步進(jìn)電機(jī)矩頻特性曲線分析

　　步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制器。

　　雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能像普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。

　　步進(jìn)電機(jī)的功率是多少？怎么計(jì)算？ P = F&TImes;S/t = F&TImes;v=F&TImes;r&TImes;ω=F×r×2πf

　　下圖是一款4Nm的步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性曲線，86電機(jī)，95mm?？吹竭@個(gè)圖，也許你會被其陡峭的下降趨勢嚇著，不要擔(dān)心，我們給逐點(diǎn)它計(jì)算出來

　　0、先看A區(qū)，是一段相對水平的直線，扭矩均為4Nm，輸出功率與轉(zhuǎn)速成正比，A區(qū)的最大轉(zhuǎn)速為60r/min=1Hz

　　則A區(qū)的最大輸出功率P0= 4（Nm）×2×3.14×1（Hz）=25.12（W）

　　1、1點(diǎn)對應(yīng)的扭矩3.9Nm，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速80r/min=1.33Hz，則輸出功率P1=32.57（W）

　　2、2點(diǎn)對應(yīng)的扭矩3.3Nm，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速200r/min=3.33Hz，則輸出功率P2=69.01（W）

　　3、3點(diǎn)對應(yīng)的扭矩2.75Nm，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速300r/min=5Hz，則輸出功率P3=86.35（W）

　　4、4點(diǎn)對應(yīng)的扭矩2.1Nm，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速400r/min=6.67Hz，則輸出功率P4=87.96（W）

　　5、5點(diǎn)對應(yīng)的扭矩1.5Nm，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速600r/min=10Hz，則輸出功率P5=94.20（W）

　　6、6點(diǎn)對應(yīng)的扭矩0.95Nm，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速900r/min=15Hz，則輸出功率P6=89.49（W）

　　7、7點(diǎn)對應(yīng)的扭矩0.3Nm，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速2000r/min=33.33Hz，則輸出功率P7=62.79（W）

　　可以看出，該電機(jī)在600r/min時(shí)輸出功率達(dá)到最大值94W，轉(zhuǎn)換為三相交流電機(jī)為P×η=94w，設(shè)η=0.75，則額定功率P=125W 該步進(jìn)電機(jī)2000r/min的功率下降為67%

　　再看一例 86電機(jī) 125mm

　　0、先看A區(qū)，扭矩均為5.8Nm，A區(qū)的最大轉(zhuǎn)速為70r/min=1.17Hz 則A區(qū)的最大輸出功率P0= 5.8（Nm）×2×3.14×1.17（Hz）=42.62（W）

　　1、1點(diǎn)對應(yīng)的扭矩5.3Nm，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速400r/min=6.67Hz，則輸出功率P1=222.00（W）

　　2、2點(diǎn)對應(yīng)的扭矩4.8Nm，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速600r/min=10Hz，則輸出功率P2=301.44（W）

　　3、3點(diǎn)對應(yīng)的扭矩4Nm，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速800r/min=13.33Hz，則輸出功率P3=334.85（W）

　　4、4點(diǎn)對應(yīng)的扭矩3.5Nm，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速900r/min=15Hz，則輸出功率P4=329.7（W）

　　5、5點(diǎn)對應(yīng)的扭矩3Nm，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速1000r/min=16.67Hz，則輸出功率P5=314.06（W）

　　6、6點(diǎn)對應(yīng)的扭矩1.35Nm，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速2000r/min=33.33Hz，則輸出功率P6=282.57（W）

　　可以看出，該電機(jī)在800r/min時(shí)輸出功率達(dá)到最大值335W，轉(zhuǎn)換為三相交流電機(jī)為P×η=335w，設(shè)η=0.75，則額定功率P=447W 該步進(jìn)電機(jī)2000r/min的功率下降為84%

　　這是我隨機(jī)抽出的2例矩頻特性曲線，屬于同一家的產(chǎn)品。通過以上2例比較，得出結(jié)論：同是步進(jìn)電機(jī)，即便是相同的廠家，其硬特性也是不同的，適用場合也不同。而且要注意的是這2個(gè)圖，驅(qū)動電壓不同。

　　我們怎么選擇步進(jìn)電機(jī)呢？最重要的就是索取矩頻特性曲線，最好是不同驅(qū)動電壓下的一組曲線。對于步進(jìn)電機(jī)而言，只要是轉(zhuǎn)起來了，驅(qū)動器參數(shù)一定的情況下，不管速度大小，電功率的消耗差距很小，輸出功率差距很大，即效率差距大，如果我們使用中經(jīng)常將電機(jī)運(yùn)行在低效率的條件下，功率損失部分要發(fā)熱，效率越低，發(fā)熱越厲害，不利于電機(jī)壽命。

　　P= Ω·M Ω=2π·n/60 P=2πnM/60

　　其P為功率單位為瓦，Ω為每秒角速度，單位為弧度，n為每分鐘轉(zhuǎn)速，M為力矩單位為牛頓·米