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外特性

变压器二次绕组侧端电压下垂或上翘的程度，可用电压变化率来表示，即当一次绕组侧接在额定频率和额定电压的电网上时，二次侧空载电压U20与在给定负载功率因数下二次绕组侧有电流时的二次绕组侧U2的算术差，与二次侧额定电压之比值，用ΔU%来表示，则

电压变化率ΔU%表征电网电压的稳定性，在一定程度上反映了电能的质量。%越小，说明变压器二次绕组输出的电压越稳定，因此要求变压器的ΔU%越小越好。常用的电力变压器从空载到满载，电压变化率约为3%～5%。电压变化率与变压器的参数及负载的性质有关，是变压器的主要性能指标之一。

由于步进电机是受脉冲信步进电机的优点步进电机的缺点

步进电机的主要缺点是效率较低，并且需要配上适当的驱动电源供给电脉冲信号。一般来说，它带负载惯量的能力不强，在使用时既要注意负载转矩的大小，又要注意负载转动惯量的大小，只有当两者选取在合适的范围时，步进电机才能获得满意的运行性能。此外，共振和振荡也常常是运行中出现的问题，特别是内阻尼较小的反应式步进电机，有时还要加机械阻尼机构。

①步进电机的角位移量（或直线位移量）与电脉冲数成正比，所以步进电机的转速（或线速度）也与脉冲频率成正比。在步进电机的负载能力范围内，其步距角和转速大小不受电压波动和负载变化的影响，也不受环境条件如温度、气压、冲击和振动等影响，它仅与脉冲频率有关。因此，步进电机适于在开环系统中作执行元件。这种步进电机的步距角可以做得较小，启动和运行频率较高，对于相数多且直径和长度又有限制的反应式步进电机来说，在磁极布置上要比以上两种灵活，但是铁芯的错位工艺比

性能好，通过改变脉冲频率的高低就可以在很大范围内调节步进电机的转速（或线速度），并能快速启动、制动和反转。若用同一频率的脉冲电源控制几台步进电机时，它们可以同步运行。

③步进电机每转一周都有固定的步数，在不反应式步段式反应式步进电机制造简便，精度易于保证；步距角也可以做得较小，容易得到较高的启动和运行频率。在三相单三拍通电方式中，步进电机每一拍转子转过的步距角θs为30°。采用三相单、双六拍通电方式后，步进电机由A相控制绕组单独通电到B相控制绕组单独通电，中间还要经过A、B两相同时通电这个状态，也就是说要经过二拍转子才转过30°，所以，在这种通电方式下，三相步进电机的步距角，即单、双六拍运行时的步距角比三拍通电方式时减小一半。

由以上分析可见，同一台步进电机采用不同的通电方式，可以有不同的拍数，对应的步距角也不同。

此外，六拍运行方式每一拍也总有一相控制绕组持续通电，也具有电磁阻尼作用步进电机工作也比较平稳。

上述这种简单结构的反应式步进电机的步距角较大通过以上的分析可知，为了能实现“自动错位”，反应式步进电机的转子齿数Zr不能任意选取，而应满足一定的条件。因为在同一相的几个磁极下，定、转子齿应同时对齐或同时错开，才能使同一相的几个磁极的作用相加，产生足够的反应转矩，而定子圆周上属于同一相的极总是成对出现的，所以转子齿数应是偶数。另外，在定子的相邻磁极下，定、转子齿之间应错开转子齿距的倍（m为步进电机的相数），即它们之间在空间位置上错开角，这样才能在连续改变通电状态下，获得连续不断的运动。由此可得三相反应式步进电机转子齿数应符合下式条件

式中，2p为反应式步进电机定子极数，即一相控制绕组通电时在电机圆周上形成的磁极数；m为步进电机的相数；K为正整数。增加转子齿数是减小步进电机步距角的一个有效途径，目前所使用的步进电机转子齿数一般很多。对于相同相数的步进电机，既可以采用单拍或双拍方式，也可以采用单、双拍方式。所以，同一台步进电机可有两种步距角，如3°/1.5°、1.5°/0.75°、1.2°/0.6°等。

