为什么步进电机的力矩会随转速的升高而下降?

如何控制步进电机的方向？
步进电机振动大，噪声也很大，什么原因？
为什么步进电机通电后，电机不运行？
步进电机抖动，不能连续运行，怎么办？
混合式步进电机驱动器的脱机信号FREE一般在什么情况下使用?
如何选择步进电机驱动器供电电源？
如何选择步进电机驱动器供电电压？
细分驱动器的细分数是否能代表精度?
为什么步进电机的力矩会随转速的升高而下降?

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洪禹

2021-10-27 09:35:08

所谓步进电机失步，就是电机没有按照命令走相应的步数。通常过大的运行步距，会导致高振荡，因为过大的步距，需要很大的扭矩，大扭矩又会产生大加速度，进而容易产生过冲和铃响（振荡）现象。

过大的步距产生振动

  脉冲频率和自然频率相等时，发生振动。在上面的示例中，过度的振动导致在90度附近，没有停稳，然后电机响应下一个脉冲，离开90度附近，到达180度。
  当输入的脉冲频率，和转子的自然频率相等时，会发生共振，并且导致丢步。通常在100-200pps范围附近，有一个共振区域，在高阶脉冲速率区域中，也有一个共振区域。
  步进电机的共振现象，来自其基本结构，因此不可能完全消除。共振和负载条件也有关系，一般可以通过半步或微步模式驱动电机，来减小共振，或者选择高于共振频率的驱动频率来驱动电机，以避开共振。
  因为构造原因，如果步进电机在低速丢步，那么会丢多步，例如8，12，16等4的倍数，高速丢步时电机会停止，如果丢步低于4步，那么是电子换向（Commutation）引起的。失步会丢失精度，在步进电机的应用中，应该避免这种情况的发生。
  下面是步进电机在使用过程中，常常遇到的问题，以及解决办法。
一、如何控制步进电机的方向？
1、可以改变控制系统的方向电平信号
2、可以调整电机的接线来改变方向，具体做法如下：
对于两相电机，只需将其中一相的电机线交换接入驱动器即可，如A+和A-交换。
对于三相电机，将相邻两相的电机线交换，如：A,B,C三相，交换A,B两相就可
二、步进电机振动大，噪声也很大，什么原因？
  遇到这种情况是因为步进电机工作在振荡区，解决办法：
  1、改变输入信号频率CP来避开振荡区。
  2、采用细分驱动器，使步距角减少，运行平滑些。
三，为什么步进电机通电后，电机不运行？
  有以下几种原因会造成电机不转：
  1、过载堵转（此时电机有啸叫声）
  2、电机是否处于脱机状态
  3、控制系统是否有脉冲信号给步进电机驱动器，接线是否有问题
四，步进电机抖动，不能连续运行，怎么办？
  遇到这种情况，首先检查电机的绕组与驱动器连接有没有接错。
  检查输入脉冲信号频率是否太高，是否升降频设计不合理。
五、混合式步进电机驱动器的脱机信号FREE一般在什么情况下使用?
  当脱机信号FREE为低电平时，驱动器输出到电机的电流被切断，电机转子处于自由状态（脱机状态）。在有些自动化设备中，如果在驱动器不断电的情况下要求直接转动电机轴（手动方式），就可以将FREE信号置低，使电机脱机，进行手动操作或调节。手动完成后，再将FREE信号置高，以继续自动控制。
六、如何选择步进电机驱动器供电电源？
  确定驱动器的供电电压，然后确定工作电流；供电电源电流一般根据驱动器的输出相电流I来确定。如果采用线性电源，电源电流一般可取I的1.1～1.3倍；如果采用开关电源，电源电流一般可取I 的1.5～2.0倍。
七、如何选择步进电机驱动器供电电压？
  步进电机驱动器，都是宽压输入，输入电压很大的范围可以选择；电源电压通常根据电机的工作转速和响应要求来选择。如果电机工作转速较高或响应要求较快，那么电压取值也高，但注意电源电压的纹波不能超过驱动器的最大输入电压，否则可能损坏驱动器。如果选择较低的电压有利于步机电机的平稳运行，振动小。
八、细分驱动器的细分数是否能代表精度?
  细分也叫微步，主要目的是减弱或消除步进电机的低频振动，提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能。比如对步进角为1.8?的两相混合式步进电机，如果细分驱动器的细分数设置为4，那么电机的运转分辨率为每个脉冲0.45?，电机的精度能否达到或接近0.45?，还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大；细分数越大精度越难控制。
九、为什么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。

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