直流电机与步进电机区别(详细解说

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1、直流电机与步进电机张晓冬直流电机定义输出或输入为直流电能的旋转电机，称为直流电机，它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。直流电机在数控机床、光缆线缆设备、机械加工、印制电路板设备、焊接切割、机车车辆、医疗设备、通讯设备、卫星地面接受系统等行业广泛应用。按结果主要分为直流电动机和直流发电机；按类型主要分为直流有刷电机和直流无刷电机；直流电机的励磁方式是指对励磁绕组如何供电、产生励磁磁通势而建立主磁场的问题。按励磁方式主要分为他励直流电机

2、、并励直流电机、串励直流电机和复励直流电机。直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由主磁极、换向极、轴承和电刷等组成。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器等组成。一台直流电机原则上既可以作为电动机运行,也可以作为发电机运行,这种原理在电机理论中称为可逆原理。当原动机驱动电枢绕组在主磁极N、S之间旋转时，电枢绕组上感生出电动势，经电刷、换向器装置整流为直流后，引

3、向外部负载（或电网），对外供电，此时电机作直流发电机运行。如用外部直流电源，经电刷换向器装置将直流电流引向电枢绕组，则此电流与主磁极N.S.产生的磁场互相作用，产生转矩，驱动转子与连接于其上的机械负载工作，此时电机作直流电动机运行。直流电机的调速直流电动机的转速N和其他参量的关系可表示为N=(Ua-Ia*Ra)/CE*Ф；式中Ua——电枢供电电压（V）；Ia——电枢电流（A）；Ф——励磁磁通（Wb）；Ra——电枢回路总电阻（Ω）；CE——电势系数。可以看出，式中Ua、Ra、Ф三个参量都可以成为变量，只要改变其中一个参量，就可以改变电动机

4、的转速，所以直流电动机有三种基本调速方法：(1)改变电枢回路总电阻Ra；；(2)改变电枢供电电压Ua；(3)改变励磁磁通Ф。当分别改变Ua、Ra和Ф时，可以得到不同的转速N，从而实现对速度的调节。由于Ф=F(Ia)，当改变励磁电流Ia时，可以改变磁通量Ф的大小，从而达到调速的目的。但由于励磁线圈发热和电动机磁饱和的限制，电动机的励磁电流Ia和磁通量Ф只能在低于其额定值的范围内调节，故只能弱磁调速。而对于调节电枢外加电阻Ra时，会使机械特性变软，导致电机带负载能力减弱。所以调速时，改变电枢电压，实现对直流电机速度调节的方法被广泛采用。改变

5、电枢电压可通过多种途径实现，如晶闸管供电速度控制系统、大功率晶体管速度控制系统、直流发电机供电速度控制系统及晶体管直流脉宽调速系统等。PWM是通过控制固定电压的直流电源开关频率，从而改变负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电压调整方法。PWM可以应用在许多方面，如电机调速、温度控制、压力控制等。在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。因此，PWM又被称为“开关驱动装置”。在脉冲

6、作用下，当电机通电时，速度增加；电机断电时，速度逐渐减少。只要按一定规律，改变通、断电的时间，即可让电机转速得到控制。设电机始终接通电源时，电机转速最大为Vmax，设占空比为D=t／T，则电机的平均速度为Vd=Vmax×D式中，Vd电机的平均速度；Vmax电机全通电时的速度(最大)；D=t1／T占空比。当我们改变占空比D=t1／T时，就可以得到不同的电机平均速度Vd，从而达到调速的目的。在一般应用中，可以将平均速度Vd与占空比D近似地看成线性关系。步进电机步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，在自动化仪表、自动控制、机器人、自动生产流

7、水线等领域的应用相当广泛。它的用途是将电脉冲转化为角位移，通俗的说：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（步进角）。通过控制脉冲个数即可控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。常用的步进电机分三种：永磁式（PM）、反应式（VR）和混合式（HB）。永磁式一般为两相，转矩和体积较小，步进角为15°和7.5°；反应式一般为三相，可以实现大转矩输出，步进角为1.5°，但噪声和震动较大；混合式是指混合了永磁式和反应式的优点，分为两相和五相

8、，步进角分别为1.8°和0.72°，应用最为广泛。若转子上有N个齿，则其齿间距θ=360°/N;步进角度β=转子齿间距/(2×相数)=θ/(2×P);以常用的2相50齿步进电机为例：θ=360°/50=7.