步進電動機的****可用功率
王宗培1，韓光鮮1，任 雷2，程 智2
(1．哈爾濱工業大學，黑龍江 哈爾濱 150001；2．珠海運控電機有限公司，廣東 珠海 519001)
摘要：討論了步進電動機能輸出多大功率的問題，通過理論分析和實驗研究，給出步進電動機****可用輸出功率的簡單關系式，表明它主要取決于電動機的綜合參數（ke/zr）和配套驅動器的功放級電壓(vdc)，對正確選用步進電動機驅動單元很有用。
關鍵詞：步進電動機；混合式步進電動機；牽出特性；可用功率
中圖分類號：tm383.6 文獻標識碼：a 文章編號：1001-6848(2000)04-0003-03
1 引 言
不論常規的電動機（交流電動機和直流電動機）、調速電動機或伺服電動機等，都有標明的額定轉速和額定功率，用戶按照負載的要求和傳動機構，選用不同額定轉速和功率的電動機較為簡單。
步進電動機較為特殊，銘牌上或產品說明書上主要標明的技術數據為：保持轉矩、靜態相電流和整步步距角等。這對于主要熟悉按功率和轉速選用的電機的用戶，可能會有些茫然。
本文對步進電動機的功率、轉速進行分析和討論，并給出實際的例子，使對所述問題有明確的概念和認識，有利于正確選用步進電動機驅動單元。
2 ****電磁功率
步進電動機銘牌上不標明轉速和功率有一定的道理，主要原因是它并沒有限定驅動器的形式，也沒有規定的工作電壓。也就是說，它可以配以不同形式功放級電壓等級的驅動器，在一起組成一定的步進驅動單元，才有確定的運行特性，一定的轉范圍和輸出功率。現代最有代表性應用****泛的是二相混合式步進電動機配套電流控制驅動器的組合單元，選作本文討論的具體對象[1]。
電流波形控制的步進驅動單元，在頻率較低時，相電流波形受到控制，與給定電流波形一致，電磁轉矩也保持一走，不隨控制脈沖頻率上升而改變。相電流的波形控制，是對繞組中的電流取樣并與參考電流訊號比較，一旦繞組中的電流超過參考電，流，電流控制器便輸出斬波關斷訊號，使繞組電流跟隨參考電流變化。同時由于斬波控制使繞組的端電壓實際上低于功放級電壓。實際上繞組端電壓等于繞組內旋轉電壓與電抗壓降的合成。隨著控制脈沖頻率的上升，旋轉電壓與轉速成正比增大，電流不變時電抗壓降也與頻率成正比增大，繞組端電壓也隨著增大。一旦繞組端電壓與功放級電壓相一致，繼續提高頻率或轉速時，繞組端電壓不可能超過功放級電壓，旋轉電壓隨轉速成正比增大不能改變，從電路平衡的角度容易看出，繞組電流必然下降，小于給定值。
控制脈沖頻率超過某一臨界值（fk）后，繞組的電流便小于給定值，不再受控。電流控制器不再輸出斬波關斷信號，在環分信號作用下繞組端電壓為幅值等于功放級電壓的交變電壓，從定電流的驅動系統變成一個定電壓的驅動系統。這時，電動機的電磁功率近似地可按同步電動機考慮為：
分析表明，電動機的****電磁功率，在電流可控的頻段內，隨頻率升高而增大。進入電流不可控的頻段，變成定電壓工作狀態以后，****電磁功率如式(6)所示，成為一個不隨轉速變化的恒定值。這個頻段的起始頻率，可以用下列關系式求出：(1)剛剛進入不可控頻段，電流值還沒有減小，仍保持給定值(/n)。(2)屯壓由功放級電壓決定為vo。(3)端電壓與旋轉電壓相量間的夾角（失調角）為90度（電角度）。電壓電流相量關系如圖1所示。由圖1可得：
3 ****牽出功率
電動機的電磁轉矩減去機械摩擦——軸承摩擦及轉動部分與空氣的摩擦損耗轉矩，減去鐵損耗——磁滯和渦流損耗轉矩，減去電磁阻尼及雜散損耗轉矩 |
