户 2016-05-23 09:47 回复了问题 • 3 人关注 来自相关话题

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为什么说步进电机没有累计误差?

设计类 奇点LZW 2016-05-22 20:36 回复了问题 • 2 人关注 来自相关话题

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步进电机失步的原因分析

设备硬件类 晴空万里 2016-05-13 15:16 发表了文章 来自相关话题

常有人用步进电机进不准----失步。

   就我用步进电机这么多年的经验来说,步进电机并没有想象的这么差,除非驱动器开发者真的是水平不行了。

   因为步进电机用得好了,所以伺服电机反到我不怎么用得顺手,步进电机有优势在于,编程简单,接线少,故障也少,扭力大,现在的步进电机最高能达到60000脉冲数,这个精度够可 查看全部
常有人用步进电机进不准----失步。

   就我用步进电机这么多年的经验来说,步进电机并没有想象的这么差,除非驱动器开发者真的是水平不行了。

   因为步进电机用得好了,所以伺服电机反到我不怎么用得顺手,步进电机有优势在于,编程简单,接线少,故障也少,扭力大,现在的步进电机最高能达到60000脉冲数,这个精度够可
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yuquanyou

yuquanyou 回答了问题 • 2016-06-28 16:40 • 4 个回复 不感兴趣

步进电机走不准产生的原因?

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定位不准的原因
1、 改变方向时丢脉冲,表现为往任何一个方向都准,但一改变方向就累计偏差,并且次 
数越多偏得越多;
2、 初速度太高,加速度太大,引起有时丢步;
3、 在用同步带的场合软件补偿太多或太少;
4、 马达力量不够;
5、 控制器受干扰引起误动作;... 显示全部 »
定位不准的原因
1、 改变方向时丢脉冲,表现为往任何一个方向都准,但一改变方向就累计偏差,并且次 
数越多偏得越多;
2、 初速度太高,加速度太大,引起有时丢步;
3、 在用同步带的场合软件补偿太多或太少;
4、 马达力量不够;
5、 控制器受干扰引起误动作;
6、 驱动器受干扰引起;
7、 软件缺陷;
萤火虫

萤火虫 回答了问题 • 2016-09-26 14:01 • 5 个回复 不感兴趣

步进电机怎么选型?

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选择步进电机需要进行以下计算: 
(1)计算齿轮的减速比 
根据所要求脉冲当量,齿轮减速比i计算如下: 
i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1) 式中φ ---步进电机的步距角(o/脉冲) 
S ---丝杆螺距(mm) 
Δ---(mm/脉冲) 
(2)计... 显示全部 »
选择步进电机需要进行以下计算: 
(1)计算齿轮的减速比 
根据所要求脉冲当量,齿轮减速比i计算如下: 
i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1) 式中φ ---步进电机的步距角(o/脉冲) 
S ---丝杆螺距(mm) 
Δ---(mm/脉冲) 
(2)计算工作台,丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。 
Jt=J1+(1/i2)[(J2+Js)+W/g(S/2π)2) (1-2) 
式中Jt ---折算至电机轴上的惯量(Kg.cm.s2) 
J1、J2 ---齿轮惯量(Kg.cm.s2) 
Js ----丝杆惯量(Kg.cm.s2) W---工作台重量(N) 
S ---丝杆螺距(cm) 
(3)计算电机输出的总力矩M 
M=Ma+Mf+Mt (1-3) 
Ma=(Jm+Jt).n/T×1.02×10ˉ2 (1-4) 
式中Ma ---电机启动加速力矩(N.m) 
Jm、Jt---电机自身惯量与负载惯量(Kg.cm.s2) 
n---电机所需达到的转速(r/min) 
T---电机升速时间(s) 
Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-5) 
Mf---导轨摩擦折算至电机的转矩(N.m) 
u---摩擦系数 
η---传递效率 
Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-6) 
Mt---切削力折算至电机力矩(N.m) 
Pt---最大切削力(N) 
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步进电机怎么选型?

智能制造类 其中之一 2016-09-26 15:30 回复了问题 • 7 人关注 来自相关话题 产生赞赏:¥15.00

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步进电机走不准产生的原因?

电气控制类 pandababy12398 2016-07-03 17:38 回复了问题 • 9 人关注 来自相关话题 产生赞赏:¥150.00

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步进电机失步是怎么回事?

设计类 匿名用户 2016-05-23 09:47 回复了问题 • 3 人关注 来自相关话题

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为什么说步进电机没有累计误差?

设计类 奇点LZW 2016-05-22 20:36 回复了问题 • 2 人关注 来自相关话题

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步进电机绕组串联改并联怎么改?

智能制造类 路人甲 2016-05-13 09:59 回复了问题 • 2 人关注 来自相关话题

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判断步进电机损坏的方法

设备硬件类 Davidchan 2016-05-09 11:28 回复了问题 • 2 人关注 来自相关话题

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单片机实现的步进电机控制系统

智能制造类 自动化 2016-11-21 09:57 发表了文章 来自相关话题

单片微型计算机简称单片机。它是把组成微型计算机的各功能部件:中央处理器、CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通信接口等制作在一块集成芯片中,构成一个完整的微型计算机。单片机主要应用于控制领域,由于其具有可靠性高、体积小、价格低、易于产品化等特点,因而在智能仪器仪表、实时工业控制、智能终端、通信设备、导航系统、家用电器等自控领域获得广泛应用[1]。
步进电机是一种能将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件,实质上是一种数字/角度转换器步进电机控制系统主要由步进控制器,功率放大器及步进电机等组成.步进控制器由缓冲寄存器,环形分配器,控制逻辑及正,反转控制门等组成,能把输入的脉冲转换成环形脉冲,以便控制步进电机,并能进行正反向控制.但由于步进控制器线路复杂.成本高.采用单片机控制,用软件代替上述步进控制器,使得线路简单,成本低,可靠性大大增加,灵活改变步进电机的控制方案,无需逻辑电路组成时序发生器.软件编程可灵活产生不同类型步进电机励磁序列来控制各种步进电机的运行方式并可实现一台单片机控制多台电机.提供灵活多样的控制手段和提高控制精度对复杂繁琐的控制易于实现,尤其在本系统中更显示出微机控制的优越性。
本设计采用凌阳16 位单片机SPCE061A对步进电机进行控制,通过IO口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号,信号经过芯片L298N驱动步进电机;同时,用 4X4的键盘来对电机的状态进行控制,并用数码管显示电机的转速,采用74LS164作为4位单个数码管的显示驱动,从单片机输入信号;利用凌阳单片机的语音功能播报电机的转速。
来源:网络




