如何计算步进电机扭矩?

如何计算步进电机扭矩


步进电机因其价格低廉,坚固耐用,简单,在启动时和低速时具有高扭矩,几乎不需要维护而可以在开环控制系统中运行,因此仍然很受欢迎,那么步进电机保持扭矩是什么,如何计算步进电机扭矩,文章做相关介绍。

57一体化步进电机频矩曲线

该图显示了57系列集成式步进电机各种电机机身长度的速度-扭矩曲线,电机机身长度越长可输出的扭矩越大,57系列步进电机机身长度一般不会超过112mm。谱思一体化步进电机,将步进电机的驱动与控制器集成于一体机,最大256细分,可轻松实现步进电机的高精度定位等控制,并且可设置停止时电机保持扭矩大小。保持转矩是将固定式步进电机轴推到位所需的旋转力的量度。保持转矩(T)是电动机的转矩常数(KT)与施加到定子绕组的电流(i)的乘积。

T = KTi

在大多数应用中,步进电机驱动器控制步进电机,采用脉冲宽度调制(PWM)技术来监视定子电流并施加适当的电压以达到所需的电流和扭矩,当电动机静止时,驱动器仅需要使用足够的电压来克服定子线圈的电阻(也称为电动机相)。欧姆定律对此进行了描述,该定律将电压计算为电流(以安培为单位)乘以电阻(以欧姆为单位)。如果电压增加,电流也会增加,但是如果电阻增加,电流会减少。

V = iR

由于大多数高性能步进电机的相电阻都很低,因此驱动器不需要太高电源电压即可实现步进电机的精确定位。在实际应用中,电机不会永远保持静止状态,而是用于带动负载以特定速度运动,需要步进电机以该速度提供动态扭矩。步进电机不会从静止状态立即跳变为目标速度,它们必须加速,就像驾驶员踩油门踏板时逐渐提高速度一样,为了使车辆更快地加速,需要更多的汽油,遵循著名的牛顿定律F = ma集成式总线步进电机将步进电机S型加减速算法集成到驱动控制器内,通过设置加减速档位可实现间步进电机的加减速控制。以下是用旋转术语表示的牛顿定律的公式,其中转矩(T)与转子负载惯量(J)和角加速度(A)成正比:

T = JA

步进电机选型

如果需求扭矩为1.75N.m,需求转速450rpm,则电机应选择PMC007C6SE 57-76这款型号,如上图所示。步进电动机的动扭矩随着速度的增加而减小,因为当电动机开始运动时,它就变成了发电机。当转子的磁场在定子线圈之间移动时,电机端子上会出现电压。驱动器必须向电动机施加额外的电压以克服该电压,称为反电动势。反向电动势是电动机速度(w)和电压常数(KE)的乘积,同样,定子线圈与所有线圈一样,具有抵抗电流变化的电感,当定子电流变化以保持转子转动时,必须使用更多的电压来克服电感(L)。运动中的电动机的电压方程为:

V =KEώ+ iR + Ldi / dt

PWM驱动器将增加施加到电动机的电压,以保持电流和转矩恒定。在某种速度下,电源将没有足够的电压,并且电动机电流将开始下降。转矩随电流下降。如果使用更高电压的电源,则动态转矩在较高速度下仍保持平坦。PMC007C6SP2驱动器支持12-48V宽范围电压供电,能保证步进电机在运行时扭矩输出更为平稳。

集成式一体化步进电机及驱动器

以上为步进电机扭矩计算及相关介绍。



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