伺服电机在现代工业中应用广泛,但长期运行后可能会出现各种故障。伺服电机的使用过程中,如果使用方法不当或不注意保养,难免会出现各种各样的故障,如电机升温过高、电机出现外壳带电、伺服电机窜动、伺服电机爬行、电机振动、转矩降低、电机不转等,需要一一排查原因并进行维修。以下是一些常见的伺服电机故障及维修方法:
一、伺服电机无法启动
故障原因:
电源未通(至少两相未通);熔丝熔断(至少两相熔断);过流继电器调得过小;控制设备接线错误。
转子绕组有断路(一相断线)或电源一相失电;绕组引出线始末端接错或绕组内部接反;电源回路接点松动,接触电阻大;电动机负载过大或转子卡住;电源电压过低;小型电动机装配太紧或轴承内油脂过硬;轴承卡住。
维修方法:
检查电源回路开关,熔丝、接线盒处是否有断点,修复;检查熔丝型号、熔断原因,换新熔丝;调节继电器整定值与电动机配合;改正接线。
查明断点予以修复;检查绕组极性;判断绕组末端是否正确;紧固松动的接线螺丝,用万用表判断各接头是否假接,予以修复;减载或查出并消除机械故障;检查是否把规定的面接法误接;是否由于电源导线过细使压降过大,予以纠正;重新装配使之灵活;更换合格油脂;修复轴承。
二、伺服电机运行时响声不正常有异响
故障原因:
轴承磨损或油内有砂粒等异物;转子铁芯松动;轴承缺油;电源电压过高或不平衡。
维修方法:
检查轴承,如有磨损或异物及时更换或清理;检查转子铁芯并加以紧固;给轴承加油;测量电源电压,设法消除不平衡。
三、伺服电机升温过高或冒烟电机故障
故障原因:
负载过大;两相运行;风道阻塞;运行环境温度高;定子绕组短路或接地;电源电压过高或过低。
维修方法:
减轻负载或选择大容量电机;清除风道;采取降温措施;用万用表检测输入端电源电压。
四、伺服电机出现外壳带电现象
伺服电机故障原因:
绕组受潮;绝缘老化;或引出线与接线盒壳接地;线圈端部碰端盖。
维修方法:
干燥、更换绕组。
五、电机三相电流不平衡
故障原因:
三相电压不平衡;电机内部某相支路焊接不良或接触不好;电机绕阻匝间短路或对地相间短路;接线错误。
维修方法:
检查电源电压;更换电动机;改正接线。
六、伺服电机空载电流偏大
伺服电机故障原因:
定转子气隙大、定子绕组匝数太少、装配不当。
维修方法:
减少定转子气隙、重新核实并绕制、重新装配。
七、伺服电机绝缘电阻明显降低
伺服电机故障原因:
定子受潮、灰尘过多、绝缘材料损坏或老化。
维修方法:
排水除潮、清灰、修复或更换绝缘材料。
八、LED 灯是绿的,但是电机不动
伺服电机故障原因:
一个或多个方向的电机禁止动作;命令信号不是对驱动器信号地的。
维修方法:
检查 +INHIBIT 和 –INHIBIT 端口。
九、上电后,驱动器的 LED 灯不亮。
十、当电机转动时,LED 灯闪烁
伺服电机故障原因:
HALL 相位错误;HALL 传感器故障。
维修方法:
检查电机相位设定开关是否正确;当电机转动时检测 Hall A,Hall B,Hall C 的电压。电压值应该在 5VDC 和 0 之间。
十一、LED 灯始终保持红色
故障原因:存在故障。处理方法:原因:过压、欠压、短路、过热、驱动器禁止、HALL 无效。
十二、电机失速
故伺服电机障原因:
速度反馈的极性搞错;编码器速度反馈时,编码器电源失电。
维修方法:
