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大佬深入淺出談電機,如何使步進電機效率最大化?

時間:2022-06-17 17:14:58來源:21ic電子網(wǎng)

導(dǎo)語:?很多人在使用兩相步進電機時發(fā)現(xiàn)步進電機的轉(zhuǎn)矩小,或達(dá)不到額定標(biāo)稱的轉(zhuǎn)矩值,只好加大步進電機的尺寸和標(biāo)稱電流,以滿足動力要求。其實有時并不是電機的問題,而是在步進電機選擇或驅(qū)動器工作電流的設(shè)定上有不妥之處,沒有發(fā)揮出步進電機的最大效率。

  首先,從驅(qū)動器方面考慮,目前大多數(shù)兩相步進電機的驅(qū)動器是采用全橋輸出的四線接法,如果兩相步進電機也是四線的,驅(qū)動器按照電機的標(biāo)稱電流設(shè)定,應(yīng)該說是正確的,而且效率最高,輸出轉(zhuǎn)矩能夠達(dá)到最大值,新型步進電機大多是這種形式的。

  早期生產(chǎn)的步進電機,多是兩相六線制的(四組兩對串聯(lián)線圈,每對有中心抽頭),還有少量八線制的(四組兩對獨立線圈)。

  是兩相六線制步進電機有兩種接法,第一種是舍棄中心抽頭接兩端,實際就是將每組的兩個相線圈串聯(lián)起來使用,電機堵轉(zhuǎn)矩大和效率高些,但是高速性能差。第二種是接中心抽頭和一端,這種接法電機高速性能好些,但是每相有一組線圈空閑,堵轉(zhuǎn)矩小和效率低些。目前大多是采用第一種接線方法。這就出現(xiàn)一個問題,兩相驅(qū)動器的電流到底應(yīng)該設(shè)置多大正確,一般還都是按電機標(biāo)稱電流值來設(shè)定,這就出現(xiàn)了前面提到的電機效率問題。

  一般步進電機標(biāo)注的電流是相電流(或電阻),就是每組線圈的電流值(或電阻),如果兩相六線制步進電機采用第一種接法,相當(dāng)于將兩組線圈串聯(lián)起來,那么其每相電阻加大,額定工作電流減小,即使驅(qū)動器設(shè)置成標(biāo)稱電流也達(dá)不到各相的額定輸出值。所以在選用驅(qū)動器和步進電機時要注意電流匹配問題,正確的方法是將驅(qū)動器的輸出電流設(shè)定為步進電機額定相電流的0.7倍(也不是通常認(rèn)為串聯(lián)起來的電流減半)。舉例,比如一個帶中心抽頭的兩相步進電機,標(biāo)稱電流是3A,驅(qū)動器電流應(yīng)該設(shè)定為3乘以0.7=2.1A,盡管選了3A的步進電機,實際上它的功率相當(dāng)于兩相四線制的2.1A步進電機。

  再談?wù)劙司€制的步進電機接法,也有兩種,第一種是將每兩組線圈串聯(lián)使用,這樣驅(qū)動器的電流也是設(shè)定為電機相電流的0.7倍,這種接法電機發(fā)熱量小,但是高轉(zhuǎn)速性能差些。第二種接法是將每兩組線圈并聯(lián)使用,驅(qū)動器的電流設(shè)定為電機相電流的1.4倍,其優(yōu)點是高轉(zhuǎn)速性能好些,但是電機發(fā)熱量大,但是步進電機有點溫度是正常的,只要低于電機的消磁溫度就行,一般步進電機的消磁溫度在105度左右。

  在使用輸出電流已經(jīng)預(yù)設(shè)的步進電機驅(qū)動器(指兩相全橋輸出驅(qū)動器,如TB6560、A3977等高集成度驅(qū)動芯片)后,如何選用步進電機很重要,如果你的驅(qū)動器是2A的,盡量選用兩相四線制2A的電機,如果選用兩相六線制電機,就要選標(biāo)稱相電流為2 / 0.7=2.9A(大約)的電機。這樣才能使驅(qū)動器的效率最大化。

  如果選用的驅(qū)動器是半橋輸出(如SLA7062M、SLA7026等驅(qū)動芯片)的,那只能接兩相六線制電機,驅(qū)動器的電流和電機標(biāo)稱電流是一致的。不過這種驅(qū)動器目前很少用到,效率低。

  對于六線和八線步進電機,采用相線圈并聯(lián),可以發(fā)揮最大的輸出轉(zhuǎn)矩,表現(xiàn)出很好的動力性能,六線電機是無法接成并聯(lián)形式的,實際已經(jīng)在內(nèi)部串聯(lián)起來了,串聯(lián)的公共端是中心抽頭。只有八線電機的相線圈是可以并聯(lián)使用的。

  如果能將電機后蓋打開,看一下里邊的接線結(jié)構(gòu),是可以進行改動的,使六線電機變成八線電機,這樣就可以并聯(lián)使用了,但不是所有的六線電機都能改制,只有能從電機后面看到連線接頭形式的可以改動,有的電機是焊盤接頭,改制就需要一定的技術(shù)了。經(jīng)改制的步進電機,原來串聯(lián)的也可以并聯(lián)使用,并聯(lián)使用時相電流是原來的1.4倍,高速運轉(zhuǎn)性能大大提高,轉(zhuǎn)矩也提高不少。對于步進電機和驅(qū)動器的使用,應(yīng)該注意發(fā)揮其最佳效果,不必一味追求高價位和大電流,追求高速度,應(yīng)該認(rèn)真計算一下機器的載荷,看看到底需要多大的轉(zhuǎn)矩和速度,否則即便驅(qū)動器和電機都選得很大,但是其效果并沒有發(fā)揮出來,速度也不應(yīng)追求過高,實際加工過程中,機器進刀量一般不大(受制于機械結(jié)構(gòu)、刀具及加工材料材質(zhì)),速度高了也用不上。電機和驅(qū)動器做好匹配可以省錢省力,達(dá)到事半功倍的效果。

標(biāo)簽: 步進電機

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