链接:http://pan.baidu.com/s/1dFNw0iX 密码:w2b5 查看全部

单片微型计算机简称单片机。它是把组成微型计算机的各功能部件:中央处理器、CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通信接口等制作在一块集成芯片中,构成一个完整的微型计算机。单片机主要应用于控制领域,由于其具有可靠性高、体积小、价格低、易于产品化等特点,因而在智能仪器仪表、实时工业控制、智能终端、通信设备、导航系统、家用电器等自控领域获得广泛应用[1]。
步进电机是一种能将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件,实质上是一种数字/角度转换器步进电机控制系统主要由步进控制器,功率放大器及步进电机等组成.步进控制器由缓冲寄存器,环形分配器,控制逻辑及正,反转控制门等组成,能把输入的脉冲转换成环形脉冲,以便控制步进电机,并能进行正反向控制.但由于步进控制器线路复杂.成本高.采用单片机控制,用软件代替上述步进控制器,使得线路简单,成本低,可靠性大大增加,灵活改变步进电机的控制方案,无需逻辑电路组成时序发生器.软件编程可灵活产生不同类型步进电机励磁序列来控制各种步进电机的运行方式并可实现一台单片机控制多台电机.提供灵活多样的控制手段和提高控制精度对复杂繁琐的控制易于实现,尤其在本系统中更显示出微机控制的优越性。
本设计采用凌阳16 位单片机SPCE061A对步进电机进行控制,通过IO口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号,信号经过芯片L298N驱动步进电机;同时,用 4X4的键盘来对电机的状态进行控制,并用数码管显示电机的转速,采用74LS164作为4位单个数码管的显示驱动,从单片机输入信号;利用凌阳单片机的语音功能播报电机的转速。
来源:网络
20160713140018104.png

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步进电机接线图,好货分享

电气控制类 麦田守候 2016-07-25 12:37 发表了文章 来自相关话题

▼步进电机接线图






▼两相步进电机接线图


















▼两相混合式步进电机驱动器










▼四相步进电机接线图






▼三菱PLC与步进电机驱动器的接线图







▼伺服系统的输进信号接线图
 




 
 
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▼步进电机接线图

640.webp_.jpg


▼两相步进电机接线图


640.webp_(1)_.jpg


640.webp_(2)_.jpg


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▼两相混合式步进电机驱动器

psb.webp_.jpg

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▼四相步进电机接线图

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▼三菱PLC与步进电机驱动器的接线图

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▼伺服系统的输进信号接线图
 
640.webp_(5)_.jpg

 
 
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步进电机动态指标及术语

电气控制类 Winterfall 2016-07-04 15:44 发表了文章 来自相关话题

 以下是常用步进电机和步进驱动器的接线图




步进电机动态指标及术语

1、步距角精度: 步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分比表示:误差/步距角*100%。不同运行拍数其值不同,四拍运行时应在5%之内,八拍运行时应在15%以内。

2、失步: 电机运转时运转的步数,不等于理论上的步数。称之为失步。

3、失调角: 转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度,电机运转必存在失调角,由失调角产生的误差,采用细分驱动是不能解决的。

4、最大空载起动频率: 电机在某种驱动形式、电压及额定电流下,在不加负载的情况下,能够直接起动的最大频率。

5、最大空载的运行频率: 电机在某种驱动形式,电压及额定电流下,电机不带负载的最高转速频率。

6、运行矩频特性: 电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性,这是电机诸多动态曲线中最重要的,也是电机选择的根本依据。

其它特性还有惯频特性、起动频率特性等。 电机一旦选定,电机的静力矩确定,而动态力矩却不然,电机的动态力矩取决于电机运行时的平均电流(而非静态电流),平均电流越大,步进电机输出力矩越大,即电机的频率特性越硬。




 
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 以下是常用步进电机和步进驱动器的接线图
QQ截图20160704154157.jpg

步进电机动态指标及术语

1、步距角精度: 步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分比表示:误差/步距角*100%。不同运行拍数其值不同,四拍运行时应在5%之内,八拍运行时应在15%以内。

2、失步: 电机运转时运转的步数,不等于理论上的步数。称之为失步。

3、失调角: 转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度,电机运转必存在失调角,由失调角产生的误差,采用细分驱动是不能解决的。

4、最大空载起动频率: 电机在某种驱动形式、电压及额定电流下,在不加负载的情况下,能够直接起动的最大频率。

5、最大空载的运行频率: 电机在某种驱动形式,电压及额定电流下,电机不带负载的最高转速频率。

6、运行矩频特性: 电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性,这是电机诸多动态曲线中最重要的,也是电机选择的根本依据。

其它特性还有惯频特性、起动频率特性等。 电机一旦选定,电机的静力矩确定,而动态力矩却不然,电机的动态力矩取决于电机运行时的平均电流(而非静态电流),平均电流越大,步进电机输出力矩越大,即电机的频率特性越硬。
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步进电机失步的原因分析

设备硬件类 晴空万里 2016-05-13 15:16 发表了文章 来自相关话题

常有人用步进电机进不准----失步。

   就我用步进电机这么多年的经验来说,步进电机并没有想象的这么差,除非驱动器开发者真的是水平不行了。

   因为步进电机用得好了,所以伺服电机反到我不怎么用得顺手,步进电机有优势在于,编程简单,接线少,故障也少,扭力大,现在的步进电机最高能达到60000脉冲数,这个精度够可以了。转速也有的能达到3000转的,一般都能达到600转。

   步进电机一般说是能达到600转,其实是达不到这个转速的,厂家说是600转,在使用过程中达到500转就不错了。一般情况下,机器能转到500转,其实也是很快的了。再快了可能就会堵转,电机就象卡死了一样的响,这就是速度过高,电机转不过来。发生这种现象,解决的办法是:1、降低最高运行频率;2、调高加减速时间;3、降低启动频率;4、把细分数调高一个档位。

   步进电机的转速和扭力成反比,转速越快,扭力越小。当然这在选型的时候很重要,不在小马拉大车。选型大一点没关系,小了或者刚好就真是不行,失步多为电机小了,机械过重,造成小马拉大车的现象。

   一般情况下,驱动信号脉冲多为24V串2K电阻。一般厂家都推荐电阻为1.8K~2K。其实,通过测量,2K电阻的时候,脉冲电压只有2.2V。后来我都选用1.5K电阻。这个问题是我通过实践得来的,也是有一台电机走不顺,查了很多地方都没有找到原因,后来换了一个电阻就好了。一般情况下,光耦可以承受24V的,特别是没有电阻的时候,直接接上去也能用。当然,装一个电阻更好。

   很多人都说步进电机失步,其实机械原因也有很多,丝杆轴承没有装好,丝杆磨损,导轨磨损都能让机械走不准,还有原点开关的好坏,直接影响精度。

   我自己遇到过自己写的程序出现争位现象,也许是技术问题吧,就是加工完成后,程序有时还能运行加工程序来回原位,回原点程序没有接通。这样直接造成累计误差,后来通过长时间的监控才发现这个问题。这种情况多发生在圴布分度的机器里面。看到论坛里面好多讲累计误差的,我想很多情况就是遇上我遇上的事情了。

