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解析SEW电机堵转的原因与解决方法

    解析SEW电机堵转的原因与解决方法
    在设备(电机和驱动器)没有损坏的情况下,堵转了就是电机转矩不够了,在步进电机固定的情况下,影响转矩的主要因素有转速和电流,步进电机的特性是转速越高力矩越小,电流越小力矩越小。
    SEW电机只能够由数字信号控制运行的,当脉冲提供给驱动器时,在过于短的时间里,控制系统发出的脉冲数太多,也就是脉冲频率过高,将导致步进电机堵转。要解决这个问题,必须采用加减速的办法。就是说,在步进电机起步时,要给逐渐升高的脉冲频率,减速时的脉冲频率需要逐渐减低。这就是我们常说的“加减速”方法。
    SEW电机转速度,是根据输入的脉冲信号的变化来改变的。从理论上讲,给驱动器一个脉冲,步进电机就旋转一个步距角(细分时为一个细分步距角)。实际上,如果脉冲信号变化太快,步进电机由于内部的反向电动势的阻尼作用,转子与定子之间的磁反应将跟随不上电信号的变化,将导致堵转和丢步。
    所以SEW电机在高速启动时,需要采用脉冲频率升速的方法,在停止时也要有降速过程,以保证实现步进电机精密定位控制。加速和减速的原理是一样的。下面就加速实例加以说明:
    SEW电机加速过程,是由基础频率(低于步进电机的直接起动)与跳变频率(逐渐加快的频率)组成加速曲线(降速过程反之)。跳变频率是指步进电机在基础频率上逐渐提高的频率,此频率不能太大,否则会产生堵转和丢步。加减速曲线一般为指数曲线或经过修调的指数曲线,当然也可采用直线或正弦曲线等。使用单片机或者PLC,都能够实现加减速控制。对于不同负载、不同转速,需要选择合适的基础频率与跳变频率,才能够达到控制效果。指数曲线,在软件编程中,先算好时间常数存贮在计算机存贮器内,工作时指向选取。通常,完成步进电机的加减速时间为300ms以上。如果使用过于短的加减速时间,对绝大多数步进电机来说,很难实现步进电机的高速旋转。
    SEW电机突然停机不一定是堵转,电机都有的,步进电机也是,当转速超过步进电机的,步进电机就会突然停止。
    SEW电机的大小会影响转矩,电流越大转矩越大,但是电机发热也就越大,因此电流一般调整到转矩足够的情况下的最小电流。如果这种情况下电机发热量还很大,就需要换大转矩电机了。
    SEW电机有步距角(涉及到相数)、静转矩、及电流三大要素组成。三大要素确定,步进电机的型号便确定下来了。
    1、步距角的选择
    SEW电机的步距角取决于负载精度的要求,将负载的最小分辨率(当量)换算到电机轴上,每个当量电机应走多少角度(包括减速)。电机的步距角应等于或小于此角度。市场上步进电机的步距角一般有0.36度/0.72度(五相电机)、0.9度/1.8度(二、四相电机)、1.5度/3度 (三相电机)等。
    2、静力矩的选择
    SEW电机的动态力矩一下子很难确定,我们往往先确定电机的静力矩。静力矩选择的依据是电机工作的负载,而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。直接起动时(一般由低速)时二种负载均要考虑,加速起动时主要考虑惯性负载,恒速运行进只要考虑摩擦负载。一般情况下,静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好,静力矩一旦选定,电机的机座及长度便能确定下来(几何尺寸)。
    3、电流的选择
    SEW电机由于电流参数不同,其运行特性差别很大,可依据矩频特性曲线图,判断电机的电流。
    驱动方法和要求
    SEW电机不能直接接到工频交流或直流电源上工作,而必须使用专用的步进电动机驱动器,它由脉冲发生控制单元、功率驱动单元、保护单元等组成。驱动单元与步进电动机直接耦合,也可理解成步进电动机微机控制器的功率接口。
    1、能够提供较快的电流上升和下降速度,使电流波形尽量接近矩形。
    具有供截止期间释放电流流通的回路,以降低绕组两端的反电动势,加快电流衰减。
    2、具有较高韵功率及效率。
    SEW电机驱动器,它是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移,或者说:控制系统每发一个脉冲信号,通过驱动器就使步进电机旋转一个步距角。也就是说步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。所以控制步进脉冲信号的频率,就可以对电机精确调速;控制步进脉冲的个数,就可以对电机精确定位。步进电机驱动器有很多,应以实际的功率要求合理的选择驱动器。

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