自动控制元件讲义.docx

自动控制元件讲义.docx

《自动控制元件讲义.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动控制元件讲义.docx（38页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

自动控制元件讲义

1.1直流电机

在微型控制电机中，直流电机包括直流伺服电动机、直流测速发电机，前者将电能转换为机械能，后者将机械能转换为电能。

二者在结构上没有差别。

直流电机虽然结构比较复杂，造价比较高，但是因其具有良好的启动和调速特性，被广泛应用于各种自动控制系统中。

1.1.1直流电机分类

直流电机按结构及工作原理可分为无刷直流电机和有刷直流电机。

有刷直流电机可分为永磁直流电机和电磁直流电机。

电磁直流电动机又分为串励直流电机、并励直流电机、他励直流电机和复励直流电机。

永磁直流电机又分为稀土永磁直流电机、铁氧体永磁直流电机和铝镍钴永磁直流电机。

下面分别简单介绍。

一电磁直流电机按照励磁方式可分为他励电机、并励电机、串励电机和复励电机。

1．他励电机

见图1-1。

励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电。

图1-1他励电机图1-2并励电机

2．并励电机

见图1-2。

励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电。

3．串励电动机

见图1-3。

励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。

图1-3串励电机图1-4复励电机

4．复励电动机

见图1-4。

励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同一电源上。

二永磁式直流电机

永磁式直流电机也由定子磁极、转子、电刷、外壳等组成， 定子磁极采用永磁体（永久磁钢），有铁氧体、铝镍钴、钕铁硼等材料。

按其结构形式可分为圆筒型和瓦块型等几种。

录放机中使用的电多数为圆筒型磁体，而电动工具及汽车用电器中使用的电机多数采用专块型磁体。

三无刷直流电机

无刷直流电机是采用半导体开关器件来实现电子换向的，即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。

它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点，广泛应用于高档录音座、录像机、电子仪器及自动化办公设备中。