   步进电机如果因为负载过大,而产生惯性,这样的情况多是走过头了。

   点动指令是走不准的,特别是用点动回原点,那是大错特错。点动的开停是一个完全的90度直角,启停相当于急刹车,想想也是停不住的了。所以回原点一定还是要用回原点指令。

   电机电流不要调到额定电流,一般小一个档位,额定6A的,调整到5.5A就可以了。这个时候的扭力也够,温度也会很高。步进电机虽说可以达到80度,但温度太高了,还是影响磁场的。 查看全部
常有人用步进电机进不准----失步。

   就我用步进电机这么多年的经验来说,步进电机并没有想象的这么差,除非驱动器开发者真的是水平不行了。

   因为步进电机用得好了,所以伺服电机反到我不怎么用得顺手,步进电机有优势在于,编程简单,接线少,故障也少,扭力大,现在的步进电机最高能达到60000脉冲数,这个精度够可以了。转速也有的能达到3000转的,一般都能达到600转。

   步进电机一般说是能达到600转,其实是达不到这个转速的,厂家说是600转,在使用过程中达到500转就不错了。一般情况下,机器能转到500转,其实也是很快的了。再快了可能就会堵转,电机就象卡死了一样的响,这就是速度过高,电机转不过来。发生这种现象,解决的办法是:1、降低最高运行频率;2、调高加减速时间;3、降低启动频率;4、把细分数调高一个档位。

   步进电机的转速和扭力成反比,转速越快,扭力越小。当然这在选型的时候很重要,不在小马拉大车。选型大一点没关系,小了或者刚好就真是不行,失步多为电机小了,机械过重,造成小马拉大车的现象。

   一般情况下,驱动信号脉冲多为24V串2K电阻。一般厂家都推荐电阻为1.8K~2K。其实,通过测量,2K电阻的时候,脉冲电压只有2.2V。后来我都选用1.5K电阻。这个问题是我通过实践得来的,也是有一台电机走不顺,查了很多地方都没有找到原因,后来换了一个电阻就好了。一般情况下,光耦可以承受24V的,特别是没有电阻的时候,直接接上去也能用。当然,装一个电阻更好。

   很多人都说步进电机失步,其实机械原因也有很多,丝杆轴承没有装好,丝杆磨损,导轨磨损都能让机械走不准,还有原点开关的好坏,直接影响精度。

   我自己遇到过自己写的程序出现争位现象,也许是技术问题吧,就是加工完成后,程序有时还能运行加工程序来回原位,回原点程序没有接通。这样直接造成累计误差,后来通过长时间的监控才发现这个问题。这种情况多发生在圴布分度的机器里面。看到论坛里面好多讲累计误差的,我想很多情况就是遇上我遇上的事情了。

   步进电机如果因为负载过大,而产生惯性,这样的情况多是走过头了。

   点动指令是走不准的,特别是用点动回原点,那是大错特错。点动的开停是一个完全的90度直角,启停相当于急刹车,想想也是停不住的了。所以回原点一定还是要用回原点指令。

   电机电流不要调到额定电流,一般小一个档位,额定6A的,调整到5.5A就可以了。这个时候的扭力也够,温度也会很高。步进电机虽说可以达到80度,但温度太高了,还是影响磁场的。
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步进电机5种驱动方法的利弊分析

设计类 落叶归根 2016-05-13 14:59 发表了文章 来自相关话题

驱动器技术的发展,从原来国外一枝独秀到国内各种优秀技术涌现,可以看出国内技术的进步,同时也可以看出,每一次技术的革新都会带来几个以高端技术去引导市场的市场革命。
1. 恒电压驱动
单电压驱动是指在电机绕组工作过程中,只用一个方向电压对绕组供电,多个绕组交替提供电压。该方式是一种比较老的驱动方式,现在基本不用了。
优点:电路简单,元件少、控制也简单,实现起来比较简单
缺点:必须提供足够大的电流的三极管来进行开关处理,步进电机运转速度比较低,电机震动比较大,发热大。由于已经不再使用,所以不多描述。
2. 高低压驱动
由于恒电压驱动存在以上诸多缺点,技术的进一步发展,研发出新的高低压驱动来改善恒电压驱动的部分缺点,高低压驱动的原理是,在电机运动到整步的时候使用高压控制,在运动到半步的时候使用低压控制,停止时也是使用低压来控制。
优点:高低压控制在一点程度上改善了震动和噪音,第一次提出细分控制步进电机的概念,同时也提出了停止时电流减半的工作模式。
缺点:电路相对恒电压驱动复杂,对三极管高频特性要求提高,电机低速仍然震动比较大,发热仍然比较大,现在基本上不使用这种驱动模式。
3. 自激式恒电流斩波驱动
自激式恒电流斩波驱动的工作原理是通过硬件设计当电流达到某个设定值的时候通过硬件将其电流关闭,然后转为另一个绕组通电,另一个绕组通电的电流到某个固定的电流的时候,又能通过硬件将其关闭,如此反复,推进步进电机运转。
优点:噪音大大减小,转速一定程度上提高了,性能比前两种有一定的提高。
缺点:对电路设计要求比较高,对电路抗干扰要求比较高,容易引起高频,烧坏驱动元件,对元件性能要求比较高。
4. 电流比较斩波驱动(目前市场上主要采用的技术)
电流比较斩波驱动是把步进电机绕组电流值转化为一定比例的电压,与D/A转换器输出的预设值进行比较,比较结果来控制功率管的开关,从而达到控制绕组相电流的目的。
优点:使运动控制模拟正弦波的特点,大大提高性能,运动速度和噪音都比较小,可以使用比较高的细分,是当前流行的控制方法。
缺点:电路比较复杂,对电路中的干扰难以控制和理论要求相吻合,容易产生抖动,在控制形成正弦波的波峰和波谷,容易导致高频干扰,进而导致驱动元件发热或者由于频率过高而老化,这也是很多驱动器使用1年多的时候容易出现红灯保护的主要原因。
5. 潜进式驱动
这是一种全新的运动控制技术,该技术是在当前电流比较斩波驱动技术的前提下,克服其中的缺点而创新的一种全新的驱动方法。其核心技术是在电流比较斩波驱动的前提下增加了驱动元件发热和高频抑制保护技术。
优点:兼有电流比较斩波驱动的优点外,发热特别小,使用寿命较长。
缺点:全新技术,价格比较高,目前每种步进电机和驱动器匹配要求相对比较严格。
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驱动器技术的发展,从原来国外一枝独秀到国内各种优秀技术涌现,可以看出国内技术的进步,同时也可以看出,每一次技术的革新都会带来几个以高端技术去引导市场的市场革命。
1. 恒电压驱动
单电压驱动是指在电机绕组工作过程中,只用一个方向电压对绕组供电,多个绕组交替提供电压。该方式是一种比较老的驱动方式,现在基本不用了。
优点:电路简单,元件少、控制也简单,实现起来比较简单
缺点:必须提供足够大的电流的三极管来进行开关处理,步进电机运转速度比较低,电机震动比较大,发热大。由于已经不再使用,所以不多描述。
2. 高低压驱动
由于恒电压驱动存在以上诸多缺点,技术的进一步发展,研发出新的高低压驱动来改善恒电压驱动的部分缺点,高低压驱动的原理是,在电机运动到整步的时候使用高压控制,在运动到半步的时候使用低压控制,停止时也是使用低压来控制。
优点:高低压控制在一点程度上改善了震动和噪音,第一次提出细分控制步进电机的概念,同时也提出了停止时电流减半的工作模式。
缺点:电路相对恒电压驱动复杂,对三极管高频特性要求提高,电机低速仍然震动比较大,发热仍然比较大,现在基本上不使用这种驱动模式。
3. 自激式恒电流斩波驱动
自激式恒电流斩波驱动的工作原理是通过硬件设计当电流达到某个设定值的时候通过硬件将其电流关闭,然后转为另一个绕组通电,另一个绕组通电的电流到某个固定的电流的时候,又能通过硬件将其关闭,如此反复,推进步进电机运转。
优点:噪音大大减小,转速一定程度上提高了,性能比前两种有一定的提高。
缺点:对电路设计要求比较高,对电路抗干扰要求比较高,容易引起高频,烧坏驱动元件,对元件性能要求比较高。
4. 电流比较斩波驱动(目前市场上主要采用的技术)
电流比较斩波驱动是把步进电机绕组电流值转化为一定比例的电压,与D/A转换器输出的预设值进行比较,比较结果来控制功率管的开关,从而达到控制绕组相电流的目的。
优点:使运动控制模拟正弦波的特点,大大提高性能,运动速度和噪音都比较小,可以使用比较高的细分,是当前流行的控制方法。
缺点:电路比较复杂,对电路中的干扰难以控制和理论要求相吻合,容易产生抖动,在控制形成正弦波的波峰和波谷,容易导致高频干扰,进而导致驱动元件发热或者由于频率过高而老化,这也是很多驱动器使用1年多的时候容易出现红灯保护的主要原因。
5. 潜进式驱动
这是一种全新的运动控制技术,该技术是在当前电流比较斩波驱动技术的前提下,克服其中的缺点而创新的一种全新的驱动方法。其核心技术是在电流比较斩波驱动的前提下增加了驱动元件发热和高频抑制保护技术。
优点:兼有电流比较斩波驱动的优点外,发热特别小,使用寿命较长。
缺点:全新技术,价格比较高,目前每种步进电机和驱动器匹配要求相对比较严格。
 
