步進(jìn)電機失步的原因和解決辦法

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步進(jìn)電動機正常工作時，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,，電動機就相應(yīng)地連續(xù)轉(zhuǎn)動,。   步進(jìn)電動機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)電動機的旋轉(zhuǎn)磁場

解釋：
轉(zhuǎn)子的加速度慢于步進(jìn)電動機的旋轉(zhuǎn)磁場,，即低于換相速度時,，步進(jìn)電動機會產(chǎn)生失步。這是因為輸入電動機的電能不足,，在步進(jìn)電動機中產(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)電動機的轉(zhuǎn)矩不足,，拖動能力不夠,。

解決方法：
a、使步進(jìn)電動機本身產(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)電動機等,。b、使步進(jìn)電動機需要克服的轉(zhuǎn)矩減小,。為此可適當(dāng)降低電動機運行頻率,，以便提高電動機的輸出轉(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)電動機產(chǎn)生的輸出轉(zhuǎn)矩增大，從而使電動機越步,。當(dāng)用步進(jìn)電動機驅(qū)動那些使負(fù)載上,、下動作的機構(gòu)時，更易產(chǎn)生越步現(xiàn)象,，這是因為負(fù)載向下運動時,，電動機所需的轉(zhuǎn)矩減小。

解決方法：
減小步進(jìn)電動機的驅(qū)動電流,，以便降低步進(jìn)電動機的輸出轉(zhuǎn)矩,。
（3）步進(jìn)電動機及所帶負(fù)載存在慣性

解釋：  
由于步進(jìn)電動機自身及所帶負(fù)載存在慣性，使得電動機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,。公眾號《機械工程文萃》，工程師的加油站,！

（4）步進(jìn)電動機產(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)電動機失步。

解決方法：
適當(dāng)減小步進(jìn)電動機的驅(qū)動電流,；采用細(xì)分驅(qū)動方法,；采用阻尼方法，包括機械阻尼法,。以上方法都能有效消除電動機振蕩,，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�需要檢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)電機運行一段時間就重新找原點歸位。  

尹志春

步進(jìn)電機特性,，丟步分控制丟步和過載丟步，