如果可能,将位置反馈极性开关打到另一位置(某些驱动器上可以);如使用测速机,将驱动器上的 TACH +和 TACH -对调接入;如使用编码器,将驱动器上的 ENC A 和 ENC B 对调接入;如在 HALL 速度模式下,将驱动器上的 HALL - 1 和 HALL - 3 对调,再将 Motor - A 和 Motor - B 对调接好;检查连接 5V 编码器电源。确保该电源能提供足够的电流。如使用外部电源,确保该电压是对驱动器信号地的。
十三、伺服电机在一个方向上比另一个方向跑得快
伺服电机故障原因:
无刷电机的相位搞错;在不用于测试时,测试/偏差开关打在测试位置;偏差电位器位置不正确。
伺服电机维修方法:
检测或查出正确的相位;将测试/偏差开关打在偏差位置;重新设定。
十四、伺服电机高速旋转时出现电机偏差计数器溢出错误
伺服电机故障原因:
高速旋转时发生电机偏差计数器溢出错误。
维修方法:
检查伺服电机动力电缆和编码器电缆的配线是否正确,电缆是否有破损。
十五、机械振荡(加/减速时)
故障原因:
脉冲编码器出现故障;脉冲编码器十字联轴节可能损坏;测速发电机出现故障。
维修方法:
检查速度检测单元反馈线端子上的电压是否在某几点电压下降,如有下降表明脉冲编码器不良,更换编码器;更换脉冲编码器十字联轴节;修复,更换测速机。
十六、机械运动异常快速(飞车)
故障原因:
脉冲编码器接线是否错误;脉冲编码器联轴节是否损坏;检查测速发电机端子是否接反和励磁信号线是否接错。
维修方法:
检查并纠正错误接线。
十七、主轴不能定向移动或定向移动不到位
故障原因:
定向控制电路的设置调整问题;定向板、主轴控制印刷电路板问题;位置检测器(编码器)问题。
维修方法:
检查定向控制电路的设置调整、检查定向板、主轴控制印刷电路板调整;同时检查位置检测器(编码器)的输出波形是否正常来判断编码器的好坏。
十八、坐标轴进给时振动
应检查电机线圈、机械进给丝杠同电机的连接、伺服系统、脉冲编码器、联轴节、测速机。
十九、出现 NC 错误报警
故障原因:
主电路故障和进给速度太低引起;脉冲编码器不良;脉冲编码器电源电压太低;没有输入脉冲编码器的一转信号而不能正常执行参考点返回。
维修方法:
根据具体原因进行相应维修,如调整电源电压、检查脉冲编码器等。
二十、伺服电机系统报警
故障原因:
轴脉冲编码器反馈信号断线、短路和信号丢失;编码器内部故障。
维修方法:
用示渡器测 A、B 相一转信号,看其是否正常;检查编码器受到污染、太脏、变形等情况,如有问题进行相应处理。
二十一、常见伺服电机机械故障有:
轴承损坏:轴承故障会导致电机转动不平稳、噪音增加以及运行速度下降等问题。
齿轮故障:齿轮的损坏或磨损可能会导致传动效率下降、噪音增加和运行不稳定等问题。
传动带/皮带故障:传动带或皮带可能会出现老化、断裂或松动等问题,导致传动效率下降、运行不稳定甚至停止转动。
磁铁故障:永磁体或电磁线圈可能会出现磁铁脱落、短路或断路等问题,导致电机输出扭矩不稳定、运行速度下降或完全失去驱动能力。
温度过高:长时间高温运行会导致电机内部零部件的热膨胀、润滑剂失效等问题,从而影响电机的性能和寿命。
电缆故障:电缆可能会出现断线、接触不良或磨损等问题,导致电机信号传输不稳定,影响控制系统对电机的准确控制。
冷却系统故障:冷却风扇或散热器的故障可能导致电机过热,影响电机的性能和寿命。
伺服电机在工业自动化领域中起着至关重要的作用,但在使用过程中可能会出现各种故障。以下是对伺服电机常见故障原因及维修方法的详细介绍:
一、电机升温过高或冒烟故障
原因:
负载过大:电机所承受的负载超过其额定能力,导致电机长时间处于高负荷运行状态,产生过多热量。
两相运行:可能是电源故障或电机内部接线问题,导致电机只有两相通电运行,这会使电机运行异常,产生大量热量。
