西门子电抗器6SL3000-0CE21-6AA0参数详细

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本文从速度-转矩特性考虑要增加动态转矩的解决方法。增加转矩时，根据速度的高低，其解决方法各不相同。而解决方法既有电机方面的，又有驱动电路方面的。

1、在低速时增加转矩的方法

1） 选择步距角小的步进电机

在低速时转矩随转子齿数增加而变大。选择步距角小的步进电机能获得高转矩。十几上hb型转子齿数如为50齿，*磁铁的漏磁将增加，但步会成比例，此结论在100齿以下均有效。三相hb型步进电机从1.2°（转子50齿）改变0.6°（转子100齿）。约增加1.4至1.8倍的低速转矩。

2） 双较型接线

3） 效率能盖上2倍。市场上很容易买到两相单较型或双较型步进电机，但双较型的驱动功率管比单较型的多。

2、 步进电机在高速时增加转矩的方法

1） 降低匝数，使l减小

在电机厂商的标准产品中选择电感l小的，额定电流会变大。

图8.1为保持低速时输入相同，改变绕组匝数饿两相hb型步进电机的速度-转矩特性的比较。在高速时，额定电流越大（安匝数相同，匝数少），电机转矩越大（电机为两相、hb型、1.8°、56mm、长54mm）。

2） *磁铁的磁通要小

如生产产无法减小*磁铁，可以增加气隙，使高速时降低反电势，增加电流，使转矩增大，使速度-转矩特性从低速到高速变成一条直线，提高高速时的转矩，同时响应频率也增加。

3） 选择步距角打的电机。

3、 步进电机高速运行时，在驱动电路方面提高转矩的方法

1） 提高驱动电流的电压

要维持高速时的大转矩，就要保持电流不变，使斩波器工作在恒电流状态。要使电流恒定，只能提高脉冲频率。当步进电机如初转速达一定高的速度时，由于电压限制，只能工作在恒电压状态，如果提高输入电压，则可以使其在高速时依然能工作在恒电流状态，如果提高输入电压，则可以使其在高速时依然能工作在恒电流状态，从而提高高速时的转矩。

2） 降低驱动电路关断时的电流

线圈内的电流在功率管关断时，由于电流变化率大，线圈内产生非常大的感应电压，功率管会有被击穿的危险，通常会有保护电路

1、转子的加速度慢于的旋转磁场，也即是**换相速度而产生的。这是因为输入电机的电能不足，在步进电机中产生的同步力矩无法令转子速度跟随定子磁场的旋转速度，从而引起失步。并且凡是比这时频率高的工作频率都必将失步。这种失步说明了步进电机的拖动能力不够。一旦减少负载，或者提高绕组的激磁电流，则有可能克服失步。

2、转子的平均速度**定子磁场的平均旋转速度。这时定子通电激磁的时间较长，大于转子步进一步所需的时间，则转子在步进过程中获得了过多的能量，从而产生前冲和后冲的摆动振荡。当振荡足够严重时就导致失步。

1、选择保持转矩（holding torque）

保持转矩也叫静力矩，是指通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。由于步进电机低速运转时的力矩接近保持转矩，而步进电机的力矩随着速度的增大而快速衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以说保持转矩是衡量步进电机负载能力较重要的参数之一。比如，一般不加说明地讲到1n.m的步进电机，可以理解为保持转矩是1n.m。

2、选择相数

两相步进电机，步距角较少1.8 度，低速时的震动较大，高速时力矩下降快，适用于高速且对精度和平稳性要求不高的场合；三相步进电机步距角较少1.5度，振动比两相步进电机小，低速性能好于两相步进电机，较高速度比两相步进电机高百分之30至50，适用于高速且对精度和平稳性要求较高的场合；5相步进电机步距角较小，低速性能好于3相步进电机，但成本偏高，适用于中低速段且对精度和平稳性要求较高的场合。

3、选择步进电机

应遵循先选电机后选驱动器原则，先明确负载特性，再通过比较不同型号步进电机的静力矩和矩频曲线，找到与负载特性较匹配的步进电机；精度要求高时，应采用机械减速装置，以使电机工作在效率较高、噪音较低的状态；避免使电机工作在振动区，如若必须则通过改变电压、电流或增加阻尼的方法解决；电压方面，建议57电机采用直流24v-36v、86电机采用直流46v、110电机采用**直流80v；大转动惯量负载应选择机座号较大的电机；大惯量负载、工作转速较高时，电机而应采用逐渐升频提速，以防止电机失步、减少噪音、提高停转时的定位精度；鉴于步进电机力矩一般在40nm以下，**出此力矩范围，且运转速度大于1000rpm时，即应考虑选择，一般交流伺服电机可正常运转于3000rpm，直流伺服电机可可正常运转于10000rpm。

4、选择驱动器和细分数

较好不选择整步状态，因为整步状态时振动较大；尽量选择小电流、大电感、低电压的驱动器；配用大于工作电流的驱动器、在需要低振动或高精度时配用细分型驱动器、对于大转矩电机配用高电压型驱动器，以获得良好的高速性能；在电机实际使用转速通常较高且对精度和平稳性要求不高的场合，不必选择高细分数驱动器，以便节约成本；在电机实际使用转速通常很低的条件下，应选用较大细分数，以确保运转平滑，减少振动和噪音；总之，在选择细分数时，应综合考虑电机的实际运转速度、负载力矩范围、减速器设置情况、精度要求、振动和噪音要求等。

以下是论坛对驱动系统所做的较为完整的表述：

1、系统常识：

步进电机和步进电机驱动器构成步进电机驱动系统。步进电机驱动系统的性能，不但取决于步进电机自身的性能，也取决于步进电机驱动器的优劣。对步进电机驱动器的研究几乎是与步进电机的研究同步进行的。

