步進(jìn)電機(jī)的常見故障及工作原理

1、步進(jìn)電機(jī)的常見故障及工作原理The manuscript was revised on the evening of 2021步進(jìn)電機(jī)的常見故障及工作原理步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下，電機(jī) 的轉(zhuǎn)速、停止的位宜只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù).而不受負(fù)載變化的影響，、"|步進(jìn)驅(qū)動器接收到一 個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定 的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量.從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的：同時可以通 過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度.從而達(dá)到調(diào)速的目

2、的C識。步進(jìn)電機(jī)的分類：步進(jìn)電機(jī)分永磁式（PM）、反應(yīng)式（VR.混合式（HR）三種。永磁式一般為二相，轉(zhuǎn)矩和體積都很 小，步距角一般為?；?5° :反應(yīng)式一般為三相，實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出步距角為° :混合式兼具永磁式和 反應(yīng)式的優(yōu)點，分二相和五相，二相步距角為。無相步距角為。步進(jìn)電機(jī)的匸作原理：步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī).它的丄作原理是利用電子電路.將直流電變成分時供電的，多相時序控制 電流用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電.步進(jìn)電機(jī)才能正常工作.驅(qū)動器就是為步進(jìn)電機(jī)分時供電的.箏相時 序控制器 雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用.但步進(jìn)電機(jī)并不能彖普通的直流電機(jī).交流電機(jī)在常規(guī)下使 用。它必須由雙環(huán)

3、形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易爭，它 涉及到機(jī)械、電機(jī).電子及汁算機(jī)等許笫專業(yè)知識。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件.是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微 電子和汁算機(jī)技術(shù)的發(fā)展.步進(jìn)電機(jī)的需求址與日俱增.在各個國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)的主要特性1步進(jìn)電機(jī)必須加驅(qū)動才可以運(yùn)轉(zhuǎn).驅(qū)動信號必須為脈沖信號，沒有脈沖的時候，步進(jìn)電機(jī)靜止，如 果加入適的脈沖信號，就會以一定的角度（稱為步角）轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動的速度和脈沖的頻率成正比。2騰龍版步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角度為度.一圈360度，需要48個脈沖完成。3步進(jìn)電機(jī)具有瞬間啟動和急速停止的優(yōu)越特性。4改變

4、脈沖的順序.可以方便的改變轉(zhuǎn)動的方向。因此.目前打印機(jī),繪圖儀，機(jī)器人.等等設(shè)備都以步進(jìn)電機(jī)為動力核心。一. 步進(jìn)電機(jī)的基木特點K步進(jìn)電動機(jī)匸作時每相繞組不是恒定地通電，而是按一定的規(guī)律輪流通電。2、每輸入一個脈沖電信號轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角。3、步進(jìn)電機(jī)可以按特定指令進(jìn)行角度控制.也可以進(jìn)行速度控制。角度控制時，每輸入一個脈沖， 定子繞組就換接一次.輸出軸就轉(zhuǎn)過一個角度.其步數(shù)與脈沖數(shù)一致.輸出軸轉(zhuǎn)動的角位移雖與輸入脈沖 成正比°速度控制時.步進(jìn)電機(jī)繞組中送入的是連續(xù)脈沖，各相繞組不斷地輪流通電，步進(jìn)電機(jī)連續(xù)動 轉(zhuǎn).它的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變通電順序，即改變定子磁場旋轉(zhuǎn)方向，

5、就可以控制電機(jī)正轉(zhuǎn)或是反 轉(zhuǎn)。4、步進(jìn)電機(jī)具有自鎖能力。、*1控制脈沖停止輸入.而讓最后一個脈沖控制的繞組繼續(xù)通直流電時， 則電機(jī)可以保持在固定的位宜上，即停在最后一個脈沖控制的角位移的終點位宜上.這樣.步進(jìn)電機(jī)可以 實現(xiàn)停午時轉(zhuǎn)子定位。二. 步進(jìn)電動機(jī)為什么會失步1、轉(zhuǎn)子的加速度慢于步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場，也即是低于換相速度而產(chǎn)生的。這是因為輸入電機(jī)的電 能不足.在步進(jìn)電機(jī)中產(chǎn)生的同步力矩?zé)o法令轉(zhuǎn)子速度踉隨定子磁場的旋轉(zhuǎn)速度.從而引起失步。并且凡 是比這時頻率商的工作頻率都必將失步。這種失步說明了步進(jìn)電機(jī)的拖動能力不夠。一旦減少負(fù)載.或者 提髙繞組的激磁電流，則有可能克服失步。2、轉(zhuǎn)子的平均速度

