根據(jù)單相感應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的雙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)工作原理理論
一、單相感應(yīng)步進(jìn)電機(jī)工作原理
單相感應(yīng)步進(jìn)電機(jī)由鼠籠式轉(zhuǎn)子和帶有單相繞組的定子組成。當(dāng)單相交流電源饋入定子繞組時(shí)，會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)磁場(chǎng)（不是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)）。在這些條件下，轉(zhuǎn)子不會(huì)因慣性而旋轉(zhuǎn)。因此，單相感應(yīng)步進(jìn)電機(jī)本身就不能自啟動(dòng)，而是需要一些輔助啟動(dòng)手段。
如果單相感應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的定子繞組被勵(lì)磁，并通過(guò)輔助裝置使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，然后拆除啟動(dòng)裝置，則步進(jìn)電機(jī)繼續(xù)沿與啟動(dòng)相同的方向旋轉(zhuǎn)。一般建議使用雙旋轉(zhuǎn)場(chǎng)理論來(lái)分析單相感應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的性能。它解釋了為什么轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生扭矩。
二、單相感應(yīng)步進(jìn)電機(jī)雙旋轉(zhuǎn)的工作原理理論
根據(jù)單相感應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的雙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)理論，一個(gè)靜止的脈動(dòng)磁場(chǎng)可以分解為兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。兩個(gè)磁場(chǎng)大小相等但旋轉(zhuǎn)方向相反。步進(jìn)電機(jī)分別對(duì)每個(gè)磁場(chǎng)作出響應(yīng)，步進(jìn)電機(jī)中產(chǎn)生的凈轉(zhuǎn)矩等于兩個(gè)磁場(chǎng)各自產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩之和。
在數(shù)學(xué)上，場(chǎng)軸固定在空間中的交變磁場(chǎng)由下式給出：
其中，B max為正弦分布在步進(jìn)電機(jī)氣隙中的磁通密度的最大值。該磁場(chǎng)由承載頻率為ω電流的適當(dāng)分布的定子繞組產(chǎn)生，θ是從定子繞組軸測(cè)量的空間位移角。
等式的第一項(xiàng)。在正θ方向運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)，其最大值等于
_正θ方向旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)稱為正向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，負(fù)θ方向旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)稱為反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。正方向是單相異步步進(jìn)電機(jī)最初啟動(dòng)的方向。兩個(gè)磁場(chǎng)以同步速度沿相反方向旋轉(zhuǎn)。
因此，可以得出結(jié)論，一個(gè)靜止的磁場(chǎng)可以分解為兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的大小相等，并且以與靜止磁場(chǎng)脈動(dòng)相同的頻率以相同的速度以相反的方向旋轉(zhuǎn)。這種基于將靜止脈動(dòng)磁場(chǎng)分解為兩個(gè)相反旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的理論稱為單相感應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的雙旋轉(zhuǎn)場(chǎng)理論。
當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，產(chǎn)生的兩個(gè)力矩大小相等，方向相反。因此，在靜止?fàn)顟B(tài)下，凈扭矩為零。然而，如果轉(zhuǎn)子通過(guò)一些輔助裝置在任一方向上獲得初始旋轉(zhuǎn)，則由于作用在任一初始旋轉(zhuǎn)方向上的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)引起的轉(zhuǎn)矩將大于由于另一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)引起的轉(zhuǎn)矩。因此，步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生與初始旋轉(zhuǎn)方向相同的凈扭矩。因此，步進(jìn)電機(jī)將保持與初始旋轉(zhuǎn)相同的方向運(yùn)行。
