造成步進電機失步的因素和防止措施

步進電機可以根據(jù)脈沖數(shù)和脈沖頻率來對電機實現(xiàn)開環(huán)控制位置和速度，是一種便宜、簡單好用的控制類電機，在自動化控制領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。但由于步進電機不是閉環(huán)控制，選型或者使用不當(dāng)，也會容易出現(xiàn)步進電機失步，也叫步進電機丟步，也就是步進電機沒有按照指令到達應(yīng)該到達的位置，讓工程師們很是苦惱。那么，步進電機失步的原因是什么？可以采取哪些對策來避免失步呢？

步進電機失步的原因有很多，在實際應(yīng)用過程中，需要采取排除法一一分析，才能夠找出失步的真正原因，一般導(dǎo)致步進電機失步的原因是下面幾種：

1.步進電機本身工作力矩不夠，沒有足夠能力帶動負載；

2.步進電機起停的加減速過程不充分，步進電機在加減速過程中失步；

3.步進電機的電源功率不夠?qū)е虏竭M電機的輸入功率不夠引起失步；

4.步進電機的驅(qū)動電壓不夠或者驅(qū)動電流設(shè)定過低；

5.驅(qū)動器或者控制器收到信號干擾；

6.步進電機系統(tǒng)共振引起步進電機帶負載能力下降而導(dǎo)致失步；

7.驅(qū)動器和控制器的信號不匹配；

8.同步輪或者減速箱的背隙或者來回轉(zhuǎn)到的間隙誤差沒有在程序上補償或者補償值不對；

9.控制程序本身有問題。

說起步進電機，對于電氣控制行業(yè)的工程師來說應(yīng)該再熟悉不過了！它的誤差不會長期積累，能夠?qū)崿F(xiàn)精確定位，控制比伺服簡單等優(yōu)點，但步進電機精確控制的前提是電機不發(fā)生失步，如何才能避免步進電機失步？

步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制電機。在未發(fā)生失步情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)并不受負載變化的影響，當(dāng)步進電機接收到一個脈沖信號時，電機就按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)一個固定的角度（步進角或步距角），通過控制脈沖數(shù)和脈沖頻率來控制電機角位移量及電機轉(zhuǎn)速從而達到精確的開環(huán)控制。另外，步進電機每走一步所轉(zhuǎn)過的角度與理論步距之間總有一定的誤差，從某一步到任何一步，也總有一定的誤差，但是，步進電機每轉(zhuǎn)一周的步數(shù)相同，在不失步的情況下，其步距誤差不會長期累積。

上面提到的都是在不失步的情況，如何才能避免失步呢？首先我們需要知道造成電機失步的因素：

1、轉(zhuǎn)子加速度慢于步進電機的旋轉(zhuǎn)磁場;

2、轉(zhuǎn)子的平均速度高于定子磁場的平均旋轉(zhuǎn)速度;

3、電機負載慣性較大;

4、步進電機產(chǎn)生共振。

轉(zhuǎn)子加速度慢于步進電機的旋轉(zhuǎn)磁場即轉(zhuǎn)子速度低于換相速度時，電機會產(chǎn)生失步，這是因為輸入電機的電能不足，產(chǎn)生的力矩?zé)o法使轉(zhuǎn)子速度跟上定子磁場的旋轉(zhuǎn)速度，從而引起失步。轉(zhuǎn)子平均速度高于定子磁場平均旋轉(zhuǎn)速度，這是定子通電勵磁的時間較長，大于步進所需的時間，轉(zhuǎn)子在步進過程中獲得過多的能量，導(dǎo)致電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩過大從而引起電機越步。

以上導(dǎo)致步進電機失步的原因?qū)嵸|(zhì)是步進電機驅(qū)動器選擇不當(dāng)而導(dǎo)致，只有選擇正確合適的步進驅(qū)動器才能使步進電機發(fā)揮其控制精確的優(yōu)勢。選擇合適的驅(qū)動器需要根據(jù)電機的電流，配用大于或等于此電流的驅(qū)動器。如果需要低振動或高精度時，可配用細分型驅(qū)動器。對于大轉(zhuǎn)矩電機，盡可能用高電壓型驅(qū)動器，以獲得良好的高速性能。同時對于驅(qū)動電源，很多人直接使用開關(guān)電源作為驅(qū)動電源，但是，一般最好不要使用開關(guān)電源，特別是大力矩電機，除非選用比需要的功率大一倍以上的開關(guān)電源。因為，電機工作時是大電感型負載，會對電源端形成瞬間的高壓。而開關(guān)電源的過載性能不好，會保護關(guān)斷，且其精密的穩(wěn)壓性能又不需要，有時可能造成開關(guān)電源和驅(qū)動器的損壞。對于步進電機的驅(qū)動電源，可以用常規(guī)的環(huán)形或R 型變壓器變壓的直流電源。

步進電機產(chǎn)生共振是因為電機接收的脈沖頻率等于步進電機的固有頻率，該頻率與驅(qū)動器的細分有關(guān)系。我們一般使用步進電機時，驅(qū)動器的細分能力很重要，共振范圍越小越好。對于電機負載慣性較大是由于電機超載而引起，因此在使用時只需注意不要讓電機過載即可避免。