步进电机常见故障及处理.ppt

一、步进电机的工作原理
步进电机是一种能将数字脉冲以轴步进一个步距角增量，因此，步进电机能很方便地将电脉冲转换为角位移，具有较好的定位精度，无漂移和无积累定位误差的优点，能跟踪一定频率范围的脉冲列，可作同步电动机使用，广泛地应用于各种小型自动化设备及仪器。
二.步进电机的分类：
按转矩产生的原理可分为:
1.反应式步进电机;
2.永磁式步进电机;
3.混合式步进电机；
从电流的极性上可分为:
1.单极性步进电机;
2.双极性步进电机从控制绕组数量上可分为:
1.二相步进电机;
2.三相步进电机;
3.四相步进电机;
4.五相步进电机;
5.六相步进电机；

从运动的型式上可分为：
1.旋转步进电机。
2.直线步进电机。
3.平面步进电机。
三.步进电机的驱动电路、控制方式及接线图
（一）.驱动电路：
步进电机绕组的驱动电路，单极性电流一般采用下图<a>双管串联电路,双极性电流一般采用下图<b>的H桥电路;对于三相混合式步进电机则采用三相逆变桥电路,见下图<c>
（二）.控制方式：
步进电机的控制方式一般可分为开环控制和反馈补偿闭环控制,见下图a和下图b.图9步进电机与控制器连接框图流四.步进电机的主要特性：
（一）步距角和步距误差：
转子每步转过的空间机械角度，即步距角β为
β=360°/Z*N
其中Z-转子齿数，N-运行拍数。

步进电机每走一步，转子实际的角位移与设计的步距角存在有步距误差。连续走若干步时，上述误差形成累积值。转子转过一圈后，回至上一转的稳定位置，因此步进电机步距的误差不会长期积累。步进电机步距的积累误差，是指一转范围内步距积累误差的最大值，步距误差和积累误差通常用度、分或者步距角的百分比表示。影响步距误差和积累误差的主要因素有:齿与磁极的分度精度；铁心迭压及装配精度；各相矩角特性之间差别的大小；气隙的不均匀程度等。
（二）静态矩角特性和最大静转矩特性：
所谓静态是指电机不改变通电状态，转子不动时的工作状态。空载时，步进电杌某相通以直流电流时，该相对应的定、转子齿对齐，这时转子无转矩输出。如在电机轴上加一顺时针方向的负载转矩，步进电机转子则按顺时针方向转过一个小角度θ，称为失调角,这时转子电磁转矩T与负载转矩相等。矩角特性是描述步进电机稳态时，电磁转矩与失调角θ之间关系的曲线，或称为静转矩特性。（三）.步进电机矩频特性：
矩频特性是用来描述步进电机连续稳定运行时输出转矩写连续运行频率之间的关系曲线。矩频特性曲线上每一频率所对应的转矩称为动态转矩。动态转矩除了和步进电机结构及材料有关外，还写步进电机绕组连接、驱动电路、驱动电压有密切的关系。下图是混合式步进电机连续运行时的典型的矩频特性曲线。四相混合式步进电机一般由两相驱动器来驱动，因此，连接时可以采用串联接法或并联接法将四相电机接成两相使用。串联接法一般在电机转速较的场合使用，此时需要的驱动器输出电流为电机相电流的0.7倍，因而电机发热小；并联接法一般在电机转速较高的场合使用（又称高速接法），所需要的驱动器输出电流为电机相电流的1.4倍，因而电机发热较大。步进电机与控制器连接框图世纪星HNC-21参数设置按下表对步进电机有关参数进行设置坐标轴参数测定步进电机的步距角，用手动方式发送单脉冲,从世纪星显示屏上记录工件实际坐标值,计算步进电机的步距角
实际坐标值×360度360度
β=—————————，(取最接近数值---整数);
脉冲数(n)×4×光电编码器线数(n>20)β

计算每一步脉冲的实际坐标增量值,换算成实际步距角

单脉冲实际坐标增量值×360度
β1=——————————;
4×光电编码器线数
由β和β计算出步距精度(β1-β)/β。将记录和计算数据填入下表脉冲列
测定步进电机的静转矩特性:测定步进电机的空载起动频率:测定步进电机的运行矩频特性:将步进电机定子绕改为并联接法,如下图,再按上述步骤测定运行矩频特性。（注：绕组并联后,应将步进电机的电流设置增大一倍,才不至于降低了低频段的输出转矩。）
世纪星HNC-21TF配步进电机时的参数设置
按表1对步进电机有关参数设置坐标轴参数，按表2设置硬件参数。
表1坐标轴参数
表2硬件配置参数
2.M535步进电机驱动器参数设置
本驱动器提供2-256细分，在步进电机步距角不能
满足使用的条件下，可采用细分驱动器来驱动步进
电机，细分驱动器的原理是通过改变相邻（A，B）
电流的大小，以改变合成磁场的夹角来控制步进电
机运转的。
1）按驱动器前面板表格将细分数设置为16,将电机设置为57HS13步进电动机的额定电流.
注意：如果驱动器的细分数发生了改变，那么系统轴参数中的脉冲当量分子、分母也要相应的发生改变，其具体的计算方法如下：
跟据上面的公式，正确计算出系统轴参数中的脉冲当量分子、分母的比值，并简