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浅析伺服电机和步进电机

设备硬件类 凯凯 2016-05-05 16:01 发表了文章 来自相关话题

浅析伺服电机和步进电机
 
伺服主要靠脉冲来定位,基本上可以这样理解,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移,因为,伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样,和伺服电机接受的脉冲形成了呼应,或者叫闭环,如此一来,系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,这样,就能够很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位,可以达到0.001mm。步进电机是一种离散运动的装置,它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中,步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现,交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势,运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似(脉冲串和方向信号),但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。
 
一、控制精度不同
两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、 1.8°,五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步进电机步角更小。如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机,其步距角为0.09°;德国百格拉公司(BERGER LAHR)生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、 0.036°,兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。

交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以松下全数字式交流伺服电机为例,对于带标准2500线编码器的电机而言,由于驱动器内部采用了四倍频技术,其脉冲当量为360°/10000=0.036°。对于带17位编码器的电机而言,驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈,即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。

二、低频特性不同
步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关,一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时,一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象,比如在电机上加阻尼器,或驱动器上采用细分技术等。

交流伺服电机运转非常平稳,即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能,可涵盖机械的刚性不足,并且系统内部具有频率解析机能(FFT),可检测出机械的共振点,便于系统调整。
 
三、矩频特性不同
步进电机的输出力矩随转速升高而下降,且在较高转速时会急剧下降,所以其最高工作转速一般在300~600RPM。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。

四、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。以松下交流伺服系统为例,它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍,可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力,在选型时为了克服这种惯性力矩,往往需要选取较大转矩的电机,而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩,便出现了力矩浪费的现象。

五、运行性能不同
步进电机的控制为开环控制,启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象,停止时转速过高易出现过冲的现象,所以为保证其控制精度,应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制,驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样,内部构成位置环和速度环,一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象,控制性能更为可靠。

六、速度响应性能不同
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200~400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好,以松下MSMA 400W交流伺服电机为例,从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒,可用于要求快速启停的控制场合。

综上所述,交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以,在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素,选用适当的控制电机。
 
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浅析伺服电机和步进电机
 
伺服主要靠脉冲来定位,基本上可以这样理解,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移,因为,伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样,和伺服电机接受的脉冲形成了呼应,或者叫闭环,如此一来,系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,这样,就能够很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位,可以达到0.001mm。步进电机是一种离散运动的装置,它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中,步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现,交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势,运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似(脉冲串和方向信号),但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。
 
一、控制精度不同
两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、 1.8°,五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步进电机步角更小。如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机,其步距角为0.09°;德国百格拉公司(BERGER LAHR)生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、 0.036°,兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。

交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以松下全数字式交流伺服电机为例,对于带标准2500线编码器的电机而言,由于驱动器内部采用了四倍频技术,其脉冲当量为360°/10000=0.036°。对于带17位编码器的电机而言,驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈,即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。

二、低频特性不同
步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关,一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时,一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象,比如在电机上加阻尼器,或驱动器上采用细分技术等。

交流伺服电机运转非常平稳,即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能,可涵盖机械的刚性不足,并且系统内部具有频率解析机能(FFT),可检测出机械的共振点,便于系统调整。
 
三、矩频特性不同
步进电机的输出力矩随转速升高而下降,且在较高转速时会急剧下降,所以其最高工作转速一般在300~600RPM。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。

四、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。以松下交流伺服系统为例,它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍,可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力,在选型时为了克服这种惯性力矩,往往需要选取较大转矩的电机,而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩,便出现了力矩浪费的现象。

五、运行性能不同
步进电机的控制为开环控制,启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象,停止时转速过高易出现过冲的现象,所以为保证其控制精度,应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制,驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样,内部构成位置环和速度环,一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象,控制性能更为可靠。

六、速度响应性能不同
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200~400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好,以松下MSMA 400W交流伺服电机为例,从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒,可用于要求快速启停的控制场合。

