步进电机的故障诊断及分析处理.doc

WORD 格式 整理 学习 参考 资料 分享 步进电机的故障诊断与分析处理 摘要:步进电机属于特殊的电动机种类，控制其转速的因素主要有转子齿数、脉冲频率和拍数，而与负载、电压、温度等因素是没有关系的。步进电机工作时转速和步数不受负载变化和电压波动的影响，也不受环境条件(温度、冲击、和振动等)变化的影响，只与控制脉冲同步，但它仍有转子和定子构成，而转子和定子是由铁心和绕组构成。所以在转动过程会出现各种故障。 关键词：步进电机；故障；分析 1、步进电机及常见故障 步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的多相时序控制器。 　　虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能像普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、HYPERLINK /doc/4868854.html功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进HYPERLINK /doc/1528240.html电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。 　　步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步进角）。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。 步进电动机的最大缺点在于其容易失步。特别是在大负载和速度较高的情况下,失步容易发生,同时功率也不太大。目前,步进电动机主要应用于经济型数控机床的进给驱动,一般采用开环的控制结构。也有的采用步进电动机驱动的数控机床同时采用了位置检测元件。构成了反馈补偿型的驱动控制结构。在数控系统中,虽然其种类及规格有多种,结构有所不同,但在运行中常发生起动及运行速度慢、失步现象严重、控制绕组接线错误及运行中常出现绕组短路、开路或击穿等故障。故障出现后影响了数控系统不能正常工作。 2、常见故障原因 驱动步进电机的脉冲频率太高，使步进电动机不能响应，发生失步或堵转。 驱动电源不佳而造成步进电机失步。 步进电机控制及驱动电路常见的故障有停转、摆动和不能紧锁。 工作台负载过重能造成步进电机失步甚至停转。 步进电机本身问题或绕组烧坏造成失步或停转。 3、常用检修方法 直观检查法:(目测法)就是用眼睛和其它感觉器官发现故障部位的方法,通过观察便能及时排除许多故障。 万用表法:就是用万用表测量步进电动机绕组的电阻,工作电压,工作电流,与正常值相比较从而确定故障原因的方法。 摇表法:(兆欧表法)就是用摇表测量步进电动机的各项绝缘指标,与正常值相比较来确定故障原因的方法。 波形图法:用示波器观测各主要电路的波形,通过对波形分析来判断故障的方法。 4、典型故障分析与处理 起动和运行速度慢,影响系统同步 (1)步进电动机检修时,常要将定子各相控制绕组中串联的小电阻摘下,进行绕组检测和修理,检修后未再接入串联电阻,有时小电阻损坏或失效未更换,造成难起动,运行速度减慢。小电阻失效或未接入,则回路时间常数加大,使脉冲电流上升沿和下降沿由陡变为平坦,恶化了频率特性,也即恶化了步进电动机运行特性。所以,当步进电动机修完后,一定要接入小电阻;检修过程也必须用万用表检测小电阻有无断路、短路或击穿故障,如有则应同时更换合格的同规格小电阻,不要使之失效仍接入线路,不然影响抑制绕组中电感,使系统不同步,又为查找故障增加麻烦。 (2)定转子气隙不均,使定转子相擦,造成起动困难或运行速度减慢。由于气隙不均造成定转子相擦,加大了步进电动机静态力矩,阻力加大使动态特性变坏,导致起动和运行速度减慢。当发生此类故障时,应仔细检查定转子相擦的原因。根据造成的具体原因,采取有效措施,排除故障,使气隙均匀。 ①检查中如发现因轴承损坏或端盖止口与定子外壳不同心所至,应更换新的合格轴承,及新配端盖,新端盖止口车削要按外壳止口公差尺寸配车。 ②如检查出属转轴变弯,可采取调直方法调直弯曲端或更换新轴。 ③测量转子外径如发现椭圆度超差,将转子进行精车一刀或磨削加工,消除不圆度。应注意车削或磨削加工时,加工量不宜过大,仅需将椭圆大直径车去或磨去,否则气隙加大,会导致电机其它性能变坏。 步进电动机运行中失步 当步进电动机改变负载运行时,如带大惯量负载则产生振荡,造成电机在某一运行频率下,起动丢步或停转滑步。造成步进电动机运行中失