风道阻塞:电机的散热风道被灰尘、杂物等堵塞,影响了电机的散热效果,热量无法及时散发出去。
环境温度增高:如果电机工作环境温度过高,超出了电机的正常工作温度范围,也会导致电机温度升高。
定子绕组相间或匝间短路:电机定子绕组出现短路故障,会使电流增大,产生大量热量。
定子绕组接地:绕组接地会导致电流异常,引起电机发热。
电源电压过高或过低:电源电压不稳定,过高或过低都会影响电机的正常运行,导致发热。
维修方法:
减轻负载或选择大容量电动机:如果是负载过大导致的问题,可以考虑减轻负载,或者更换容量更大的电机,以满足工作需求。
清除风道:清理电机的散热风道,确保空气流通顺畅,提高散热效果。
采取降温措施:可以在电机周围设置散热设备,如风扇等,降低环境温度。
用万用表、电压表检查输入端电源电压:检查电源电压是否正常,如有问题及时调整或修复电源。
二、电机振动故障
原因:
转子不平衡:电机转子在制造或安装过程中出现质量分布不均匀的情况,导致转子在旋转时产生不平衡力,引起振动。
轴弯曲:电机轴受到外力作用或长期使用后发生弯曲,使得电机在运行时产生振动。
皮带盘不平衡:连接电机的皮带盘质量不均匀或安装不当,会导致电机在运行时受到不平衡力的作用,产生振动。
气隙不均匀产生单边磁拉力:电机定子与转子之间的气隙不均匀,会使电机在运行时产生单边磁拉力,引起振动。
维修方法:
校正动静平衡:对电机转子进行动平衡和静平衡校正,使转子质量分布均匀,减少振动。
校直轴或更换轴:对于弯曲的轴,可以采用的校直方法进行校直,或者更换新的轴。如果轴弯曲不严重,可以车去一部分,然后配上套筒进行修复。
校正平衡:对不平衡的皮带盘进行平衡校正,或者更换质量均匀的皮带盘。
重新调整:调整电机定子与转子之间的气隙,使其均匀分布,减少单边磁拉力,降低振动。
三、电机电流三相不平衡故障
原因:
电源电压严重不足:电源电压过低会导致电机电流不平衡,影响电机的正常运行。
三相匝数不等:电机定子绕组的匝数不一致,会使三相电流不平衡。
内部接线错误:电机内部接线出现错误,如相序接错等,会导致电流不平衡。
维修方法:
检查电源电压:使用万用表等工具检查电源电压是否正常,如有问题及时调整或修复电源。
更换电动机或修改三相匝数:如果是电机本身的问题,可以考虑更换新的电机,或者对电机的定子绕组进行重新绕制,使三相匝数相等。
改正接线方式:检查电机内部接线,纠正错误的接线方式,确保相序正确。
四、电机出现外壳带电现象故障
原因:
绕组受潮:电机在潮湿的环境中使用或存放,导致绕组受潮,绝缘性能下降,从而使电机外壳带电。
绝缘老化:电机长期使用,绝缘材料老化,失去绝缘性能,导致外壳带电。
引出线与接线盒壳接地:电机的引出线或接线盒壳与地接触,造成漏电,使外壳带电。
线圈端部碰端盖:电机线圈端部与端盖接触,导致漏电,使外壳带电。
维修方法:
干燥、更换绕组:对受潮的绕组进行干燥处理,如使用烘箱等设备进行烘干。如果绝缘损坏严重,需要更换新的绕组。
更换绕组:对于绝缘老化的绕组,需要更换新的绕组,以确保电机的安全运行。
检查并修复接地问题:检查引出线和接线盒壳的接地情况,找出接地故障点并进行修复,确保电机外壳与地之间的绝缘良好。
调整线圈位置:检查线圈端部与端盖的接触情况,调整线圈位置,使其与端盖保持一定的距离,避免接触漏电。
五、电机空载电流偏大故障
原因:
定转子气隙大:电机定子与转子之间的气隙过大,会导致空载电流偏大。
定子绕组匝数太少:定子绕组的匝数不足,会使电机的磁场强度减弱,从而导致空载电流增大。
