步进电机常见失步原因.doc

1、对经济型数控舰床在加工过程中，引起步进电动机失步的原因进行了全面分析，并提出了相应的解决方法。 步进电动机与驱动电路组成的开环数控系统，因其简单的结构、低廉的价格和可靠的性能，在经济型数控机床中得到了广泛应用，在我国机床行业的数控化进程中占有重要的地位。步进电动机经常被用于精确定位的场合，因而保证电动机不发生失步至关重要。 失步及其危害 步进电动机正常工作时，每接收一个控制脉冲就移动一个步距角，即前进一步。若连续地输入控制脉冲，电动机就相应地连续转动。步进电动机失步包括丢步和越步。丢步时，转子前进的步数小于脉冲数；越步时，转子前进的步数多于脉冲数。一次丢步和越步的步距数等于运行拍数的整数倍。丢

2、步严重时，将使转子停留在一个位置上或围绕一个位置振动，越步严重时，机床将发生过冲。步进电动机是开环进给系统中的一个重要环节，其性能直接影响着数控系统的性能。电动机失步会影响数控系统的稳定性和控制精度，造成数控机床加工精度下降。 失步原因及解决方法 1转子的加速度慢子步进电动机的旋转磁场 转子的力 n 速度慢于步进电动机的旋转磁场，即低于换相速度时，步进电动机会产生失步。这是因为输入电动机的电能不足，在步进电动机中产生的同步力矩无法使转子速度跟随定子磁场的旋转速度，从而引起失步。由于步进电动机的动态输出转矩随着连续运行频率的上升而降低，因而，凡是比该频率高的工作频率都将产生丢步。这种失步说明步进

3、电动机的转矩不足，拖动能力不够。解决方法：使步进电动机本身产生的电磁转矩增大。为此可在额定电流范围内适当加大驱动电流；在高频范围转矩不足时，可适当提高驱动电路的驱动电压；改用转矩大的步进电动机等。使步进电动机需要克服的转矩减小。为此可适当降低电动机运行频率，以便提高电动机的输出转矩；设定较长的加速时间，以便转子获得足够的能量。 2转子的平均速度高于定子磁场的平均旋转速度 转子的平均速度高于定子磁场的平均旋转速度，这时定子通电励磁的时间较长，大于转子步进一步所需的时间，则转子在步进过程中获得了过多的能量，使得步进电动机产生的输出转矩增大，从而使电动机越步。当用步进电动机驱动那些使负载上、下动作的

4、机构时，更易产生越步现象，这是因为负载向下运动时，电动机所需的转矩减小。解决方法：减小步进电动机的驱动电流，以便降低步进电动机的输出转矩。 3步进电动机及所带负载存在惯性 由于步进电动机自身及所带负载存在惯性，使得电动机在工作过程中不能立即起动和停止，而是在起动时出现丢步，在停止时发生越步。解决方法：通过一个加速和减速过程，即以较低的速度起动，而后逐渐加速到某一速度运行，再逐渐减速直至停止。进行合理、平滑的加减速控制是保证步进驱动系统可靠、高效、精确运行的关键。 4步进电动机产生共振 共振也是引起失步的一个原因。步进电动机处于连续运行状态时，如果控制脉冲的频率等于步进电动机的固有频率，将产生共

5、振。在一个控制脉冲周期内，振动得不到充分衰减，下一个脉冲就来到，因而在共振频率附近动态误差最大并会导致步进电动机失步。解决方法：适当减小步进电动机的驱动电流；采用细分驱动方法；采用阻尼方法，包括机械阻尼法。以上方法都能有效消除电动机振荡，避免失步现象发生。步进电机失步故障原因分析步进电机失步故障原因分析：步进电机启动运行时，有时动一下就不动了或原地来回动，运行时有时还会失步，是什么问题？ 一般要考虑以下方面作检查：1）电机力矩是否足够大，能否带动负载，因此我们一般推荐用户选型时要选用力矩比实际需要大 50%100%的电机，因为步进电机不能过负载运行，哪怕是瞬间，都会造成失步，严重时停转或不规则

