步進電機選型原則你都知道嗎_步進電機選型誤區(qū)盤點

　　步進電機是一種作為控制用的特種電機，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度（稱為“步距角”）一步一步運行的，其特點是沒有積累誤差（精度為百分之100），所以廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。步進電機的運行要有一電子裝置進行驅(qū)動，這種裝置就是步進電機驅(qū)動器，它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進電機的角位移，或者說：控制系統(tǒng)每發(fā)一個脈沖信號，通過驅(qū)動器就使步進電機旋轉(zhuǎn)一步距角。所以步進電機的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比。雖然步進電機已被廣泛地應(yīng)用，但步進電機并不能象普通的直流電機，交流電機在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(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專業(yè)知識。

　　本文主要介紹步進電機選型原則及選型的誤區(qū)盤點，首先介紹的是選型的原則，其次介紹了步進電機選擇的要素及選型步驟，最后闡述了步進電機選型誤區(qū)，具體的跟隨小編來詳細(xì)的了解一下。

　　步進電機選型原則

　　1、首先確定步進電機拖動負(fù)載所需要的扭矩。最簡單的方法是在負(fù)載軸上加一杠桿，用彈簧秤拉動杠桿，拉力乘以力臂長度既是負(fù)載力矩?；蛘吒鶕?jù)負(fù)載特性從理論上計算出來。由于步進電機是控制類電機，所以目前常用步進電機的最大力矩不超過 45Nm ，力矩越大，成本越高，如果您所選擇的電機力矩較大或超過此范圍，可以考慮加配減速裝置。

　　2、確定步進電機的最高運行轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速指標(biāo)在步進電機的選取時至關(guān)重要，步進電機的特性是隨著電機轉(zhuǎn)速的升高，扭矩下降，其下降的快慢和很多參數(shù)有關(guān)，如 ： 驅(qū)動器的驅(qū)動電壓、電機的相電流、電機的相電感、電機大小等等，一般的規(guī)律是：驅(qū)動電壓越高，力矩下降越慢；電機的相電流越大，力矩下降越慢。在設(shè)計方案時，應(yīng)使電機的轉(zhuǎn)速控制在 1500 轉(zhuǎn) / 分或 1000 轉(zhuǎn) / 分，當(dāng)然這樣說很不規(guī)范，可以參考〈矩 - 頻特性〉。

　　3、根據(jù)負(fù)載最大力矩和最高轉(zhuǎn)速這兩個重要指標(biāo)，再參考〈矩 - 頻特性〉，就可以選擇出適合自己的步進電機。如果您認(rèn)為自己選出的電機太大，可以考慮加配減速裝置，這樣可以節(jié)約成本，也可以使您的設(shè)計更靈活。要選擇好合適的減速比，要綜合考慮力矩和速度的關(guān)系，選擇出最佳方案。

　　4、最后還要考慮留有一定的（如百分之30 ）力矩余量和轉(zhuǎn)速余量。

　　5、盡量選擇混合式步進電機，它的性能高于反映式步進電機。

　　6、盡量選取細(xì)分驅(qū)動器，且使驅(qū)動器工作在細(xì)分狀態(tài)。

　　7、選取時且勿走入只看電機力矩這一個指標(biāo)的誤區(qū)，也就是說并非電機的扭矩越大越好，要和速度指標(biāo)一起考慮。

　　8、在轉(zhuǎn)速要求較高的情況下可以選擇驅(qū)動電壓高一點的驅(qū)動器。

　　9、在選購時是采用兩相的還是三相的，這并沒有什么具體的要求，只要步距角能滿足使用要求就行。

　　步進電機的選擇要素

　　1、步距角的選擇

　　電機的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機軸上，每個當(dāng)量電機應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場上步進電機的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機）、0.9度/1.8度（二、四相電機）、1.5度/3度（三相電機）等。

　　2、靜力矩的選擇

　　步進電機的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動時（一般由低速）時二種負(fù)載均要考慮，加速起動時主要考慮慣性負(fù)載，恒速運行進只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機的機座及長度便能確定下來（幾何尺寸）

