步进电机矩频特性曲线分析

　　步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。

　　虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能像普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。

　　解读步进电机矩频特性

　　步进电机的功率是多少？怎么计算？ P = F×S/t = F×v=F×r×ω=F×r×2πf

　　下图是一款4Nm的步进电机的矩频特性曲线，86电机，95mm。看到这个图，也许你会被其陡峭的下降趋势吓着，不要担心，我们给逐点它计算出来

　　

　　0、先看A区，是一段相对水平的直线，扭矩均为4Nm，输出功率与转速成正比，A区的最大转速为60r/min=1Hz

　　则A区的最大输出功率P0= 4（Nm）×2×3.14×1（Hz）=25.12（W）

　　1、1点对应的扭矩3.9Nm，对应的转速80r/min=1.33Hz，则输出功率P1=32.57（W）

　　2、2点对应的扭矩3.3Nm，对应的转速200r/min=3.33Hz，则输出功率P2=69.01（W）

　　3、3点对应的扭矩2.75Nm，对应的转速300r/min=5Hz，则输出功率P3=86.35（W）

　　4、4点对应的扭矩2.1Nm，对应的转速400r/min=6.67Hz，则输出功率P4=87.96（W）

　　5、5点对应的扭矩1.5Nm，对应的转速600r/min=10Hz，则输出功率P5=94.20（W）

　　6、6点对应的扭矩0.95Nm，对应的转速900r/min=15Hz，则输出功率P6=89.49（W）

　　7、7点对应的扭矩0.3Nm，对应的转速2000r/min=33.33Hz，则输出功率P7=62.79（W）

　　可以看出，该电机在600r/min时输出功率达到最大值94W，转换为三相交流电机为P×η=94w，设η=0.75，则额定功率P=125W 该步进电机2000r/min的功率下降为67%

　　再看一例 86电机 125mm

　　

　　0、先看A区，扭矩均为5.8Nm，A区的最大转速为70r/min=1.17Hz 则A区的最大输出功率P0= 5.8（Nm）×2×3.14×1.17（Hz）=42.62（W）

　　1、1点对应的扭矩5.3Nm，对应的转速400r/min=6.67Hz，则输出功率P1=222.00（W）

　　2、2点对应的扭矩4.8Nm，对应的转速600r/min=10Hz，则输出功率P2=301.44（W）

　　3、3点对应的扭矩4Nm，对应的转速800r/min=13.33Hz，则输出功率P3=334.85（W）

　　4、4点对应的扭矩3.5Nm，对应的转速900r/min=15Hz，则输出功率P4=329.7（W）

　　5、5点对应的扭矩3Nm，对应的转速1000r/min=16.67Hz，则输出功率P5=314.06（W）

　　6、6点对应的扭矩1.35Nm，对应的转速2000r/min=33.33Hz，则输出功率P6=282.57（W）

　　可以看出，该电机在800r/min时输出功率达到最大值335W，转换为三相交流电机为P×η=335w，设η=0.75，则额定功率P=447W 该步进电机2000r/min的功率下降为84%

　　这是我随机抽出的2例矩频特性曲线，属于同一家的产品。通过以上2例比较，得出结论：同是步进电机，即便是相同的厂家，其硬特性也是不同的，适用场合也不同。而且要注意的是这2个图，驱动电压不同。

　　我们怎么选择步进电机呢？最重要的就是索取矩频特性曲线，最好是不同驱动电压下的一组曲线。对于步进电机而言，只要是转起来了，驱动器参数一定的情况下，不管速度大小，电功率的消耗差距很小，输出功率差距很大，即效率差距大，如果我们使用中经常将电机运行在低效率的条件下，功率损失部分要发热，效率越低，发热越厉害，不利于电机寿命。

　　P= Ω·M Ω=2π·n/60 P=2πnM/60

　　其P为功率单位为瓦，Ω为每秒角速度，单位为弧度，n为每分钟转速，M为力矩单位为牛顿·米