6、原地反复动。 2）上位控制器来的输入走步脉冲的电流是否够大（一般要 10mA），以使光耦稳定导通，输入的频率是否过高，导致接收不到，如果上位控制器的输出电路是 CMOS 电路，则也要选用 CMOS 输入型的驱动器。3）启动频率是否太高，在启动程序上是否设置了加速过程，最好从电机规定的启动频率内开始加速到设定频率，哪怕加速时间很短，否则可能就不稳定，甚至处于惰态。 4）电机未固定好时，有时会出现此状况，则属于正常。因为，实际上此时造成了电机的强烈共振而导致进入失步状态。电机必须固定好。5）对于 5 相电机来说，相位接错，电机也不能工作。步进电机温度过高会使电机的磁性材料退磁,从而导致力矩下降失步

7、。关于步进电机失步2010-03-30 18:12如果你确认你机床的步进电机是否失步，你可以按以下方法进行检测。先解释一下失步这个词。一般的电机都是三相六拍、五相十拍这两种。大家是否注意到了，三相六的控制器有三只 LED，五相十拍的有五只 LED。 三相：电机三组绕阻，也就三条线。六拍:三只 LED，循环了两次才回到起始状态。 三相的的三只 LED 灯每闪动一只，步进机也就步进了 0.1 丝，轮换着闪动两圈也就是 0.6 丝。 一般电机失步都是缺少了其中一相或者两相，也就是说有一只的线路坏了 (至于是电机还是控制器坏就要查了) 。 这时候我们可以让电机单步地执行，也就是每步以 0.1 丝前进，

8、每走一步我们都用手去摇动一下电机，看看是否在锁定状态.如果哪只 LED 亮的时候而电机没在锁定状态就哪条线路有问题，你可以查遍跟这条线路有关联的。 先从机床入手(也就是电机这方面)。 关掉所有电源，拆开机床跟控制器相连的接口，找出这三条线，再找出那条 24V 的电源线。将万用表打至电阻挡，将这三条跟 24V 线一一对量。正常状况下应该有 8.5 欧姆左右的电阻，也有的电机电阻有大小的，总之哪条线如果电阻跟其他的不对的.就那条线有可能有问题了。 如果电机方面检测的结果都是对的，你就要用同样的方法去检测控制器方面的。 如果检测的结果是电机有问题，就沿着你检测出的这条线去检测电机。如果你比较幸运，是

9、线断了话，接上就可以了，不幸运的话就得换电机了。 如果是控制器方面的问题，你也沿着检测出的这条线一直往上查.就可以知道了。要解决失步，先要弄清楚失步的原因，这方面的文章有很多了，我就不啰嗦。说下实际调机过程碰到的：1.电机转矩不够，负载能力差。今天就碰到因气管太硬，弹性不好，形变困难，导致电机拖不动。2.速度曲线有问题，步进电机本身就是工作在低速段，根据负载的不同要仔细调校加减速。3.电压太低，响应慢。通常在安全的前提下，电压高些会少很多麻烦。4.散热不好，导致磁力下降。冷机时试机正常，运行一段时间后发生丢步就要考虑散热问题了。对经济型数控舰床在加工过程中，引起步进电动机失步的原因进行了全面分

10、析，并提出了相应的解决方法。 步进电动机与驱动电路组成的开环数控系统，因其简单的结构、低廉的价格和可靠的性能，在经济型数控机床中得到了广泛应用，在我国机床行业的数控化进程中占有重要的地位。步进电动机经常被用于精确定位的场合，因而保证电动机不发生失步至关重要。 失步及其危害 步进电动机正常工作时，每接收一个控制脉冲就移动一个步距角，即前进一步。若连续地输入控制脉冲，电动机就相应地连续转动。步进电动机失步包括丢步和越步。丢步时，转子前进的步数小于脉冲数；越步时，转子前进的步数多于脉冲数。一次丢步和越步的步距数等于运行拍数的整数倍。丢步严重时，将使转子停留在一个位置上或围绕一个位置振动，越步严重时，

11、机床将发生过冲。步进电动机是开环进给系统中的一个重要环节，其性能直接影响着数控系统的性能。电动机失步会影响数控系统的稳定性和控制精度，造成数控机床加工精度下降。 失步原因及解决方法 1转子的加速度慢子步进电动机的旋转磁场 转子的力 n 速度慢于步进电动机的旋转磁场，即低于换相速度时，步进电动机会产生失步。这是因为输入电动机的电能不足，在步进电动机中产生的同步力矩无法使转子速度跟随定子磁场的旋转速度，从而引起失步。由于步进电动机的动态输出转矩随着连续运行频率的上升而降低，因而，凡是比该频率高的工作频率都将产生丢步。这种失步说明步进电动机的转矩不足，拖动能力不够。解决方法：使步进电动机本身产生的电

