步進(jìn)電機(jī)失步的原因和解決辦法

步進(jìn)電動機(jī)正常工作時，每接收一個控制脈沖就移動一個步距角，即前進(jìn)一步。若連續(xù)地輸入控制脈沖，電動機(jī)就相應(yīng)地連續(xù)轉(zhuǎn)動。 步進(jìn)電動機(jī)失步包括丟步和越步。丟步時，轉(zhuǎn)子前進(jìn)的步數(shù)小于脈沖數(shù)；越步時，轉(zhuǎn)子前進(jìn)的步數(shù)多于脈沖數(shù)。一次丟步和越步的步距數(shù)等于運行拍數(shù)的整數(shù)倍。丟步嚴(yán)重時，將使轉(zhuǎn)子停留在一個位置上或圍繞一個位置振動，越步嚴(yán)重時，機(jī)床將發(fā)生過沖。

失步原因及策略

（1）轉(zhuǎn)子的加速度慢于步進(jìn)電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場

解釋：轉(zhuǎn)子的加速度慢于步進(jìn)電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場，即低于換相速度時，步進(jìn)電動機(jī)會產(chǎn)生失步。這是因為輸入電動機(jī)的電能不足，在步進(jìn)電動機(jī)中產(chǎn)生的同步力矩?zé)o法使轉(zhuǎn)子速度跟隨定子磁場的旋轉(zhuǎn)速度，從而引起失步。由于步進(jìn)電動機(jī)的動態(tài)輸出轉(zhuǎn)矩隨著連續(xù)運行頻率的上升而降低，因而，凡是比該頻率高的工作頻率都將產(chǎn)生丟步。這種失步說明步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩不足，拖動能力不夠。

解決方法：a、使步進(jìn)電動機(jī)本身產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩增大。為此可在額定電流范圍內(nèi)適當(dāng)加大驅(qū)動電流；在高頻范圍轉(zhuǎn)矩不足時，可適當(dāng)提高驅(qū)動電路的驅(qū)動電壓；改用轉(zhuǎn)矩大的步進(jìn)電動機(jī)等。b、使步進(jìn)電動機(jī)需要克服的轉(zhuǎn)矩減小。為此可適當(dāng)降低電動機(jī)運行頻率，以便提高電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩；設(shè)定較長的加速時間，以便轉(zhuǎn)子獲得足夠的能量。

（2）轉(zhuǎn)子的平均速度高于定子磁場的平均旋轉(zhuǎn)速度

解釋：轉(zhuǎn)子的平均速度高于定子磁場的平均旋轉(zhuǎn)速度，這時定子通電勵磁的時間較長，大于轉(zhuǎn)子步進(jìn)一步所需的時間，則轉(zhuǎn)子在步進(jìn)過程中獲得了過多的能量，使得步進(jìn)電動機(jī)產(chǎn)生的輸出轉(zhuǎn)矩增大，從而使電動機(jī)越步。當(dāng)用步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動那些使負(fù)載上、下動作的機(jī)構(gòu)時，更易產(chǎn)生越步現(xiàn)象，這是因為負(fù)載向下運動時，電動機(jī)所需的轉(zhuǎn)矩減小。

解決方法：減小步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動電流，以便降低步進(jìn)電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。

（3）步進(jìn)電動機(jī)及所帶負(fù)載存在慣性

解釋： 由于步進(jìn)電動機(jī)自身及所帶負(fù)載存在慣性，使得電動機(jī)在工作過程中不能立即起動和停止，而是在起動時出現(xiàn)丟步，在停止時發(fā)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，而后逐漸加速到某一速度運行，再逐漸減速直至停止。進(jìn)行合理、平滑的加減速控制是保證步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)可靠、高效、精確運行的關(guān)鍵。

（4）步進(jìn)電動機(jī)產(chǎn)生共振 解釋：共振也是引起失步的一個原因。步進(jìn)電動機(jī)處于連續(xù)運行狀態(tài)時，如果控制脈沖的頻率等于步進(jìn)電動機(jī)的固有頻率，將產(chǎn)生共振。在一個控制脈沖周期內(nèi)，振動得不到充分衰減，下一個脈沖就來到，因而在共振頻率附近動態(tài)誤差最大并會導(dǎo)致步進(jìn)電動機(jī)失步。

解決方法：適當(dāng)減小步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動電流；采用細(xì)分驅(qū)動方法；采用阻尼方法，包括機(jī)械阻尼法。以上方法都能有效消除電動機(jī)振蕩，避免失步現(xiàn)象發(fā)生。

（5）改變方向時丟脈沖

解釋：表現(xiàn)為往任何一個方向都準(zhǔn)，但一改變方向就累計偏差，并且次數(shù)越多偏得越多。

解決方案：一般的步進(jìn)驅(qū)動器對方向和脈沖信號都有一定的要求，如：方向信號在第一個脈沖上升沿或下降沿（不同的驅(qū)動器要求不一樣）到來前數(shù)微秒被確定，否則會有一個脈沖所運轉(zhuǎn)的角度與實際需要的轉(zhuǎn)向相反，最后故障現(xiàn)象表現(xiàn)為越走越偏，細(xì)分越小越明顯，解決辦法主要用軟件改變發(fā)脈沖的邏輯或加延時。

（6）軟件缺陷

解釋：控制程序?qū)е率Р揭膊簧僖姡枰獧z查控制程序是不是有問題。

解決方案：一時找不到問題原因，也有工程師會讓步進(jìn)電機(jī)運行一段時間就重新找原點歸位。