伺服电机故障排除指南

2023年12月10日 203点热度 0人点赞

伺服电机故障排除指南

伺服电机是一种线性或旋转执行器，可以精确控制线性或角位置、加速度和速度。典型的伺服电机系统由一个合适的电机组成，该电机耦合到一个用于位置反馈的传感器。电机的控制电路包括位置传感器，提供电机轴实时位置的反馈。有了这个反馈，伺服电机就可以高精度地旋转。但要使伺服电机系统完整，还需要一个伺服驱动器，该驱动器使用位置反馈传感器以某些特定角度或距离精确地转动伺服电机。

伺服电机故障排除指南

简单地说，伺服电机只是一个通过伺服机构运行的简单电动机。伺服电机大致分为交流供电或直流供电。但根据伺服电机的工作特性和齿轮布置，还有许多其他分类。伺服电机中不同类型的齿轮布置使用户能够受益于具有极高扭矩的轻质、节能的套件。由于这些特性，伺服电机广泛应用于各种应用，包括自动化制造、机器人、无线电控制或遥控玩具车、数控机械、遥控直升机和飞机等。

保持伺服电机良好维护并在良好条件下运行对于任何工业或商业企业的成功至关重要。由于伺服电机系统故障导致的停机无论在经济上还是在制造交货时间方面都可能代价高昂。然而，即使采用最严格的维修和预防性维护方案，伺服电机在重新启动或正常运行期间也必然会遇到问题。本文提供了常见伺服电机问题的列表以及有关如何解决这些问题的一些提示。

解决伺服电机问题可能是一项艰巨的任务，特别是因为它是带有伺服控制器的闭环控制系统的一部分。但大多数伺服电机问题都会导致伺服控制器给出故障代码，该故障代码通过伺服电机的显示屏或 LED 指示灯进行传达。因此，对伺服电机进行故障排除的第一步是检查是否有任何故障代码显示或指示器，然后再进行其他故障排除步骤。之后，您可以参阅控制器手册，了解显示的故障代码或指示灯的说明以及可能的解决方案。

此外，您偶尔可以通过对伺服电机安装和相关布线进行简单的目视或物理检查来诊断一些伺服电机问题。然而，当问题不那么明显时，隔离伺服电机及其控制器之间的问题可能会更加困难。

让我们看一下一些最常见的伺服电机问题，及其可能的原因和相应的故障排除技术。

伺服电机系统上电时可能存在高压；因此，只有经验丰富的工程师或技术人员才能尝试在通电的情况下对此类系统进行故障排除。否则，在排除故障或对其电路进行操作之前，请确保伺服系统已关闭并且直流母线没有电压。

大多数伺服电机都容易过热，尤其是在长时间运行时。伺服电机可能因多种原因而过热，包括：

超过指定最大值的非常高的电源电压。
电机过载或伺服电机启动过于频繁。
延长运行时间。
电源电压过低，或伺服转子部分退磁导致电机电流过大。与任何其他电机一样，伺服电机设计为在额定负载下运行；因此，大电流会导致电机绕组发热。
磨损的轴承或更换的轴承类型不正确。
伺服电机表面积垢导致通风受阻。
电机工作环境温度较高。
接线或电机调整问题。
缺相，即电机仅以两相运行。

降低提供给伺服电机的电压；例如，通过调整伺服电机电源变压器的分接点。
减少非高峰或高峰负荷以进行减载。
如果过载问题是由于电机尺寸过小造成的，请务必检查伺服电机的尺寸。
控制启动次数和负载启动/循环次数在推荐次数之内。
增加伺服电机的电源电压或采用较粗的电源线导体来处理过大的电机电流。
维修伺服电机；修复磨损的轴承，更换错误类型的轴承并重新配置转子。
吹掉电机的内部通风或空气通道，以清除任何形式的堵塞。
清洁冷却系统，确保冷却风扇处于良好的工作状态。
采用适当的冷却措施，降低电机周围的环境温度。
对于接线问题，请检查连接/连接器是否紧固并且接线是否有磨损。
使用伺服控制器自动调整伺服电机。
恢复交流供电伺服电机的三相交流运行。

有时，您的伺服电机即使在通电后也可能无法旋转或转动。但没有冒烟，没有异味，也没有异常声音。好吧，这个诊断似乎是个坏消息，特别是因为伺服电机有如此多的组件，这可能导致很难查明问题的确切原因。但伺服电机无法转动的可能原因如下：

无电源电压——至少有两相电源。
对于三相电源线，至少两相的熔断器发生故障。
伺服控制器未接收命令信号，即运行或速度信号。
伺服电机联轴器松动。
由于电机连接、电缆和连接器松动或开路而导致连接不良。
由于电机过热，电机热过载已跳闸。
电机控制单元接线错误。
伺服电机调试不成功/不完整。

检查并修复伺服电机电源旋转开关、接线盒、保险丝处是否有断点。
检查故障保险丝的类型及故障原因，并更换新保险丝。
检查伺服控制器的输入信号。
检查电机联轴器，必要时进行纠正。
检查所有电机连接、电缆和连接器是否松动，并相应紧固。
检查所有电机热继电器。另外，检查伺服控制器是否存在与电机过热相关的故障。
纠正控制单元接线。
适当调整伺服电机参数的设置或完成任何正在进行的系统调试。

