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2013年1月17日 06-步进电机的原理及常见故障 步进电动机是一种将电脉冲信号转换成机械角位移或线位移的的电磁机械装置。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。 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，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。 一.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 二.步进电机的特点 步进电动机的特点： 1、一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。 2、步进电机外表允许的最高温度。 步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。 二.步进电机的特点 3、步进电机的力矩会随转速的升高而下降。 当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。 4、步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。 步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。 二.步进电机的特点 3、混合式步进电机 1、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; 三相混合式步进电机则采用三相逆变桥电路,见下图c. 2、进电动机绕组电流控制电路 控制信号说明： PULSE：脉冲信号输入端，每一个脉冲的上升沿使 电动机转动一步。 DIR：方向信号输入端，如“DIR”为低电平，电机 按顺时针方向旋转； “DIR”为高电平电机按 逆时针方向旋转。 CW： 正转信号，每个脉冲使电机正向转动一步。 CCW：反转信号，每个脉冲使电机反向转动一步。 RESET：复位信号，如复位信号为低电平时,输入脉冲信号起作 用，如果复位信号为高电平时就禁止任何有效的脉冲， 输入信号无效，电机无保持扭矩。 READDY: 输入报警信号：READY是继电器开关，当驱动器正 常工作时继电器闭合，当驱动器工作异常时继电器 断开。继电器允许最高输入电压和电流是：35VDC， 10mA≤I≤200mA，电阻性负载。如用该继电器，要 把他串联到CNC的某输入端。当驱动器正常工作时 继电器闭合，外部24VDC通过继电器输入到CNC输入 端，否则外部24VDC无法输入到CNC输入端。? 注意：PULSE+与CW+，PULSE-与CW-，DIR-与CCW-对应同一 个接线口，按控制方式不同给出的两种定义名称。 1、 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。 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，步进电机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，