步進(jìn)電機(jī)電流設(shè)定問(wèn)題
步進(jìn)電機(jī)是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運(yùn)動(dòng)的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個(gè)步距角增量。
電機(jī)總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例,相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率。步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化產(chǎn)品中關(guān)鍵部件之一,通常被用作定位控制和定速控制。
步進(jìn)電機(jī)慣量低、定位精度高、無(wú)累積誤差、控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。步進(jìn)電機(jī)廣泛應(yīng)用于機(jī)電一體化產(chǎn)品中,如:數(shù)控機(jī)床、包裝機(jī)械、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等。
選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí),首先要保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率。步進(jìn)電機(jī)接線方法而在選用功率步進(jìn)電機(jī)時(shí),首先要計(jì)算機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩,電機(jī)的矩頻特性能滿足機(jī)械負(fù)載并有一定的余量保證其運(yùn)行可。
步進(jìn)電機(jī)接線方法在實(shí)際工作過(guò)程中,各種頻率下的負(fù)載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。一般地說(shuō)最大靜力矩Mjmax大的電機(jī),負(fù)載力矩大。
選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí),應(yīng)使步距角和機(jī)械系統(tǒng)匹配,這樣可以得到機(jī)床所需的脈沖當(dāng)量。步進(jìn)電機(jī)在機(jī)械傳動(dòng)過(guò)程中為了使得有更小的脈沖當(dāng)量,一是可以改變絲桿的導(dǎo)程,二是可以通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)來(lái)完成。
步進(jìn)電機(jī)細(xì)分只能改變其分辨率,不改變其精度。精度是由步進(jìn)電機(jī)的固有特性所決定。
選擇功率步進(jìn)電機(jī)時(shí),應(yīng)當(dāng)估算機(jī)械負(fù)載的負(fù)載慣量和機(jī)床要求的啟動(dòng)頻率,使之與步進(jìn)電機(jī)的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量,使之最高速連續(xù)工作頻率能滿足機(jī)床快速移動(dòng)的需要。
步進(jìn)電機(jī)選擇步進(jìn)電機(jī)需要進(jìn)行以下計(jì)算:
(1)計(jì)算齒輪的減速比 根據(jù)所要求脈沖當(dāng)量,齒輪減速比i計(jì)算如下:
i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1) 式中φ ---步進(jìn)電機(jī)的步距角(o/脈沖) S ---絲桿螺距(mm) Δ---(mm/脈沖)
(2)計(jì)算工作臺(tái),絲桿以及齒輪折算至電機(jī)軸上的慣量Jt。
Jt=J1 (1/i2) (1-2) 式中Jt ---折算至電機(jī)軸上的慣量(Kg.cm.s2) J1、J2 ---齒輪慣量(Kg.cm.s2)
Js ----絲桿慣量(Kg.cm.s2) W---工作臺(tái)重量(N) S ---絲桿螺距(cm)
(3)計(jì)算電機(jī)輸出的總力矩M M=Ma Mf Mt
(1-3) Ma=(Jm Jt).n/T×1.02×10ˉ2 (1-4) 式中Ma ---電機(jī)啟動(dòng)加速力矩(N.m) Jm、Jt---電機(jī)自身慣量與負(fù)載慣量(Kg.cm.s2)
n---電機(jī)所需達(dá)到的轉(zhuǎn)速(r/min) T---電機(jī)升速時(shí)間(s) Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-5)
Mf---導(dǎo)軌摩擦折算至電機(jī)的轉(zhuǎn)矩(N.m) u---摩擦系數(shù) η---傳遞效率 Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2
(1-6) Mt---切削力折算至電機(jī)力矩(N.m) Pt---最大切削力(N)
(4)負(fù)載起動(dòng)頻率估算。步進(jìn)電機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)控制電機(jī)的啟動(dòng)頻率與負(fù)載轉(zhuǎn)矩和慣量有很大關(guān)系,其估算公式為
fq=fq0 1/2 (1-7) 式中fq---帶載起動(dòng)頻率(Hz) fq0---空載起動(dòng)頻率 Ml---起動(dòng)頻率下由矩頻特性決定的電機(jī)輸出力矩(N.m)
若負(fù)載參數(shù)無(wú)法精確確定,則可按fq=1/2fq0進(jìn)行估算.
(5)運(yùn)行的最高頻率與升速時(shí)間的計(jì)算。
步進(jìn)電機(jī)由于電機(jī)的輸出力矩隨著頻率的升高而下降,因此在最高頻率 時(shí),由矩頻特性的輸出力矩應(yīng)能驅(qū)動(dòng)負(fù)載,并留有足夠的余量。
(6)負(fù)載力矩和最大靜力矩Mmax。
步進(jìn)電機(jī)負(fù)載力矩可按式(1-5)和式(1-6)計(jì)算,電機(jī)在最大進(jìn)給速度時(shí),步進(jìn)電機(jī)由矩頻特性決定的電機(jī)輸出力矩要大于Mf與Mt之和,并留有余量。
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