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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

        導語:?很多人在使用兩相步進電機時發現步進電機的轉矩小,或達不到額定標稱的轉矩值,只好加大步進電機的尺寸和標稱電流,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動器工作電流的設定上有不妥之處,沒有發揮出步進電機的最大效率。

          首先,從驅動器方面考慮,目前大多數兩相步進電機的驅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,驅動器按照電機的標稱電流設定,應該說是正確的,而且效率最高,輸出轉矩能夠達到最大值,新型步進電機大多是這種形式的。

          早期生產的步進電機,多是兩相六線制的(四組兩對串聯線圈,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起來使用,電機堵轉矩大和效率高些,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。這就出現一個問題,兩相驅動器的電流到底應該設置多大正確,一般還都是按電機標稱電流值來設定,這就出現了前面提到的電機效率問題。

          一般步進電機標注的電流是相電流(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,相當于將兩組線圈串聯起來,那么其每相電阻加大,額定工作電流減小,即使驅動器設置成標稱電流也達不到各相的額定輸出值。所以在選用驅動器和步進電機時要注意電流匹配問題,正確的方法是將驅動器的輸出電流設定為步進電機額定相電流的0.7倍(也不是通常認為串聯起來的電流減半)。舉例,比如一個帶中心抽頭的兩相步進電機,標稱電流是3A,驅動器電流應該設定為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于兩相四線制的2.1A步進電機。

          再談談八線制的步進電機接法,也有兩種,第一種是將每兩組線圈串聯使用,這樣驅動器的電流也是設定為電機相電流的0.7倍,這種接法電機發熱量小,但是高轉速性能差些。第二種接法是將每兩組線圈并聯使用,驅動器的電流設定為電機相電流的1.4倍,其優點是高轉速性能好些,但是電機發熱量大,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預設的步進電機驅動器(指兩相全橋輸出驅動器,如TB6560、A3977等高集成度驅動芯片)后,如何選用步進電機很重要,如果你的驅動器是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,就要選標稱相電流為2 / 0.7=2.9A(大約)的電機。這樣才能使驅動器的效率最大化。

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

          對于六線和八線步進電機,采用相線圈并聯,可以發揮最大的輸出轉矩,表現出很好的動力性能,六線電機是無法接成并聯形式的,實際已經在內部串聯起來了,串聯的公共端是中心抽頭。只有八線電機的相線圈是可以并聯使用的。

          如果能將電機后蓋打開,看一下里邊的接線結構,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了。經改制的步進電機,原來串聯的也可以并聯使用,并聯使用時相電流是原來的1.4倍,高速運轉性能大大提高,轉矩也提高不少。對于步進電機和驅動器的使用,應該注意發揮其最佳效果,不必一味追求高價位和大電流,追求高速度,應該認真計算一下機器的載荷,看看到底需要多大的轉矩和速度,否則即便驅動器和電機都選得很大,但是其效果并沒有發揮出來,速度也不應追求過高,實際加工過程中,機器進刀量一般不大(受制于機械結構、刀具及加工材料材質),速度高了也用不上。電機和驅動器做好匹配可以省錢省力,達到事半功倍的效果。

        標簽: 步進電機

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