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德國(guó)SEW電機(jī)的特性以及如何選型步進(jìn)電機(jī)
德國(guó)SEW電機(jī)是這種操縱電動(dòng)機(jī)，不應(yīng)用意見反饋控制回路，就能開展速率操縱及精準(zhǔn)定位操縱，即說白了的電動(dòng)機(jī)開環(huán)操縱。其運(yùn)用關(guān)鍵以解決辦公室業(yè)務(wù)水平較強(qiáng)的OA設(shè)備和 FA設(shè)備為關(guān)鍵，并運(yùn)用于醫(yī)療機(jī)械、計(jì)量檢定儀器設(shè)備、小車、游樂設(shè)備租賃等。就總數(shù)而言，0A設(shè)備層面的運(yùn)用約占步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用數(shù)量的75%。
一、德國(guó)SEW電機(jī)原理
德國(guó)SEW電機(jī)是利用電磁鐵原理，將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成線位移或角位移的電機(jī)。每來1個(gè)電火花，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)1個(gè)視角，推動(dòng)機(jī)械設(shè)備中移動(dòng)三小段距離。
二、分類
德國(guó)SEW電機(jī)有各種各樣歸類方法，如用工作電壓類型歸類時(shí)，有AC驅(qū)動(dòng)器與DC驅(qū) 動(dòng);用轉(zhuǎn)動(dòng)速度開關(guān)電源頻率關(guān)聯(lián)歸類時(shí)，則有同步電機(jī)和異步電機(jī)。是步進(jìn)電機(jī)在小型發(fā)電機(jī)組系列產(chǎn)品中的部位關(guān)聯(lián)。所知，步進(jìn)電機(jī)歸屬于DC驅(qū)動(dòng)器的同步電機(jī)，但沒法立即用DC或AC開關(guān)電源來驅(qū)動(dòng)器，必須配置控制器能夠應(yīng)用。所以步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行需要驅(qū)動(dòng)電路。此點(diǎn)與無刷DC電機(jī)相同，無刷DC電機(jī)要使用驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路將電機(jī)定子與DC電源連接在一起工作。
三、步進(jìn)電機(jī)特性
德國(guó)SEW電機(jī)的基礎(chǔ)特點(diǎn)包含電動(dòng)機(jī)靜態(tài)數(shù)據(jù)特點(diǎn)、持續(xù)健身運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(動(dòng)態(tài)性特點(diǎn))、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)特點(diǎn)和電動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)(暫態(tài)特點(diǎn))。下面分別作介紹：
1、靜態(tài)轉(zhuǎn)矩特性
步進(jìn)電機(jī)的電磁線圈通交流電時(shí)，帶負(fù)荷電機(jī)轉(zhuǎn)子的電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)距(與負(fù)荷轉(zhuǎn)距均衡而造成的修復(fù)電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)距稱之為靜態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)距或靜止不動(dòng)轉(zhuǎn)距)與電機(jī)轉(zhuǎn)子輸出功率角的關(guān)聯(lián)稱之為視角-靜止不動(dòng)轉(zhuǎn)距特點(diǎn)，這就是說電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)數(shù)據(jù)特點(diǎn)。
因?yàn)檗D(zhuǎn)子為永磁體，產(chǎn)生的氣隙磁密為正弦分布，所以理論上靜止轉(zhuǎn)矩曲線為正弦波。此視角-靜止不動(dòng)轉(zhuǎn)距特點(diǎn)為步進(jìn)電機(jī)造成電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)距工作能力的關(guān)鍵指標(biāo)值，較大轉(zhuǎn)距越大越高，轉(zhuǎn)距波型越貼近正弦越高。事實(shí)上磁極下存有齒槽轉(zhuǎn)距，使生成轉(zhuǎn)距產(chǎn)生崎變，如單相電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)距為靜止不動(dòng)轉(zhuǎn)距視角周期時(shí)間的4倍諧波，加進(jìn)正弦的靜止不動(dòng)轉(zhuǎn)距上，則轉(zhuǎn)距為：
在其中TL與TM各表達(dá)負(fù)荷轉(zhuǎn)距和較大靜止不動(dòng)轉(zhuǎn)距(或稱掌權(quán)轉(zhuǎn)距)，相對(duì)性應(yīng)的輸出功率夾角θL和θM，此位移角的轉(zhuǎn)變決策了步進(jìn)電機(jī)部位精密度。根據(jù)上式得到：
PM型永磁步進(jìn)電機(jī)和HB混合式步進(jìn)電機(jī)的步距角θs在前邊的課程內(nèi)容中講過即：θs=180°/PNr，視角改成機(jī)械設(shè)備視角(傾斜度)，則變?yōu)橄率剑?br /> 上式Nr為轉(zhuǎn)子齒數(shù)或極對(duì)數(shù)，所以兩相電機(jī)θM=θs。
