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步进电动机特点(步进电动机的缺点)

来源:www.xrdq.ne   时间:2022-12-26 17:40   点击:100  编辑:admin   手机版

1. 步进电动机的缺点

步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。每输入一个脉冲信号,转子就转动一个角度或前进一步,其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比,转速与脉冲频率成正比。因此,步进电动机又称脉冲电动机。

我国的步进电机在二十世纪七十年代初开始起步,七十年代中期至八十年代中期为成品发展阶段,新品种和高性能电机不断开发,目前,随着科学技术的发展,特别是永磁材料、半导体技术、计算机技术的发展,使步进电机在众多领域得到了广泛应用。

步进电机的主要构造

1、步进电机加减速过程控制技术

正因为步进电机的广泛应用,对步进电机的控制的研究也越来越多,在启动或加速时如果步进脉冲变化太快,转子由于惯性而跟随不上电信号的变化,产生堵转或失步在停止或减速时由于同样原因则可能产生超步。

2、步进电机的细分驱动控制

步进电机由于受到自身制造工艺的限制,如步距角的大小由转子齿数和运行拍数决定,但转子齿数和运行拍数是有限的,因此步进电机的步距角一般较大并且是固定的,步进的分辨率低、缺乏灵活性、在低频运行时振动,噪音比其他微电机都高,使物理装置容易疲劳或损坏。

这些缺点使步进电机只能应用在一些要求较低的场合,对要求较高的场合,只能采取闭环控制,增加了系统的复杂性,这些缺点严重限制了步进电机作为优良的开环控制组件的有效利用。细分驱动技术在一定程度上有效地克服了这些缺点。

2. 步进电动机的缺点有哪些

伺服电机的优点:

1、精度: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、转速:高速性能好,一般额定转速能达到2000~3000转;

3、适应性: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、稳定: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、及时性:电机加减速的动态相应时间短,一般在几十毫秒之内;

6、舒适性:发热和噪音明显降低。伺服电机的缺点:伺服电机可以用在会受水或油滴侵袭的场所,但是它不是全防水或防油的。因此, 伺服电机不应当放置或使用在水中或油侵的环境中。扩展资料:直流伺服电机的基本特性:1、机械特性 在输入的电枢电压Ua保持不变时,电机的转速n随电磁转矩M变化而变化的规律,称直流电机的机械特性。2、调节特性 直流电机在一定的电磁转矩M(或负载转矩)下电机的稳态转速n随电枢的控制电压Ua变化而变化的规律,被称为直流电机的调节特性。3、动态特性 从原来的稳定状态到新的稳定状态,存在一个过渡过程,这就是直流电机的动态特性。交流伺服电机:交流伺服电机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.其定子上装有两个位置互差90°的绕组,一个是励磁绕组Rf,它始终接在交流电压Uf上;另一个是控制绕组L,联接控制信号电压Uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。在控制策略上,基于电机稳态数学模型的电压频率控制方法和开环磁通轨迹控制方法都难以达到良好的伺服特性,当前普遍应用的是基于永磁电机动态解耦数学模型的矢量控制方法,这是现代伺服系统的核心控制方法。

3. 步进电动机的特性

步进电动机具有不同的转矩速度特性,具体取决于电动机是启动/停止还是已经运行。这些特性在电动机的转矩-转速图表上以两条曲线表示,重要的是要理解这些曲线之间的差异以及每条曲线对电动机运行的意义。但是,步进电机在不运动时也会产生扭矩,这些固定扭矩值(称为保持扭矩和制动扭矩)也是确定尺寸和选择步进电机时要考虑的重要因素。

  步进电机的转矩-速度曲线是通过特定的电机驱动组合,工作电压和驱动方法得出的。与规定的电动机构和运行条件的任何偏差都可能改变系统的转矩-速度特性。

4. 步进电机耐用吗

步进电机的主要特点:

1、一般步进电机的精度为步进角的3-5%,且不累积。

2、步进电机外表允许的最高温度。

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。

3、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。

4、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,可能发生失步或堵转。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)。

步进电动机以其显著的特点,在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高,步进电机将会在更多的领域得到应用。

步进电机的主要特性:

1、步进电机必须加驱动才可以运转,驱动信号必须为脉冲信号,没有脉冲的时候,步进电机静止,如果加入适当的脉冲信号,就会以一定的角度(称为步角)转动。转动的速度和脉冲的频率成正比。

2、三相步进电机的步进角度为7.5度,一圈360度,需要48个脉冲完成。

3、步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性。

4、改变脉冲的顺序,可以方便的改变转动的方向。

因此,打印机、绘图仪、机器人等设备都以步进电机为动力核心。

5. 步进电动机的主要优点和缺点是什么

无需编码器等反馈器件即可实现转速与转角(即位置)的控制(即开环控制),这是步进电机最大的特点。脉冲的频率决定电机的转速,而脉冲的个数决定电机的转角。同比直流伺服系统,步进电机具如下优势:

