步進電機系統(tǒng)不同參數(shù)對振動特性的影響(2)
王宗培 趙書韜（哈爾濱工業(yè)大學 150001）
程 智 陳永校（浙江大學）
摘 要 介紹電動機本身的參數(shù)，如繞組電路的電感、電阻、繞組匝數(shù)、定位轉(zhuǎn)矩、電勢波形等對振動特性的影響。
敘 詞 步進電動機振動特性繞組參數(shù)
1 繞組電感的影響
假定繞組電感可以獨立變化，電感不同時仿真的振動特性如圖1所示。曲線表明電感變化對振動特性有顯著的影響：在低頻段，電感變化時諧振點不變，峰值隨電感增大稍有增加，但不明顯；在中頻段，諧振點不變，隨著電感增大諧振區(qū)變窄，峰值增大，但也不明顯；對高頻不穩(wěn)定區(qū)的影響顯著，電感增大時，不穩(wěn)定區(qū)的起始頻率變低，不穩(wěn)定性加劇。曲線清楚表明，電感降到實際值的寺時，在正2 000～6 000脈沖／s范圍內(nèi)幾乎沒有不穩(wěn)定現(xiàn)象，運行很平穩(wěn)。可見電感減小可使高頻不穩(wěn)定區(qū)向更高的頻域移動，與電壓提高的作用類似，而且還不會對中頻段的振蕩產(chǎn)生不利的影響。
2 繞組電阻的影響
繞組電阻的獨立改變不是太困難，如改變繞組的線徑。線徑增大，電阻減小，它的極限受到槽滿率的限制；線徑減小，電阻變大，這受電動機溫升的限制，當然也可以外加電阻，但這會增加整個系統(tǒng)的損耗和發(fā)熱，沒有特殊的作用和霈要的情況下不會采用。
圖2表示電阻不同時仿真的振動特性。可以看出，電阻變化對諧振點和不穩(wěn)定區(qū)的頻域基本無影響；隨著電阻的增大，低頻諧振點的振幅稍有提高，這可從改變通電狀態(tài)時電流變化率加快去理解它；中頻振蕩和高頻不穩(wěn)定區(qū)的振幅則隨電阻增大而有所下降，這是因為電阻增大時電磁阻尼有所加強的緣故。
3 繞組匝數(shù)的影響
繞組匝數(shù)改變時，繞組的電阻、電感、旋轉(zhuǎn)電壓系數(shù)和轉(zhuǎn)矩系數(shù)同時發(fā)生變化，這些參數(shù)的變化對振動特性產(chǎn)生綜合的影響。設(shè)改變后的每極匝數(shù)為n0，改變前的為na0，它們的比值為：
以有無下標“o”來區(qū)分改變前和后的各個量。通常讓每極安匝數(shù)保持不變，則額定相電流為：
參數(shù)變化相應地為：電感
在保持槽滿率不變的情況下，電阻
旋轉(zhuǎn)電壓系數(shù)
轉(zhuǎn)矩系數(shù)
功放級電壓隨匝數(shù)成正比，這樣構(gòu)成的系統(tǒng)大體上功率對應相等。振動特性仿真的結(jié)果如圖3所示。可以看出低頻諧振的情況基本上沒有變化；原有中頻振蕩的峰值變化不很明顯，隨著匝數(shù)增加開始有所增大，而后又逐漸下降，且在匝數(shù)減少或增高時都出現(xiàn)新的中頻諧振點，約在原諧振點頻率的2倍處；高頻諧振點（3 000脈沖／s）的峰值隨匝數(shù)增加而增大；高頻不穩(wěn)定區(qū)因匝數(shù)減少而向較高的頻域移動，所以匝數(shù)減小到一定程度時，高頻運行的平穩(wěn)性有明顯改善。
如果功放級電壓保持不變，僅改變繞組的匝數(shù)和電流，那么所比較的系統(tǒng)功率不相等，匝數(shù)增加時 |
