原创电机的反电动势了解及步进电机的基本特性

 2022-8-29 13:58  1969 9 2 分类: 工业电子文集: 德国Trinamic电机驱动芯片

电动势，是导体内电子运动的必要条件，也是电子运动趋势的一种表现，因而具有一定的方向性。

电动势的方向，规定为从电源的负极，经过电源内部指向电源的正极，即与电源两端电压的方向相反。

反电动势，是指由反抗电流发生改变的趋势而产生电动势。

反电动势一般出现在电磁线圈中，如继电器线圈、电磁阀、接触器线圈、电动机、电感等。
对于电动机产品，定子部分是电能的输入端，而转子部分则是电机做功的输出端；通过定子部分输入的电能，一部分用于转子部分做功，另一部分则会消耗于线路内阻，以及其他损耗。
转子部分产生的反电动势，即电动机做功的要素。反电动势消耗了电路中的电能，但它并不是一种“损耗”，与反电动势对应的那部分电能，将转化为用电设备的能量输入。
影响电机反电动势的因素，包括定子绕组的匝数、转子磁体产生的磁场、转子角速度和定子与转子之间的气隙。
变压器的输出电压、绕线式转子电机的转子开路电压，是比较直观的可以测量的感应电动势，也是反电动势；
对于永磁同步电机，通过某种方式将转子拖动后，在定子绕组的接线端测量电机的反电动势。
电机的反电动势，是制约电机电流的要素， 如果电动机运行时，由于负载过大、机械性故障等因素而停转，这时就没有反电动势，相当于电阻很小的绕组线圈，直接被接在电源两端，额定电压下的电流会很大，电动机绕组将会因为电流过大而烧毁。
由此我们就可以较好地理解，电机堵转试验、电机起动瞬间，因为转子处于静止状态下，没有反电动势的抵抗，是导致电流特别大的根本原因。
同样的，对于电机的输入电压较低的情况，电机转子无法转动，也无反电动势产生，电动机也就很容易被烧坏。
步进电机的一些特点：
1．一般步进电机的精度为步进角的 3-5%，且不累积。
2．步进电机外表允许的最高温度。 步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏 130度以上，有的甚至高达摄氏 200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏 80-90度完全正常。
3．步进电机的力矩会随转速的升高而下降。 当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。
4．步进电机低速时可以正常运转，但若高于一定速度就无法启动，并伴有啸叫声。步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速） 。
步进电动机以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高，步进电机将会在更多的领域得到应用。
步进电机广泛应用于医疗机械、3D打印机等精密仪器上，是目前非常常见的电机，而讲到电机驱动，不得不提到的就是TMC电机驱动芯片了，德国TRINAMIC推出的步进电机驱动芯片在步进电机行业中，一直是顶尖的存在。拥有多项专利技术，使步进电机运行更静音，更平稳，还有堵转检测及节能专利技术。