西门子（变频器）全国总代理

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当步进电机在输入脉冲频率较高，其周期比转子振荡过渡过程时间还短时，转子做连续的旋转运动，这种运行状态称为连续运转状态。

①脉冲频率对步进电机工作的影响。随着外加脉冲频率的提高，步进电机进入连续转动状态。在运行过程中具有良好的动态性能是保证控制系统可靠工作的前提。例如，在控制系统的控制下，步进电机经常做启动、制动、正转、反转等动作，并在各种频率下（对应于各种转速）运行，这就要求电机的步数与脉冲数严格相等，既不丢步也不越步，而且转子的运动应是平稳的。但这些要求一般无法同时满足，例如由于步进电机的动态性能不好或使用不当，会造成运行中的丢步，这样，由步进电机的“步进”所保证的系统精度就失去了意义。频共振时步进电机发生了失步。一般情况下，一次失步的步数是运行拍数的整数倍。失步严重时，转子停留在某一位置上或围绕某一位置振荡。

当控制脉冲的频率很高时，脉冲间隔的时间很短，电机转子尚未到达次振荡的幅值，甚至还没到达新的稳定平衡位置，下一个脉冲就到来。此时电机的运行已由步进变成了连续平滑的转动，转速也比较稳定。

当控制脉冲频率达到一定数值之后，频率再升高，步进电机的负载能力便下降，当频率太高时，也会产生失步，甚至还会产生高频振荡。其主要是受定子绕组电感的影响。绕组电感有延缓电流变化的特性，使电流的波形由低频时的近似矩形波变为高频时的近似三角波，其幅值和平均值都较小，使动态转矩大大下降，负载能力降低。

此外，由于控制脉冲频率升高，控制脉冲频率的升高是获得步进电机连续稳定运行和高效率所需的条件，然而还必须同时注意到运行矩频特性的基本规律和所带负载状态。

高连续运行频率。步进电机在一定负载转矩下，不失步连续运行的高频率称为电机的高连续运行频率或高跟踪频率。其值越高电机转速越高，这是步进电机的一个重要技术指标。这一参数对某些系统有很重要的意义。例如，在数控机床中，在退刀、对刀及变换加工程序时，要求刀架能迅速移动以提高加工效率，这一工作速度可由高连续运行频率指标来保证。

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高连续运行频率不仅随负载转矩的增加而下降，而且更主要的是受绕组时间常数的影响。在负载转矩一定时，为了提高高连续运行频率，通常采用的方法是：，在绕组中串入电阻，并相应提高电源电压，这样可以减小电路的时间常数，使绕组的电流迅速上升；第二，采用高、低压驱动电路，提高脉冲起始部分的电压，改善电流波形前沿，使绕组中的电流快速上升。此外，转动惯量对连续运行频率也有一定的影响。随着转动惯量的增加，会引起机械阻尼作用的加强，所转过的角位移，也称为步距。步距角θs的大小与定子控制绕组的相数、转子的齿数和通电的方式有关。步距角的大小直接影响步进电机的启动频率和运行频率。两台步进电机的尺寸相同时，步距角小的步进电机的启动、运行频率较高，但转速和输出功率不一定高。

（3）静态步距角误差

静态步距角误差是指实际步距角与理论步距角之间的差值，常用理论步距角的百分数或值来表示。通常在空载情况下测定，小意味着步进电机的精度高。电机是依据电磁感应原理实现能量转换的，其内部要构成完整的磁路，独立的电路，带电导体之间要相互绝缘，还要有构成电机整体的结构部分。因此，制造电机要用到以下四种材料。

① 电阻率低的导电材料；

② 导磁性能高的铁磁材料；

③ 介电强度高、耐热性好的绝缘材料；

 机械强度高的结构材料。

本节仅讨论铁磁材料的特性。各种电机在通过电磁感应作用而实现能量转换时，磁场是它的媒介。因此，电机中必须具有引导磁通的磁路。为了在一定的励磁电流下产生较强的磁场，电机和变压器的磁路都采用导磁性能良好的铁磁材料制成。

