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怎么樣避開步進電機共振區?

文章出處:漢德保(HDB)電機 人氣:2010發表時間:2021-04-24
電機振動是經常遇到的問題,會影響電機的使用壽命,可以通過機械和電磁方面解決。但是低速振動是所有步進電機都存在的正常現象,是什么原因?
離散的,逐步的運動使步進電機具有精確的定位能力,這也導致某些不良的性能特征,步進電動機由于轉子的慣性而在每一步中自然會表現出較小的振動,這會導致電動機略微超調(或在某些情況下會下沖)步進位置并振蕩,直到以正確的步進角“穩定”下來。如果這些振蕩的頻率與電動機的固有頻率相匹配,則會發生共振,從而導致聽得見的噪聲,振動,并在極端情況下導致失步或失速。
步進電機共振區是指,步進電機在固定細分的某款驅動器下測試,在一定范圍內,例:驅動器S-245D細分1600時,50~100轉/分,電機抖動明顯,超過或低于此速度則無明顯抖動。
50~100轉/分,這個范圍就是共振區,上面的任意一個點,都是共振點。
使用步進電機時一般是避開,如果一定要用低速,可以采取一些措施來降低步進電機系統的共振;一分PK10也嘗試通過加工工藝減少共振區范圍,比如特殊繞組配置,低慣量轉子設計,材料剛性,配合是否松動,結構是否存在不對稱等。
怎么樣避開步進電機共振區?
步進電動機的諧振頻率(ω)正比與電機的轉矩剛度(K)和慣性(J)之比的平方根,改變任何一個參數都會改變電動機的諧振頻率。
(1)增加阻尼
機械阻尼器(無論是內部粘性阻尼器還是外部阻尼設備)都可以通過改變系統的慣性來消除或減少步進電機的共振,從而改變電機的共振頻率。
如果電動機確實發生共振,則阻尼器會吸收一些振動能量,這些振動能量是在電動機振蕩并固定在步進位置時產生的。
(2)精確控制流向電機的電流,比如在電機驅動中串聯電阻Rs,會減小電機繞組時間常數,從而使換相變得迅速。
(3)加減速箱
在步進電機上增加減速箱電機將需要以更高的速度運行,從而避開其共振頻率范圍,達到低速輸出速度。
(4)減少步距角
步距角X脈沖頻率=電機轉速,較小的步距角轉子轉至下一個位置所需的轉矩較小,因此電流的積累和衰減不再那么大,并且可以減少過沖。可以微步進或使用五相相步進電機來實現,五相步進電機通過將定子和轉子齒之間的偏移減小到齒距的1/10來減小電機的步距,從而獲得0.72度的步進角,但是成本高,減少步進電動機共振的廣泛方案是減小電機的步距角。通過電子驅動器將每個步細分成較小的增量,一般不用整步,1.8°半步細分=0.9°,相應脈沖頻率從200脈沖/圈提高到400;1.8度16個細分=0.1125°,脈沖頻率=3200脈沖/圈,驅動器的作用就使步進電機運行更加平穩。
(5)如果還是不能解決步進電機低速時出現抖動和噪音,可以將步進電機換成伺服電機,伺服電機的性能可以很好的解決噪音以及振動的問題,相應的成本會增加。
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