Αστάθεια μέσης-ζώνης

Ένας βηματικός κινητήρας είναι μια ιδιαίτερα θορυβώδες συσκευή επειδή αποτελείται από ένα σύστημα μάζας-ελατηρίων. Το κομμάτι της «μάζας» περιλαμβάνει  τον στάτη και τα φορτία της αδράνειας ενώ το κομμάτι  «ελατηρίων» αποκαθιστά τη ροπή του μαγνητικού πεδίου που σέρνει το στροφέα εμπρός. Εξαιτίας αυτού, η ταχύτητα αποκλίνει της ροπής κατα 90  βαθμούς.

Ο οδηγός είναι μια πηγή ρεύματος στη σταθερή περιοχή ροπής και δεν προσθέτει καμία καθυστέρηση φάσης. Στην περιοχή σταθερής ισχύος εντούτοις ο οδηγός είναι μια πηγή τάσης, έτσι εισάγει μια πρόσθετη καθυστέρηση φάσης 90-μοιρων. Η συνολική καθυστέρηση φάσης πλησιάζει τώρα τους 180  βαθμούς, το οποίο είναι μια κατάσταση κατάλληλη για παραγωγή συνεχόμενων ταλαντώσεων. Αυτή η ταλάντωση ονομάζεται  συνήθως αστάθεια μέσης (mid-band instability or mid-band resonance).

Ο οδηγός διορθώνει αυτήν την αστάθεια με την προσθήκη μιας δεύτερης-τάξης (second order), ή ιξώδους απόσβεσης. Αυτή η απόσβεση μειώνει τη συνολική καθυστέρηση φάσης έτσι η μηχανή δεν μπορεί να παραξει ταλαντώσεις, με παρόμοιο τρόπο δουλεύουν και τα αμορτισέρ των αυτοκινήτων τα οποία απορροφούν τις ταλαντώσεις του οχήματος.

Το σχήμα παρακάτω παρουσιάζει την επίδραση της μη-διορθωμένης αστάθειας μέσης-ζώνης. Αν και είναι δυνατό να επιταχύνει μέσω της περιοχής, δεν είναι δυνατό να δουλέψει συνεχώς η μηχανή σε εκείνη την ζώνη ταχύτητας. Αυτό συμβαίνει επειδή η ταλάντωση που αναγκάζει τη μηχανή να «πέσει» (stall) χρειάζεται από μισό με 10 δευτερόλεπτα για να προκαλέσει ταλάντωση με αρκετά μεγάλο εύρος(amplitude) που θα προκαλέσει «πτώση» .

MID-BAND INSTABILITY

Σχέδιο 4