装配不当:电机在装配过程中出现问题,如轴承安装不合适、转子与定子的相对位置不正确等,也会导致空载电流偏大。
维修方法:
调整并使之减少:调整电机定子与转子之间的气隙,使其达到合适的大小,减少空载电流。
重新核实并绕制:检查定子绕组的匝数,如有问题重新核实并进行绕制,增加匝数,提高磁场强度,降低空载电流。
重新装配:对电机进行重新装配,确保装配正确,各部件安装位置合适,避免因装配不当导致空载电流偏大。
六、电机绝缘电阻降低故障
原因:
定子进水受潮:电机定子进水,导致绝缘性能下降,绝缘电阻降低。
灰尘过多:电机内部积累过多的灰尘,会影响绝缘性能,降低绝缘电阻。
绝缘损坏:电机在使用过程中,绝缘材料可能会受到磨损、老化等因素的影响,导致绝缘损坏,绝缘电阻降低。
绝缘老化脆化:长期使用的电机,绝缘材料会逐渐老化脆化,失去绝缘性能,绝缘电阻降低。
维修方法:
排水除潮:对进水受潮的定子进行排水处理,并进行干燥,恢复绝缘性能。可以使用烘干设备或自然风干等方法进行干燥。
清除积尘:清理电机内部的灰尘,保持电机内部清洁,提高绝缘性能。可以使用压缩空气、吸尘器等工具进行清理。
修补:对于轻微损坏的绝缘,可以进行修补,如使用绝缘漆、绝缘胶带等进行修复。
更换:如果绝缘损坏严重,无法进行修补,则需要更换新的绝缘材料,确保电机的安全运行。
七、电机运行时响声不正常有异响故障
原因:
轴承磨损或油内有砂粒等异物:轴承在长期使用过程中会出现磨损,或者油中混入砂粒等异物,会导致轴承运转不正常,产生异响。
转子铁芯松动:电机转子铁芯在运行过程中可能会出现松动,导致电机在运行时产生振动和异响。
轴承缺油:轴承缺乏润滑油,会使轴承运转不顺畅,产生异响。
电源电压过高或不平衡:电源电压过高或不平衡会影响电机的正常运行,可能导致电机产生异响。
维修方法:
更换轴承或清洗轴承:对于磨损的轴承,需要更换新的轴承。如果是油中有异物,可以将轴承拆卸下来进行清洗,去除异物后重新安装。
检修转子铁芯:检查转子铁芯的紧固情况,如有松动进行紧固。如果铁芯损坏严重,需要更换新的转子铁芯。
加注适量油脂:检查轴承的润滑情况,如有缺油现象,加注适量的润滑油或油脂,确保轴承润滑良好。
检查并调整电源电压:使用万用表等工具检查电源电压是否正常,如有问题及时调整或修复电源,确保电压平衡稳定。
八、电机速度不稳定故障
原因:
负载过重:电机所承受的负载超过其额定能力,会导致电机在运行时速度不稳定。
传动机构故障:连接电机的传动机构,如皮带、链条、齿轮等出现故障,会影响电机的输出速度,导致速度不稳定。
控制器设置问题:电机控制器的参数设置不合理,如速度环增益、积分时间等设置不当,会导致电机速度不稳定。
维修方法:
减轻负载或提高电机功率:如果是负载过重导致的问题,可以考虑减轻负载,或者更换功率更大的电机,以满足工作需求。
检查传动机构并进行修复:检查传动机构的各个部件,如皮带是否松动、链条是否磨损、齿轮是否损坏等,找出故障点并进行修复或更换。
查阅控制器设定手册检查参数设置:根据电机的实际情况和工作要求,查阅控制器的设定手册,检查速度环增益、积分时间等参数设置是否合理,如有问题进行调整。
九、电机无法启动故障
原因:
电源故障:电源线路出现问题,如断路、短路、电压过低等,会导致电机无法启动。
电机连接故障:电机的接线出现错误、松动或接触不良等问题,会影响电机的正常启动。
电机功率不足:如果电机的功率无法满足工作需求,可能会导致电机无法启动。
控制器故障:电机控制器出现故障,无法正常输出控制信号,会导致电机无法启动。
