闭合回路以提高步进电机的能源效率

文章来源:锐特步进电机 时间:2019-11-14 10:12:20 浏览:

  步进电机具有简单,出色的定位和经济的优势。它们越来越普遍地用于一般自动化任务中,包括索引,定位,插入,定长进纸等等。随着闭环操作的出现,它们也在力和转矩控制应用中得到使用。

  使用步进电机时,用户必须了解如何解决某些特性以优化其性能。例如,传统的步进电机系统以开环控制方式运行。这意味着无论负载是否需要转矩,驱动电子设备都会持续向电动机提供电流。当没有扭矩需求时,该电流会怎样?它作为热量散失。

  功率损失似乎将开环步进电机归为效率低下的设备。步进电机系统在产生扭矩时非常高效,但在没有扭矩时可能会缺乏运行效率。但是,要使绿色环保,高效的步进电动机系统在所有情况下都只需要闭合电流环路即可。

  节能解决方案

  当负载不要求扭矩时,闭环步进电机系统会通过以下方法自动降低流向电机的电流:

  通用反馈设备(例如增量编码器)可监视命令的轴位置与实际位置之间的关系。

  电流控制算法可根据反馈设备提供的错误信息动态控制电动机电流。

  通过这种方法实现的总电流降低比传统步进电动机系统节省了功率,并大大提高了电动机的效率。通过一个简单的测试就可以看出这一点。

  测量功耗

  

 

  图1:描绘的是开环和闭环步进系统的功耗。

  考虑一下传统的开环步进电机系统与具有增量编码器和伺服控制固件的完全闭环系统的并排比较,该固件会闭合步进电机的电流环。除了编码器和固件外,两个电机是相同的。它们还耦合到相同的旋转负载,并被指示执行相同的运动曲线。然后,使用功率计测量每个系统的功耗,并随着时间的推移获取读数,因为两个电动机通过其运动曲线反复循环。收集并比较仪表的数据。

  差异显而易见

  上面的图1显示了通过开环步进电机系统和闭环系统的功耗并排比较得出的数据。该图显示,在执行相同的工作时,闭环步进系统将仅消耗传统步进电机系统功率的三分之一。通过关闭电流环路,由于消除了过多的电机发热,步进电机可以以更低的功率,更高的效率,更低的成本以及更少的停机时间运行。

  额外的好处

  能源效率只是闭环步进系统的优势之一。其他好处包括峰值转矩,可实现更快的加速和更大的输出量(比电动机的额定保持转矩高出多达50%的转矩),由于电动机绕组中的电流更少(通常降低10 dB或更多)而使运行更安静。由于消除了失速条件(开环系统如果尺寸不正确,可能会失速而不会发出警告或警报),从而提高了系统精度。

  闭环步进电机系统在新的和现有的应用中都是有益的。现有的开环步​​进电机可以很容易地用闭环系统替换。闭环电机具有与开环电机相同的NEMA框架尺寸,并且闭环步进电机系统可以使用与I.O相同的I / O信号和网络通信连接到应用程序中的其他设备,例如传感器,PLC和HMI等现有系统。

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