综上所述,交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以,在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素,选用适当的控制电机。
 
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步进电机驱动器细分原理和作用

设备硬件类 晴空万里 2016-04-29 17:57 发表了文章 来自相关话题

步进电机是一种开环伺服运动系统执行元件,以脉冲方式进行控制,输出角位移。与交流伺服电机及直流伺服电机相比,其突出优点就是价格低廉,并且无积累误差。但是,步进电机运行存在许多不足之处,如低频振荡、噪声大、分辨率不高等,又严重制约了步进电机的应用范围。





[login]
步进电机的运行性能与它的步进驱动器有密切的联系,可以通过驱动技术的改进来克服步进电机的缺点。相对于其他的驱动方式,细分驱动方式不仅可以减小步进电机的步距角,提高分辨率,而且可以减少或消除低频振动,使电机运行更加平稳均匀。

总体来说,细分驱动的控制效果最好。因为常用低端步进电机伺服系统没有编码器反馈,所以随着电机速度的升高其内部控制电流相应减小,从而造成丢步现象。所以在速度和精度要求不高的领域,其应用非常广泛。
细分驱动精度高,细分是驱动器将上级装置发出的每个脉冲按驱动器设定的细分系数分成系数个脉冲输出,比喻步进电机每转一圈为200个脉冲,如果步进电机驱动器细分为32,那么步进电机驱动器需要输出6400个脉冲步进电机才转一圈。通常细分有2、4、8、16、32、62、128、256、512....

在国外,对于步进系统,主要采用二相混合式步进电机及相应的细分驱动器。但在国内,广大用户对“细分”还不是特别了解,有的只是认为,细分是为了提高精度,其实不然,细分主要是改善电机的运行性能。
现说明如下:步进电机的细分控制是由驱动器精确控制步进电机的相电流来实现的,以二相电机为例,假如电机的额定相电流为3A,如果使用常规驱动器(如常用的恒流斩波方式)驱动该电机,电机每运行一步,其绕组内的电流将从0突变为3A或从3A突变到0,相电流的巨大变化,必然会引起电机运行的振动和噪音。如果使用细分驱动器,在10细分的状态下驱动该电机,电机每运行一微步,其绕组内的电流变化只有0.3A而不是3A,且电流是以正弦曲线规律变化,这样就大大的改善了电机的振动和噪音,因此,在性能上的优点才是细分的真正优点。由于细分驱动器要精确控制电机的相电流,所以对步进电机驱动器要有相当高的技术要求和工艺要求,成本亦会较高。
注意,国内有一些驱动器采用“平滑”来取代细分,有的亦称为细分,但这不是真正的细分,望广大用户一定要分清两者的本质不同:

1.“平滑”并不精确控制电机的相电流,只是把电流的变化率变缓一些,所以“平滑”并不产生微步,而细分的微步是可以用来精确定位的。

2.电机的相电流被平滑后,会引起电机力矩的下降,而细分控制不但不会引起电机力矩的下降,相反,力矩会有所增加。
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步进电机是一种开环伺服运动系统执行元件,以脉冲方式进行控制,输出角位移。与交流伺服电机及直流伺服电机相比,其突出优点就是价格低廉,并且无积累误差。但是,步进电机运行存在许多不足之处,如低频振荡、噪声大、分辨率不高等,又严重制约了步进电机的应用范围。

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步进电机的运行性能与它的步进驱动器有密切的联系,可以通过驱动技术的改进来克服步进电机的缺点。相对于其他的驱动方式,细分驱动方式不仅可以减小步进电机的步距角,提高分辨率,而且可以减少或消除低频振动,使电机运行更加平稳均匀。

总体来说,细分驱动的控制效果最好。因为常用低端步进电机伺服系统没有编码器反馈,所以随着电机速度的升高其内部控制电流相应减小,从而造成丢步现象。所以在速度和精度要求不高的领域,其应用非常广泛。
细分驱动精度高,细分是驱动器将上级装置发出的每个脉冲按驱动器设定的细分系数分成系数个脉冲输出,比喻步进电机每转一圈为200个脉冲,如果步进电机驱动器细分为32,那么步进电机驱动器需要输出6400个脉冲步进电机才转一圈。通常细分有2、4、8、16、32、62、128、256、512....

在国外,对于步进系统,主要采用二相混合式步进电机及相应的细分驱动器。但在国内,广大用户对“细分”还不是特别了解,有的只是认为,细分是为了提高精度,其实不然,细分主要是改善电机的运行性能。
现说明如下:步进电机的细分控制是由驱动器精确控制步进电机的相电流来实现的,以二相电机为例,假如电机的额定相电流为3A,如果使用常规驱动器(如常用的恒流斩波方式)驱动该电机,电机每运行一步,其绕组内的电流将从0突变为3A或从3A突变到0,相电流的巨大变化,必然会引起电机运行的振动和噪音。如果使用细分驱动器,在10细分的状态下驱动该电机,电机每运行一微步,其绕组内的电流变化只有0.3A而不是3A,且电流是以正弦曲线规律变化,这样就大大的改善了电机的振动和噪音,因此,在性能上的优点才是细分的真正优点。由于细分驱动器要精确控制电机的相电流,所以对步进电机驱动器要有相当高的技术要求和工艺要求,成本亦会较高。
注意,国内有一些驱动器采用“平滑”来取代细分,有的亦称为细分,但这不是真正的细分,望广大用户一定要分清两者的本质不同:

1.“平滑”并不精确控制电机的相电流,只是把电流的变化率变缓一些,所以“平滑”并不产生微步,而细分的微步是可以用来精确定位的。

2.电机的相电流被平滑后,会引起电机力矩的下降,而细分控制不但不会引起电机力矩的下降,相反,力矩会有所增加。
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经验分享 三相交流伺服电机损坏原因分析。

电气控制类 机器人王子 2016-04-25 16:04 发表了文章 来自相关话题

主要的故障和分析:

1电机编码器报警

1、故障原因

①接线错误;

②电磁干扰;
③机械振动导致的编码器硬件损坏;
④现场环境导致的污染;

2、故障排除
①检查接线并排除错误;
②检查屏蔽是否到位,检查布线是否合理并解决,必要时增加滤波器加以改善;

③检查机械结构,并加以改进;
④检查编码器内部是否受到污染、腐蚀(粉尘、油污等),加强防护;

3、安装及接线标准
①尽量使用原装电缆;
②分离电缆使其尽量远离污染接线,特别是高污染接线;
③尽可能始终使用内部电源。如果使用开关电源,则应使用滤波器,确保电源达到洁净等级;

④始终将公共端接地;
⑤将编码器外壳与机器结构保持绝缘并连接到电缆屏蔽层;
⑥如果无法使编码器绝缘,则可将电缆屏蔽层连接到编码器外壳和驱动器框架上的接地 (或专用端子)。2
电机断轴