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 磁导率及磁场强度

将一个通电线圈置于不同的介质中，可以发现其磁感应强度不同，说明不同介质的导磁性能不同。磁导率表征物质的导磁性能，其单位是

物质按导磁性能强弱可分为三类：顺磁性物质，如空气、铝、铬等，其磁导率略大于真空磁导率；逆磁性物质，如铜、氢、铅等，其磁导率略小于真空磁导率；铁磁性物质，如铁、钴、镍、钢等，其磁导率μFe比真空磁导率大得多，并且不为常数。

实验表明，所有非铁磁材料的磁导率都接近于真空的磁导率，而磁铁材料的磁导率远远大于真空的磁导率。因此在同样的电流下，铁芯线圈的磁通比空心的线圈磁通大得多。

磁场强度用符号H表示，其定义为

其中，磁通密度的单位是；磁场强度H表示单位长度磁路上作用的磁动势，磁动势的单位是A，磁场强度的单位是。当磁通密度一定时，磁导率越大，所需的磁动势越小。为此，电机中采用了导磁性能好的铁磁材料构成主磁路，如硅钢片、钢板、铸钢，其磁导率。

 磁化曲线当磁场强度由变化时，磁化曲线的轨迹为分析方法同

由于磁滞现象，磁化曲线的上升曲线和下降曲线不重合，二者围成对称于原点的闭合曲线 称为磁滞回线。对同一种材料取不同的值可测得若干条磁滞回线，过原点将所有磁滞回线的顶点连接起来，就可得到一条工程上常用的基本磁化曲线。

不同的铁磁材料，其磁滞回线形状各不相同，可大致分为两类：

软磁材料，如铸铁、铸钢、硅钢片等，其磁滞回线的面积较窄，用来制造普通电机和变压器的铁芯。

硬磁材料，如铝、镍、钴、铁的合金和稀土合金等，其磁滞回线的面积较宽，均较大，可用来制造磁铁、磁滞电机等。电机拖动与控制”是机电的技术基础课之一。它主要从电机拖动系统的要求出发，分析研究交、直流电机和变压器的基本结构、工作原理、基本电磁关系和运行特性。特别是深入、系统地讨论电机拖动装置的静态和动态特性，直流电机是实现直流电能和机械能互相转换的电气设备。其中将直流电能转换为机械能的称为直流电动机，将机械能转换为直流电能的称为直流发电机。

直流电动机的主要优点是启动性能和调速性能好、过载能力大，因此，应用于对启动和调速性能要求较高的生产机械。例如大型机床、电力机车、内燃机车、城市电车、电梯、轧钢机、矿井卷扬机、船舶机械、造纸机和纺织机等都广泛采用直流电动机作为原动机。

直流电机的主要缺点是存在电流换向问题。由于这个问题的存在，使其结构、生产工艺复杂化，且使用有色金属多，价格昂贵，运行可靠性差。随着近年电力电子学和微电子学的迅速发展，将来在很多领域内，直流电动机将逐步为交流调速电动机所取代，直流发电机则正在被电力电子器件整流装置所取代。不过在今后一个相当长的时间内，直流电机仍在许多场合继续发挥作用。它所研究的电机拖动装置的基本理论，在一定程度上体现了本的性质和基本任务。直流电机可以分为直流发电机和直流电动机两大类，其工作原理可以通过直流电机的简化模型进行说明。

直流发电机的工作原理

直流发电机的工作原理就是将电枢线圈中感应的交变电势靠换向器的作用，从电刷端引出时成为直流电势的原理。为直流发电机的模型图。在定子主磁极之间有一转子铁芯。定子与转子之间的间隙称为气隙。铁芯表面放置线圈，线圈的引线分别连接到两个换向片上，换向片之间相互绝缘并可随线圈一同转动，整个转动部分称为电枢。转子线圈与外电路的连接，是通过压在换向片上固定不动的电刷实现的。

当转子在原动机的拖动下按逆时针方向匀速旋转时，根据电磁感应定律可知，线圈的有效边切割磁力线，线圈中将产生感应电动势。时刻，用右手定则可确定电动势方向为于是对外电路来说，电刷呈正电位，极性，电刷B呈负电位，极性为