步進電機為什么會失步
信息來源于：互聯網 發布于：2024-12-12
當步進電機改變負載運行時,如帶大慣量負載則產生振蕩,造成電機在某一運行頻率下,起動丟步或停轉滑步。造成步進電機運行中失步。為了消除大慣性負載引起失步,可以采用機械阻尼的方法,用以消除或吸收振蕩能量;也可以通過加大負載的摩擦力矩的方法,從而改善運行特性,消除失步。因為步進電動機受控于電脈沖而產生步進運動,采取如上措施能使電脈沖正常,不受干擾,從而消除電機運行中失步。
另一種失步可能是原采用雙電源供電的而改為單電源供電,又未采取相應補救措施,使起動頻率和運行頻率降低,矩頻特性惡化而失步。當是此種原因所至,應重新恢復雙電源供電。有些使用單位或部門,為簡化電路采用單電源供電造成電動機運行失步,這種做法不當,要知道采用雙電源是為了提高起動和運行兩種頻率,改善矩頻特性,從而改善了輸入步進電動機繞組中脈沖電流的上升沿和下降沿。用單電源供電,脈沖穩定電流得不到維持,步進電動機功率相應減小,所以在驅動中相當于容量減小而過載,效率降低而失步。采用雙電源,用高低兩套電路,即在步進電動機繞組脈沖電流通入瞬間,對其施以高壓,強迫電流上升加速;池電流達到一定值后,再改施以低壓,使電機正常運行。這種措施不僅使驅動電源容量大大減小,同時也提高了運行效率,改善運行特性,電動機不會失步運行。
最大的優勢是：以開環的方式來控制位置和速度。但正因為是開環控制，負載位置對控制回路沒有反饋，步進電機就必須正確響應每次勵磁變化。如果勵磁頻率選擇不當，步進電機就不能夠移動到新的位置。負載實際的位置相對于控制器所期待的位置出現永久誤差，即發生失步現象或過沖想象。因此，在步進電機開環控制系統中，如何防止失步和過沖是開環控制系統能否正常運行的關鍵。
失步和過沖現象分別出現在步進電機啟動和停止的時候。一般情況下，系統的極限啟動頻率比較低，而要求的運行速度往往比較高。如果系統以要求的運行速度直接啟動，因為該速度已經超限，啟動頻率而不能正常啟動，起則發生丟步，重則根本不能啟動，產生堵轉。系統運行起來后，如果達到終點時立即停止發送脈沖，令其立即停止，則由于系統慣性的作用，步進電機會轉過控制器所希望的平衡位置。
為了克服步進失步和過沖現象，應該在啟動停止時加入適當的加減速控制。我們一般采用：運動控制卡作上位控制單元、具有控制功能的PLC作上位控制單元、單片機作上位控制單元來控制運動加減速可以克服失步過沖現象。
步進電機有一個技術參數：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發生丟步或堵轉。在有負載的情況下，啟動頻率應更低。如果要使電機達到高速轉動，脈沖頻率應該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉速從低速升到高速）。
步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。通俗一點講：當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（及步進角）。您可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。
步進電機有一個技術參數：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率。如果在脈沖頻率高于空載啟動頻率，步進電機不能正常啟動，可能發生丟步或堵轉現象。在有負載的情況下，啟動頻率應更低。如果要使電機高速轉動，脈沖頻率應該有一個合理的加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉速從低速升到高速）。 啟動頻率 = 啟動轉速 × 每轉多少步空載啟動轉速就是步進電機不通過加減速不負載直接轉動起來。當步進電機轉動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。假設：需要減速器的總的輸出轉矩是T1，輸出的轉速是N1，減速比是5：1，步進電機的步進角度是A，那么電機的轉速是：5*（N1），那么電機的輸出轉矩應該是（T1）/5，電機的工作頻率應該是：5*（N1）*360/A，所以你應該看矩頻特性曲線：坐標點［（T1）/5，5*（N1）*360/A］是不是在頻特性曲線（啟動矩頻曲線）的下面。如果在矩頻曲線的下面，你可以選擇這個電機。如果是在矩頻曲線上面，則，你不能選擇這個電機，因為會失步，或者根本就不能轉動。
補充：你是否確定了工作狀態，你需要的最大轉速確定了嗎，如果確定了，那就可以根據上面提供的公式進行計算，（根據轉動的最大速度，和負載的大小，你就可以確定你現在選用的步進電機是否適合，如果不適合你也應該知道要選用什么樣的步進電機了。另外，步進電機在啟動了以后，可以在負載不變的情況下，再提高頻率，因為步進電機矩頻曲線實際上應該有兩條的，你有的那條應該是啟動矩頻曲線，而另外一條是脫出矩頻曲線，這條曲線代表的含義是：在啟動頻率下啟動電機，啟動完成以后可以增加負載，但電機不會失步的狀態；或者是在啟動頻率下啟動電機，在負載不變的情況下，可以適當增加運轉速度，但電機不會失步的狀態。
關于步距角，比如說你是A-B-C-D-A單四拍控制，那么步距角就是一個A走過的角度，關于最大牽入頻率，其指的是A-B之間的間隔頻率，手冊里給的都是》于某個值，但是在實際應用時感覺應該給的值就是最大值，例如》250PPS，那么A之后的delay就滿足1/delay 《=250， delay》=4ms，給3ms它走不起來。
實際上，使用編碼器是當今步進電機的發展趨勢。而如果你還要實現閉環控制的話，就像必須有一個編碼器或是傳感器來把步進電機當前的旋轉狀況告訴控制器，好讓控制器做出相應的調整（加速或減速）。
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