現(xiàn)以兩相與三相步進電機為例詳細(xì)說明步進電機的相數(shù)與特性的關(guān)系。相數(shù)與特性綜合概述為:
高分辨率
根據(jù)式θs=180°/pnr,步距角為180/pnr,故相數(shù)p越大,角分辨率越高。提高分辨率,可以提高定位控制精度,改善低速失步,使多相控制成為可能,并且可以改善阻尼(改善制動性能,減小停止時的超調(diào)量和制動時間)。詳細(xì)說明在驅(qū)動技術(shù)部分。
低振動
如下圖,表示的是兩相和三相步進電機的轉(zhuǎn)矩波動,相數(shù)愈多,換相的兩相繞組動態(tài)轉(zhuǎn)矩曲線的交點轉(zhuǎn)矩值tg與最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩th的相對誤差愈小。tg為電機所帶負(fù)載轉(zhuǎn)矩的下限值,(th— tg)/th為轉(zhuǎn)矩波動的相對誤差,相數(shù)越多,此值越小,對降低振動越有利。亦即,相數(shù)越多,電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩波動幅值越小,頻率越高,產(chǎn)生的振動越小(有關(guān)說明在后面章節(jié))。
高轉(zhuǎn)速
多相步進電機的優(yōu)點是能高速響應(yīng)。步進電機為同步電機,繞組電流頻率與轉(zhuǎn)子速度成正比例,若電機高速運轉(zhuǎn),則繞組電流角頻率ω增加,使繞組電感l(wèi)產(chǎn)生的電抗ωl加大,從而降低電流,致使轉(zhuǎn)矩下降。
當(dāng)用數(shù)千pps驅(qū)動步進電機時,電機繞組阻抗z與直流電阻相比,電抗ωl將大幅增加。當(dāng)電機高速運轉(zhuǎn)時,如電壓v一定,則電機相電流為v/ωl。機械角速度ωm為ω=nrωm,則對相同機械角速度的電機,電流與nr成反比。
根據(jù)式θs=180°/pnr,兩相nr=50時,步距角為1.8°;五相nr=20時,步距角為1.8°。當(dāng)這兩種步進電機以相同的轉(zhuǎn)速高速旋轉(zhuǎn)時,五相繞組的電流是兩相的2.5倍,因為電流小則轉(zhuǎn)矩小,所以五相的轉(zhuǎn)矩比兩相的要大。