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步進電動機失步原因及危害

作者: 時間:2011-06-03 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

對經(jīng)濟型數(shù)控艦床在加工過程中,引起失步的進行了全面分析,并提出了相應(yīng)的解決方法。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/161998.htm

  與驅(qū)動電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng),因其簡單的結(jié)構(gòu)、低廉的價格和可靠的性能,在經(jīng)濟型數(shù)控機床中得到了廣泛應(yīng)用,在我國機床行業(yè)的數(shù)控化進程中占有重要的地位。經(jīng)常被用于精確定位的場合,因而保證電動機不發(fā)生失步至關(guān)重要。

  失步及其

  步進電動機正常工作時,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。步進電動機失步包括丟步和越步。丟步時,轉(zhuǎn)子前進的步數(shù)小于脈沖數(shù);越步時,轉(zhuǎn)子前進的步數(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,越步嚴重時,機床將發(fā)生過沖。步進電動機是開環(huán)進給系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié),其性能直接影響著數(shù)控系統(tǒng)的性能。電動機失步會影響數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制精度,造成數(shù)控機床加工精度下降。

  失步及解決方法

  1.轉(zhuǎn)子的加速度慢子步進電動機的旋轉(zhuǎn)磁場

  轉(zhuǎn)子的力n速度慢于步進電動機的旋轉(zhuǎn)磁場,即低于換相速度時,步進電動機會產(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。這種失步說明步進電動機的轉(zhuǎn)矩不足,拖動能力不夠。解決方法:①使步進電動機本身產(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)矩大的步進電動機等。②使步進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

  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)子步進一步所需的時間,則轉(zhuǎn)子在步進過程中獲得了過多的能量,使得步進電動機產(chǎn)生的輸出轉(zhuǎn)矩增大,從而使電動機越步。當(dāng)用步進電動機驅(qū)動那些使負載上、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:減小步進電動機的驅(qū)動電流,以便降低步進電動機的輸出轉(zhuǎn)矩。

  3.步進電動機及所帶負載存在慣性

  由于步進電動機自身及所帶負載存在慣性,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。進行合理、平滑的加減速控制是保證步進驅(qū)動系統(tǒng)可靠、高效、精確運行的關(guān)鍵。

  4.步進電動機產(chǎn)生共振

  共振也是引起失步的一個。步進電動機處于連續(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)致步進電動機失步。解決方法:適當(dāng)減小步進電動機的驅(qū)動電流;采用細分驅(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。

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