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2021.05.26 电机

步进电机的基本特性

步进电机

本文将介绍步进电机的基本特性。

步进电机的基本特性

下图显示了步进电机的转矩和速度之间的关系。纵轴为转矩,横轴为脉冲频率。脉冲频率是指驱动脉冲的频率,在步进电机中,通常使用脉冲频率pps(pulses per second,每秒脉冲数)代替频率Hz。蓝色曲线表示步进电机的“牵入转矩特性”,黄色曲线表示步进电机的“失步转矩特性”。

下面分别介绍每个特性:

■牵入转矩(Pull-in Torque)特性
“牵入转矩特性”也称为“启动转矩特性”,表示可以使停止状态的步进电机启动的频率(脉冲频率)与负载转矩之间的关系。牵入转矩曲线内的区域称为“自启动区域”,是可以启动、停止和反转的区域。另外,将负载转矩为零的频率=可以启动步进电机的极限频率称为“最大自启动频率”。如图所示,频率越高,可启动的负载转矩越低。

■失步转矩(Pull-out Torque)特性
“失步转矩特性”也称为“连续特性”或“牵出转矩特性”。表示在自启动后增加负载转矩时可以继续旋转的频率。因此,其值高于牵入转矩特性的值。步进电机可以连续运行的极限称为“最大连续运行频率”。与牵入转矩特性一样,失步转矩特性也是负载转矩会随着脉冲频率的增加而降低。

■保持转矩(Holding Torque)
步进电机在通电状态下,在步进电机停止时即使施加外力,电机也试图通过转子与定子之间的吸引力来保持停止位置,这种保持力称为“保持转矩”。在上图中,即工作频率(脉冲频率)为零、也就是停止状态下的转矩。

顺便提一下,步进电机的转矩之所以随着工作频率的增加而减小,是因为受绕线电感影响,电流难以在高频条件下流动。

另外,步进电机的牵入转矩特性和失步转矩特性会因励磁方法和驱动电路而异。因此,对步进电机的特性研究中,需要进行包括驱动方法和电路在内的整体评估。

关键要点:

・“牵入转矩特性”也称为“启动转矩特性”,表示可以使停止状态的步进电机启动的频率(脉冲频率)与负载转矩之间的关系。

・牵入转矩曲线内的区域称为“自启动区域”,是可以启动、停止和反转的区域。

・将负载转矩为零的频率=可以启动步进电机的极限频率称为“最大自启动频率”。

・“失步转矩特性”也称为“连续特性”或“牵出转矩特性”,表示在自启动后增加负载转矩时可以继续旋转的频率,其值高于牵入转矩特性的值。

・步进电机可以连续运行的极限称为“最大连续运行频率”。

・牵入转矩特性和失步转矩特性都是负载转矩会随着脉冲频率的增加而降低。

・保持转矩是在通电状态下在步进电机停止时即使施加外力,步进电机也试图保持停止位置的力。

・步进电机的牵入转矩特性和失步转矩特性会因励磁方法和驱动电路而异。

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