步进电机矩频特性曲线分析_1
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  步进电机是一种感应电机,它的工作原理是利用电子电路,将直流电变成分时供电的,多相时序控制电流,用这种电流为步进电机供电,步进电机才能正常工作,驱动器就是为步进电机分时供电的,多相时序控制器。

  虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能像普通的直流电机,交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。步进电机作为执行元件,是机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日俱增,在各个国民经济领域都有应用。

  解读步进电机矩频特性

  步进电机的功率是多少?怎么计算? P = FS/t = Fv=Fr=Fr2f

  下图是一款4Nm的步进电机的矩频特性曲线,86电机,95mm。看到这个图,也许你会被其陡峭的下降趋势吓着,不要担心,我们给逐点它计算出来

  步进电机矩频特性曲线分析

  0、先看A区,是一段相对水平的直线,扭矩均为4Nm,输出功率与转速成正比,A区的最大转速为60r/min=1Hz

  则A区的最大输出功率P0= 4(Nm)23.141(Hz)=25.12(W)

  1、1点对应的扭矩3.9Nm,对应的转速80r/min=1.33Hz,则输出功率P1=32.57(W)

  2、2点对应的扭矩3.3Nm,对应的转速200r/min=3.33Hz,则输出功率P2=69.01(W)

  3、3点对应的扭矩2.75Nm,对应的转速300r/min=5Hz,则输出功率P3=86.35(W)

  4、4点对应的扭矩2.1Nm,对应的转速400r/min=6.67Hz,则输出功率P4=87.96(W)

  5、5点对应的扭矩1.5Nm,对应的转速600r/min=10Hz,则输出功率P5=94.20(W)

  6、6点对应的扭矩0.95Nm,对应的转速900r/min=15Hz,则输出功率P6=89.49(W)

  7、7点对应的扭矩0.3Nm,对应的转速2000r/min=33.33Hz,则输出功率P7=62.79(W)

  可以看出,该电机在600r/min时输出功率达到最大值94W,转换为三相交流电机为P=94w,设=0.75,则额定功率P=125W 该步进电机2000r/min的功率下降为67%

  再看一例 86电机 125mm

  步进电机矩频特性曲线分析

  0、先看A区,扭矩均为5.8Nm,A区的最大转速为70r/min=1.17Hz 则A区的最大输出功率P0= 5.8(Nm)23.141.17(Hz)=42.62(W)

  1、1点对应的扭矩5.3Nm,对应的转速400r/min=6.67Hz,则输出功率P1=222.00(W)

  2、2点对应的扭矩4.8Nm,对应的转速600r/min=10Hz,则输出功率P2=301.44(W)

  3、3点对应的扭矩4Nm,对应的转速800r/min=13.33Hz,则输出功率P3=334.85(W)

  4、4点对应的扭矩3.5Nm,对应的转速900r/min=15Hz,则输出功率P4=329.7(W)

  5、5点对应的扭矩3Nm,对应的转速1000r/min=16.67Hz,则输出功率P5=314.06(W)

  6、6点对应的扭矩1.35Nm,对应的转速2000r/min=33.33Hz,则输出功率P6=282.57(W)

  可以看出,该电机在800r/min时输出功率达到最大值335W,转换为三相交流电机为P=335w,设=0.75,则额定功率P=447W 该步进电机2000r/min的功率下降为84%

  这是我随机抽出的2例矩频特性曲线,属于同一家的产品。通过以上2例比较,得出结论:同是步进电机,即便是相同的厂家,其硬特性也是不同的,适用场合也不同。而且要注意的是这2个图,驱动电压不同。

  我们怎么选择步进电机呢?最重要的就是索取矩频特性曲线,最好是不同驱动电压下的一组曲线。对于步进电机而言,只要是转起来了,驱动器参数一定的情况下,不管速度大小,电功率的消耗差距很小,输出功率差距很大,即效率差距大,如果我们使用中经常将电机运行在低效率的条件下,功率损失部分要发热,效率越低,发热越厉害,不利于电机寿命。

  P= M =2n/60 P=2nM/60

  其P为功率单位为瓦,为每秒角速度,单位为弧度,n为每分钟转速,M为力矩单位为牛顿米

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