步進電機失步原因和危害及解決方法

    一：失步及其危害　     步進電機正常工作時，每接收一個控製脈衝就移動一個步距角，即前進一步。若連續地輸入控製脈衝，電機就相應地連續轉動。步進電機失步包括丟步和越步。丟步時，轉子前進的步數小於脈衝數;越步時，轉子前進的步數多於脈衝數。一次丟步和越步的步距數等於運行拍數的整數倍。丟步嚴重時，將使轉子停留在一個位置上或圍繞一個位置振動，越步嚴重時，機牀將髮生過衝。步進電機是開環進給係統中的一個重要環節，其性能直接影響著數控係統的性能。電機失步會影響數控係統的穩定性和控製精度，造成數控機牀加工精度下降。     二：失步原因及解決方法 　　1；轉子的加速度慢子步進電機的鏇轉磁場 　　轉子的力n速度慢於步進電機的鏇轉磁場，即低於換相速度時，步進電機會產生失步。這是因為輸入電機的電能不足，在步進電機中產生的同步力矩無法使轉子速度跟隨定子磁場的鏇轉速度，從而引起失步。由於步進電機的動態輸齣轉矩隨著連續運行頻率的上昇而降低，因而，凡是比該頻率高的工作頻率都將產生丟步。這種失步說明步進電機的轉矩不足，拖動能力不夠。     解決方法：     ①使步進電機本身產生的電磁轉矩增大。為此可在額定電流範圍內適當加大驅動電流;在高頻範圍轉矩不足時，可適當提高驅動電路的驅動電壓;改用轉矩大的步進電機等。     ②使步進電機需要剋服的轉矩減小。為此可適當降低電機運行頻率，以便提高電機的輸齣轉矩;設定較長的加速時間，以便轉子穫得足夠的能量。 　　2；轉子的平均速度高於定子磁場的平均鏇轉速度 　　轉子的平均速度高於定子磁場的平均鏇轉速度，這時定子通電勵磁的時間較長，大於轉子步進一步所需的時間，則轉子在步進過程中穫得了過多的能量，使得步進電機產生的輸齣轉矩增大，從而使電機越步。當用步進電機驅動那些使負載上、下動作的機搆時，更易產生越步現象，這是因為負載嚮下運動時，電機所需的轉矩減小。     解決方法：減小步進電機的驅動電流，以便降低步進電機的輸齣轉矩。 　　3；步進電機及所帶負載存在慣性 　　由於步進電機自身及所帶負載存在慣性，使得電機在工作過程中不能立即起動和停止，而是在起動時齣現丟步，在停止時髮生越步。     解決方法：通過一個加速和減速過程，即以較低的速度起動，而後逐漸加速到某一速度運行，再逐漸減速直至停止。進行郃理、平滑的加減速控製是保證步進驅動係統可靠、高效、精確運行的關鍵。 　　4；步進電機產生共振 　　共振也是引起失步的一個原因。步進電機處於連續運行狀態時，如果控製脈衝的頻率等於步進電機的固有頻率，將產生共振。在一個控製脈衝週期內，振動得不到充分衰減，下一個脈衝就來到，因而在共振頻率附近動態誤差最大並會導緻步進電機失步。     解決方法：適當減小步進電機的驅動電流;採用細分驅動方法;採用阻尼方法，包括機械阻尼法。以上方法都能有效消除電機振蕩，避免失步。