影響兩相步進電機負載力變化的因素

現(xiàn)以兩相與三相步進電機為例詳細說明步進電機的相數(shù)與特性的關系。相數(shù)與特性綜合概述為：

根據(jù)式θs=180°/PNr，步距角為180/PNr，故相數(shù)P越大，角分辨率越高。提高分辨率，可以提高定位控制精度，改善低速失步，使多相控制成為可能，并且可以改善阻尼（改善制動性能，減小停止時的超調(diào)量和制動時間）。詳細說明在驅(qū)動技術部分。

如下圖，表示的是兩相和三相步進電機的轉(zhuǎn)矩波動，相數(shù)愈多，換相的兩相繞組動態(tài)轉(zhuǎn)矩曲線的交點轉(zhuǎn)矩值Tg與最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩Th的相對誤差愈小。Tg為電機所帶負載轉(zhuǎn)矩的下限值，（Th— Tg）/Th為轉(zhuǎn)矩波動的相對誤差，相數(shù)越多，此值越小，對降低振動越有利。亦即，相數(shù)越多，電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩波動幅值越小，頻率越高，產(chǎn)生的振動越小（有關說明在后面章節(jié)）。

高轉(zhuǎn)速

多相步進電機的優(yōu)點是能高速響應。步進電機為同步電機，繞組電流頻率與轉(zhuǎn)子速度成正比例，若電機高速運轉(zhuǎn)，則繞組電流角頻率ω增加，使繞組電感L產(chǎn)生的電抗ωL加大，從而降低電流，致使轉(zhuǎn)矩下降。

當用數(shù)千pps驅(qū)動步進電機時，電機繞組阻抗Z與直流電阻相比，電抗ωL將大幅增加。當電機高速運轉(zhuǎn)時，如電壓V一定，則電機相電流為V/ωL。機械角速度ωm為ω=Nrωm，則對相同機械角速度的電機，電流與Nr成反比。

根據(jù)式θs=180°/PNr，兩相Nr=50時，步距角為1.8°；五相Nr=20時，步距角為1.8°。當這兩種步進電機以相同的轉(zhuǎn)速高速旋轉(zhuǎn)時，五相繞組的電流是兩相的2.5倍，因為電流小則轉(zhuǎn)矩小，所以五相的轉(zhuǎn)矩比兩相的要大。

步進電機電感線圈具有一定的電感，因為步進電機的每相繞組是一個電感線圈。而電感有延緩電流變化的特性。當步進電機轉(zhuǎn)動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢;頻率越高，反向電動勢越大。通俗地講，當?shù)皖l時每相繞組通電時間和斷電的時間比擬長，大于線圈的時間常數(shù)，線圈來得及獲得較高電流。而高頻率時每相繞組通電時間和斷電時間都很短，遠小于線圈的時間常數(shù)，線圈獲得的電流就很小。而轉(zhuǎn)矩近似地與電流的平方成正比，這樣頻率越高，繞組中的平均電流越小，電機的平均轉(zhuǎn)矩大大下降，負載能力也就大大下降了。