步進電動機運行轉矩的分量及短路制動轉矩
王宗培 孫旭東（哈爾濱工業大學）
【摘 要】應用疊加原理，將步進電動機穩態運行時的繞組電流分解成2個分量，并將運行轉矩分解為與這2個電流相對應的2個分量，進而對其中的由旋轉感應電壓產生的短路制動轉矩分量及其對電動機運行的作用進行了分析，對其計算公式進行了試驗校核。文中的討論有助于深入認識步進電動機的運行特性、控制規律及設計規律。
【敘 詞】步進電動機運行轉矩／短路制動轉矩
l 引言
步進電動機由于其結構及運行方式的特殊性，運行過程與一般電動機有較大的不同，運行理論也遠不及傳統電動機成熟，這給步進電動機的應用帶來很多不便。步進電動機運行由于通電萬式及電流波形的復雜性，電流及運行轉矩的計算常常不得不借助于值方法。數值方法可對具體的步進電動機系統進行仿真，算出所需的結果，但要從中得出有普遍意義的規律性的認識，還得輔之以概念性的理論分析。
本文應用迭加原理，將步進電動機運行時的繞組電流分成2個分量，即外加電壓產生的電流分量和旋轉感應電壓產生的電流分量。相應地，運行轉矩也分成2個對應的分量，進一步對旋轉感應電壓產生的轉矩分量進行分析和試驗研究。
2數學模型
以五相混合式步進電動機星接橋式驅動的典型系統為例進行分析，其主電路的拓撲結構如圖1所示。這是一個五相對稱結構的系統，只要分析一相的主電路，其他相都相似。以a相電路為例：
a．ta導通時ia的正向回路。電源正端經ta到a繞組，再經其他反向導通的相繞組及相應的功放管至電源負端。
b．ta關斷時ia的正向回路。a繞組內的正向電流，經其他反向導通的相繞組及相應的功放管，再經過dx回到a相繞組的端點形成閉合回路，如圖2所示。
c．tx丙導通時ia的反向回路。電源正端經其他正向導通的功放管及相繞組，至a相繞組，再通過tx到電源負端。
d．tx不導通時ia的反向回路。a繞組內的反向電流，經過da至其他正向導通的功放管及相應的繞組形成閉合回路，如圖3所示。
可見，對于任一相繞組，不論其相應橋臂的功放管導通與不導通，都可形成其正向電流或反向電流的回路。實際上，功放管只起到控制外加功放級電壓的作用，使他能正向、反向或不加到相應相的繞組上去。對于任一相繞組，其電壓方程式為：
式中vk--k相繞組的外加電壓，主要與功放管的導通情況有關，是不連續函數
r-相繞組回路的電阻
ik一一相繞組的電流
ψk相繞組的總磁鏈
ljk時為k相繞組的自感
j≠k時為k相與j相繞組間的互感
uθk——k相繞組的旋轉感應電壓
從迭加的概念出發，式(2)可改寫為：
相應地，電磁轉矩也可分為2個分量，即
式中t (1)對應于i k(1)（k=a、b、c、d、e），若忽略旋 |
