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      2. 步进电机扭矩基础

        文章来源:锐特步进电机 时间:2020-01-03 09:46:46 浏览:

          步进电机因其价格低廉,坚固耐用,简单,在启动时和低速时具有高扭矩,几乎不需要维护而可以在开环控制系统中运行,因此仍然很受欢迎。

          步进电机将整个旋转分为多个相等的步长。只要根据扭矩和速度仔细选择适合应用的尺寸,就可以使电动机的位置移动并保持在这些步骤之一。保持转矩是将固定式步进电机轴推到位所需的旋转力的量度。保持转矩(T)是电动机转矩常数(KT)与施加到定子绕组的电流(i)的乘积。

          T = KTi  

          在大多数应用中,电子驱动器控制步进电机。他们采用脉冲宽度调制(PWM)技术来监视定子电流并施加适当的电压以达到所需的电流和扭矩。当电动机静止时,驱动器仅需要使用足够的电压来克服定子线圈的电阻(也称为电动机相)。这由欧姆定律描述,该定律将电压计算为电流(以安培为单位)乘以电阻(以欧姆为单位)。如果电压增加,电流也会增加,但是如果电阻增加,电流会减少。

          V = iR

          由于大多数高性能步进电机的相电阻都很低,因此驱动器不需要太多电源电压即可将电机固定在适当的位置。在实际应用中,电机不会永远保持静止状态。它用于移动负载。以特定速度移动物体需要以该速度提供动态扭矩。步进电机不会从静止状态立即更改为给定速度。它们必须加速,就像驾驶员踩油门踏板时逐渐提高速度一样。为了使车辆更快地加速,需要更多的汽油。遵循牛顿著名的定律F = ma,步进电机也类似。以下是用旋转术语表示的牛顿定律的公式,其中转矩(T)与转子,负载惯量(J)和角加速度(A)成正比:

          T = JA

          要管理更大的负载或更快地加速,需要更大的扭矩。但是,步进电动机的动扭矩随着速度的增加而减小,因为当电动机开始运动时,它就变成了发电机。随着转子磁场在定子线圈之间移动,电机端子上会出现电压。驱动器必须向电动机施加额外的电压以克服该电压,称为反电动势,这是电动机速度(w)和电压常数(KE)的乘积。同样,定子线圈与所有线圈一样,具有抵抗电流变化的电感。当定子电流变化以保持转子转动时,必须使用更多的电压来克服电感(L)。运动中的电动机的电压方程为:

          V =KE?+ iR + L(di / dt)

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