感应器故障:电机的感应器出现故障,无法正确反馈电机的运行状态,也会影响电机的启动。
维修方法:
检查并修复电源线路:使用万用表等工具检查电源线路,找出故障点并进行修复,确保电源正常供应。
确保电机与电源和控制器的连接正确无误:检查电机的接线,纠正错误的接线方式,确保接线牢固、接触良好。
根据实际需要更换合适功率的电机:如果电机功率不足,需要根据工作需求更换功率更大的电机。
进行检测和维修:如果控制器或感应器出现故障,需要进行的检测和维修,或者更换新的控制器或感应器。
十、电机出现NC错误报警故障
原因:
主电路故障和进给速度太低引起:电机的主电路出现故障,如断路、短路等,或者进给速度过低,会导致NC错误报警。
脉冲编码器不良:脉冲编码器出现故障,无法正常反馈电机的位置和速度信息,会引起NC错误报警。
脉冲编码器电源电压太低:脉冲编码器的电源电压过低,会影响编码器的正常工作,导致NC错误报警。此时需要调整电源电压,使主电路板的+5V端子上的电压值在4.95-5.10V内。
没有输入脉冲编码器的一转信号而不能正常执行参考点返回:如果没有输入脉冲编码器的一转信号,电机无法正常执行参考点返回,会引起NC错误报警。
维修方法:
检查主电路并排除故障,提高进给速度:检查电机的主电路,找出故障点并进行修复。同时,调整进给速度,使其满足电机的工作要求。
更换脉冲编码器:如果脉冲编码器出现故障,需要更换新的编码器,确保电机的位置和速度反馈正常。
调整电源电压:检查脉冲编码器的电源电压,如有问题及时调整电源,使电压达到规定范围。
检查并修复一转信号输入问题:检查脉冲编码器的一转信号输入线路,确保信号正常输入,以便电机能够正常执行参考点返回。
十一、电机系统报警故障
原因:
轴脉冲编码器反馈信号断线、短路和信号丢失:电机轴脉冲编码器的反馈信号出现问题,如断线、短路或信号丢失,会导致电机系统报警。
编码器内部故障,造成信号无法正确接收:编码器内部出现故障,如受到污染、太脏、变形等,会影响信号的正常接收,引起电机系统报警。
维修方法:
用示渡器测A、B相一转信号,看其是否正常:使用示波器检测轴脉冲编码器的A、B相一转信号,检查信号是否正常。如果信号异常,需要检查编码器的接线是否正确,是否存在断线、短路等问题,并进行修复。
检查编码器内部是否受到污染、太脏、变形等:打开编码器,检查其内部是否受到污染、太脏或变形等问题。如有问题,需要进行清洁、修复或更换编码器。
十二、伺服电机飞车故障
原因:
机械问题:传动系统的松动或故障、机械零件的磨损或破损等机械问题会导致电机在工作过程中产生不稳定的运动,从而引发飞车现象。
电气问题:电机驱动器的故障、电源电压不稳定、电气线路接触不良等电气问题会使电机的控制信号受到干扰,进而引发飞车现象。
控制系统问题:控制系统中的故障,如PID控制器参数设置不正确、控制系统的采样周期设置不合理等,会干扰电机的正常控制,从而引发飞车现象。
环境因素:环境温度过高或过低、湿度过高等环境因素可能会导致电机的传感器或电气元件发生故障,进而引发飞车现象。
解决方法:
定期维护和检查:对伺服电机进行定期的维护和检查是防止飞车的重要措施。及时发现和修复机械问题、电气问题和环境问题能有效地避免伺服电机飞车的发生。
合理设置控制系统参数:对于伺服电机,正确设置PID控制器的参数非常重要。合理的参数设置可以使电机在不同负载和速度条件下工作更加稳定。此外,控制系统采样周期的设置也应根据实际情况合理调整,避免延迟干扰电机的正常控制。
