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漲知識：快來跟著雷利(HDB)學(xué)習(xí)步進電機
漲知識：快來跟著雷利(HDB)學(xué)習(xí)步進電機
如何簡單的判別步進電機發(fā)熱情況？又該如何減少發(fā)熱？ 步進電機表面溫度在70~80度都是正常的。簡單的溫度測量方法有：用點溫計的，也可以粗略判斷：用手可以觸摸1~2秒以上，不超過60度；用手只能碰一下，大約在70~80度；滴幾滴水，迅速氣化，則90度以上了。
減少發(fā)熱有兩種方法，第一種是減少銅損。減少銅損有兩個方向：減少電阻和電流，這就要求在選型時盡量選擇電阻小和額定電流小的電機。對兩相電機，能用串聯(lián)的電機就不用并聯(lián)電機。但是這往往與力矩和高速的要求相抵觸。對于已經(jīng)選定的電機，則應(yīng)充分利用驅(qū)動器的自動半流控制功能和脫機功能，前者在電機處于靜態(tài)時自動減少電流，后者干脆將電流切斷。另外，細(xì)分驅(qū)動器由于電流波形接近正弦，諧波少，電機發(fā)熱也會較少。 第二種是減少鐵損。減少鐵損的辦法不多，電壓等級與之有關(guān)，高壓驅(qū)動的電機雖然會帶來高速特性的提升，但也帶來發(fā)熱的增加。所以應(yīng)當(dāng)選擇合適的驅(qū)動電壓等級，兼顧高速性、平穩(wěn)性和發(fā)熱、噪音等指標(biāo)。
步進電機驅(qū)動器只有兩相，怎么驅(qū)動四相八線的電機？ 有些公司的驅(qū)動器全部按兩相設(shè)計，四相步進電機必須改接成兩相才能使用。所以這些公司往往要問客戶，希望電機接成串聯(lián)的還是并聯(lián)的。以往，當(dāng)八線步進電機嚴(yán)格標(biāo)成四相時，客戶自然會認(rèn)為四相電機和兩相驅(qū)動器不匹配，因此很多公司干脆將四相步進電機和兩相步進電機均標(biāo)成兩相。兩相步進電機和四相步進電機實質(zhì)上是一回事的真正道理就在于此。
但串聯(lián)或并聯(lián)會使電機繞組電阻和電感成倍變化，電機運行性能也會有明顯變化。并聯(lián)接法：四相繞組兩兩相并，繞組的電阻與電感成倍減小，電機運行時加速性能好，高速帶載力矩大，但是電機需要輸入1.4倍于額定電流的電流，發(fā)熱較大，對驅(qū)動器輸出能力要求相應(yīng)提高。串聯(lián)接法：繞組的電阻與電感成倍的增大，此時需要的驅(qū)動器輸出電流為電機相電流的0.7倍，電機低速運行時穩(wěn)定，噪音和發(fā)熱較小，對驅(qū)動器要求不高，但高速力矩?fù)p耗大。 下面是幾種常見的步進電機的接法圖。
a.四線電機和六線電機高速度模式：輸出電流設(shè)成等于或略小于電機額定電流值。
b.六線電機高力矩模式：輸出電流設(shè)成電機額定電流的0.7倍。
c.八線電機并聯(lián)接法：輸出電流應(yīng)設(shè)為電機單極性接法電流的1.4倍。
d.八線電機串聯(lián)接法：輸出電流應(yīng)設(shè)為電機單極性接法電流的0.7倍。
如何克服兩相步進電機在低速運轉(zhuǎn)時的振動和噪聲? 步進電機低速轉(zhuǎn)動時振動和噪聲大是其固有的缺點，一般可采用以下方案來克服：
a.如步進電機正好工作在共振區(qū)，可通過改變減速比等機械傳動避開共振區(qū)；
b.采用帶有細(xì)分功能的驅(qū)動器，這是最常用的、最簡便的方法；
c.換成步距角更小的步進電機，如三相或五相步進電機；
d.換成交流伺服電機，幾乎可以完全克服震動和噪聲，但成本較高；
e.在電機軸上加磁性阻尼器，市場上已有這種產(chǎn)品，但機械結(jié)構(gòu)改變較大；
f.電機的相電流設(shè)置過大，此時需通過驅(qū)動器將電流值設(shè)置為適配值。
g.使用帶動態(tài)濾波功能的驅(qū)動器。簡單地說，動態(tài)濾波功能使用了電容能充電和放電的特點，對低頻電流進行濾波，讓電流波形更加的平滑，達到步進電機在低速下運行平穩(wěn)的目的。
有什么辦法能讓電機在高速運行中也有大扭矩？ 沒有，在高速運行中，步進電機的力矩會不可避免地下降，這是固有特性。步進電機的矩頻特性曲線： 因為轉(zhuǎn)矩近似與電流平方成正比，且步進電機的定子電阻存在電感，電機在運行的時候，各相繞組的電感形成了反電動勢，脈沖頻率越高反電動勢越大電流越小力矩越小。在輸入脈沖頻率較低時，電流i的波形近似于矩形波，繞組中的平均電流較大，輸出力矩也較大。但是當(dāng)脈沖頻率上升后，繞組中的電流i的波形接近三角波（電感的充放電需要時間），幅值下降，繞組中的平均電流下降，因此輸出力矩隨著下降。下面是示意圖，方便理解。
為什么步進電機無法高速啟動? 但若高于一定速度就無法啟動，并伴有嘯叫聲? 步進電機有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動頻率應(yīng)更低。如果要使電機達到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻(電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速)。
除上述原因以外，產(chǎn)生嘯叫聲還可能是由于負(fù)載過大造成的，高速運轉(zhuǎn)時電機的輸出扭矩會下降，無法滿足負(fù)載要求時電機發(fā)生堵轉(zhuǎn)，并且嘯叫聲會隨著頻率的高低變化而變化，解決辦法是降低轉(zhuǎn)速或更換扭矩更大的電機。此外電機在高速運行停止后會出現(xiàn)短促的嘯叫聲，這是由對相電流進行斬波造成的，只需將驅(qū)動器面板上的自動半流設(shè)置為有效即可。
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