1.1.2直流伺服电动机

一有刷直流伺服电动机结构及工作原理

有刷直流伺服电动机结构与普通小型直流电动机相同，由定子（磁极）、转子（电枢）和机座等部分构成。

见图1-5。

图1-5有刷直流伺服电动机基本结构

磁极：

用来在电机中产生磁场。

永磁式直流电动机的磁极由永久磁铁做成；励磁式直流电动机的磁极上绕线圈，线圈中通过直流电，形成电磁铁。

磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称为励磁。

转子（电枢）：

由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。

电枢铁心由硅钢片叠装而成。

电枢绕组由结构、形状相同的线圈组成。

直流伺服电动机的工作原理与普通直流电动机相同。

励磁绕组中流过电流所产生的磁通与电枢绕组中通过的电流互相作用时即产生电磁转矩，使伺服电动机旋转。

如图1-6a所示，直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流方向如图。

a）直流伺服电动机工作原理b）电枢感应电动势E的方向

图1-6直流伺服电动机

由于换向片和电源固定联接，无论线圈怎样转动，总是S极有效边的电流方向向里,N极有效边的电流方向向外。

电动机电枢绕组通电后中受力（左手定则）按顺时针方向旋转。

线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动势。

由右手定则，感应电动势的方向与电流的方向相反。

电枢感应电动势：

（V）（1-1）

式中，

：

反电动势常数；n：

电动机转速；：

磁通。

由图1-6b可知，电枢感应电动势Ea与电枢电流或外加电压方向总是相反，故称反电势。

电枢回路电压平衡式：

（1-2）

式中，Ua：

外加电压；Ra：

绕组电阻。

电磁转矩：

直流电动机电枢绕组中的电流（电枢电流Ia）与磁通相互作用，产生电磁力和电磁转矩，直流电机的电磁转矩公式为

（N•m）（1-3）

式中，

：

电磁转矩常数；：

线圈所处位置的磁通；Ia：

电枢绕组中的电流。

转矩平衡关系：

电动机的电磁转矩Te为驱动转矩,它使电枢转动。

在电机运行时，电磁转矩必须和机械负载转矩及空载损耗转矩相平衡，即

（N•m）（1-4）

式中，

：

机械负载转矩；

：

空载转矩。

转矩平衡过程：

当电动机轴上的机械负载发生变化时，通过电动机转速、电动势、电枢电流的变化，电磁转矩将自动调整，以适应负载的变化，保持新的平衡。

例：

设外加电枢电压Ua一定，Te=TL（平衡），此时，若TL突然增加，则调整过程为：

二直流力矩电动机结构和工作原理

直流力矩电机属于输出低转速、大力矩的伺服电动机。

为了省去或简化机械变速机构，往往在驱动控制系统中采用力矩电动机来驱动机械负载。

力矩电动机反应速度快，转速波动小，能在高转矩低转速下稳定运行，机械特性和调节特性线性度好，具有高耦合刚度。

因此，它特别适合于在位置控制系统和宽调速系统中作执行元件，也适用于需要大转矩、低速、转速调节、转速反馈和需要一定张力的场合。

广泛应用于各种雷达天线的驱动、光电跟踪等高精度传动系统、以及一般仪器仪表驱动装置上。

直流力矩电动机大多采用永磁励磁。

其基本要求与直流伺服电动机相似。

为了获得大的输出转矩和低的转速，一般作成扁平结构（见图1-7）。

电机电枢铁心长度和外径之比很小（图中仅0.2左右）。

为了使电机工作稳定，电机的输出转矩不能超过最大堵转转矩。

后者又称峰值堵转转矩。

与峰值堵转转矩相应的电枢电流称为峰值堵转电流。

如果电枢电流超过峰值堵转电流，电机便去磁，需要重新充磁才能正常工作。

为了减小转矩和转速的脉动，定子采用多对磁极，电枢选用较多的槽数、换向片数和串联导体数。

力矩波动△M表示电枢处于不同位置时的输出力矩的变化，△M=[（M最大-M最小）/（M最大+M最小）]×100%。

图1-7直流力矩电动机结构

直流力矩电动机采用大内孔扁平结构，有利于电机直接套在负载轴上，提高系统的耦合刚度，使系统反应迅速，频带展宽，稳定工作，满足动态性能要求。

电机常数KL是力矩电动机的一个重要指标，它表示峰值堵转转矩与输入峰值堵转功率平方根之比,它既反映了电机本身的利用率，又考虑到电机所消耗的功率。

直流力矩电动机的总体结构可分为分装式和组装式两种。

分装式是由定子、电枢和刷架3大件组成，其余支承部分由用户根据整机安装要求自行选定。

组装式与一般电机相同，电机成一独立整体。

为了克服直流力矩电动机采用电刷、换向器带来的弊病，70年代末发展了无刷直流力矩电动机，其原理、结构与无刷直流电动机相同。

三永磁直流电动机结构和工作原理

a）圆筒式b）带软铁极靴式

图1-8铝镍钴永磁体励磁结构

永磁直流电动机在结构上除定子部分没有励磁绕组外，其电枢、电刷、换向器等零部件均与普通直流电动机相同。

图1-8中所示为铝镍钴永磁体励磁结构。

由于铝镍钴的矫顽力较小，需要较长的永磁体有效长度（图中lm）以产生足够的磁通势，所以常采用圆筒式结构，图1-8a。

为避免电枢反应磁场对永磁体的影响，在永磁电机中可加软铁极靴，图1-8b。

在电机带负载时，这种结构可以使电枢电流产生的电枢反应磁通只通过极靴而不进入永磁体，保证了工作磁通的恒定，提高了永磁体的利用率，也有利于换向。

极靴和永磁体应贴合紧密，工艺上要求较高。

采用铁氧体励磁时，可采用瓦块式结构、瓦块带极靴式结构和圆筒式结构。

前者适用各向异性材料，磁钢利用率高，结构简单，便于批量生产，但气隙磁通密度低。

瓦块带极靴式结构可提高气隙磁通密度，但结构较复杂。

圆筒式结构简单，便于生产，但材料利用率低，不利于换向。

采用稀土永磁体励磁时，其磁路结构与瓦块式相似。

但因它的矫顽力更大，磁极的径向尺寸可进一步缩小。

永磁电动机的电刷使用单性金属片或金属石墨电刷、电化石墨电刷。

 录放机中使用的永磁式直流电动机，采用电子稳速电路或离心式稳速装置。

四无刷直流电动机结构和工作原理

无刷直流电动机由电动机主体和驱动器组成。

定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。

电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。

驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：

接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。

无刷直流电动机的原理简图如图1-9所示。

图1-9无刷直流电动机的原理简图

主电路是一个典型的电压型交-直-交电路，逆变器提供等幅等频5-26KHZ调制波的对称交变矩形波。

永磁体N-S交替交换，使位置传感器产生相位差120°的U、V、W方波，结合正/反转信号产生有效的六状态编码信号：

101、100、110、010、011、001，通过逻辑组件处理产生T1-T4导通、T1-T6导通、T3-T6导通、T3-T2导通、T5-T2导通、T5-T4导通，也就是说将直流母线电压依次加在A+B-、A+C-、B+C-、B+A-、C+A-、C+B-上，这样转子每转过一对N-S极，T1-T6功率管即按固定组合成六种状态的依次导通。