有时，启动伺服电机可能很困难（即它无法达到速度）。而在其他情况下，即使在额定负载下运行，其速度也可能仍明显低于额定全速。这个问题很可能是由以下原因引起的：

电源电压低，或伺服电机系统内电压下降。
伺服放大器的额定电流不足以为伺服电机提供足够的扭矩。
伺服控制器设置不正确。例如，外部 1 限制电位器可能设置不正确。
伺服电机连接不当或接线不良。
电机控制器可能存在调整问题。
伺服电机可能过载。
可能存在电机过热问题。

测量电源电压并改善低电压情况。
检查伺服放大器的额定电流。
确保伺服控制器上的设置正确。
检查并纠正伺服系统中的任何错误连接，并确保接线正确。
使用伺服控制器自动调整伺服电机。
检查并相应调整伺服电机的工作负载限制。或进行减载。
根据应用需求检查伺服电机尺寸。
执行过热检查并采取必要的纠正措施。

如果您的伺服系统启动正常，但在达到高速或全速后突然关闭，这可能表明存在严重故障。已知有几个因素会导致此问题，即：

保险丝熔断，或保险丝陈旧且功能失调。
电机快速过热。
您的伺服电机的过载保护系统可能有缺陷。
由于接线不良或连接不良，伺服系统内电压下降。
电容器有缺陷。
转速表故障或速度读数不准确。

更换保险丝。
检查电机过热的原因并予以排除。
检查伺服控制器上的过载设置是否正确。
更换电机过载继电器。
检查所有电机接线和连接。
测量伺服电容两端的电阻，并更换有缺陷的电容。
测试转速计并根据需要进行更换。
使用伺服控制器自动调整伺服电机。

位置和速度反馈可能丢失。这可能是由于速度命令信号或位置反馈传感器的接线开路或不正确造成的。
伺服控制器设置不正确。
伺服电机或控制器接线问题。

检查反馈传感器和相关连接。
检查伺服控制器设置或设置。
检查伺服电机和控制器接线。

伺服电机在正常运行时自然会发出少量噪音——嗡嗡声。然而，如果它确实发出不寻常的噪音或嗡嗡声太大而令人讨厌；那么就有一个问题，这很可能是由以下原因引起的：

伺服电机联轴器松动。
电源电压不平衡，可能过高。
轴承磨损或缺少润滑油。
润滑油中存在沙子等杂质。
电机反馈信号线或控制器速度参考信号上存在噪声。

检查并紧固伺服电机联轴器。
检查并调整电源电压，确保伺服电机获得适当的功率。
维修伺服电机： (i) 更换或清洁轴承。(ii)更换或添加润滑油。
检查所有电机和控制器电缆、接线和连接。
检查伺服电机是否正确接地。

有时，运行中的伺服电机的振动可能相当剧烈。伺服电机过度振动的一些可能原因包括：

轴承磨损或轴承磨损造成气隙不均匀或过大。
伺服电机与所驱动的负载未对准。
伺服电机转轴弯曲。
转子不平衡。
伺服电机联轴器的同轴度太低，尤其是使用皮带轮的情况。
伺服电机安装不当。

必要时检查、修理或更换轴承。
检查电机与驱动负载、联轴器的对准情况，以及垫片是否有任何可能的移动。
检查并纠正电机和负载平衡问题。
如果伺服电机是皮带连接，拆下皮带轮，看同轴度是否仍然太低，或者电机是否仍然不平衡。
检查伺服电机安装座是否磨损或松动。

每当伺服电机产生强烈的烧焦气味时，就可能意味着有东西正在燃烧。如果您观察到这一点或看到任何形式的烟雾，则表明您的伺服电机过热。在这种情况下，请检查其通风或冷却系统并确保其没有受到任何堵塞。如果它被积聚的污垢或灰尘颗粒堵塞，请务必按照建议进行清洁。

如果上述步骤没有帮助，请检查轴承是否处于良好的工作状态。因为它们可能存在一些问题，例如润滑剂过多、过热或磨损。如果您遇到任何这些问题，请确保维修伺服电机或修理/更换轴承。

此外，您可能会遇到臭氧气味，这表明伺服电机绕组或接线正在燃烧。如果是这种情况，请确保伺服电机正确接地。另外，检查所有电机接线，确保电线无接触。如果电机绕组出现故障，请将伺服电机送修。

如果当伺服电机运行信号为 Access 并且没有输出脉冲时出现这种情况：

检查伺服电机电源线是否连接正确或是否损坏。如果损坏，请更换并纠正接线。
如果伺服电机配备制动系统，请确保其已打开。
检查电机速度电路增益设置是否过高，并进行相应调整。
检查速度电路积分时间常数设置是否准确。

如果该情况仅在正常操作期间发生：

检查位置电路设定增益是否过大，并进行相应调整。
检查定位完成幅度设置是否太小，并进行必要的调整。
确保伺服电机轴没有失速，然后重新调整伺服机构。

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