　　3、電流的選擇

　　靜力矩一樣的電機，由于電流參數(shù)不同，其運行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機的電流（參考驅(qū)動電源、及驅(qū)動電壓）。

　　綜上所述選擇電機一般應(yīng)遵循以下步驟：

　　4、力矩與功率換算

　　進電機一般在較大范圍內(nèi)調(diào)速使用、其功率是變化的，一般只用力矩來衡量，力矩與功率換算如下：

　　其P為功率單位為瓦，Ω為每秒角速度，單位為弧度，n為每分鐘轉(zhuǎn)速，M為力矩單位為牛頓·米 P=2πfM/400（半步工作） 其中f為每秒脈沖數(shù)（簡稱PPS）

　　步進電機的選型步驟詳解

　　1、步進電機轉(zhuǎn)矩的選擇

　　步進電機的保持轉(zhuǎn)矩，近似于傳統(tǒng)電機所稱的“功率”。當(dāng)然，有著本質(zhì)的區(qū)別。步進電動機的物理結(jié)構(gòu)，完全不同于交流、直流電機，電機的輸出功率是可變的。通常根據(jù)需要的轉(zhuǎn)矩大?。此獛游矬w的扭力大小），來選擇哪種型號的電機。大致說來，扭力在0.8N.m以下，選擇20、28、35、39、42（電機的機身直徑或方度，單位：mm）；扭力在1N.m左右的，選擇57電機較為合適。扭力在幾個N.m或更大的情況下，就要選擇86、110、130等規(guī)格的步進電機。

　　2、步過電機轉(zhuǎn)速的選擇

　　對于電機的轉(zhuǎn)速也要特別考慮。因為，電機的輸出轉(zhuǎn)矩，與轉(zhuǎn)速成反比。就是說，步進電機在低速（每分鐘幾百轉(zhuǎn)或更低轉(zhuǎn)速，其輸出轉(zhuǎn)矩較大），在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)矩（1000轉(zhuǎn)/分--9000轉(zhuǎn)）就很小了。當(dāng)然，有些工況環(huán)境需要高速電機，就要對步進電動機的線圈電阻、電感等指標(biāo)進行衡量。選擇電感稍小一些的電機，作為高速電機，能夠獲得較大輸出轉(zhuǎn)矩。反之，要求低速大力矩的情況下，就要選擇電感在十幾或幾十mH，電阻也要大一些為好。

　　3、步進電機空載起動頻率的選擇

　　步進電機空載起動頻率，通常稱為“空起頻率”。這是選購電機比較重要的一項指標(biāo)。如果要求在瞬間頻繁啟動、停止，并且，轉(zhuǎn)速在1000轉(zhuǎn)/分鐘左右（或更高），通常需要“加速啟動”。如果需要直接啟動達到高速運轉(zhuǎn)，最好選擇反應(yīng)式或永磁電機。這些電機的“空起頻率”都比較高。

　　4、步進電機的相數(shù)選擇

　　步進電機的相數(shù)選擇，這項內(nèi)容，很多客戶幾乎沒有什么重視，大多是隨便購買。其實，不同相數(shù)的電機，工作效果是不同的。相數(shù)越多，步距角就能夠做的比較小，工作時的振動就相對小一些。大多數(shù)場合，使用兩相電機比較多。在高速大力矩的工作環(huán)境，選擇三相步進電機是比較實用的。

　　5、針對步進電機使用環(huán)境來選擇

　　特種步進電機能夠防水、防油，用于某些特殊場合。例如水下機器人，就需要放水電機。對于特種用途的電機，就要針對性選擇了。

　　6、根據(jù)您的實際情況可否需要特殊規(guī)格

　　特殊規(guī)格的步進電機，請和我們溝通，在技術(shù)允許的范圍內(nèi)，加工訂貨。例如，出軸的直徑、長短、伸出方向等。

　　7、如有必要最好與廠家的技術(shù)工程師進一步溝通與確認(rèn)型號

　　如有必要最好與廠家的技術(shù)工程師進一步溝通，以便于確認(rèn)你要選擇的步進機電能否滿足你所要求各方面的指標(biāo)。

　　步進電機選型幾大誤區(qū)盤點

　　1、兩相步進電機、三相步進電機與兩相電220伏、三相電380伏之間的誤區(qū)

