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电机小常识新鲜出炉


1、stall torque :失速扭矩(失速转矩)
失速力矩有时也称堵转力矩,指在电机轴被外力锁定的情况下,以目标温升为约束,可连续输出力矩的最高值。堵转力矩一般高于额定力矩。一般不提瞬时最大失速力矩,如果非要提,则应该指电机轴不转时可对外提供的峰值力矩,该力矩受限于电机的电磁结构和热容热阻等因素。
2、locked-rotor torque:堵转扭矩:
当负载阻力产生的反力矩大于电机的电磁动力的电磁转矩时,电机会很快停转,或电机无法起动,我们称电机“堵转”了。进入堵转状态后,转速为零,这时电动机能够输出的转矩为堵转转矩。堵转转矩实际上是指在不过热的条件下,电机的最大转矩,对应电机的转速为零,电流最大时的转矩。
3、额定转矩:
在额定电压、额定负载下,电动机转轴上产生的电磁转矩称为电动机的额定转矩。
4、启动转矩:
当给处于停止状态下的异步电动机加上电压时的瞬间,异步电动机产生的转矩称为起动转矩。启动转矩表征了电动机的启动能力,它与启动方式有关(如星三角起动,变频调速起动等),直接起动鼠笼式一般为额定力矩的0.8到2.2倍。通常起动转矩为额定转矩的125%以上。与之对应的电流称为启动电流,通常该电流为额定电流的6倍左右。对于直流电机来说,这个启动转矩特别大,所以启动电流也就很大,故而不能直接启动,当然这是对于大型直流电机而言,小型的直流电机包括永磁的都是例外。对于交流电机来说这个转矩就不是很大了,所以电流也不是很大,可以直接启动,当然交流电机启动转矩小所以不能带载启动。
5、最大转矩:
电动机转矩从稳定区进入不稳定区的交界点。也就是说,如果负载转矩大于电动机的最大转矩,电动机的输出转矩会变小,并进入堵转状态。通常,最大转矩>堵转转矩>额定转矩。最大转矩与额定转矩之比,称为电动机的过载系数。最大转矩倍数和堵转转矩倍数确实是衡量电机性能和两个重要性能指标,但是也不是越大越好。最大转矩倍数越大,电机也就具备了超载极限的能力,但是同时对电机的体积和用材也是个很重要的考核。堵转转矩倍数大一些有好处,尤其是大电机一般自身的转动惯量都比较大,如果堵转转矩倍数比较大则电机起动更加迅速,转动也更自如。但是堵转转矩倍数也不能越大越好。两个转矩倍数越大,电机的起动电流一般情况下也会增加很多,对电网的冲击也会越大,所以一般选择电机的时候,要根据实际工况的要求,选择合适的数值保留一定裕度即可。一般情况下堵转转矩倍数选择1.8--2.2。最大转矩倍数选择2.0-2.8(根据电机大小的不同而不同)。由于电机静转矩的存在,在对电机进行特殊操作前,务必先将电机断电,否则强行操作时,容易损坏电机齿轮箱的齿轮。
为降低电机输出轴转速,由众多齿轮组合成为齿轮箱。每个齿轮箱都有一个极限扭矩,称为损毁扭矩,若过大的外力产生的扭矩作用于齿轮箱,将会引起齿轮的破坏。
步进电机

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。步进电机和驱动器的选择方法:判断需多大力矩:静扭矩是选择步

