看懂的美國AB電機入門指南參考

    看懂的美國AB電機入門指南參考
    美國AB電機是種感應電機，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時供電的，多相時序控制電流，用這種電流為步進電機供電，步進電機才能正常工作，驅(qū)動器就是為步進電機分時供電的，多相時序控制器。
    美國AB電機種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。通俗點講：當步進驅(qū)動器接收到個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設定的方向轉(zhuǎn)動個固定的角度（即步距角）。您可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。
    雖然美國AB電機已被廣泛地應用，但步進電機并不能像普通的直流電機，交流電機可以用電源直接驅(qū)動使用。它必須由控制器（步進脈沖發(fā)生器），驅(qū)動器（環(huán)形分配器+功率放大電路）組成驅(qū)動控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多知識。
    美國AB電機的分類
    美國AB電機從其結(jié)構(gòu)形式上可分為反應式步進電機（Variable Reluctance，VR）、永磁式步進電機Permanent Magnet , PM）、混合式步進電機（Hybrid, HB）。
    反應式：定子上有繞組、轉(zhuǎn)子由軟磁材料組成。其特點是結(jié)構(gòu)簡單、成本低、步距角小，可達1.2°，但動態(tài)差、效率低、發(fā)熱大，性難。
    永磁式：永磁式步進電機的轉(zhuǎn)子用永磁材料制成，轉(zhuǎn)子的極數(shù)與定子的極數(shù)相同。其特點是動態(tài)好、輸出力矩大，但這種電機精度差，步矩角大（般為7.5°或15°）。
    混合式：混合式步進電機綜合了反應式和永磁式的，其定子上有多相繞組、轉(zhuǎn)子上采用永磁材料，轉(zhuǎn)子和定子上均有多個小齒以提高步矩精度。其特點是輸出力矩大、動態(tài)好，步距角小（般兩相1.8°或0.9°，三相1.2°或0.6° ，五相0.72°或0.36° ），但結(jié)構(gòu)復雜、成本相對較高。
    美國AB電機的工作原理
    A、安培定則（右手螺旋定則）
    用右手握住通電螺線管，使四指彎曲與電流方向致，那么大拇指所指的那端是通電螺線管的N極。
    B、磁鐵的特點
    同性相斥，異性相吸。
    步進電機的構(gòu)造
    由轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體、轉(zhuǎn)軸、滾珠軸承），定子（繞組、定子鐵芯），前后端蓋組成。zui典型兩相混合式步進電機的定子有8個大齒，40個小齒，轉(zhuǎn)子有50個小齒；三相電機的定子有9個大齒，45個小齒，轉(zhuǎn)子有50個小齒。
    步進電機主要參數(shù)
    步進電機的相數(shù)：電機內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有兩相、三相、五相步進電機。
    步進電機的機座號：指電機的外徑（mm），混合式步進電機般有20、25、28、35、39、42、57、60、86、110、130、150等。
    步距角：對應個脈沖信號，電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移。
    額定電流：在保持正常溫度下，電機能夠安全運行的限定電流，通常建議在額定電流的70%~90% 下使用。
    保持轉(zhuǎn)矩( HOLDING TORQUE )：步進電機通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。
    定位轉(zhuǎn)矩( DETENT TORQUE )：電機在不通電狀態(tài)下，電機轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩。
    運行矩頻特性：電機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線 。
    美國AB電機的特點
    1、般美國AB電機的精度為步距角的3-5%，且位置誤差不累積；
    2、步進電機外表允許的zui高溫度取決于不同電機磁性材料的退磁點（緣等），般步進電機耐熱緣等為B（130℃），所以步進電機外表溫度在攝氏80-90度*正常。電機的緣等般有5等（A,E,B,F,H ）；
    3、步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降，并且沒有過載能力（高頻無力，無過載能力）；
    4、即使在無勵磁的情況下，步進電機也具有定的自鎖能力。（DETENT TORQUE ）
    5、空載啟動頻率：即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。 步進電機的啟動速度般在10~100RPM，伺服電機的啟動速度般在100~300RPM。根據(jù)電機大小和負載情況而定，大電機般對應較低的啟動速度；
    6、低頻振動：步進電動機以連續(xù)的步距狀態(tài)邊移動邊重復運轉(zhuǎn)。其步距狀態(tài)的移動會產(chǎn)生單步距響應 ，當電機輸入頻率等于步進電機的固有頻率時，產(chǎn)生共振。電機驅(qū)動電壓越高，電機電流越大，負載越輕，電機體積越小，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然。步進電機低速轉(zhuǎn)動時振動和噪聲大是其固有的缺點，克服兩相混合式步進電機在低速運轉(zhuǎn)時的振動和噪聲方法：
    a、通過改變減速比等機械傳動避開共振區(qū)；
    b、采用帶有細分功能的驅(qū)動器；
    c、換成步距角更小的步進電機；
    d、選用電感較大的電機；
    e、換成交流伺服電機，幾乎可以*克服震動和噪聲，但成本高；
    f、采用小電流、低電壓來驅(qū)動；
    g、在電機軸上加磁性阻尼器；
    7、中高頻穩(wěn)定性
    8、控制方便：轉(zhuǎn)速和脈沖頻率成正比，位移量與脈沖個數(shù)成正比。改變脈沖的頻率和個數(shù)可以控制轉(zhuǎn)速和位移，改變脈沖的順序可以改變轉(zhuǎn)動的方向。
    美國AB電機單步響應過程
    1、美國AB電機收到單個步進脈沖從靜止狀態(tài)加速轉(zhuǎn)向下個停止位置；
    2、電機加速通過停止位置，并過沖個角度，然后被反向拉回；
    3、在電機內(nèi)部摩擦力的作用下，通過阻尼振蕩電機zui終穩(wěn)定在設定的停止位置。
    美國AB電機動態(tài)運行力矩速度
    自啟動區(qū)域：電機可以直接啟動和停止的區(qū)域。
    牽入力矩（啟動力矩）：已勵磁電機能以固定頻率啟動和同步運行而不丟步的zui大轉(zhuǎn)矩。
    牽出力矩（運行力矩）：在給定頻率下電機能同步運行不丟步的zui大轉(zhuǎn)矩。
    zui大啟動頻率：空載情況下，已勵磁電機直接啟動而不丟步的zui大頻率。
    zui大運行頻率：空載情況下，已勵磁電機運行而不丟步的zui大頻率。
    連續(xù)運行區(qū)域：在此區(qū)域內(nèi)電機無法直接啟動和停止。電機在此區(qū)域運行必須經(jīng)過自啟動區(qū)域，然后加速達到此工作區(qū)域。同理，在此區(qū)域內(nèi)也無法直接制動，否則容易造成失步，必須減速到自啟動區(qū)域內(nèi)再制動。