每种状态下，仅有两相绕组通电，依次改变一种状态，定子绕组产生的磁场轴线在空间转动60°电角度，转子跟随定子磁场转动相当于60°电角度空间位置，转子在新位置上，使位置传感器U、V、W按约定产生一组新编码，新的编码又改变了功率管的导通组合，使定子绕组产生的磁场轴再前进60°电角度，如此循环，无刷直流电动机将产生连续转矩，拖动负载作连续旋转。

正因为无刷直流电动机的换向是自身产生的，而不是由逆变器强制换向的，所以也称作自控式同步电动机。

无刷直流电动机的位置传感器编码使通电的两相绕组合成磁场轴线位置超前转子磁场轴线位置，所以不论转子的起始位置处在何处，电动机在启动瞬间就会产生足够大的启动转矩，因此转子上不需另设启动绕组。

由于定子磁场轴线可视作同转子轴线垂直，在铁芯不饱和的情况下，产生的平均电磁转矩与绕组电流成正比，这正是他励直流电动机的电流-转矩特性。

无刷直流电动机的位置传感器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型。

采用磁敏式位置传感器的无刷直流电动机，其磁敏传感器件（例如霍尔元件、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等）装在定子组件上，用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。

采用光电式位置传感器的无刷直流电动机，在定子组件上按一定位置配置了光电传感器件，转子上装有遮光板，光源为发光二极管或小灯泡。

转子旋转时，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件将会按一定频率间歇间生脉冲信号。

采用电磁式位置传感器的无刷直流电动机，是在定子组件上安装有电磁传感器部件（例如耦合变压器、接近开关、LC谐振电路等），当永磁体转子位置发生变化时，电磁效应将使电磁传感器产生高频调制信号（其幅值随转子位置而变化）。

五直流伺服电动机基本特性

1．直流伺服电动机静态特性

对于直流伺服电动机，静态特性是指当控制电压和负载转矩均不变的情况下，电机运行在一定转速时对应的稳定工作状态时所具有的特性。

直流电动机通常以机械特性和调节特性表征其静态工作特性。

机械特性是指在控制电压一定的情况下，电动机电磁转矩Te与转速n之间的关系Te=f（n）；调节特性是指在负载转矩一定的情况下，转速与控制电压之间的关系n=f（Ua）。

图1-10永磁直流电动机的机械特性曲线簇和调节特性曲线簇。

a）机械特性b）调节特性

图1-10直流伺服电动机静态特性曲线

从直流伺服电动机的调节特性可以看出，电磁转矩一定时，控制电压愈高，电动机转速愈高，转速与控制电压成正比。

调节特性与横轴交点的横坐标为负载转矩一定时的始动电压。

当负载转矩大于零并为一定值时，电动机的控制电压大于相应的始动电压，则电机的电磁转矩大于负载转矩，电动机才能起动并达到 某一转速；反之，控制电压小于相应的始动电压，则电动机的最大电磁转矩小于负载转矩，它就不能起动。

我们称调节特性曲线的横坐标从零到始动电压的这一范围为在一定负载转矩时的控制失灵区。

显然，失灵区的大小与负载转矩成正比，即负载转矩愈大，始动电压也愈大。

直流伺服电动机的机械持性和调节特性都是一组平行线，线性度好，这是直流伺服电动机很可贵的优点。

但是，以上所述结论是在假设电动机磁路磁化曲线为直线和不计电枢反应的情况下得到的，实际工作中的直流伺服电动机其机械持性和调节持性都是一条接近于直线的曲线，线性度不是十分理想。

2．直流伺服电动机动态特性

动态工作特性是指实际的动作与相应的动作命令之间的响应关系。

图1-11直流伺服电动机等效电路

直流伺服电动机的等效电路如图1-11所示。

电路的电压平衡方程和力矩平衡方程的拉氏变换为:

