西门子S7-200SMART模块6ES7-288-3AR02-0AA0

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由于定子同一个极的两端极性相同，转子两端极性相反，但错开半个齿距，所以当转子偏离平衡位置时，两端作用转矩的方向是一致的。在同一端，定子个极与第三个极的极性相反，转子同一端极性相同，但个极和第三个极下定、转子小齿的相对位置错开了半个齿距，所以作用转矩的方向也是一致的。当定子各相绕组按顺序通以正、负电脉冲时，转子每次将转过一个步距角θs，其值为

式中，m为相数；Zr为转子齿数。

这种步进电机也可以做成较小的步距角，因而也有较高的启动和运行频率；消耗的功率也较小；并具有定位转矩，兼有反应式和永磁式步进电机两者的优点。但是它需要有正、负电脉冲供电，并且制造工艺比较复杂。

（3）两相混合式步进电机常用的通电方式

①单四拍通电方式。每次只有一相控制绕组通电，四拍构成一个循环，两相控制绕组按A—B—（-A）-（-B）—A的次序轮流通电。每拍转子转动1/4转子齿距，每转的步数为4Zr。

②双四拍通电方式。每次有两相控制绕组同时通电，四拍构成一个循环，两相控制绕组按AB—B（-A）—（-A）（-B）—（-B）A—AB的次序轮流通电。和单四拍相同，每拍转子转动1/4转子齿距，每转的步数为4Zr。但两者的空间定位不重合。当控制脉冲不断送入，各相绕组按照一定顺序轮流通电时，步进电机转子就一步一步地转动。当控制脉冲停止时，如果某些相绕组仍通以恒定不变的电流，则转子将固定于某一位置上保持不动，处于静止状态（简称静态）或静止运行状态。在空载情况下，转子的平衡位置称为初始平衡位置。静态时的反应转矩称为静转矩，在理想空载时静转矩为零。当有扰动作用时，转子偏离初始平衡位置，偏离的电角度为转矩常数；为绕组电流；为失调角；由于铁磁材料的非线性，与之间也呈非线性关系。当控制绕组中电流较小，电机磁路不饱和时，大静转与控制绕组中的电流I的平方成正比；当电流较大时，由于磁路饱和影响，大转矩的增加变缓。多相通电时步进电机的矩角特性簇除了可以用波形图表示外，还可以用向量图来表示。此，五相步进电机采用两相-三相运行方式不但转矩加大，而且矩角特性形状相同，这对步进电机运行的稳定性非常有利，在使用时应优先考虑这样的运行方式。

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五相步进电机单相、两相、三相通电时的转矩点。但在改变通电状态的瞬间，矩角特性跃变为曲线B。对应于角度θa的电磁转矩小于负载转矩，由于所以转子不能到达新的稳定平衡位置点，而是向失调角θ减小的方向滑动，也就是说电机不能带动负载做步进运行，这时步进电机实际上是处于失控状态。

大负载转矩的确定零。由于惯性的作用，转子将越过新的平衡位置b点，继续转动，磁阻转矩变为负值，即反方向作用在转子上，因而电机开始减速。随着失调角增大，反向转矩也随之增大，步进电机减速得越快，若不考虑电机的阻尼作用，则转子将一直转到的位置，转子转速减为零。之后电机在反向转矩的作用下，转子向反方向转动，又越过平衡位置点，直至。这样，转子就以点为中心，在的区域内来回做不衰减的振荡，称为无阻尼的自由振荡，连续运行状态

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。

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。