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步进电机矩频特性曲线分析

文章来源:未知 人气:7593 发布时间:2021-03-24 11:54 S M L

步进电机是感应电机的一种。其工作原理是利用电子电路将直流电转换成分时供电和多相定时控制电流。只有用这个电流给步进电机供电,步进电机才能正常工作。驱动器是一个多相定时控制器,分时向步进电机供电。

虽然步进电机已经得到了广泛的应用,但步进电机并不像普通的DC电机,常用的是交流电机。只有由双环脉冲信号和功率驱动电路组成的控制系统才能使用。所以步进电机不好用,涉及到机械、电机、电子、计算机等很多专业知识。步进电机作为执行器,是机电一体化的关键产品之一,广泛应用于各种自动控制系统中。随着微电子技术和计算机技术的发展,对步进电机的需求日益增加,并已应用于国民经济的各个领域。

  解读步进电机矩频特性

步进电机的功率是多少?怎么算?P=FTImess/t=FTimes;v=FTImesrTImes=Fr2f

下图是一台4Nm步进电机,86电机,95 mm的矩频特性曲线,看到这张图,也许你会被它陡降的趋势吓到。别担心,我们会逐点计算的

0.先看a区,a区是一条相对水平的直线,扭矩为4Nm,输出功率与转速成正比。a区的最大转速为60r/min=1Hz

那么a区最大输出功率为P0=4(Nm)23.141(Hz)=25.12(W)

1.当对应于点1的扭矩为3.9牛米,转速为80转/分钟=1.33赫兹时,输出功率P1=32.57瓦

2.当对应于两点的扭矩为3.3牛米,转速为200转/分钟=3.33赫兹时,输出功率P2=69.01(瓦)

当点3和点3对应的扭矩为2.75牛米,对应的转速为300转/分钟=5赫兹时,输出功率P3为86.35瓦

当对应于点4和点4的扭矩为2.1毫米,对应的转速为400转/分钟=6.67赫兹时,输出功率P4=87.96(瓦)

当点5和点5对应的扭矩为1.5牛米,对应的转速为600转/分钟=10Hz时,输出功率P5=94.20(瓦)

当6点和6点对应的扭矩为0.95牛米,对应的转速为900转/分=15赫兹时,输出功率P6=89.49瓦

7点和7点,扭矩0.3Nm,转速2000r/min=33.33Hz,所以输出功率P7=62.79(W)

可以看出,电机的输出功率在600r/min时达到最大值94W,换算成P=94w的三相交流电机。如果=0.75,则额定功率P=125W。步进电机的功率以2000转/分的速度下降到67%

再看一个86马达125mm的例子

0.先看a区,扭矩为5.8Nm,a区最大转速为70r/min=1.17Hz,那么a区最大输出功率P0=5.8(nm)23.141.17(Hz)=42.62(w)

1.当对应于点1的扭矩为5.3毫米,转速为400转/分钟=6.67赫兹时,输出功率P1=222.00(瓦)

2.当2点对应的扭矩为4.8牛米,对应的转速为600转/分=10Hz时,输出功率P2=301.44(瓦)

当对应于点3和3的扭矩为4牛米,对应的转速为800转/分钟=13.33赫兹时,输出功率P3=334.85(瓦)

当点4和点4对应的扭矩为3.5牛米,对应的转速为900转/分钟=15赫兹时,输出功率P4=329.7瓦

当点5和点5对应的扭矩为3牛米,对应的转速为1000转/分钟=16.67赫兹时,输出功率P5=314.06(瓦)

在6点和6点,扭矩为1.35牛米,转速为2000转/分钟=33.33赫兹,因此输出功率P6=282.57瓦

可以看出,电机的输出功率在800r/min时达到最大值335W,换算成P =335 W的三相交流电机,若=0.75,则额定功率P=447 W,步进电机在2000r/min时的功率下降到84%

这是我随机选取的两条矩频特性曲线,属于同一个产品。通过以上两种情况的比较,得出相同的步进电机,即使是同一个厂家,其硬特性也不同,应用场合也不同的结论。此外,应当注意,这两个图的驱动电压是不同的。

我们如何选择步进电机?最重要的是获得矩频特性曲线,最好是一组不同驱动电压下的曲线。就步进电机而言,只要旋转,驱动器参数固定,不考虑速度,功耗差别小,输出功率差别大,就是效率差距大。如果我们在使用中经常在低效率的条件下运行电机,功率损耗会产生热量,效率越低,热量越严重,不利于电机的寿命。

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

p是以瓦特为单位的功率单位,是以弧度为单位的每秒角速度,n是每分钟转速,m是以牛顿米为单位的扭矩

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