Trong điều kiện hoạt động bình thường,động cơ bướcĐộng cơ bước di chuyển một góc bước, tức là một bước tiến về phía trước, cho mỗi xung điều khiển nhận được. Nếu các xung điều khiển được đưa vào liên tục, động cơ sẽ quay liên tục tương ứng. Hiện tượng mất đồng bộ của động cơ bước bao gồm mất bước và vượt bước. Khi mất bước, số bước mà rôto tiến lên ít hơn số xung; khi vượt bước, số bước mà rôto tiến lên nhiều hơn số xung. Số bước cho một lần mất bước và vượt bước bằng một bội số nguyên của số nhịp hoạt động. Mất bước nghiêm trọng sẽ khiến rôto đứng yên hoặc rung quanh một vị trí, và vượt bước nghiêm trọng sẽ khiến động cơ vượt quá điểm dừng.
Mất bước, nguyên nhân và chiến lược
(1) Gia tốc của rôto chậm hơn so với từ trường quay củađộng cơ bước
Giải thích:
Khi gia tốc của rôto chậm hơn gia tốc của từ trường quay của động cơ bước, tức là thấp hơn tốc độ thay đổi pha, động cơ bước sẽ bị lệch pha. Điều này là do công suất đầu vào cho động cơ không đủ và mômen xoắn đồng bộ được tạo ra trong động cơ bước không cho phép tốc độ rôto theo kịp tốc độ quay của từ trường stato, do đó gây ra hiện tượng lệch pha. Vì mômen xoắn đầu ra động của động cơ bước giảm khi tần số hoạt động liên tục tăng, nên bất kỳ tần số hoạt động nào cao hơn tần số đó sẽ tạo ra hiện tượng mất bước. Hiện tượng mất bước này cho thấy động cơ bước không có đủ mômen xoắn và không có đủ khả năng kéo.
Giải pháp:
a. Tăng mô-men xoắn điện từ do chính động cơ bước tạo ra. Có thể tăng dòng điện dẫn trong phạm vi dòng điện định mức; nếu mô-men xoắn không đủ trong dải tần số cao, có thể tăng điện áp dẫn của mạch điều khiển; chuyển sang sử dụng động cơ bước có mô-men xoắn lớn hơn, v.v. b. Giảm mô-men xoắn mà động cơ bước cần phải vượt qua. Có thể thực hiện điều này bằng cách giảm tần số hoạt động của động cơ một cách thích hợp để tăng mô-men xoắn đầu ra của động cơ; thiết lập thời gian tăng tốc dài hơn để rôto thu được đủ năng lượng.
(2) Tốc độ trung bình của rôto cao hơn tốc độ quay trung bình của từ trường stato
Giải thích:
Khi tốc độ trung bình của rôto cao hơn tốc độ quay trung bình của từ trường stato, nếu stato được cấp điện và kích thích trong thời gian dài hơn thời gian cần thiết để rôto quay tiếp, thì rôto sẽ tích lũy quá nhiều năng lượng trong quá trình quay, làm tăng mô-men xoắn đầu ra do động cơ bước tạo ra, dẫn đến hiện tượng quá bước. Khi động cơ bước được sử dụng để điều khiển các cơ cấu làm cho tải di chuyển lên xuống, hiện tượng quá bước dễ xảy ra hơn, bởi vì mô-men xoắn cần thiết cho động cơ giảm khi tải di chuyển xuống dưới.
Giải pháp:
Giảm dòng điện điều khiển của động cơ bước để giảm mô-men xoắn đầu ra của động cơ bước.
(3) Quán tính củađộng cơ bướcvà tải trọng mà nó mang
Giải thích:
Do quán tính của bản thân động cơ bước và tải trọng mà nó mang, động cơ không thể khởi động và dừng ngay lập tức trong quá trình hoạt động, mà sẽ xảy ra hiện tượng mất bước khi khởi động và hiện tượng vượt bước khi dừng.
Giải pháp:
Thông qua quá trình tăng tốc và giảm tốc, tức là bắt đầu ở tốc độ thấp hơn, sau đó tăng tốc dần đến một tốc độ hoạt động nhất định, và sau đó giảm tốc dần cho đến khi dừng lại. Việc điều khiển tăng tốc và giảm tốc hợp lý và mượt mà là chìa khóa để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy, hiệu quả và chính xác của hệ thống truyền động động cơ bước.
(4) Cộng hưởng của động cơ bước
Giải thích:
Hiện tượng cộng hưởng cũng là một nguyên nhân gây ra hiện tượng lệch pha. Khi động cơ bước hoạt động liên tục, nếu tần số của xung điều khiển bằng với tần số nội tại của động cơ bước, hiện tượng cộng hưởng sẽ xảy ra. Trong một chu kỳ xung điều khiển, độ rung không được giảm thiểu đủ, và khi xung tiếp theo đến, sai số động gần tần số cộng hưởng là lớn nhất và sẽ khiến động cơ bước bị mất bước.
Giải pháp:
Giảm dòng điện điều khiển của động cơ bước một cách thích hợp; sử dụng phương pháp điều khiển phân chia; sử dụng các phương pháp giảm chấn, bao gồm cả phương pháp giảm chấn cơ học. Tất cả các phương pháp trên đều có thể loại bỏ hiệu quả hiện tượng dao động của động cơ và tránh hiện tượng mất đồng bộ.
(5) Mất mạch khi đổi hướng
Giải thích:
Người ta đã chứng minh rằng nó chính xác theo mọi hướng, nhưng độ lệch sẽ tích lũy ngay khi hướng thay đổi, và càng thay đổi nhiều lần thì độ lệch càng lớn.
Giải pháp:
Các bộ điều khiển động cơ bước nói chung có những yêu cầu nhất định về hướng và tín hiệu xung, chẳng hạn như: hướng của tín hiệu trong xung đầu tiên phải dọc theo cạnh lên hoặc cạnh xuống (các yêu cầu điều khiển khác nhau không giống nhau) trước khi đến vài micro giây cần được xác định, nếu không sẽ có xung có góc hoạt động khác với nhu cầu thực tế, và cuối cùng hiện tượng lỗi biểu hiện ở chỗ càng lệch nhiều, lỗi càng rõ rệt. Giải pháp chủ yếu là sử dụng phần mềm để thay đổi logic gửi xung hoặc thêm độ trễ.
(6) Lỗi phần mềm
Giải thích:
Việc bỏ sót bước trong quy trình điều khiển không phải là hiếm gặp, cần kiểm tra xem chương trình điều khiển có vấn đề gì không.
Giải pháp:
Nếu không tìm ra nguyên nhân sự cố trong một thời gian, các kỹ sư cũng sẽ cho động cơ bước chạy trong một khoảng thời gian để tìm lại điểm gốc.
Thời gian đăng bài: 19/03/2024