步进电机的工作原理永磁式步进电机具有以下特点。

①大步距角，例如15°、22.5°、30°、45°、90°等。

②启动频率较低，通常为几十到几百赫兹（但是转速不一定低）。

③控制功率小。混合式步进电机作用在气隙上的磁动势有两个：一个是由磁钢产生的磁动势；另一个是由控制绕组电流产生的磁动势。这两个磁动势有时是相加的，有时是相减的，视控制绕组中的电流方向而定。这种步进电机的特点是混入了磁钢的磁动势，故称为混合式步进电机。

（2）两相混合式步进电机的工作原理转子磁铁的一端为S极，则转子铁芯整个圆周上都呈S极性，转子磁铁的另一端为N极，则转子铁芯整个圆周上都呈N极性，当定子A相通电时，定子1、3、5、7极上的极性为N、S、N、S，这时转子的稳定平衡位置就是即定子磁极1和5上的齿与Ⅰ—Ⅰ端上的转子齿对齐，而定子磁极1'和5'上的齿与Ⅱ—Ⅱ端上的转子槽对齐；定子磁极3和7上的齿与Ⅰ—Ⅰ端上的转子槽对齐，而定子磁极3'和7'上的齿与Ⅱ—Ⅱ端上的转子齿对齐。此时，B相4个磁极（2、4、6、8极）上的齿与转子齿都错开1/4齿距。

由于定子同一个极的两端极性相同，转子两端极性相反，但错开半个齿距，所以当转子偏离平衡位置时，两端作用转矩的方向是一致的。在同一端，定子个极与第三个极的极性相反，转子同一端极性相同，但个极和第三个极下定、转子小齿的相对位置错开了半个齿距，所以作用转矩的方向也是一致的。当定子各相绕组按顺序通以正、负电脉冲时，转子每次将转过一个步距角θs，其值为

式中，m为相数；Zr为转子齿数。

做成较小的步距角，因而也有较高的启动和运行频率；消耗的功率也较小；并具有定位转矩，兼有反应式和永磁式步进电机两者的优点。但是它需要有正、负电脉冲供电，并且制造工艺比较复杂。

（3）两相混合式步进电机常用的通电方式

①单四拍通电方式。每次只有一相控制绕组通电，四拍构成一个循环，两相控制绕组按A—B—（-A）-（-B）—A的次序轮流通电。每拍转子转动1/4转子齿距，每转的步数为4Zr。

②双四拍通电方式。每次有两相控制绕组同时通电，四拍构成一个循环，两相控制绕组按AB—B（-A）—（-A）（-B）—（-B）A—AB的次序轮流通电。和单四拍相同，每拍转子转动1/4转子齿距，每转的步数为4Zr。但两者的空间定位不重合。当控制脉冲不断送入，各相绕组按照一定顺序轮流通电时，步进电机转子就一步一步地转动。当控制脉冲停止时，如果某些相绕组仍通以恒定不变的电流，则转子将固定于某一位置上保持不动，处于静止状态（简称静态）或静止运行状态。在空载情况下，转子的平衡位置称为初始平衡位置。静态时的反应转矩称为静转矩，在理想空载时静转矩为零。当有扰动作用时，转子偏离初始平衡位置，偏离的电角度为转矩常数；为绕组电流；为失调角；由于铁磁材料的非线性，与之间也呈非线性关系。当控制绕组中电流较小，电机磁路不饱和时，大静转与控制绕组中的电流I的平方成正比；当电流较大时，由于磁路饱和影响，大转矩的增加变缓。多相通电时步进电机的矩角特性簇除了可以用波形图表示外，还可以用向量图来表示。此，五相步进电机采用两相-三相运行方式不但转矩加大，而且矩角特性形状相同，这对步进电机运行的稳定性非常有利，在使用时应优先考虑这样的运行方式。

五相步进电机单相、两相、三相通电时的转矩点。但在改变通电状态的瞬间，矩角特性跃变为曲线B。对应于角度θa的电磁转矩小于负载转矩，由于所以转子不能到达新的稳定平衡位置点，而是向失调角θ减小的方向滑动，也就是说电机不能带动负载做步进运行，这时步进电机实际上是处于失控状态