步进电机在应用中常见的集中问题

　　一、步进电机的基本特点

　　1、步进电动机工作时每相绕组不是恒定地通电，而是按一定的规律轮流通电。

　　2、每输入一个脉冲电信号转子转过的角度称为步距角。

　　3、步进电机可以按特定指令进行角度控制，也可以进行速度控制。角度控制时，每输入一个脉冲，定子绕组就换接一次，输出轴就转过一个角度，其步数与脉冲数一致，输出轴转动的角位移量与输入脉冲成正比。速度控制时，步进电机绕组中送入的是连续脉冲，各相绕组不断地轮流通电，步进电机连续动转，它的转速与脉冲频率成正比。改变通电顺序，即改变定子磁场旋转方向，就可以控制电机正转或是反转。

　　4、步进电机具有自锁能力。当控制脉冲停止输入，而让最后一个脉冲控制的绕组继续通直流电时，则电机可以保持在固定的位置上，即停在最后一个脉冲控制的角位移的终点位置上，这样，步进电机可以实现停车时转子定位。

　　二、步进电动机为什么会失步?

　　1、转子的加速度慢于步进电机的旋转磁场，也即是低于换相速度而产生的。这是因为输入电机的电能不足，在步进电机中产生的同步力矩无法令转子速度跟随定子磁场的旋转速度，从而引起失步。并且凡是比这时频率高的工作频率都必将失步。这种失步说明了步进电机的拖动能力不够。一旦减少负载，或者提高绕组的激磁电流，则有可能克服失步。

　　2、转子的平均速度高于定子磁场的平均旋转速度。这时定子通电激磁的时间较长，大于转子步进一步所需的时间，则转子在步进过程中获得了过多的能量，从而产生前冲和后冲的摆动振荡。当振荡足够严重时就导致失步。

　　三、如何让电机保持转矩

　　保持转矩是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。

　　由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比如，当人们说2N.m的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。

　　四、步进电动机为什么会失步

　　1、转子的加速度慢于步进电机的旋转磁场，也即是低于换相速度而产生的。这是因为输入电机的电能不足，在步进电机中产生的同步力矩无法令转子速度跟随定子磁场的旋转速度，从而引起失步。并且凡是比这时频率高的工作频率都必将失步。这种失步说明了步进电机的拖动能力不够。一旦减少负载，或者提高绕组的激磁电流，则有可能克服失步。

　　2、转子的平均速度高于定子磁场的平均旋转速度。这时定子通电激磁的时间较长，大于转子步进一步所需的时间，则转子在步进过程中获得了过多的能量，从而产生前冲和后冲的摆动振荡。当振荡足够严重时就导致失步。

　　五、步进电动机振荡的原因

　　1、振荡是步进电机在工作时存在的一般现象，但严重的振荡会引起失步。振荡的原因有多种，其中主要的原因有步进电机处于低频单步运行;步进电机的换相频率和转子的特征频率、倍特征频率、分数特征频率相等;步进电机突然停车等情况。

　　2、当步进电机进行单步旋转时，其工作频率必定处于低频区。在开始工作时，转子在磁场力矩的作用下加速转动，当转子转到新的平衡点时其速度仍然相当高，从而冲过了平衡稳定点产生过冲。车子一方面向前过冲，当转子速度减到为零时，由于磁场拉力矩的作用则反向冲向平衡点，又形成反向过冲。由于机械磨擦力矩及电磁力矩的作用。形成一个衰减振动过程。最后，转子则稳定停在平衡点。

　　六、实际应用中对步进电机有哪些要求

　　1、步进电机在电脉冲的控制下能迅速起动、正反转、停转及在很宽的范围内进行转速调节;

　　2、加工精度高，即要求一个脉冲对应的位移量小，并要准确、均匀。这就要求步进电机步距小，步距精度高，不得丢步或是过冲;

　　3、动作快速。即不仅起动、停步、反转快，并能连续高速运转以提高劳动生产率;

　　4、输出转矩大，可直接带动负载。

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