12、磁转矩增大。为此可在额定电流范围内适当加大驱动电流；在高频范围转矩不足时，可适当提高驱动电路的驱动电压；改用转矩大的步进电动机等。使步进电动机需要克服的转矩减小。为此可适当降低电动机运行频率，以便提高电动机的输出转矩；设定较长的加速时间，以便转子获得足够的能量。 2转子的平均速度高于定子磁场的平均旋转速度 转子的平均速度高于定子磁场的平均旋转速度，这时定子通电励磁的时间较长，大于转子步进一步所需的时间，则转子在步进过程中获得了过多的能量，使得步进电动机产生的输出转矩增大，从而使电动机越步。当用步进电动机驱动那些使负载上、下动作的机构时，更易产生越步现象，这是因为负载向下运动时，电动机所需的转矩

13、减小。解决方法：减小步进电动机的驱动电流，以便降低步进电动机的输出转矩。 3步进电动机及所带负载存在惯性 由于步进电动机自身及所带负载存在惯性，使得电动机在工作过程中不能立即起动和停止，而是在起动时出现丢步，在停止时发生越步。解决方法：通过一个加速和减速过程，即以较低的速度起动，而后逐渐加速到某一速度运行，再逐渐减速直至停止。进行合理、平滑的加减速控制是保证步进驱动系统可靠、高效、精确运行的关键。 4步进电动机产生共振 共振也是引起失步的一个原因。步进电动机处于连续运行状态时，如果控制脉冲的频率等于步进电动机的固有频率，将产生共振。在一个控制脉冲周期内，振动得不到充分衰减，下一个脉冲就来到，因

14、而在共振频率附近动态误差最大并会导致步进电动机失步。解决方法：适当减小步进电动机的驱动电流；采用细分驱动方法；采用阻尼方法，包括机械阻尼法。以上方法都能有效消除电动机振荡，避免失步现象发生。发电机在运行中失去励磁电流，使转子的磁场消失，叫做发电机失磁。而失步是指转子的转速不再和定子磁场的同步转速一致。电力系统发生失步时有以下现象：1，定子 电流表指针来回剧烈晃动，并有超正常值现象；2，电压表指针激烈地摆动，通常电压值降低；3，有功功率表和无功功率表指针在全盘摆动；4，转子电流（励磁电流）表指针在正常值附近摆动；5，频率与转速忽上忽下，发电机发出“呜”声 ，其节奏和指针的摆动一致。发电机失步时处

15、理：1.增加发电机励磁，其作用是增加定、转子间的拉力，使发电机教易被拉入同步；2.若是一台发电机失步，可适当降低它的有功出力，以利于恢复同步。3.若按以上方法进行处理，经 23 分钟后仍未进入同步，应将发电机从系统中解列。发电机的异步运行指发电机失去励磁后进入稳态的异步运行状态。 发电机失磁时,励磁电流逐渐衰减为零,发电机电势相应减小,输出有功功率随之下降,原动机输入的拖动转矩大于发电机输出的制动转矩,转子转速增加,功角逐步增大,这时定子的同步旋转磁场与转子的转速之间出现滑差。定子电流与转子电流相互作用,产生异步转矩。与此对应,定、转子之间由电磁感应传送的功率称为异步功率,随功角的增大而增大;

16、同时原动机输入功率随功角增大而减小,当两者相等时,发电机进入稳定异步运行状态。 发电机异步运行主要有两个问题,其一,对发电机本身有使转子发生过热损坏的危险;其二,对系统而言,此时发电机不仅不向系统提供无功反而要向系统吸收无功,势必引起系统电压的显著下降,造成系统的电压稳定水平大大降低。步进电机产生失步的两个原因就是：一、控制脉冲频率高，此时转子的加速度小于步进电机定子旋转磁场的速度。 来源于：528 工控网在步进电机供电电源设计好后，定子线圈冲电时间常数基本是固定的，假设时间常数是 0.02S（0.02S 充电到最大值的 63%），如果步进电机接受的脉冲周期大于 0.04S(占空比为 50%，

