步進電機矩頻特性曲線分析

下圖是和利時的某型3相步進電機的矩頻特性曲線。所謂矩頻特性曲線，是指步進電機扭矩與輸入信號頻率關系的曲線，其實相當于其他電機如伺服電機的轉矩-轉速特性曲線。

從曲線上可以看出，隨著輸入頻率的升高，步進電機扭矩下降很快。這應該可以解釋步進電機“失步”的現象，當輸入頻率升高后，電機輸出減少，響應就跟不上了，于是就出現了“失步”。可以看到從1KHz開始，頻率再高，電機實際輸出的扭矩就開始減小了，不妨稱其為“截止頻率”。

圖上還可以看到最下面是電機的轉速，對應1KHz的是100rpm.由圖上可知此時步距角為0.6度

0.6*1000=600度——這是1s電機轉過的角度

600*60=36000度——這是1min電機轉過的角度

36000/360=100轉——這就是電機轉速，每min100轉

這里0.6度的步距角是電機的半步步距角，而實際工作時的步距角與驅動器有關。

再看下圖，是從和利時步進電機驅動器30806n手冊里截的圖。

這是驅動器上撥碼開關對步距角進行細分。以400步/轉為例，表示一轉400步，這樣360度/400=0.9度，步距角為0.9度。矩頻曲線圖上的0.6度，算一下其實就是600步/轉。

我們再隨便拿一個細分出來，以10000步/轉為例吧，此時步距角為360/10000=0.036度，這樣電機控制精度就相當高了。如果驅動器還是輸出1KHz的信號，這時的轉速就變成了0.036*1000*60/360=6rpm

也就是說轉速只有6轉每分鐘了。精度上去了，而速度下來了。

其實學過自動控制原理，或對控制理論知識了解的朋友都清楚，控制系統三個重要指標——穩定性、快速性、準確性，即穩、快、準。對于控制系統而言，在穩定工作的前提下，快速性和準確性往往是一對矛盾，響應快了，控制精度就會差些；精度提高了，響應就慢了下來。這要根據控制的要求和目標來定。上面的步進電機也同樣反映出這個問題，細分得每步步數多了，也就是控制得精細了，精度高了，這時轉速也變慢了。