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。这种步进电机的应用最为广泛。
步进常识
静力矩或者叫保持转矩(HOLDING TORQUE):
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。
保持转矩(或定位转矩),是指绕组不通电时电磁转矩的最大值,或转角不超过一定值时的转矩值.通常反应式步进电机的保持转矩为零,除非具有特殊的产生保持转矩的装、I.若千类型的永磁式步进电机,具有一定的保持转矩.
静转矩是指不改变控制绕组通龟状态,即转子不转情况下的电磁转矩.它是绕组内的电流及失调角的函数,当绕组内电流的值不变时,静转矩与失调角的关系称为矩角特性.对应于某一失调角时,静转矩的值为最大,称为最大静转矩Mk),它的值取决于通电状态及绕组内电流的值.动转矩是指转子转动情况下的最大输出转矩值.它与运行的频率有关.
定位力矩
步进电机没有通电的情况下,定子锁住转子的力矩。
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。
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。
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)。
如何克服两相混合式步进电机在低速运转时的振动和噪声
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。
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。
四相混合式步进电机与驱动器的串联接法和并联接法有什么区别?
四相混合式步进电机一般由两相驱动器来驱动,因此,连接时可以采用串联接法或并联接法将四相电机接成两相使用。串联接法一般在电机转速较的场合使用,此时需要的驱动器输出电流为电机相电流的0.7倍,因而电机发热小;并联接法一般在电机转速较高的场合使用(又称高速接法),所需要的驱动器输出电流为电机相电流的1.4倍,因而电机发热较大。
混合式步进电机驱动器的脱机信号FREE一般在什么情况下使用?
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。
平滑和细分
“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。
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。
一般步进电机的精度为步进角的3-5%,且不累积。
如何选择步进电机
判断需多大力矩:静扭矩是选择步进电机的主要参数之一。负载大时,需采用大力矩电机。力矩指标大时,电机外形也大。
判断电机运转速度:转速要求高时,应选相电流较大、电感较小的电机,以增加功率输入。且在选择驱动器时采用较高供电电压。
选择电机的安装规格:如57、86、110等,主要与力矩要求有关。
确定定位精度和振动方面的要求情况:判断是否需细分,需多少细分。
根据电机的电流、细分和供电电压选择驱动器。
和步进电机相比,伺服电机有以下几点优势:
1、实现了位置,速度和力矩的闭环控制;克服了步进电机失步的问题;
2、高速性能好,一般额定转速能达到2000~3000转;
3、抗过载能力强,能承受三倍于额定转矩的负载,对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用;
4、低速运行平稳,低速运行时不会产生类似于步进电机的步进运行现象。适用于有高速响应要求的场合;
5、电机加减速的动态相应时间短,一般在几十毫秒之内;
6、发热和噪音明显降低。
步进电机最高转速到底能达到多少呢???????
步进电机转速到底能达到多少转/分钟,一直是很多人心中的疑问。
所谓步进电机,就是根据控制信号运动,一个脉冲信号走一步,步进角则根据固有参数计算,比如以5相步进电机为例,采用基本步进角即无细分,则每给一个脉冲信号,步进电机运转0.72°,500脉冲一圈。所以当脉冲的频率越高时,步进电机的运转速度越快,比如脉冲频率为500赫兹,则一秒转一圈,依次计算即可。若牵涉到细分了,则根据细分后的步进角计算即可。
通过调节输入驱动器的脉冲频率以及驱动器的细分参数来达到调节步进电机转速,实际是控制单位时间内步进电机的步数。
相比于异步电机,步进电机1000转/分就相当于高速运转了,但是1000转/分对于步进电机而言到底有什么实际意义呢?
步进电机转速上升时伴随着扭矩的下降,当步进电机扭矩下降到一定程度时,自身的扭矩已经不能带动其自身的重量,导致电机停止。
我们通过实验实际测量了一款28步进电机的转速:
步进电机:28BYG250-34(0.06nm,3.9V,0.75A)
步进驱动器:ZD-8731(0-2A ,1、2、4、16细分)
控制器:MC-10(调速范围0-20K)
开关电源:S-35W-24V
测试结果:实际空载转速最大值:7600rpm(此为空载时最大转速)
这个型号的步进电机竟然能上7000转/分的速度,可见步进电机的空载转速与其扭矩和自重的关系是多么密切。
不同型号的步进电机使用不同的驱动器所能达到的最高转速是不一样的。
电机小常识新鲜出炉

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