1、故障原因
①机械设计不合理导致径向负载力过大;
②负载端卡死或者严重的瞬间过载;
③电机和减速机装配时不同心;

2、故障排除
①核对电机样本中可承受的最大径向负载力,改进机械设计;
②检查负载端的运行情况,确认实际的工艺要求并加以改进;
③检查负载运行是否稳定,是否存在震动,并加以改进机械装配精度。
3电动机空载电流不平衡,三相相差大

1、故障原因
①绕组首尾端接错;
②电源电压不平衡;
③绕组存在匝间短路、线圈反接等故障。

2、故障排除
①检查并纠正;
②测量电源电压,设法消除不平衡;
③消除绕组故障。4电动机运行时响声不正常有异响

1、故障原因
①轴承磨损或油内有砂粒等异物;
②转子铁芯松动;
③轴承缺油;
④电源电压过高或不平衡。

2、故障排除
①更换轴承或清洗轴承;
②检修转子铁芯;
③加油;
④检查并调整电源电压5电动机起动困难,额定负载时,电动机转速低于额定转速较多




1、故障原因
①电源电压过低;
②面接法电机误接;
③转子开焊或断裂;
④转子局部线圈错接、接反;
③修复电机绕组时增加匝数过多;
⑤电机过载。

2、故障排除
①测量电源电压,设法改善;
②纠正接法;
③检查开焊和断点并修复;
④查出误接处予以改正;
⑤恢复正确匝数;
⑥减载。6通电后电动机不能转动,但无异响,也无异味和冒烟?

1、故障原因
①电源未通(至少两相未通);
②熔丝熔断(至少两相熔断);
③过流继电器调得过小;
④控制设备接线错误。

2、故障排除
①检查电源回路开关,熔丝、接线盒处是否有断点,修复;
②检查熔丝型号、熔断原因,换新熔丝;
③调节继电器整定值与电动机配合;
④改正接线。7
运行中电动机振动较大

1、故障原因
①由于磨损轴承间隙过大;
②气隙不均匀;
③转子不平衡;
④转轴弯曲;
⑤联轴器(皮带轮)同轴度过低。

2、故障排除
①检修轴承,必要时更换;
②调整气隙,使之均匀;
③校正转子动平衡;
④校直转轴;
⑤重新校正,使之符合规定。8通电后电机不转有嗡嗡声

1、故障原因
①转子绕组有断路(一相断线)或电源一相失电;
②绕组引出线始末端接错或绕组内部接反;
③电源回路接点松动,接触电阻大;
④电动机负载过大或转子卡住;
⑤电源电压过低;
⑥小型电动机装配太紧或轴承内油脂过硬;
⑦轴承卡住。

2、故障排除
①查明断点予以修复;
②检查绕组极性;判断绕组末端是否正确;
③紧固松动的接线螺丝,用万用表判断各接头是否假接,予以修复;
④减载或查出并消除机械故障,
⑤检查是否把规定的面接法误接;是否由于电源导线过细使压降过大,予以纠正,

⑥重新装配使之灵活;更换合格油脂;
⑦修复轴承。
9轴承过热?

1、故障原因
①滑脂过多或过少;
②油质不好含有杂质;
③轴承与轴颈或端盖配合不当(过松或过紧);
④轴承内孔偏心,与轴相擦;
⑤电动机端盖或轴承盖未装平;
⑥电动机与负载间联轴器未校正,或皮带过紧;
⑦轴承间隙过大或过小;
⑧电动机轴弯曲。

2.故障排除
①按规定加润滑脂(容积的1/3-2/3);
②更换清洁的润滑滑脂;
③过松可用粘结剂修复,过紧应车,磨轴颈或端盖内孔,使之适合;
④修理轴承盖,消除擦点;更多精彩内容请关注微信号技成培训
⑤重新装配;
⑥重新校正,调整皮带张力;
⑦更换新轴承;
⑧校正电机轴或更换转子。10
电机过热甚至冒烟?

1、故障原因
①电源电压过高;
②电源电压过低,电动机又带额定负载运行,电流过大使绕组发热;
③修理拆除绕组时,采用热拆法不当,烧伤铁芯;
④电动机过载或频繁起动;
⑤电动机缺相,两相运行;
⑥重绕后定于绕组浸漆不充分;
⑦环境温度高电动机表面污垢多,或通风道堵塞。

2、故障排除
①降低电源电压(如调整供电变压器分接头);
②提高电源电压或换粗供电导线;
③检修铁芯,排除故障;
④减载;按规定次数控制起动;
⑤恢复三相运行;
⑥采用二次浸漆及真空浸漆工艺;
⑦清洗电动机,改善环境温度,采用降温措施。
 
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文章来源:伺服与运动控制
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主要的故障和分析:

1电机编码器报警

1、故障原因

①接线错误;

②电磁干扰;
③机械振动导致的编码器硬件损坏;
④现场环境导致的污染;

2、故障排除
①检查接线并排除错误;
②检查屏蔽是否到位,检查布线是否合理并解决,必要时增加滤波器加以改善;

③检查机械结构,并加以改进;
④检查编码器内部是否受到污染、腐蚀(粉尘、油污等),加强防护;

3、安装及接线标准
①尽量使用原装电缆;
②分离电缆使其尽量远离污染接线,特别是高污染接线;
③尽可能始终使用内部电源。如果使用开关电源,则应使用滤波器,确保电源达到洁净等级;

④始终将公共端接地;
⑤将编码器外壳与机器结构保持绝缘并连接到电缆屏蔽层;
⑥如果无法使编码器绝缘,则可将电缆屏蔽层连接到编码器外壳和驱动器框架上的接地 (或专用端子)。2
电机断轴

1、故障原因
①机械设计不合理导致径向负载力过大;
②负载端卡死或者严重的瞬间过载;
③电机和减速机装配时不同心;

2、故障排除
①核对电机样本中可承受的最大径向负载力,改进机械设计;
②检查负载端的运行情况,确认实际的工艺要求并加以改进;
③检查负载运行是否稳定,是否存在震动,并加以改进机械装配精度。
3电动机空载电流不平衡,三相相差大

1、故障原因
①绕组首尾端接错;
②电源电压不平衡;
③绕组存在匝间短路、线圈反接等故障。

2、故障排除
①检查并纠正;
②测量电源电压,设法消除不平衡;
③消除绕组故障。4电动机运行时响声不正常有异响

1、故障原因
①轴承磨损或油内有砂粒等异物;
②转子铁芯松动;
③轴承缺油;
④电源电压过高或不平衡。

2、故障排除
①更换轴承或清洗轴承;
②检修转子铁芯;
③加油;
④检查并调整电源电压5电动机起动困难,额定负载时,电动机转速低于额定转速较多




1、故障原因
①电源电压过低;
②面接法电机误接;
③转子开焊或断裂;
④转子局部线圈错接、接反;
③修复电机绕组时增加匝数过多;
⑤电机过载。

2、故障排除
①测量电源电压,设法改善;
②纠正接法;
③检查开焊和断点并修复;
④查出误接处予以改正;
⑤恢复正确匝数;
⑥减载。6通电后电动机不能转动,但无异响,也无异味和冒烟?