6、高于定子磁場的平均旋轉(zhuǎn)速度。這時定子通電激碗的時間較長，大干轉(zhuǎn)子步進(jìn)一 步所需的時間.則轉(zhuǎn)子在步進(jìn)過程中獲得了過女的能址.從而產(chǎn)生前沖和后沖的擺動振蕩。U振蕩足夠嚴(yán) 重時就導(dǎo)致失步。三. 如何讓電機(jī)保持轉(zhuǎn)矩保持轉(zhuǎn)矩是抬步進(jìn)電機(jī)通電但沒有轉(zhuǎn)動時.定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進(jìn)電機(jī)辰重要的參數(shù)之一, 通常步進(jìn)電機(jī)在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩c由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的増大而變化.所以保持轉(zhuǎn)矩 就成為了衡址步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。比如，、”1人們說的步進(jìn)電機(jī)，在沒有特殊說明的情況下是指保 持轉(zhuǎn)矩為的步進(jìn)電機(jī)C四、步進(jìn)電動機(jī)為什么會失步1、轉(zhuǎn)子的加速度慢于步進(jìn)電機(jī)的

7、旋轉(zhuǎn)磁場.也即是低于換相速度而產(chǎn)生的。這是因為輸入電機(jī)的電 能不足，在步進(jìn)電機(jī)中產(chǎn)生的同步力矩?zé)o法令轉(zhuǎn)子速度跟隨定子磁場的旋轉(zhuǎn)速度.從而引起失步。并且凡 是比這時頻率商的工作頻率都必將失步。這種失步說明了步進(jìn)電機(jī)的拖動能力不夠。一旦減少負(fù)敘，或者 提商繞組的激磁電流，則有可能克服失步。2、轉(zhuǎn)子的平均速度商干定子磁場的平均旋轉(zhuǎn)速度。這時定子通電激磁的時間較長.大干轉(zhuǎn)子步進(jìn)一 步所需的時間.則轉(zhuǎn)子在步進(jìn)過程中獲得r過笫的能址.從而產(chǎn)生前沖和后沖的擺動振蕩。x振蕩足夠嚴(yán) 重時就導(dǎo)致失步。五、步進(jìn)電動機(jī)振蕩的廉因1、振蕩是步進(jìn)電機(jī)在工作時存在的一般現(xiàn)彖.但嚴(yán)重的振蕩會引起失步。振蕩的原因有多種.其中

8、主要的原因有步進(jìn)電機(jī)處于低頻的步運(yùn)行;步進(jìn)電機(jī)的換相頻率和轉(zhuǎn)子的特征頻率.倍特征頻率.分?jǐn)?shù)特 征頻系相等;步進(jìn)電機(jī)突然停午等愴況。2. X步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行單步旋轉(zhuǎn)時.其工作頻率必定處于低頻區(qū)。在開始匸作時，轉(zhuǎn)子在磁場力矩的作 用下加速轉(zhuǎn)動.十轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到新的平衡點時其速度仍然相、“I高.從而沖過了平衡穩(wěn)定點產(chǎn)生過沖c車子一方 面向前過沖，半轉(zhuǎn)子速度減到為零時.由于磁場拉力矩的作用則反向沖向平衡點，又形成反向過沖。由于 機(jī)械磨擦力矩及電磁力矩的作用。形成一個哀減振動過程。最后，轉(zhuǎn)子則穩(wěn)定停在平衡點。六、實際應(yīng)用中對步進(jìn)電機(jī)有哪些要求1、步進(jìn)電機(jī)在電脈沖的控制下能迅速起動、正反轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)及在很寬的范圉內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié);2、加工精度高,即要求一個脈沖對應(yīng)的位移址小，并要準(zhǔn)確、均勻。這就要求步進(jìn)電機(jī)步距小,步 距精度島.不得丟步或是過沖；3、動作快速。即不僅起動、停步、反轉(zhuǎn)快.并能連續(xù)島速運(yùn)轉(zhuǎn)以提島勞動生產(chǎn)率;4. 輸出轉(zhuǎn)矩大.可直接帶動負(fù)載。如：步進(jìn)電機(jī)只響不轉(zhuǎn)的問題如何解決1、檢査線路，如果是第一次接線.一定要確認(rèn)好電機(jī)的相位線.或者按照圖紙