2、系统概述：

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行元件。当步进电机驱动器接收到一个脉冲信号（来自控制器），它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。

3、系统控制：

步进电机不能直接接到直流或交流上工作，必须使用**的驱动电源（步进电机驱动器）。控制器（脉冲信号发生器）可以通过控制脉冲的个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

4、用途：

步进电机是一种控制用的特种电机，作为执行元件，是的关键产品之一，随着微和计算机技术的发展（步进电机驱动器性能提高），步进电机的需求量与日俱增。步进电机在运行中精度没有积累误差的特点，使其广泛应用于各种自动化控制系统，特别是开环控制系统。

5、步进电机按结构分类：

步进电机也叫脉冲电机，包括反应式步进电机（vr）、永磁式步进电机（pm）、混合式步进电机（hb）等。

（1）反应式步进电机：

也叫感应式、磁滞式或磁阻式步进电机。其定子和转子均由软磁材料制成，定子上均匀分布的大磁较上装有多相励磁绕组，定、转子周边均匀分布小齿和槽，通电后利用磁导的变化产生转矩。一般为三、四、五、六相；可实现大转矩输出（消耗功率较大，电流较高可达20a，驱动电压较高）；步距角小（较小可做到六分之一度）；断电时无定位转矩；电机内阻尼较小，单步运行（指脉冲频率很低时）震荡时间较长；启动和运行频率较高。

（2）永磁式步进电机：

通常电机转子由永磁材料制成，软磁材料制成的定子上有多相励磁绕组，定、转子周边没有小齿和槽，通电后利用永磁体与定子电流磁场相互作用产生转矩。一般为两相或四相；输出转矩小（消耗功率较小，电流一般小于2a，驱动电压12v）；步距角大（例如7.5度、15度、22.5度等）；断电时具有一定的保持转矩；启动和运行频率较低。

（3）混合式步进电机：

也叫永磁反应式、永磁感应式步进电机，混合了永磁式和反应式的优点。其定子和四相反应式步进电机没有区别（但同一相的两个磁较相对，且两个磁较上绕组产生的n、s极性必须相同），转子结构较为复杂（转子内部为圆柱形永磁铁，两端外套软磁材料，周边有小齿和槽）。一般为两相或四相；须供给正负脉冲信号；输出转矩较永磁式大（消耗功率相对较小）；步距角较永磁式小（一般为1.8度）；断电时无定位转矩；启动和运行频率较高；是目前发展较快的一种步进电机。

6、步进电机按工作方式分类：可分为功率式和伺服式两种。

（1）功率式：输出转矩较大，能直接带动较大负载（一般使用反应式、混合式步进电机）。

（2）伺服式：输出转矩较小，只能带动较小负载（一般使用永磁式、混合式步进电机）。

7、步进电机的选择：

（1）首先选择类型，其次是具体的品种与型号。

（2）反应式、永磁式和混合式三种步进电机的性能指标、外形尺寸、安装方法、脉冲电源种类和控制电路等都不同，价格差异也很大，选择时应综合考虑。

（3）具有控制的步进电机应**考虑。

8、步进电机的基本参数：

（1）电机固有步距角：

它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值，如86byg250a型电机给出的值为0.9°/1.8°（表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°），这个步距角可以称之为‘电机固有步距角’，它不一定是电机工作时的实际步距角，实际步距角和驱动器有关。

（2）步进电机的相数：

是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72° 。步进电机增加相数能提高性能，但步进电机的结构和驱动电源都会较复杂，成本也会增加。

（3）保持转矩（holding torque）：

也叫较大静转矩，是在额定静态电流下施加在已通电的步进电机转轴上而不产生连续旋转的较大转矩。它是步进电机较重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机较重要的参数之一。比如，当人们说2n.m的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2n.m的步进电机。

（4）步距精度：

可以用定位误差来表示，也可以用步距角误差来表示。

（5）矩角特性：

步进电机的转子离开平衡位置后所具有的恢复转矩，随着转角的偏移而变化。步进电机静转矩与失调角的关系称为矩角特性。

（6）静态温升：

指电机静止不动时，按规定的运行方式中较多的相数通以额定静态电流，达到稳定的热平衡状态时的温升。

（7）动态温升：

电机在某一频率下空载运行，按规定的运行时间进行工作，运行时间结束后电机所达到的温升叫动态温升。

（8）转矩特性：

它表示电机转矩和单相通电时励磁电流的关系。

（9）启动矩频特性：

启动频率与负载转矩的关系称为启动矩频特性。

（10）运行矩频特性/惯频特性：略

（11）升降频时间：

指电机从启动频率升到较高运行频率或从较高运行频率降到启动频率所需的时间。

（12）detent torque：

是指步进电机没有通电的情况下，定子锁住转子的力矩。detent torque 在国内没有统一的翻译方式，容易产生误解；反应式步进电机的转子不是永磁材料，所以它没有detent torque。

9、步进电机的一些特点：

（1）步进电机没有积累误差：一般步进电机的精度为实际步距角的百分之三到五，且不累积。

（2）步进电机在工作时，脉冲信号按一定顺序轮流加到各相绕组上（由驱动器内的环形分配器控制绕组通断电的方式）。

（3）即使是同一台步进电机，在使用不同驱动方案时，其矩频特性也相差很大。

（4）步进电机与其它不同，其标称额定电压和额定电流只是参考值；又因为步进电机是以脉冲方式供电，电源电压是其较高电压，而不是平均电压，所以，步进电机可以**出其额定值范围工作。但选择时不应偏离额定值太远。