（1-5）

（1-6）

（1-7）

（1-8）

式中，La：

电枢电感；J：

转动惯量；

：

转动角速度；

：

转动部分阻尼系数。

上述特性可以用图1-12的方框图表示：

图1-12直流伺服电动机方框图

令，

，为电机转速；

，为电磁时间常数；

，为机械时间常数。

则在控制电压作用下，直流伺服电动机输出转速的过渡过程曲线（不同曲线对应的电机时间常数不同）如图1-13。

图1-13直流伺服电动机输出转速的过渡过程曲线

图中，n0为直流伺服电动机理想空载转速。

1.1.3直流测速发电机

一直流测速发电机结构及工作原理

直流测速发电机结构与直流伺服电动机相似，也由定子（磁极）、转子（电枢）和机座等部分构成。

直流测速发电机原理图见图1-14a。

电枢电动势：

（1-9）

测速发电机空载时，其输出电压Ua为

（1-10）

当直流测速发电机负载时，电枢绕组中因流过电枢电流Ia而在电枢绕组电阻Ra上产生电压降Ia·Ra，如果忽略电枢反应、工作温度对主磁通的影响，忽略电刷与换向器之间的接触压降，则有:

（1-11）

得

（1-12）

由上式可见，只要主磁通、接触电压降、电枢电阻Ra、负载电阻RL为常数，则输出电压Ua与电机的转速n成线性关系。

a）直流测速发电机原理图b）直流测速发电机输出特性曲线

图1-14直流测速发电机

二直流测速发电机基本特性

由直流测速发电机工作原理可知：

输出电压Ua与电机的转速n成线性关系。

输出电压Ua随电机转速n变化而变化的关系曲线称为输出特性，如图1-14b实线所示。

负载电阻RL的值越大时，曲线斜率越大，测速发电机灵敏度越高。

考虑到温度影响，电枢反应和电刷与换向器接触压降的影响，直流测速发电机实际输出特性如图1-14b中虚线所示。

1.2步进电机

1.2.1步进电机基本工作原理

一步进电机基本原理

步进电动机是一种将脉冲信号变换成相应的角位移（或线位移）的电磁装置，是一种特殊的电动机。

一般电动机都是连续转动的，而步进电动机则有定位和运转两种基本状态，当有脉冲输入时步进电动机一步一步地转动，每给它一个脉冲信号，它就转过一定的角度。

步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步，因此只要控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序，便可获得所需的转角、转速及转动方向。

一个步进电机系统的组成如图1-20所示。

图1-20步进电动机系统原理图

根据步进电机的电流，需要配用大于或等于此电流的驱动器。

如果需要低振动或高精度时，可配用细分型驱动器。

对于大转矩电机，尽可能用高电压型驱动器，以获得良好的高速性能。

步进电机驱动器不合理一般引起的故障现象包括：

不工作，丢步（也可能电机力不够），时走时停，大小步，震动大，抖动明显，乱转等。

步进电机还涉及到控制器的设计，因为步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由单片机（或其它如PLC（可编程控制器），FPGA（可编程逻辑器件）等）产生。

控制器基本原理作用如下：

1．控制换相顺序通电换相这一过程称为脉冲分配。

例如：

三相步进电机的三拍工作方式，其各相通电顺序为A-B-C-D，通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A，B，C，D相的通断。

2．控制步进电机的转向如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。

3．控制步进电机的速度如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。

两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。

调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。

二步进电机分类

1．步进电动机按其输出转矩划分

可以分为快速步进电动机和功率步进电动机。

快速步进电动机连续工作频率高而输出转矩较小，一般在N·cm级，可以作为控制小型精密机床的工作台（例线切割机床）也可以和液压转矩放大器组成电液脉冲马达去驱动数控机床的工作台，而功率步进电动机的输出转矩就比较大是N·m级的，可以直接去驱动机床的移动部件。