17、频率小于 25HZ),定子线圈即可以获得足够的能量产生足够带动转子的力矩。如果脉冲频率过高，比如 50HZ（占空比为 50%，脉冲周期大于 0.02S），定子线圈获得的充电时间才 0.01S，少了一半的充电时间，产生的力矩就减少了很多，致使转子跟不上定子旋转磁场的速度，每一步都落后于应该到达的平衡位置，并且距离平衡位置越来越远。积累下来的结果就造成了失步.当然 50HZ 的频率太小了，本例子只是为了便于说明，随意说了一个数解决方法：1、降低脉冲频率，别认为麻烦，调试步进电机大部分是调节脉冲频率的过程2、如果不想因降低频率而造成速度太低，那么加大步进电机供电电流来源于：528 工控网3、减轻电机

18、的负载二、控制脉冲频率低，此时转子的速度高于步进电机定子旋转磁场的速度。还以上面的 0.02S 充电时间常数为例，脉冲频率低，定子线圈充电充分，其产生的力矩就大，此时电机的负载如果较轻，转子就会超过应该到达的平衡位置，定子磁场又要拉转子回到平衡位置，同样其在回平衡位置时又会反越过平衡位置而落后于平衡位置，恰恰此时下一个脉冲到来，于是转子只好在落后于平衡位置的地方开始新一轮的步进。如此循环，同样造成每一步都落后于应该到达的平衡位置，并且距离平衡位置越来越远。积累下来的结果就造成了失步。解决方法：1、提高脉冲频率2、不想太高速，那么减小步进电机供电电流。来源于：528 工控网3，上面两者都不能调节

19、，换力矩小的电机。我公司购买了一套步进电机，用在丝杆上的，可在使用当中出现高速失步和堵转，达不到要求， 电机型号 85BYGH450A-02 步距角 1.8 力距 2.1 电流 3A驱动器型号 DL-023MDC 可调电流范围 0.453.15A 是配套使用的，现在出现高速不能运转，我换了一个不是配套的驱动器 DMD808A 却可以高速运转，请哪位高手帮我分析分析是什么原因造成的，非常感谢。 展望 2009 回答:4 人气:17 解决时间:2009-08-23 12:02 网友完善的答案好评率：0% 查看完善答案历史 因为驱动器的驱动电流有差别。步进电机是定电流驱动的。之前的配套驱动器电流再怎

20、么调也只有 3.15A。换了 80V8A 的驱动器当然可以了。再说。你的步进电机是 85 型的。电流应该可以做到 4.5 安或 6 安。可能当初给你配驱动器和步进电机时没有考虑速度。因为用在丝杆上面是速度和精度。用在皮带机上面要求就没有那么高。评价答案好:0 不好:2 原创:0 非原创:0 山社电机 回答采纳率:15.1% 2010-08-20 14:44 满意答案好评率：0% 如果你在提供的电压、电流正常的情况下出现这种情况，应该问题就出现在驱动程序中了，因为失步的现象通常都是出现在驱动的频率超出了电机本身的一个设定范围！这样电机本来的步距角还未完成动作，就得根据驱动去完成下一个动作，横容易

21、失步！（以下为本人搜到的步进电机资料）步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机步进电机的参数按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为 100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。 现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。进电机

22、启动运行时，有时动一下就不动了或原地来回动，运行时有时还会失步，是什么问题？ 一般要考虑以下方面作检查：1）电机力矩是否足够大，能否带动负载，因此我们一般推荐用户选型时要选用力矩比 . 步进电机启动运行时，有时动一下就不动了或原地来回动，运行时有时还会失步，是什么问题？ 一般要考虑以下方面作检查：1）电机力矩是否足够大，能否带动负载，因此我们一般推荐用户选型时要选用力矩比实际需要大 50%100%的电机，因为步进电机不能过负载运行，哪怕是瞬间，都会造成失步，严重时停转或不规则原地反复动。 2）上位控制器来的输入走步脉冲的电流是否够大（一般要10mA），以使光耦稳定导通，输入的频率是否过高，导致接收不到，如果上位控制器的输出电路是 CMOS 电路，则也要选用 CMOS 输入型的驱动器。3）启动频率是否太高，在启动程序上是否设置了加速过程，最好从电机规定的启动频率内开始加速到设定频率，哪怕加速时间很短，否则可能就不稳定，甚至处于惰态。 4）电机未固定好时，有时会出现此状况，则属于正常。因为，实际上此时造成了电机的强烈共振而导致进入失步状态。电机必须固定好。5）对于 5 相电机来说，相位接错，电机也不能工作