步进电动机的****可用功率
王宗培1，韩光鲜1，任 雷2，程 智2
(1．哈尔滨工业大学，黑龙江 哈尔滨 150001；2．珠海运控电机有限公司，广东 珠海 519001)
摘要：讨论了步进电动机能输出多大功率的问题，通过理论分析和实验研究，给出步进电动机****可用输出功率的简单关系式，表明它主要取决于电动机的综合参数（ke/zr）和配套驱动器的功放级电压(vdc)，对正确选用步进电动机驱动单元很有用。
关键词：步进电动机；混合式步进电动机；牵出特性；可用功率
中图分类号：tm383.6 文献标识码：a 文章编号：1001-6848(2000)04-0003-03
1 引 言
不论常规的电动机（交流电动机和直流电动机）、调速电动机或伺服电动机等，都有标明的额定转速和额定功率，用户按照负载的要求和传动机构，选用不同额定转速和功率的电动机较为简单。
步进电动机较为特殊，铭牌上或产品说明书上主要标明的技术数据为：保持转矩、静态相电流和整步步距角等。这对于主要熟悉按功率和转速选用的电机的用户，可能会有些茫然。
本文对步进电动机的功率、转速进行分析和讨论，并给出实际的例子，使对所述问题有明确的概念和认识，有利于正确选用步进电动机驱动单元。
2 ****电磁功率
步进电动机铭牌上不标明转速和功率有一定的道理，主要原因是它并没有限定驱动器的形式，也没有规定的工作电压。也就是说，它可以配以不同形式功放级电压等级的驱动器，在一起组成一定的步进驱动单元，才有确定的运行特性，一定的转范围和输出功率。现代最有代表性应用****泛的是二相混合式步进电动机配套电流控制驱动器的组合单元，选作本文讨论的具体对象[1]。
电流波形控制的步进驱动单元，在频率较低时，相电流波形受到控制，与给定电流波形一致，电磁转矩也保持一走，不随控制脉冲频率上升而改变。相电流的波形控制，是对绕组中的电流取样并与参考电流讯号比较，一旦绕组中的电流超过参考电，流，电流控制器便输出斩波关断讯号，使绕组电流跟随参考电流变化。同时由于斩波控制使绕组的端电压实际上低于功放级电压。实际上绕组端电压等于绕组内旋转电压与电抗压降的合成。随着控制脉冲频率的上升，旋转电压与转速成正比增大，电流不变时电抗压降也与频率成正比增大，绕组端电压也随着增大。一旦绕组端电压与功放级电压相一致，继续提高频率或转速时，绕组端电压不可能超过功放级电压，旋转电压随转速成正比增大不能改变，从电路平衡的角度容易看出，绕组电流必然下降，小于给定值。
控制脉冲频率超过某一临界值（fk）后，绕组的电流便小于给定值，不再受控。电流控制器不再输出斩波关断信号，在环分信号作用下绕组端电压为幅值等于功放级电压的交变电压，从定电流的驱动系统变成一个定电压的驱动系统。这时，电动机的电磁功率近似地可按同步电动机考虑为：
分析表明，电动机的****电磁功率，在电流可控的频段内，随频率升高而增大。进入电流不可控的频段，变成定电压工作状态以后，****电磁功率如式(6)所示，成为一个不随转速变化的恒定值。这个频段的起始频率，可以用下列关系式求出：(1)刚刚进入不可控频段，电流值还没有减小，仍保持给定值(/n)。(2)屯压由功放级电压决定为vo。(3)端电压与旋转电压相量间的夹角（失调角）为90度（电角度）。电压电流相量关系如图1所示。由图1可得：
3 ****牵出功率
电动机的电磁转矩减去机械摩擦——轴承摩擦及转动部分与空气的摩擦损耗转矩，减去铁损耗——磁滞和涡流损耗转矩，减去电磁阻尼及杂散损耗转矩 |
