浅谈步进电机的高频机械特性（无烦人的公式，纯感性认知）

番茄唐龙

一般认为步进电机在较低的脉冲频率下具有较好启动性能，也就是启动力矩较大，通常我们理解为这是由于在低频时定子线圈的感抗较小电流较大励磁强度较大，所以输出转矩较大。而在高频时的启动性能就较差，当输入的脉冲频率高到一定程度是就会出现丢步，甚至无法带动负载启动的情况。

对于这种情况一般我们理解为这是由于高频时线圈的感抗较高电流较小励磁强度降低，所以输出转矩较小，定子绕组中电感的存在是使脉冲频率曾高后电动机的负载能力下降的主要原因，因为有电感就相应的有一定的电气时间常数（电感与电阻的比值），使定子绕组中的电流达到稳定值的时间加长。

我们可以这样理解：加载定子线圈两端的脉冲电源电压不变，频率改变时，则在线圈内产生的电场强度不变，则电子受到电场的加速度不变（不同频率下只要电压不变则电场强度不变）。而电流的定义为：单位时间内通过过导体横截面的电荷量，（按照现阶段的理论电子是可以在导体中自由运动的）而单位时间内通过导体的横截面的电荷量与电子的流动速度有关，而电子的流动速度与加速度及加速时间有关，低频脉冲输入时单个脉冲产生的电场的保持时间较长。

这意味着电子有足够的加速时间达到稳定的速度，宏观上就是形成稳定的电流且此电流能保持一段时间。从而形成稳定的较强的励磁强度，由此驱动的转子便能输出较大的转矩，相反高频脉冲输入时单个脉冲形成的电场时间较短这意味着电子没有足够的时间加速到足够的速度电场便消失了，宏观上看就是电流强度较弱，励磁强速较低，（另外高频时还会产生较大的感抗，此感抗可理解为系统摩擦力，减小电子的加速度，当然过高的脉冲频率还会产生电流的趋肤效应，这势必引起电阻效应，由此可见高频驱动步进电机时可谓祸不单行啊）。

为了解决步进电机的此弊端目前采用的一种较为有效的办法是用双电源供电，即在定子绕组电流的上升阶段用高压电源供电，以缩短达到预定的稳定电流值的时间，而后再改为低电压电源供电以维持其电流值，此方法可以大大提高高频时的最大转矩，另外还有恒压频比输入等方式，也可一定程度增大步进电机的高频转矩。
    注：电气时间常数（感抗/绕组电阻)决定了绕组通电的持续时间，其的值在一定范围内越小越好，他可以保证在单个脉冲发送完后步进电机任然有足够的动力及时间加速启动起来。
                                            
                                              欢迎大伙各抒己见也欢迎大力拍砖，仅此抛砖引玉足以。

电工小菜鸟

步进的弱点丢步，主要是因为它的力矩输出不稳定，跟速度有关，负载相同的情况下，转速越快，力矩越小，高速运转的时候，就过冲了
伺服的力矩输出很稳定
关于步进是开环的问题，不必计较，因为现在市场上有一种称之为“混合伺服”的产品，其实就是双轴头的步进电机，一端加了跟踪误差的编码器，

拉普拉斯

看样子大家 控制原理，都喜欢逃课啊

jhg1977

番茄唐龙 发表于 2013-9-1 16:03
在开环控制下步进电机主要靠细化步距角，或步进细分来控制气传动精度的，这个和其机械制造精度及驱动器的 ...

步进闭环控制已经比较成熟，韩国日本都有成熟产品，国内泰科伺服有类同的仿造产品，可以完全避免失步的问题。
当然在选型的时候仍然需要把扭矩、惯量搭配好。
步进的优点是静止时无抖动，所以在这方面有要求的场合如CCD等检测设备是优选的。
交流伺服的速度和精度那是没得说，但静止的时候有微抖动。

奇_点

中等公差belee 发表于 2013-8-30 13:42
我一直没想通的是这个，在给定电压下（即给定磁场下）电子在一根导线里可以定向移动，那么北京到广东的直达 ...

要分离，观测电子有离子阱可以捕捉

中等公差belee

番茄唐龙 发表于 2013-8-31 07:42
这只是现阶段的理论，而且电子在导体中流动并不是单独的它是整体的，也就是整个电子云被电场驱动，不存在 ...

好吧，既然单个原子不会跑到广东去，那么他们组团应该可以去吧

黄种人12345

新手，学习

番茄唐龙

沙滩的足迹 发表于 2013-8-31 11:51
不同意你最后一条。步进最大的弱点就是容易丢步，控制不得当或过载的情况。伺服是全能的，速度牛比，精度 ...

其实伺服也未必是全能的，比如在某些环境干扰特别强的地方，没法构成闭环系统，而又要求较高的位置精度，那最好的选择就是步进电机了，伺服在没有闭环反馈系统的情况下和瞎子无异，所以具体应用是要分具体场合的，另外你说步进电机容易丢步，那是应为你给的脉冲频率超过了其额定的启动频率或者运行频率抑或电机转矩与负载惯量的比值太小，所以才会丢步，而这些多是在最初的设计要考虑的，步进电机不是为丢步或越步而设计的，没有用不好的东西，只有不会用的。

番茄唐龙

番茄唐龙 发表于 2013-9-1 15:54
有争论是好事，但不要伤了和气。

在开环控制下步进电机主要靠细化步距角，或步进细分来控制气传动精度的，这个和其机械制造精度及驱动器的控制精度有关，而伺服一般是闭环控制的，可以通过编码器的位置传感器反馈角速度及位置信号，所以在编码器每一转的脉冲反馈数量达到一定值时其控制精度是相当高的，但是步进电机也可以做成闭环系统的，另外步进电机的传动误差不会积累的，转子每转完一圈误差自动清零，这也算一个优势吧。所以步进电机和伺服应该各有优点，主要看用在什么场合，综合性能和经济适用性来选择，没有说谁有绝对的优势压倒对方，要不现在就不会有伺服和步进之分了。愚人浅见，还请大侠们指教。

番茄唐龙

沙滩的足迹 发表于 2013-8-31 14:53
大哥，不是你专业内的事，就别搞笑了，给你补点课：

1.步进电机的步走的再细再精，从本质上说，他也是 ...

有争论是好事，但不要伤了和气。