步进电动机

4-1.何为步进电动机？
答：步进电动机是将电脉冲信号转换为相应的角位移或直线位移的一种特殊电机。

4-2.如何控制步进电动机输出的角位移或线位移量？步进电动机有哪些优点？ 答：控制步进电动机输出的角位移或线位移量是利用每输入的电脉冲信号进行控制。

优点，一是输出角位移量或线位移量不受电压的大小、负载的大小、环境条件等外界各种因素的干扰；二是步进电动机在不失步的情况下运行，其步距误差不会长期积累；三是控制性能好；四是有些型式的步进电动机在停止供电的状态下还有定位转矩，在停机后某些相绕组仍保持通电状态时，具有自锁能力。

4-3.怎样确定步进电动机转速的大小？与负载转矩大小有关系吗？怎样改变步进电动机的转速？
答：反应式步进电动机的转速取决于脉冲频率f 、转子齿数r Z 和拍数N ，即：N Z f
r 60n =，而与电压、负载、温度等因素等无关。

当转子齿数一定时，转子旋转速度与输人脉冲频率成正比。

因此，改变脉冲频率可以改变转速。

4-4何为反应式步进电动机的步距角？它与哪些因素有关？
答：步进电动机每走一步所转过的角度称为步距角；步距角取决于转子齿数r Z 和
拍数N ，即：Cm Z N Z N r t
r 0s 360360===θθ，而拍数N 又取决于通电状态C 和电机的相数m 。

4-5.什么是反应式步进电动机的静稳定区和初始平衡位置？什么是最大静转矩？最大静转矩与哪些物理量有关？
答: 反应式步进电动机的静稳定区是指通电状态不变，电机处于稳定状态的区域，静稳定区在πθπ<<-之间。

初始稳定平衡位置是指步进电动机在空载情况下，控制绕组中通以直流时转子的最后稳定平衡位置（或称零位）。

最大静转矩是指步进电动机在规定的通电相数下矩角特性上的转矩最大值。

在一定通电状态下，最大静转矩与电流的平方成正比。

4-6. 反应式步进电动机的起动频率和运行频率为什么不同？连续运行频率和负载转矩有什么关系？为什么？
答: 起动频率要比连续运行频率低得多，这是因为电动机刚起动时转速等于0，在起动过程中，电磁转矩除了克服负载阻转矩外，还要克服转动部分的惯性转矩dt d Ω
J 。

因此起动时电机的负担比连续运转时为重。

如果起动时脉冲频率过高，则转子的运动速度就跟不上定子磁场旋转的速度，转子就要落后于稳定平衡位置一个角度。

当落后的角度使转子位置在动稳定区之外，步进电动机就要失步或振荡，使电机不能起动。

因此，为了能正常起动，起动频率不能过高，但当电机一
旦起动以后，如果再逐渐升高脉冲频率，由于这时转子角加速度dt d Ω
较小，惯性矩不大，因此电机仍能升速。

显然连续运行频率要比起动频率高。

连续运行频率和负载转矩的关系也就是矩频特性关系，因为在运行时负载转矩要与电磁转矩平衡，而电磁转矩和脉冲频率的关系称为矩频特性，所以连续运行频率随负载转矩的增加而下降。

5-1何为自整角机？
答：自整角机是一种感应式交流微特电机，它能实现转轴的转角与电信号之间的相互变换，自整角机是具有自动整步能力。

5-2．简要说明力矩式自整角机中发送机和接收机定子绕组中合成磁动势的性质。

答：力矩式自整角机实际运行时，发送机和接收机同时励磁，定子绕组分别同时
产生磁密F B 和J B ，其磁场为脉动磁场，脉动磁场的轴线分别与转子励磁磁场的
轴线重合；因此，两磁动势合成还是一个脉动磁动势。

5-3. 什么是力矩式自整角机的整步转矩和比整步转矩？
答：力矩式自整角机的接收机转子在失调时所产生的电磁转矩来促使转子和发送机转子协调，这个转矩称为整步转矩。

当失调角为10时，力矩式自整角机的整步转矩称为比整步转矩。

5-4力矩式自整角机的接收机中整步转矩是如何产生的，它与哪些因素有关？ 答：力矩式自整角机的失调角定义为发送轴和接收轴的转角差θ。

接收机定子交轴磁密Bq （即与转子绕组轴线垂直的分量）与其励磁磁密相互作用产生整步转矩。

整步转矩与失调角θ的正弦函数成正比，在失调角很小时，Tem 近似与失调角θ成正比。

凸极式自整角机的整步转矩由两个不同性质的分量所组成，一个是整步绕组中的电流和励磁绕组建立的主磁通相互作用而产生的电磁整步转矩θsin 221
1q q f Z X f U K T =；另一个是由于直轴和交轴磁阻不同而引起的反应转矩θsin2T m 22=T 。

隐极式自整角机无反应整步转矩，只有电磁整步转矩。

5-5什么是力矩式自整角机的静态误差？产生静态误差主要取决于哪些因素？ 答：静态误差：当发送机与接收机静态协调时，两者转子转角之差为接收机的静态误差。

静态误差是衡量接收机跟随发送机的静态准确程度指标。

静态误差越小，则接收机跟随发送机的能力越强。

力矩式自整角机的静态误差主要取决于比整步转矩（失调角θ=1°时产生的整步转矩）和摩擦转矩的大小。

5-6控制式自整角机的作用是什么？输出的信号与哪些因素有关？
答：控制式自整角机的作用是作为角度和位置的检测元件，将机械角度转换为电信号或将角度的数字量转换为电压模拟量。

具体说是接收机不带负载，只输出一个与发送机、接收机转子之间的角位移有关的电压信号。

输出的信号与失调角、控制式自整角机的精度等级及相应的主要技术指标有关。

5-7控制式自整角机和力矩式自整角机的励磁是否相同？
答：不同，控制式自整角机运行时，只有发送机励磁，ZKB不励磁；力矩式自整角机的发送机ZLF和接收机ZLJ转子绕组都要励磁。

5-8如果励磁电压降低或频率升高，力矩式自整角接收机产生的最大整步转矩如何变化?为什么?
答：力矩式自整角接收机产生的最大整步转矩
2
2
1
m
1
q
q
f
Z
X
f
U
K
T
，它和励磁电压
的平方成正比，和电源的频率成反比，因此，励磁电压降低或频率升高使最大整步转矩减小。

5-9．如果在力矩式自整角机系统中将发送机和接收机的整步绕组轮换相接(例如a1—b2、b1—c2、c1-a2)，试分析这时发送机和接收机转子的协调位置具有什么特点?
答：与教材上讲的比较，这时发送机和接收机转子的协调位置多了120度。

自分析。

5-10一般力矩式自整角机为什么采用凸极式结构，而不采用隐极式结构？答：由于自整角机的精确度和运行可靠性在很大程度上取决于比整步转矩的大小，而力矩式自整角机采用凸极式结构比采用隐极式结构的比整步转矩大，系统灵敏度高。

5-11什么是自整角变压器的比电压？比电压大好还是小好，为什么?
答：自整角变压器在协调位置附近，失调角为10时的输出电压称为比电压。

比电压越大，表示系统的精度和灵敏度越高。

因此，比电压大好。