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步进电机扭矩与力矩之间的关系

文章出处: 人气:发表时间:2018-06-21 15:16
    要弄清楚步进电机扭矩与力矩之间的关系,需要先了解两者的定义。
步进电机扭矩 与力矩之间的关系
    扭矩是指步进电机运转时从输出轴的平均力矩,俗称为步进电机的“转劲”。扭矩越大,步进电机输出的“劲”越大,输出轴转速的变化也越快。扭矩随步进电机转速的变化而不同,转速太高或太低,扭矩都不是最大,只在某个转速时或某个转速区间内才有最大扭矩,这个区间就是在标出最大扭矩时给出的转速或转速区间。最大扭矩一般出现在步进电机的中、低转速的范围,随着转速的提高,扭矩反而会下降。扭矩的单位是牛顿·米(N·m)或公斤·米(Kg·m)。
步进电机的最大扭矩与电压、电流、自身电阻的设计有关,在某一转速下,这些系统的性能匹配达到最佳,就可以达到最大扭矩。另外,步进电机的功率、扭矩和转速是相关联的,具体关系为:功率=K×扭矩×转速,其中K是转换系数。选择步进电机时也要权衡一下怎样合理使用。
步进电机的力矩会随转速的升高而下降。
  因为当步进电机转动时,电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;脉冲频率越高,反向电动势越大。在反向电动势的作用下,电机的相电流随脉冲频率(或速度)的增大而减小,从而导致力矩下降。
    步进电机连续运行时所产生的转矩成为动态电磁转矩,步进电机的动态特性可以用动态电磁转矩T与脉冲频率F之间的关系来描述,成为矩频特性。
随着脉冲频率F的升高,步进电机的最大输出转矩要下降,这主要是由于定子控制绕组电感的影响而造成的。因为控制回路总有一定的电感,控制绕组通、断电后,电流均需一定的上升或下降时间。当脉冲频率较低时,绕组通电和断电的周期较长,电流的波形比较接近于理想矩形波,电机负载能力较强。当脉冲频率升高后,通、断电周期缩短,电流来不及上升到稳定值就开始下降,脉冲频率越高,绕组中的平均电流越小,因而产生的平均转矩就要大幅度下降,电机的负载能力也就大幅度下降。
    此外,当脉冲频率增加时,电机铁芯中的涡流损耗随之增加,使输出功率和转矩下降。当输入脉冲频率增加到一定值时,步进电机已无法带动任何负载,而且只要受到很小的扰动,就会振荡、失步,甚至停转。

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