步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器調(diào)速方法

　　隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻調(diào)速的性能指標(biāo)完全可以達(dá)到甚至超過(guò)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過(guò)調(diào)節(jié)輸入驅(qū)動(dòng)器的脈沖頻率以及驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分參數(shù)來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的作用，其實(shí)就是控制單位時(shí)間內(nèi)步進(jìn)電機(jī)的步數(shù)。

　　一、改變極對(duì)數(shù)調(diào)速：優(yōu)點(diǎn)：①無(wú)附加轉(zhuǎn)差損耗，效率高;②控制電路簡(jiǎn)單，易維修，價(jià)格低;③與定子調(diào)壓或電磁轉(zhuǎn)差離合器配合可得到效率較高的平滑調(diào)速。缺點(diǎn)：有級(jí)調(diào)速，不能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑的調(diào)速，并且由于受到電機(jī)結(jié)構(gòu)和制造工藝的限制，通常只能實(shí)現(xiàn)2～3種極對(duì)數(shù)的有級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍相當(dāng)有限。

　　二、變頻調(diào)速：優(yōu)點(diǎn)：①無(wú)附加轉(zhuǎn)差損耗，效率高，調(diào)速范圍寬;②對(duì)于低負(fù)載運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，或起、停較頻繁的場(chǎng)合，可以達(dá)到節(jié)電和保護(hù)電機(jī)的目的。缺點(diǎn)：技術(shù)較復(fù)雜，價(jià)格較高。

　　三、換向器電機(jī)調(diào)速：優(yōu)點(diǎn)：①具有交流同步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和直流電機(jī)良好的調(diào)速性能;②低速時(shí)用電源電壓、高速時(shí)用步進(jìn)電機(jī)反電勢(shì)自然換流，運(yùn)行可靠;③無(wú)附加轉(zhuǎn)差損耗，效率高，適用于高速大容量同步電機(jī)的啟動(dòng)和調(diào)速。缺點(diǎn)：過(guò)載能力較低，原有電機(jī)的容量不能充分發(fā)揮。

　　四、串級(jí)調(diào)速：優(yōu)點(diǎn)：①可以將調(diào)速過(guò)程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)差能量加以回饋利用。效率高;②裝置容量與調(diào)速范圍成正比，適用于70%～95%的調(diào)速。缺點(diǎn)：功率因素較低，有諧波干擾，正常運(yùn)行時(shí)無(wú)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，適用于單象限運(yùn)行的負(fù)載。

　　五、定子調(diào)壓調(diào)速：優(yōu)點(diǎn)：①線路簡(jiǎn)單，裝置體積小，價(jià)格便宜;②使用、維修方便。缺點(diǎn)：①調(diào)速過(guò)程中增加轉(zhuǎn)差損耗，此損耗使轉(zhuǎn)子發(fā)熱，效率較低;②調(diào)速范圍比較小;③要求采用高轉(zhuǎn)差電機(jī)，比如特殊設(shè)計(jì)的力矩電機(jī)，所以特性較軟，一般適用于55kW以下的異步電機(jī)。

　　六、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速：優(yōu)點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制裝置容量小，價(jià)值便宜;②運(yùn)行可靠，維修容易;③無(wú)諧波干擾。缺點(diǎn)：①速度損失大，因?yàn)殡姶呸D(zhuǎn)差離合器本身轉(zhuǎn)差較大，所以輸出軸的最高轉(zhuǎn)速僅為電機(jī)同步轉(zhuǎn)速的80%～90%;②調(diào)速過(guò)程中轉(zhuǎn)差功率全部轉(zhuǎn)化成熱能形式的損耗，效率低。

　　七、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速：優(yōu)點(diǎn)：①技術(shù)要求較低，易于掌握;②設(shè)備費(fèi)用低;③無(wú)電磁諧波干擾。缺點(diǎn)：①串鑄鐵電阻只能進(jìn)行有級(jí)調(diào)速。若用液體電阻進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，則維護(hù)、保養(yǎng)要求較高;②調(diào)速過(guò)程中附加的轉(zhuǎn)差功率全部轉(zhuǎn)化為所串電阻發(fā)熱形式的損耗，效率低。③調(diào)速范圍不大。

　　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的作用

　　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是一種能將其承受到的電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成為角位移量的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接納到了一個(gè)電脈沖信號(hào)后，它就驅(qū)動(dòng)其步進(jìn)電機(jī)依照原先完成設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度位移（我們稱(chēng)之為“步距角”），它的旋轉(zhuǎn)是按一個(gè)固定的角度一步一步來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)的。我們能夠經(jīng)過(guò)控制其發(fā)送的脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)控制其角度的位移量，從而到達(dá)精準(zhǔn)定位的目的;同時(shí)我們也能夠經(jīng)過(guò)控制其脈沖信號(hào)的頻率來(lái)控制其步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而到達(dá)其調(diào)速跟定位的目的。普遍應(yīng)用在于各種的雕琢機(jī)、水晶研磨機(jī)、中型數(shù)控機(jī)床、腦電繡花機(jī)、包裝機(jī)械、噴泉、點(diǎn)膠機(jī)、切料送料系統(tǒng)等等等一些分辨率請(qǐng)求較高的大型、中型數(shù)控設(shè)備上。

　　步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)是指其步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，常用的有二相、三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同，普通性的二相步進(jìn)電機(jī)的步距角為1.8度、三相為1.2度、五相的為0.72度。在沒(méi)有配置步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器時(shí)，用戶主要是靠著選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)從而來(lái)滿足步距角的請(qǐng)求。假如運(yùn)用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，則相數(shù)將變得沒(méi)有意義，用戶只需在驅(qū)動(dòng)器上改動(dòng)細(xì)分?jǐn)?shù)，就能夠改動(dòng)步距角。

　　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器細(xì)分后將對(duì)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，但是這一切都是由驅(qū)動(dòng)器自身產(chǎn)生的，和電機(jī)及控制系統(tǒng)無(wú)關(guān)。在運(yùn)用時(shí)，用戶獨(dú)一需求留意的一點(diǎn)是步進(jìn)電機(jī)步距角的改動(dòng)，這一點(diǎn)將對(duì)控制系統(tǒng)所發(fā)的步進(jìn)信號(hào)的頻率有影響，由于細(xì)分后步進(jìn)電機(jī)的步距角將變小，請(qǐng)求步進(jìn)信號(hào)的頻率要相應(yīng)進(jìn)步。以1.8度步進(jìn)電機(jī)為例：驅(qū)動(dòng)器在半步狀態(tài)時(shí)步距角為0.9度，而在十細(xì)分時(shí)步距角為0.18度，這樣在請(qǐng)求電機(jī)轉(zhuǎn)速相同的狀況下，控制系統(tǒng)所發(fā)的步進(jìn)信號(hào)的頻率在十細(xì)分時(shí)為半步運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的5倍。

　　普通步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3~5%。步進(jìn)電機(jī)單步的偏向并不會(huì)影響到下一步的精度，因而步進(jìn)電機(jī)精度不累積。

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