步进电机的功率计算问题

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  • 来源:华南农业大学教务处_华工教务管理系统_华工教务处华东交大教务处
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在和客户的沟通过程中,经常会遇到客户询问这样一个问题:“这个步进电机功率多大?”。今天北京立迈胜控制技术有限责任公司的工程技术人员就和大家一起探讨下步进电机的“功率”问题。

接触步进电机时间较长的用户一定会发现在步进电机的规格中是没有功率这一项目,平时选型时也是参考对应转速下的力矩来选型的。步进电动机规格中之所以不标注功率(W),是因为步进电动机并没有“额定转速”的概念。而平时所说的AC电动机和伺服电动机的功率(W)是指电动机在“额定转速”下运转时的功率(W),即“额定功率”。步进电机一般在较大范围内调速使用、其功率是变化的,代入不同的转速算出的功率(W)也会有所不同一般只用力矩来衡量,力矩与功率估算公式如下:

P=ω·M ω=2·π·n/60 P=2·π·n·M/60=0.1047×n×M

其P为功率单位为瓦(w),ω为角速度,单位为弧度每秒(rad/s),n为每分钟转速(r/min),M为力矩单位为牛顿·米(N·m) 。P=2πfM/400(半步工作)其中f为每秒脉冲数(简称PPS)。

以立迈胜一体化步进电机STM5776为例,如下图:

根据转速-扭矩曲线图,可以看出当转速为600RPM时,扭矩为0.6Nm。将其代入公式:0.1047×600×0.6=37.69W(未加入安全系数计算),即在使用驱动器SDM5703 ,驱动电压为24VDC,驱动电流为2.8A,细分设置为1600脉冲/圈的条件下,一体化步进电机STM5776在600RPM时的机械输出功率为37.69W。

实际运用中我们常要用步进电机替换伺服电机,这时我们就要反过来计算伺服输出的力矩,估算公式如下: M=9.549×P/n

如我们要用步进电机替换额定功率60W,额定转速2000RPM,减速比为8的减速伺服电机。(假设减速机的效率为90%) 代入公式计算电机额定扭矩:9.549×60/2000 = 0.286Nm 减速机轴输出力矩:0.286×8×90% = 2.06 Nm 减速机输出转速:2000÷8 = 250RPM 也就说我们选的步进电机或者减速步进电机在250RPM输出力矩为2.06 Nm(未考虑安全系数)就能替换这个减速伺服电机。如下图在不考虑尺寸的情况下,我公司的一体化步进电机STM57B5在250RPM的扭矩为2.1Nm,能满足要求。

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