1、故障原因
①电源未通(至少两相未通);
②熔丝熔断(至少两相熔断);
③过流继电器调得过小;
④控制设备接线错误。

2、故障排除
①检查电源回路开关,熔丝、接线盒处是否有断点,修复;
②检查熔丝型号、熔断原因,换新熔丝;
③调节继电器整定值与电动机配合;
④改正接线。7
运行中电动机振动较大

1、故障原因
①由于磨损轴承间隙过大;
②气隙不均匀;
③转子不平衡;
④转轴弯曲;
⑤联轴器(皮带轮)同轴度过低。

2、故障排除
①检修轴承,必要时更换;
②调整气隙,使之均匀;
③校正转子动平衡;
④校直转轴;
⑤重新校正,使之符合规定。8通电后电机不转有嗡嗡声

1、故障原因
①转子绕组有断路(一相断线)或电源一相失电;
②绕组引出线始末端接错或绕组内部接反;
③电源回路接点松动,接触电阻大;
④电动机负载过大或转子卡住;
⑤电源电压过低;
⑥小型电动机装配太紧或轴承内油脂过硬;
⑦轴承卡住。

2、故障排除
①查明断点予以修复;
②检查绕组极性;判断绕组末端是否正确;
③紧固松动的接线螺丝,用万用表判断各接头是否假接,予以修复;
④减载或查出并消除机械故障,
⑤检查是否把规定的面接法误接;是否由于电源导线过细使压降过大,予以纠正,

⑥重新装配使之灵活;更换合格油脂;
⑦修复轴承。
9轴承过热?

1、故障原因
①滑脂过多或过少;
②油质不好含有杂质;
③轴承与轴颈或端盖配合不当(过松或过紧);
④轴承内孔偏心,与轴相擦;
⑤电动机端盖或轴承盖未装平;
⑥电动机与负载间联轴器未校正,或皮带过紧;
⑦轴承间隙过大或过小;
⑧电动机轴弯曲。

2.故障排除
①按规定加润滑脂(容积的1/3-2/3);
②更换清洁的润滑滑脂;
③过松可用粘结剂修复,过紧应车,磨轴颈或端盖内孔,使之适合;
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⑤重新装配;
⑥重新校正,调整皮带张力;
⑦更换新轴承;
⑧校正电机轴或更换转子。10
电机过热甚至冒烟?

1、故障原因
①电源电压过高;
②电源电压过低,电动机又带额定负载运行,电流过大使绕组发热;
③修理拆除绕组时,采用热拆法不当,烧伤铁芯;
④电动机过载或频繁起动;
⑤电动机缺相,两相运行;
⑥重绕后定于绕组浸漆不充分;
⑦环境温度高电动机表面污垢多,或通风道堵塞。

2、故障排除
①降低电源电压(如调整供电变压器分接头);
②提高电源电压或换粗供电导线;
③检修铁芯,排除故障;
④减载;按规定次数控制起动;
⑤恢复三相运行;
⑥采用二次浸漆及真空浸漆工艺;
⑦清洗电动机,改善环境温度,采用降温措施。
 
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文章来源:伺服与运动控制
 
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步进电机的选型计算方法,分享。

设备硬件类 机器人王子 2016-04-25 15:26 发表了文章 来自相关话题

     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角度(及步进角)。您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。步进电机是机电一体化产品中关键部件之一,通常被用作定位控制和定速控制。步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点,广泛应用于机电一体化产品中,如:数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。

选择步进电机时,首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时,首先要计算机械系统的负载转矩,电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中,各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩Mjmax大的电机,负载力矩大。

选择步进电机时,应使步距角和机械系统匹配,这样可以得到机床所需的脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量,一是可以改变丝杆的导程,二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率,不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。

选择功率步进电机时,应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率,使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量,使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。

选择步进电机需要进行以下计算:

(1)计算齿轮的减速比根据所要求脉冲当量,齿轮减速比i计算如下:

i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1)      式中φ -步进电机的步距角(o/脉冲) S -丝杆螺距(mm)Δ-(mm/脉冲)

(2)计算工作台,丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。

Jt=J1+(1/i2)[(J2+Js)+W/g(S/2π)2](1-2)     式中Jt-折算至电机轴上的惯量(Kg.cm.s2)

J1、J2 -齿轮惯量(Kg.cm.s2)  Js-丝杆惯量(Kg.cm.s2)  W-工作台重量(N)  S-丝杆螺距(cm)

(3)计算电机输出的总力矩M

M=Ma+Mf+Mt(1-3)

Ma=(Jm+Jt).n/T×1.02×10ˉ2 (1-4)

式中Ma-电机启动加速力矩(N.m)  Jm、Jt-电机自身惯量与负载惯量(Kg.cm.s2) n-电机所需达到的转速(r/min)

T 电机升速时间(s)

Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2(1-5)    Mf-导轨摩擦折算至电机的转矩(N.m)  u-摩擦系数  η-传递效率

Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2(1-6)    Mt-切削力折算至电机力矩(N.m)    Pt-最大切削力(N)

(4)负载起动频率估算。数控系统控制电机的启动频率与负载转矩和惯量有很大关系,其估算公式为

fq=fq0[(1-(Mf+Mt))/Ml)÷(1+Jt/Jm)] 1/2 (1-7) 式中fq 带载起动频率(Hz)fq0 空载起动频率

Ml 起动频率下由矩频特性决定的电机输出力矩(N.m) 若负载参数无法精确确定,则可按fq=1/2fq0进行估算.

