兩相步進電機接線方法和電流設定問題:
有好多網友在使用兩相步進電機時發現步進電機的轉矩小,或達不到額定標稱的轉矩值,只好加大步進電機的尺寸和標稱電流,以滿足動力要求。其實有的時候并不是電機的問題,而是在步進電機選擇或驅動器工作電流的設定上有不妥之處,沒有發揮出步進電機的****效率。
首先,從驅動器方面考慮,目前大多數兩相步進電機的驅動器是采用全橋輸出的四線接法,如果兩相步進電機也是四線的,驅動器按照電機的標稱電流設定,應該說是正確的,而且效率****,輸出轉矩能夠達到****值。目前,新生產的步進電機大多是這種形式的。而目前網友大多是買的二手早期生產的步進電機,多是兩相六線制的(四組兩對串聯線圈,每對有中心抽頭),還有少量八線制的(四組兩對獨立線圈)。
兩相六線制步進電機有兩種接法,第一種是舍棄中心抽頭接兩端,實際就是將每組的兩個相線圈串聯起來使用,電機堵轉矩大和效率高些,但是高速性能差。第二種是接中心抽頭和一端,這種接法電機高速性能好些,但是每相有一組線圈空閑,堵轉矩小和效率低些。目前網友大多是采用第一種接線方法。這就出現一個問題,兩相驅動器的電流到底應該設置多大正確,一般還都是按電機標稱電流值來設定,這就出現了前面提到的電機效率問題。
一般步進電機標注的電流是相電流(或電阻),就是每組線圈的電流值(或電阻),如果兩相六線制步進電機采用第一種接法,相當于將兩組線圈串聯起來,那么其每相電阻加大,額定工作電流減小,即使驅動器設置成標稱電流也達不到各相的額定輸出值。所以在選用驅動器和步進電機時出現電流匹配問題。正確的方法是應將驅動器的輸出電流設定為步進電機額定相電流的0.7倍(也不是通常認為串聯起來的電流減半)。舉例,比如一個帶中心抽頭的兩相步進電機,標稱電流是3A,驅動器電流應該設定為3x0.7=2.1A。所以就出現你盡管選了3A的步進電機,實際上它的功率相當于兩相四線制的2.1A步進電機。
再談談八線制的步進電機接法,也有兩種,第一種是將每兩組線圈串聯使用,這樣驅動器的電流也是設定為電機相電流的0.7倍,這種接法電機發熱量小,但是高轉速性能差些。第二種接法是將每兩組線圈并聯使用,驅動器的電流設定為電機相電流的1.4倍,其優點是高轉速性能好些,但是電機發熱量大,但是步進電機有點溫度是正常的,只要低于電機的消磁溫度就行,一般步進電機的消磁溫度在105度左右。
所以在你有了輸出電流不可調的步進電機驅動器(指兩相全橋輸出驅動器,如網友常用的TA8435,TB6560、A3977等驅動芯片)后,如何選用步進電機很重要,如果你的驅動器是2A的,盡量選用兩相四線制2A的電機(如二手的日本東方電機大多是這種)如果你選用兩相六線制電機,就要選標稱相電流為2 / 0.7=2.9A(大約)的電機。這樣才能更好地發揮驅動器的作用。 不過你要是選用的驅動器是半橋輸出(如SLA7062M、SLA7026等驅動芯片),那只能接兩相六線制電機,驅動器的電流和電機標稱電流是一致的。不過這種驅動器目前很少,效率低。
對于六線和八線步進電機相線圈采用并聯工作,可以發揮出****的輸出轉矩和表現出很好的動力性能,六線電機是無法接成并聯形式的,實際已經在內部串聯起來了,串聯的公共端是中心抽頭。只有八線電機的相線圈是可以并聯使用的。如果能將電機后蓋打開,看一下里邊的接線結構,是可以進行改動的,使六線電機變成八線電機,這樣就可以并聯使用了,但不是所有的六線電機都能改制,只有從電機后面看到的連線接頭形式的可以改動,而有的電機是焊盤接頭,改制就需要高超的技術了。我已經改制了幾個步進電機,即串聯也可以并聯使用,并聯使用時相電流是原來的1.4倍,高速運轉性能大大提高,轉矩也提高不少。我在另外一個帖子有詳細的改制方法介紹,可見對于電控部分步進電機和驅動器的電路設計使用,有的網友不是很注意發揮其****效果,一味追求高價位和大電流,追求高速度。其實里邊有很大的潛力能開發和利用,一個是你要認真計算一下機器載荷,到底需要多大的轉矩和速度,盡管你的驅動器和電機選的都很大,但是其效果沒有發揮出來,另外,你的速度也不要追求過高,想想實際加工過程中,你DIY機器的的進刀量又能有多大(要取決于機械結構、刀具及加工材料材質),速度高了也用不上,就像DIY雕刻機的機架一樣,其機架的剛度并不是靠加大材料的重量和厚度來提高的,而是靠結構,一些網友做的小小的雕刻機竟有幾百公斤重,都是用20mm甚至更厚的鋼板做成,其實是一種很大的浪費,使用搬動也不方便,如果采用型材或者加工成筋骨結構,在保證剛度不變的情況下,重量可以減輕一大半。電機和驅動器也是同樣,做好匹配可以達到事半功倍的效果,省錢省力。