使用稳定的电源和电气线路:选择稳定的电源和合适的电气线路也是防止伺服电机飞车的重要措施。确保电源电压平稳,电气线路接触良好,能够提供稳定的电流供给,避免电流过大或电线过热的情况发生。
控制环境条件:为了避免环境因素对伺服电机的影响,需要控制好工作环境的温度、湿度等因素。例如,在温度过高的环境中,可以增加散热装置或进行风冷降温;在湿度较高的环境中,可以采取防潮措施,如使用防潮箱等。
十三、伺服电机高速旋转时出现电机偏差计数器溢出错误故障
原因:
输入较长指令脉冲时发生电机偏差计数器溢出错误:当输入较长的指令脉冲时,电机可能无法及时响应,导致偏差计数器溢出。
高速旋转时发生电机偏差计数器溢出错误:在高速旋转时,电机的控制精度可能会受到影响,导致偏差计数器溢出。
运行过程中发生电机偏差计数器溢出错误:在电机运行过程中,如果出现负载变化、干扰等情况,也可能导致偏差计数器溢出。
处理方法:
检查电机动力电缆和编码器电缆的配线是否正确,电缆是否有破损:检查电机的动力电缆和编码器电缆的连接是否正确,确保电缆没有破损或接触不良等问题。
增益设置太大,重新手动调整增益或使用自动调整增益功能:如果增益设置过大,会使电机对指令的响应过于敏感,容易导致偏差计数器溢出。可以重新手动调整增益,或者使用自动调整增益功能,使增益设置更加合理。
延长加减速时间:延长加减速时间可以使电机在启动和停止时更加平稳,减少对偏差计数器的影响。
负载过重,需要重新选定更大容量的电机或减轻负载,加装减速机等传动机构提高负荷能力:如果负载过重,电机可能无法承受,会导致偏差计数器溢出。可以重新选定更大容量的电机,或者减轻负载,加装减速机等传动机构提高负荷能力。
十四、伺服驱动器报警故障
原因:
过载保护:当电机负载过大时,驱动器会自动进入过载保护状态,并发出报警。过载的原因可能包括电机负载过大、机械部件卡死、电机选型不当等。
电源电压异常:当电源电压过高或过低时,驱动器可能无法正常工作,从而发出报警。电源电压异常的原因可能包括电源线路故障、电源供应不稳定等。
PLC通信错误:在使用PLC控制伺服驱动器时,通信错误也可能导致驱动器报警。通信错误的原因可能包括通信线路故障、驱动器参数设置错误等。
位置反馈异常:位置反馈异常是指驱动器无法正确接收来自传感器的位置反馈信息。这可能是由于传感器故障、电缆损坏或电机损坏等原因引起的。
电源断开:电源断开是指伺服驱动器的供电电源突然中断。这可能是由于电源故障、断路器跳闸等原因引起的。
处理方法:
检查伺服电机负载和机械部件:检查电机的负载是否过大,机械部件是否卡死。如果是负载过大,可以考虑减轻负载或更换更大功率的电机;如果是机械部件卡死,需要排除故障,确保机械部件正常运转。
检查伺服电机电源线路和电源供应:检查电源线路是否存在故障,电源供应是否稳定。如果电源线路有问题,需要修复或更换电源线路;如果电源供应不稳定,需要采取措施稳定电源供应,如使用稳压电源等。
检查伺服电机通信线路和参数设置:检查通信线路是否存在故障,驱动器参数设置是否正确。如果通信线路有问题,需要修复或更换通信线路;如果参数设置错误,需要根据实际情况进行调整。
检查伺服电机传感器和电缆:检查传感器是否故障,电缆是否损坏。如果传感器故障,需要更换传感器;如果电缆损坏,需要修复或更换电缆。
检查伺服电机电源和断路器:检查电源是否正常,断路器是否跳闸。如果电源有问题,需要修复或更换电源;如果断路器跳闸,需要找出跳闸原因并
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