(5)运行的最高频率与升速时间的计算。由于电机的输出力矩随着频率的升高而下降,因此在最高频率时,由矩频特性的输出力矩应能驱动负载,并留有足够的余量。

(6)负载力矩和最大静力矩Mmax。负载力矩可按式(1-5)和式(1-6)计算,电机在最大进给速度时,由矩频特性决定的电机输出力矩要大于Mf与Mt之和,并留有余量。一般来说,Mf与Mt之和应小于(0.2 ~0.4)Mmax。

2
步进电机分类

步进电机分三种: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;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,它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度,山洋步进电机均为这种步进电机。

3
保持转矩(HOLDINGTORQUE)

保持转矩(HOLDING TORQUE)是指步进电机通电但没有转动时,定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一,通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减,输出功率也随速度的增大而变化,所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比如,当人们说2N.m的步进电机,在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。

4
步进电机精度

步进电机精度为步进角的3-5%, 只有周期性的误差,且不累积。

5
步进电机的外表温度

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。

6
步进电机的力矩会随转速的升高而下降

当步进电机转动时,电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高,反向电动势越大。在它的作用下,电机随频率(或速度)的增大而相电流减小,从而导致力矩下降。

7
步进电机低速时可以正常运转

步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声,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)。

8
如何克服步进电机在低速运转时的振动和噪声

步进电机低速转动时振动和噪声大是其固有的缺点,一般可采用以下方案来克服:


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.换成步距角更小的步进电机,如三相或五相步进电机;

D.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;

E.在电机轴上加磁性阻尼器,市场上已有这种产品,但机械结构改变较大。

9
细分驱动器的细分数是否能代表精度

步进电机的细分技术实质上是一种电子阻尼技术(请参考有关文献),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术的一个附带功能。比如对于步进角为1.8° 的两相混合式步进电机,如果细分驱动器的细分数设置为4,那么电机的运转分辨率为每个脉冲0.45°,电机的精度能否达到或接近0.45°,还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大;细分数越大精度越难控制。

10
步进电机驱动器的直流供电电源

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PMM-BD-5702的供电电压为24~36VDC),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: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。

11
合式步进电机驱动器的脱机信号FREE

当脱机信号FREE为低电平时,驱动器输出到电机的电流被切断,电机转子处于自由状态(脱机状态)。在有些自动化设备中,如果在驱动器不断电的情况下要求直接转动电机轴(手动方式),就可以将FREE信号置低,使电机脱机,进行手动操作或调节。手动完成后,再将FREE信号置高,以继续自动控制。

12
如何用简单的方法调整两相步进电机通电后的转动方向

只需将电机与驱动器接线的A+和A-(或者B+和B-)对调即可。

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     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角度(及步进角)。您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。步进电机是机电一体化产品中关键部件之一,通常被用作定位控制和定速控制。步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点,广泛应用于机电一体化产品中,如:数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。

选择步进电机时,首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时,首先要计算机械系统的负载转矩,电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中,各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩Mjmax大的电机,负载力矩大。

选择步进电机时,应使步距角和机械系统匹配,这样可以得到机床所需的脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量,一是可以改变丝杆的导程,二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率,不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。

选择功率步进电机时,应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率,使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量,使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。

选择步进电机需要进行以下计算:

(1)计算齿轮的减速比根据所要求脉冲当量,齿轮减速比i计算如下:

i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1)      式中φ -步进电机的步距角(o/脉冲) S -丝杆螺距(mm)Δ-(mm/脉冲)

(2)计算工作台,丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。

Jt=J1+(1/i2)[(J2+Js)+W/g(S/2π)2](1-2)     式中Jt-折算至电机轴上的惯量(Kg.cm.s2)

J1、J2 -齿轮惯量(Kg.cm.s2)  Js-丝杆惯量(Kg.cm.s2)  W-工作台重量(N)  S-丝杆螺距(cm)

(3)计算电机输出的总力矩M

M=Ma+Mf+Mt(1-3)

Ma=(Jm+Jt).n/T×1.02×10ˉ2 (1-4)

式中Ma-电机启动加速力矩(N.m)  Jm、Jt-电机自身惯量与负载惯量(Kg.cm.s2) n-电机所需达到的转速(r/min)

T 电机升速时间(s)

Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2(1-5)    Mf-导轨摩擦折算至电机的转矩(N.m)  u-摩擦系数  η-传递效率

Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2(1-6)    Mt-切削力折算至电机力矩(N.m)    Pt-最大切削力(N)

(4)负载起动频率估算。数控系统控制电机的启动频率与负载转矩和惯量有很大关系,其估算公式为

fq=fq0[(1-(Mf+Mt))/Ml)÷(1+Jt/Jm)] 1/2 (1-7) 式中fq 带载起动频率(Hz)fq0 空载起动频率

Ml 起动频率下由矩频特性决定的电机输出力矩(N.m) 若负载参数无法精确确定,则可按fq=1/2fq0进行估算.

(5)运行的最高频率与升速时间的计算。由于电机的输出力矩随着频率的升高而下降,因此在最高频率时,由矩频特性的输出力矩应能驱动负载,并留有足够的余量。

(6)负载力矩和最大静力矩Mmax。负载力矩可按式(1-5)和式(1-6)计算,电机在最大进给速度时,由矩频特性决定的电机输出力矩要大于Mf与Mt之和,并留有余量。一般来说,Mf与Mt之和应小于(0.2 ~0.4)Mmax。

2
步进电机分类

步进电机分三种: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;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,它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度,山洋步进电机均为这种步进电机。

3
保持转矩(HOLDINGTORQUE)

保持转矩(HOLDING TORQUE)是指步进电机通电但没有转动时,定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一,通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减,输出功率也随速度的增大而变化,所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比如,当人们说2N.m的步进电机,在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。

4
步进电机精度

步进电机精度为步进角的3-5%, 只有周期性的误差,且不累积。

5
步进电机的外表温度

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。

6
步进电机的力矩会随转速的升高而下降

当步进电机转动时,电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高,反向电动势越大。在它的作用下,电机随频率(或速度)的增大而相电流减小,从而导致力矩下降。

7
步进电机低速时可以正常运转

步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声,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)。

8
如何克服步进电机在低速运转时的振动和噪声

步进电机低速转动时振动和噪声大是其固有的缺点,一般可采用以下方案来克服:


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.换成步距角更小的步进电机,如三相或五相步进电机;

D.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;

E.在电机轴上加磁性阻尼器,市场上已有这种产品,但机械结构改变较大。

9
细分驱动器的细分数是否能代表精度

步进电机的细分技术实质上是一种电子阻尼技术(请参考有关文献),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术的一个附带功能。比如对于步进角为1.8° 的两相混合式步进电机,如果细分驱动器的细分数设置为4,那么电机的运转分辨率为每个脉冲0.45°,电机的精度能否达到或接近0.45°,还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大;细分数越大精度越难控制。

10
步进电机驱动器的直流供电电源

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PMM-BD-5702的供电电压为24~36VDC),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: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。

11
合式步进电机驱动器的脱机信号FREE

当脱机信号FREE为低电平时,驱动器输出到电机的电流被切断,电机转子处于自由状态(脱机状态)。在有些自动化设备中,如果在驱动器不断电的情况下要求直接转动电机轴(手动方式),就可以将FREE信号置低,使电机脱机,进行手动操作或调节。手动完成后,再将FREE信号置高,以继续自动控制。

12
如何用简单的方法调整两相步进电机通电后的转动方向

只需将电机与驱动器接线的A+和A-(或者B+和B-)对调即可。

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