附錄三洋57型雙軸頭兩相六線電機改造方法
我的步進電機是采用的三洋57型雙軸頭兩相四線電機(帶中心抽頭),相電流2.9A。考慮到****發揮步進電機的效率,對步進電機進行了改造,將原來的步進電機改成兩項八線電機,這樣增加了電機連線形式的靈活性,既可以串聯使用,又可以并聯使用。下面是改造的實例。
這是我的三個電機,成色非常好,關鍵是雙軸頭,可以安個鋁合金小手輪
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圖1(點擊放大) | 第一步,小心打開步進電機后蓋,不要將轉子拿出來,這時候可以看到電機的輸入引線,是兩相六線的接法;
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圖2(點擊放大) | 上邊一黑一白兩根線分別是兩相兩組線圈的中心抽頭,小心用鑷子拿出來
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圖3(點擊放大) | 小心用刀割開絕緣套,露出三根相連的線,其中兩根漆包線(一紅、一黃)分別是同相兩組的公共端
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圖4(點擊放大) | 用熱風槍小心將三根線剝離開,一定不要傷了漆包線的絕緣漆
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圖5(點擊放大) | 分好的樣子
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圖6(點擊放大) | 再加兩根耐熱導線和原來的兩根導線,分別將分離的四個漆包線頭單獨引出來,用熱縮管絕緣好
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圖7(點擊放大) | 再精心的將兩組接線頭放回到原來的位置,整個改制完成
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圖8(點擊放大) | 這樣原來的兩相六線步進電機便成了兩相八線步進電機,既可以串聯使用,又可以并聯使用,非常靈活,關鍵是要用到并聯使用,這樣會提高步進電機的性能和轉矩
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圖9(點擊放大) | 下一步就是要注意每相兩組線圈并聯時的相序,千萬不要接錯了,在改制完成之前記住每組相序,并聯時是兩組線圈正正相接作為一相端,負負相接作為另外一個相端接點。串聯時,是兩組線圈一正一負相聯做公共端(即中心抽頭),另外兩根一正一負分別為電機輸入端。我改制的目的就是要并聯使用,所以原來的2.9A步進電機變成了4.01A的步進電機,怎么樣,值不值.呵呵,測試已經做完,感覺性能有很大提高,特別是高速性能,不過電機發熱量有所提高,沒測,但是手能摸住,估計在四、五十度吧。等你看了我的測試視頻,你就會............/w
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圖10(點擊放大) |
另外,如果你確定電機只使用并聯一種方法,就不用改成八線電機,引出8根線。你可以直接在電機里邊將相線圈并聯好,只引出四根線,就是一個電流提高1.4倍的完完全全的兩相四線步進電機,美觀方便實用。
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