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步进电机的双极驱动器和单极驱动器线圈工作使用原理对比

发表时间:2022-05-30 18:38【 阅读量:-查看手机网址
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 1、步进电机的双极驱动器和单极驱动器:比较


 步进电机是一种由连接的线圈(称为“相位”)组成的无刷直流电机。这些机电设备通常在没有反馈传感器的情况下以开环方式驱动,电流在不知道转子位置的情况下施加在相位上。转子通过定子的磁通量移动到对齐状态,该磁通量由相中的电流产生。在每个脉冲,电流可以提供给下一阶段,允许增量旋转运动,或步骤。有两种方法可以在线圈中提供电流:双极和单极。这篇博文将比较双极和单极电机。

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 2、单极电机


 在四步永磁步进电机中,转子具有一对磁体,定子具有两相-A相和B相。在单极配置中,电流始终沿相同方向流动并且线圈永远不会一起供电。


 每个电机相由两个线圈绕组组成。对于由A相和B相组成的两相电动机,电动机具有四个线圈绕组。电压驱动的控制系统每个线圈只有一个开关或晶体管。当晶体管闭合时,线圈通电。为了换向,晶体管交替关闭和打开。一次只有一半的相位供电,因此电流只使用了一半的铜体积。对于电压驱动,通常应用串联电阻来降低电时间常数。


 3、双极电机


 双极电机每相只需要一个线圈绕组。每个线圈的电流可以双向流动,并且两相一起供电。需要八个带有两个H桥的晶体管来控制双极电机。晶体管交替关闭和打开以提供换向。


 这些驱动器用于电机的电压驱动器或电流源,它们的优点是每相使用所有铜。对于电流源,每相的电流由脉冲宽度调制(PWM)控制。PWM使用了两种技术:缓慢衰减或快速衰减,这取决于电流在PWM“关闭”时间期间是应该通过电机相位快速减少还是缓慢减少。


 4、优点和局限性


 单极和双极电机组件各有其优点和局限性:


 ·电压驱动。一个带有四个晶体管的简单电路提供了具有成本效益的单极控制。双极电机的电压驱动器需要两个H桥。注意:由于电感效应,线圈中的电流需要一段时间才能上升。

 ·当前驱动。双极模式更适合电流驱动,因为单极技术需要更复杂的电子设备来实现更低的电机性能。

 ·保持扭矩。定义为电机在失速时可以保持的最大转矩,保持转矩与转矩常数和相位电流成正比。当消耗相同数量的焦耳损失时,双极电机可以产生比单极驱动更大的扭矩。并且,对于相同的电功率,双极驱动比单极驱动获得更好的结果。

 ·动态模式。在电压驱动的高速下,单极电机可以提供比双极电机更高的扭矩,因为电流可以更快地在线圈中流动。


 5、进行比较


 通过了解双极和单极电机及其优势,您将能够为您的步进电机应用确定最佳驱动策略。单功率控制在过去很流行,但由于成本的提高,电流驱动中的双极已经变得更加普遍。对于电压驱动,单极控制仍然是一种具有成本效益的选择。

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