1、锁定位置时,电机不再耗电:步进电机特有的“静转矩”(又称“保持转矩”、“定位转矩”等),当电机停在某位置时,具有一定的锁定转矩。直流电机虽然也可通过驱动器锁定位置,但锁定时电机依然耗电;

2、体积小、寿命长:步进电机的寿命通常取决于轴承寿命,可达上万至数万小时,与等同尺寸的直流电机相比,步进电机的输出转矩更大。

3、成本低廉、驱动简单:由于是开环控制,省却了编码器等反馈器件,所以既简化了系统组成,又能有效降低成本。

但步进电机的旋转是一个高速重复的“启—停—启—停”过程,所以转动平滑性不如直流电机。步进电机还有一个谐振频率,当电机在某转速区间工作时,驱动的脉冲可能产生谐振而让电机抖动。另外,一旦发生某一脉冲未能驱动电机(俗称“丢步”,可能因干扰信号等而出现)时,开环系统无法检测和补偿。该问题虽然可以通过加装编码器等来解决,但这将导致成本上升,并且需要更复杂的驱动电路。

6. 步进电动机的缺点和优点

直流电机优点:

1、起动和调速性能好,调速范围广平滑,过载能力较强,受电磁干扰影响小;

2、直流电机具有良好的启动特性和调速特性;

3、直流电机的转矩比较大4、维修比较便宜;

5、直流电机的直流相对于交流比较节能环保。直流电机缺点:1、直流电机制造比较贵,有碳刷;2、与异步电动机比较,直流电动机结构复杂,使用维护不方便,而且要用直流电源;3、复杂的结构限制了直流电动机体积和重量的进一步减小,尤其是电刷和换向器的滑动接触造成了机械磨损和火花,使直流电动机的故障多、可靠性低、寿命短、保养维护工作量大。

4、换向火花既造成了换向器的电腐蚀,还是一个无线电干扰源,会对周围的电器设备带来有害的影响。电机的容量越大、转速越高,问题就越严重。所以,普通直流电动机的电刷和换向器限制了直流电动机向高速度、大容量的发展。总结:通过以上对直流电机优点和缺点的分析,我们可以发现直流电机是种调速性能好、维修比较便宜、过载能力较强,受电磁干扰影响小、,但是制造比较贵,有碳刷、靠性低、寿命短、保养维护工作量大的电机设备。即使直流电机还有很多不足的地方,但是在现代科学技术的帮助下,直流电机一定会有更好的将来。

7. 步进电机和步进电动机

力矩电机----它是一种扁平型多极永磁直流电动机。

其电枢有较多的槽数、换向片数和串联导体数,以降低转矩脉动和转速脉动。力矩电动机有直流力矩电动机和交流力矩电动机两种。其中,直流力矩电动机的自感电抗很小,所以响应性很好;其输出力矩与输入电流成正比,与转子的速度和位置无关;它可以在接近堵转状态下直接和负载连接低速运行而不用齿轮减速,所以在负载的轴上能产生很高的力矩对惯性比,并能消除由于使用减速齿轮而产生的系统误差。交流力矩电动机又可以分为同步和异步两种,目前常用的是鼠笼型异步力矩电动机,它具有低转速和大力矩的特点。步进电机----步进电机是将相序脉冲信号转变为角移位的电机。其转速取决于脉冲信号的频率,相序脉冲由专用的驱动器产生,当步进驱动器接收到主控制器一个脉冲信号,它就驱动步进电机转动一个固定的角度,称为“步进角”,所以它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。那么只要在驱动器的输入不同频率的脉冲信号就可控制电机转速。步进电机主要应用于中低端的数控设备中,由于给它一个脉冲它才走一步,而每步移动相同的角度,因此,它每走一步所驱动的数控设备的各轴的位移量是固定的,不需要将各轴位移数据反馈回主控制器,所以步进电机的控制系统称为开环控制系统。伺服电机----电动机+位移传感器(编码器或电子尺)=伺服电机。理论上讲,任何电机+编码器都可组成伺服电机,但由于普通的交流电机、直流电机的调速、正反转控制不方便,所以现代数控设备中,伺服电机多采用直流无刷电机+旋转编码器组成。由伺服电机组成的伺服系统,多用于中高档数控设备中。在伺服控制系统中,各轴的位移传感将数据送回主控制器,好让主控制器知道各轴的位移量,所以伺服系统又称闭环控制系统。

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