上海西门子模拟量模块6ES7288-3AR04-0AA0

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要提高启动频率，可从以下几方面考虑：增加电机的相数、运行的拍数和转子的齿数；增大大的静转矩；减小电机的负载和转动惯量；减小电路的时间常数；减小步进电机内部或外部的阻尼转矩等。1.4步进电机的主要性能指标

大静转矩tmax是指在规定的通电相数下矩角特性上的转矩大值。通常在技术数据中所规定的大静转矩是指一相绕组通以额定电流时的大转矩值。

按大静转矩的大小可把步进电机分为伺服步进电机和功率步进电机。伺服步进电机的输出转矩较小，有时需要经过液压力矩放大器或伺服功率发电系统放大后再去带动负载。而功率步进电机大静转矩一般大于4.9n·m，它不需要力矩放大装置就能直接带动负载，从而大大简化了系统，提高了传动的精度。

步距角是指步进电机在一个电脉冲作用下（即改变一次通电方式，通常又称一拍）转子

步进电机在启动时，转子要从静止状态开始加速，电机的磁阻转矩除了克服负载转矩之外，还要克服轴上的惯性转矩。所以启动时电机的负担比连续运转时要大。当启动时脉冲频率过高，转子的运动速度跟不上定子磁场的变化，转子就要落后稳定平衡位置一个角度。当落后的角度使转子的位置在动稳定区之外时，步进电机就要失步或振荡，电机便无法启动。为此，对启动频率就要有一定的限制。电机一旦启动后，如果再逐渐升高脉冲频率，由于这时转子的角加速度较小，惯性转矩不大，因此电机仍能升速。显然，连续运行频率要比启动频率高。

当电机带着一定的负载转矩启动时，作用在电机转子上的加速转矩为磁阻转矩与负载转矩之差。负载转矩越大，加速转矩就越小，电机就越不容易启动，其启动的脉冲频率就应该越低。在给定驱动电源的条件下，负载转动惯量j一定时，启动频率fst与负载转矩tl的关系），称为启动矩频特性，可以看出，随着负载转矩的增加，其启动频率是下降的。所以启动矩频特性是一条呈下降的曲线。步进电机铁芯中的涡流迅速增加，其热损耗和阻转矩使输出功率和动态转矩下降。

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当控制脉冲的频率比前一种高，脉冲持续的时间比转子衰减振荡的时间短，当转子还未稳定在平衡位置时，下一个控制脉冲就到来了。若控制脉冲的频率等于或接近步进电机的振荡频率，电机就会出现强烈振荡，甚至会出现无论经过多少通电循环，转子始终处在原来的位置不动或来回振荡的情况，此时电机完全失控，这个现象叫低频共振。可见，在无阻尼低

 无阻尼时转子的自由振荡

其振荡幅值为步距角θse，若振荡角频率用表示，相应的振荡频率和周期为

自由振荡角频率与振荡幅值有关，当拍数很多时，步距角很小，振荡幅值就很小。也就是说，转子在平衡位置附近做微小的振荡，这时振荡的角频率称为固有振荡角频率，理论上可以证明固有振荡角频率为

式中，j为转子转动惯量。

实际上，由于轴承的摩擦和风阻等的阻尼作用，转子在平衡位置的振荡过程总是衰减的，阻尼作用越大，衰减得越快，这也是我们所希望的。

由此可见，只有负载转矩小于相邻两个矩角特性的交点s所对应的电磁转矩tst，才能保证电机正常的步进运行，因此tst是步进电机做单步运行所能带动的极限负载，即负载能力。所以把tst称为大负载能力，也称为启动转矩。当然它比大静转矩tmax要小。可求得启动转矩为

由以上分析可知，当一定时，增加运行拍数n可以增大启动转矩。当通电状态系数c＝1时，正常结构的反应式步进电机少的相数必须是3。如果增加电机的相数，通电状态系数较大时，大负载转矩也随之增大。

此外，矩角特性的波形对电机带负载的能力也有较大影响。当矩角特性为平顶波时，tst值接近于tmax值，电机带负载能力较大。因此，步进电机理想的矩角特性是矩形波。tst是步进电机做单步运行时的负载转矩极限值。由于负载可能发生变化，电机还要具有一定的转速。因而实际应用时，大负载转矩比tst要小，即留有相当余量才能可靠运行。