了解步進馬達：關鍵方面和實際考慮因素

步進馬達步進馬達是各種工業和自動化應用中不可或缺的組件，以其精確定位和高扭力輸出而聞名。然而，與其他馬達一樣，步進馬達也面臨著自身的一系列挑戰和需要考慮的因素。在本篇部落格文章中，我們將探討步進馬達的一些關鍵方面，包括其發熱問題、精確度、控制方法、接線等。

步進馬達發熱
1. 為什麼步進馬達容易發熱？
步進馬達與其他馬達一樣，內部有鐵芯和繞製線圈。線圈具有電阻，當電流流過時，會產生與電阻和電流平方成正比的損耗，稱為銅損。此外，如果電流不是純直流或正弦波，也會產生諧波損耗。鐵芯由於磁滯和渦流效應，在交變磁場中也會產生損耗，稱為鐵損。銅損和鐵損都會以熱量的形式表現出來，從而影響馬達的效率。步進馬達通常優先考慮定位精度和扭力輸出，因此在高電流和諧波成分下運作效率較低，導致馬達發熱嚴重。

2. 為什麼高溫/低溫馬達和伺服馬達更容易發熱？
高低溫馬達採用耐高溫、絕緣強度較高的線圈材料。因此，其散熱性能略遜於標準伺服馬達的線圈，但這並不影響其高溫性能。

3. 加熱強度隨轉速變化：
使用恆定電流驅動技術時，步進馬達在靜止和低速運轉時保持恆定電流，以確保恆定扭矩輸出。隨著轉速的增加，內部反電動勢增大，導致電流和扭力逐漸減少。因此，銅損引起的發熱與轉速有關，通常在靜止和低速運轉時較高，而在高速運轉時較低。鐵損的變化方式不同，但總發熱量是銅損和鐵損發熱量的總和。

4. 暖氣的影響：
適度發熱通常不會影響馬達壽命，但過熱則會導致負面影響，例如由於熱膨脹係數差異和內部氣隙的輕微變化而引起的結構應力變化，從而影響動態響應並增加高速運轉時出現失步的可能性。在某些應用中，例如醫療設備和高精度測試設備，過熱是不可接受的。

5. 降低馬達發熱：
降低發熱的關鍵在於最大限度地減少銅損和鐵損。這可以透過選擇電阻和額定電流較低的馬達來實現，並儘可能使用串聯馬達而非並聯馬達。對於已選定的電機，可採用具有自動半電流控制和斷電功能的驅動器。此外，微步進驅動器由於其電流波形接近正弦波且諧波較少，因此也能降低發熱。選擇合適的驅動電壓平衡對於實現高速、平穩運行、降低發熱和雜訊至關重要。

步進馬達的精度
KH 和 KVM 系列兩相混合式步進馬達步距角為 1.8°，精確度為此角度的 3-5%。此誤差不會累積，僅在初始上電時出現。

PLC控制步進電機
台達和三菱PLC使用DPLSR/PLSR指令對步進馬達和伺服馬達進行脈衝控制，其中包含大於100毫秒的加減速過程。而DPLSY/PLSY指令缺少加減速功能，可能導致高速堵轉、丟步或過載警報。

步進馬達的接線和擴展
KH步進馬達的標準電纜長度為3米，而KVM馬達的標準電纜長度為1米。電纜可延長至15米，超過此長度會導致電流降低和扭力衰減。

選擇微步劃分
我們建議選擇 4000 或 10000 微步進。更高的微步進等級可以在高速運行時提供更大的扭矩，並在低速運行時降低振動。此外，PLC 的最大脈衝頻率也是選擇微步進等級的限制因素。

脈衝和方向信號電阻器
是否需要電阻取決於驅動器的脈衝和方向端口電壓。如果連接埠支援 24V，則在使用 24V 電源時無需外部電阻。對於 5V 連接埠使用 24V 電源的情況，則需要 2K 電阻。

ENA+/ENA-（或 MF+/MF-）端子接線
當提供有效訊號時，ENA+/ENA-（或MF+/MF-）端子會透過切斷相位電流來釋放電機，從而釋放電機軸。

半電流特性
半電流功能會在一段時間內（例如 1.5 秒）未接收到脈衝訊號時，將電流減半，從而降低馬達發熱。建議在水平應用中使用此功能以減少發熱，並在垂直應用中停用此功能以保持保持扭矩。

選擇驅動器工作電壓
較高的工作電壓可以降低驅動器電壓範圍內高速運轉時的扭力衰減，但會增加發熱和振動。

設定驅動器輸出電流
通常情況下，驅動器的輸出電流應設定為不超過馬達的相電流，除非為了滿足扭力要求或在寒冷環境下增強扭力輸出而略微超過該值。

反轉馬達旋轉
若要在不變更控製程式的情況下反轉馬達旋轉方向，請將 A+/A-（或 B+/B-）引線與驅動器連接線互換。對於三相電機，互換任兩相即可。
透過了解這些方面，您可以更好地選擇、控制和維護應用中的步進電機，從而確保最佳性能和可靠性。