2．步进电动机按其励磁相数划分

可以分为三相、四相、五相、六相甚至八相。

一般来说随着相数的增加，在相同频率的情况下，每相导通电流的时间增加，各相平均电流会高些，从而使电动机的转速-转矩特性会好些，步距角亦小。

但是随着相数的增加，电动机的尺寸就增加，结构亦复杂，目前多用3～6相的步进电动机。

3．步进电动机按其工作原理划分

主要有反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）。

永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度。

反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。

反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。

混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。

它又分为两相和五相：

两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度，这种步进电机的应用最为广泛。

目前，在国际上，混合式步进电动机也是最有发展前景的步进电机，其发展趋势可以总结如下：

1．继续沿着小型化的方向发展。

随着电动机本身应用领域的拓宽以及各类整机的不断小型化，要求与之配套的电动机也必须越来越小。

瑞士ESCAP公司最近研制出外径仅10mm的步进电动机。

2．改圆形电动机为方形电动机。

由于电动机采用方型结构，使得转子有可能设计得比圆形大，因而其力矩体积比将大为提高。

同样机座号的电动机，方形的力矩比圆形的将提高30％～40％。

3．对电动机进行综合设计，即把转子位置传感器，减速齿轮等和电动机本体综合设计在一起，这样使其能方便地组成一个闭环系统，因而具有更加优越的控制性能。

4．向五相和三相电动机方向发展。

目前广泛应用的二相和四相电动机，其振动和噪声较大，而五相和三相电动机具有优势性。

而就这两种电动机而言，五相电动机的驱动电路比三相电动机复杂，因此三相电动机系统的性能价格比要比五相电动机更好一些。

1.2.2步进电动机技术参数

一重要参数

1．相数

产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数，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°。

在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。

如果使用细分驱动器，则‘相数’将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。

目前应用最广泛的是两相和四相，四相电机一般用作两相，五相的成本较高。

2．拍数

完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。

3．步距角

对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移。

步距角用θ表示，θ=360度/（转子齿数*运行拍数）。

以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例，四拍运行时步距角为θ=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为θ=360度/（50*8）=0.9度（俗称半步）。

这个步距角可以称之为‘电机固有步距角’，它不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。

4．定位转矩（DETENTTORQUE）

步进电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩（由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的），DETENTTORQUE在国内没有统一的翻译方式，容易使大家产生误解；由于反应式步进电机的转子不是永磁材料，所以它没有DETENTTORQUE。

5．最大静转矩

也叫保持转矩（HOLDINGTORQUE），电机在额定静态电作用下（通电），电机不作旋转运动时，电机转轴的锁定力矩，即定子锁住转子的力矩。

此力矩是衡量电机体积（几何尺寸）的标准，与驱动电压及驱动电源等无关。

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最重要的参数之一。

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。

虽然静转矩与电磁激磁安匝数成正比，与定齿转子间的气隙有关，但过份采用减小气隙，增加激磁安匝来提高静力矩是不可取的，这样会造成电机的发热及机械噪音。

静力矩选择的依据是电机工作的负载，而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。

单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。

直接起动时（一般由低速）时二种负载均要考虑，加速起动时主要考虑惯性负载，恒速运行进只要考虑摩擦负载。

一般情况下，静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好，静力矩一旦选定，电机的机座及长度便能确定下来（几何尺寸）。

二步进电动机动态指标

1．步距角精度

步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。

用百分比表示：

误差/步距角×100%。

不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在5%之内，八拍运行时应在15%以内。

一般步进电机的精度为步进角的3～5%，且不累积。

2．失步

电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。

称之为失步。

步进电动机正常工作时，每接收一个控制脉冲就移动一个步距角，即前进一步。

若连续地输入控制脉冲，电动机就相应地连续转动。

步进电动机失步包括丢步和越步。

丢步时，转子前进的步数小于脉冲数；越步时，转子前进的步数多于脉冲数。

一次丢步和越步的步距数等于运行拍数的整数倍。

丢步严重时，将使转子停留在一个位置上或围绕一个位置振动。

目前，解决步进电动机失步的方法有：

适当减小步进电动机的驱动电流；采用细分驱动方法；采用阻尼方法，包括机械阻尼法。

以上方法都能有效消除电动机振荡，避免失步现象发生。

3．失调角

转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在失调角，由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。

4．最大空载起动频率

电机在某种驱动形式、电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率。

5．最大空载的运行频率

电机在某种驱动形式，电压及额定电流下，电机不带负载的最高转速频率。

6．运行矩频特性

电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性，这是电机诸多动态曲线中最重要的，也是电机选择的根本依据，当速度越大，其输出力矩越小，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。

7．电机的共振点

步进电机均有固定的共振区域。

二、四相感应子式步进电机的共振区一般在180～250pps（每秒脉冲数）之间（步距角1.8度）或在400pps左右（步距角为0.9度），电机驱动电压越高，电机电流越大，负载越轻，电机体积越小，则共振区向上偏移，反之亦然，为使电机输出电矩大，不失步和整个系统的噪音降低，一般工作点均应偏移共振区较多。

8．电机正反转控制

当电机绕组通电时序为AB-BC-CD-DA为正转，通电时序为DA-CA-BC-AB时为反转。

最简单的反向是将A+，A-和B+，B