步進(jìn)電機(jī)只能夠由數(shù)字信號(hào)控制運(yùn)行的，當(dāng)脈沖提供給驅(qū)動(dòng)器時(shí)，在過于短的時(shí)間里，控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖數(shù)太多，也就是脈沖頻率過高，將導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)堵轉(zhuǎn)。要解決這個(gè)問題，必須采用加減速的辦法。就是說，在步進(jìn)電機(jī)起步時(shí)，要給逐漸升高的脈沖頻率，減速時(shí)的脈沖頻率需要逐漸減低。這就是我們常說的“加減速”方法。
德國(guó)SEW電機(jī)轉(zhuǎn)速度，是根據(jù)輸入的脈沖信號(hào)的變化來改變的。從理論上講，給驅(qū)動(dòng)器一個(gè)脈沖，步進(jìn)電機(jī)就旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角(細(xì)分時(shí)為一個(gè)細(xì)分步距角)。實(shí)際上，如果脈沖信號(hào)變化太快，步進(jìn)電機(jī)由于內(nèi)部的反向電動(dòng)勢(shì)的阻尼作用，轉(zhuǎn)子與定子之間的磁反應(yīng)將跟隨不上電信號(hào)的變化，將導(dǎo)致堵轉(zhuǎn)和丟步。所以步進(jìn)電機(jī)在高速啟動(dòng)時(shí)，需要采用脈沖頻率升速的方法，在停止時(shí)也要有降速過程，以保證實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)精密定位控制。加速和減速的原理是一樣的。下面就加速實(shí)例加以說明：
加速過程，是由基礎(chǔ)頻率(低于步進(jìn)電機(jī)的直接起動(dòng)最高頻率)與跳變頻率(逐漸加快的頻率)組成加速曲線(降速過程反之)。跳變頻率是指步進(jìn)電機(jī)在基礎(chǔ)頻率上逐漸提高的頻率，此頻率不能太大，否則會(huì)產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)和丟步。加減速曲線一般為指數(shù)曲線或經(jīng)過修調(diào)的指數(shù)曲線，當(dāng)然也可采用直線或正弦曲線等。使用單片機(jī)或者PLC，都能夠?qū)崿F(xiàn)加減速控制。對(duì)于不同負(fù)載、不同轉(zhuǎn)速，需要選擇合適的基礎(chǔ)頻率與跳變頻率，才能夠達(dá)到最佳控制效果。指數(shù)曲線，在軟件編程中，先算好時(shí)間常數(shù)存貯在計(jì)算機(jī)存貯器內(nèi)，工作時(shí)指向選取。通常，完成步進(jìn)電機(jī)的加減速時(shí)間為300ms以上。如果使用過于短的加減速時(shí)間，對(duì)絕大多數(shù)步進(jìn)電機(jī)來說，很難實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)。
德國(guó)SEW電機(jī)突然停機(jī)不一定是堵轉(zhuǎn)，電機(jī)都有最高轉(zhuǎn)速的，步進(jìn)電機(jī)也是，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過步進(jìn)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，步進(jìn)電機(jī)就會(huì)突然停止。
1）核算負(fù)載的力矩，參考步進(jìn)電機(jī)距頻圖看看在對(duì)應(yīng)速度下步進(jìn)電機(jī)是不是有足夠扭矩能力帶動(dòng)負(fù)載，可以換個(gè)在對(duì)應(yīng)工作速度下扭矩大的步進(jìn)電機(jī)來對(duì)比測(cè)試。
2）步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)階段就像開手動(dòng)波的汽車，需要逐步上檔而提速，加減速不充分，會(huì)導(dǎo)致失步。
德國(guó)SEW電機(jī)一般建議負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不要大于步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的10倍，不然加減速過程會(huì)比較漫長(zhǎng)。
3）德國(guó)SEW電機(jī)啟動(dòng)瞬間我們會(huì)測(cè)試到額定電流1.6倍左右的電流，如果電源功率不夠，會(huì)讓電機(jī)里面的電流過低，從而帶不動(dòng)負(fù)載。建議一般電源留30%以上余量。
4）德國(guó)SEW電機(jī)需要快速啟動(dòng)或者高速運(yùn)行，需要驅(qū)動(dòng)電壓比較高，工作電流設(shè)定值足夠大，否則也容易失步。
5）換個(gè)型號(hào)的驅(qū)動(dòng)器對(duì)比看看是不是信號(hào)收到干擾，或者看看控制A電機(jī)運(yùn)動(dòng)，是不是B電機(jī)有動(dòng)作，看看電機(jī)是不是收到信號(hào)干擾。
6）共振的時(shí)候，步進(jìn)電機(jī)及其系統(tǒng)有明顯的噪聲和震動(dòng)，速度上升或者下降一定范圍，有關(guān)現(xiàn)象會(huì)明顯減輕或者消失，基本可以判斷是共振問題。
選擇合適參數(shù)的步進(jìn)電機(jī)，改善驅(qū)動(dòng)器性能或者用減震墊等物理方式來減振。
7）如果是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和控制器的信號(hào)不匹配，現(xiàn)象是隨著時(shí)間的推移，位置的偏移量會(huì)很均勻地增加。