　　步進電機按照內(nèi)部構(gòu)造不同，可以分為兩相步進電機、三相步進電機、五相步進電機，由于五相步進電機成本高，市場上很少出現(xiàn)，所以常用的就是兩相步進電機和三相步進電機。很多客戶剛接觸步進，經(jīng)常會誤認(rèn)為兩相步進電機就是220伏供電，三相步進電機就是380伏供電，其實是錯誤的。我們說的兩相三相步進電機是根據(jù)步進電機內(nèi)部構(gòu)造極對數(shù)來命名區(qū)分的，與220伏380伏供電沒有任何關(guān)系。

　　2、步進電機功率與扭矩之間的誤區(qū)

　　步進電機一般在較大范圍內(nèi)調(diào)速使用，通常只用力矩來衡量，而且速度越快力矩就會越小，其功率是變化的，所以步進電機沒有功率這一說法，只說保持轉(zhuǎn)矩，有些客戶為了取代以往的普通的電機，想選個和以前大約差不多的功率的電機，這里有這樣一個大約的公式。

　　力矩與功率換算如下：

　　∵P=Ω.M

　　Ω=2П.n/60

　　∴P=2П.n.M/60，≈n.M/10 功率≈轉(zhuǎn)速*轉(zhuǎn)矩/10

　　其中P為功率，單位為瓦，Ω為每秒角速度，單位為弧度，n為每分鐘轉(zhuǎn)速，M為力矩，單位為N.m。

　　3、步進電機供電的誤區(qū)

　　步進電機如果正常運轉(zhuǎn)，必須與步進電機驅(qū)動器和發(fā)脈沖的控制器同時使用，而步進電機是不需要直接接電源的，步進電機的出線直接和驅(qū)動器連接，我們通常所說的供電電壓是指給驅(qū)動器的供電電壓，有很多客戶希望直接用220V的電壓來供電，方便快捷，但是不是所有步進電機都能實現(xiàn)，一般三相大功率的110步進電機所配驅(qū)動器MA-3208是可以直接220V供電的，其余的小功率的電機驅(qū)動器都是要配一個開關(guān)電源或者變壓器的。

　　4、步進電機命名的誤區(qū)

　　目前國內(nèi)步進電機的命名方式可謂多種多樣，沒有一個統(tǒng)一的國標(biāo)，各個廠家都以自己的方式命名，有很多客戶直接會問有沒有什么什么型號的步進電機，如果想找到一模一樣命名方式的電機替代，只有找原廠家。其實各個廠家步進電機都是一樣的，只是名字不同，我們只要抓住關(guān)鍵參數(shù)，法蘭邊長，保持轉(zhuǎn)矩，電機機身長度，步距角就可以確定可以替代的電機了。

　　5、步進電機基本步距角與細(xì)分之間的誤區(qū)

　　步進電機的細(xì)分技術(shù)實質(zhì)上是一種電子阻尼技術(shù)，其主要目的是減弱或消除步進電機的低頻振動，提高電機的運轉(zhuǎn)精度只是細(xì)分技術(shù)的一個附帶功能。細(xì)分后電機運行時的實際步距角是基本步距角的幾分之一。（兩相步進電機的基本步距角是1.8°，即一個脈沖走1.8°，如果沒有細(xì)分，則是200個脈沖走一圈360°，細(xì)分是通過驅(qū)動器靠精確控制電機的相電流所產(chǎn)生的，與電機無關(guān)，如果是10細(xì)分，則發(fā)一個脈沖電機走0.18°，即2000個脈沖走一圈360°，電機的精度能否達到或接近0.18°，還取決于細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細(xì)分驅(qū)動器精度可能差別很大;細(xì)分?jǐn)?shù)越大精度越難控制。以次類推。三相步進電機的基本步距角是1.2°，即一個脈沖走1.2°，如果沒有細(xì)分，則是300個脈沖走一圈360°，如果是10細(xì)分，則發(fā)一個脈沖，電機走0.12°，即3000個脈沖走一圈360°，以次類推。