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伺服電機與步進電機性能比較

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伺服電機與步進電機性能比較

發布日期:2020-01-15 作者: 點擊:

步進電機作為一種開環控製的係統,和現代數字控製技術有著本質的聯係。在目前國內的數字控製係統中,步進電機的應用十分廣泛。隨著全數字式交流伺服係統的出現,交流伺服電機也越來越多地應用於數字控製係統中。為了適應數字控製的發展趨勢,運動控製係統中大多采用步進電機或全數字式交流伺服電機作為執行電動機。雖然兩者在控製方式上相似(脈衝串和方向信號),但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異。現就二者的使用性能作一比較。

一、控製精度不同

兩相混合式步進電機步距角一般為 1.8°、0.9°,五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進電機通過細分後步距角更小。如寧波迪卡數控公司生產的二相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關設置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°等,兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。

交流伺服電機的控製精度由電機軸後端的旋轉編碼器保證。以寧波迪卡數控公司全數字式交流伺服電機為例,對於帶標準2500線編碼器的電機而言,由於驅動器內部采用了四倍頻技術,其脈衝當量為360°/10000=0.036°。對於帶17位編碼器的電機而言,驅動器每接收131072個脈衝電機轉一圈,即其脈衝當量為360°/131072=0.0027466°,是步距角為1.8°的步進電機的脈衝當量的1/655。

二、低頻特性不同

步進電機在低速時易出現低頻振動現象。振動頻率與負載情況和驅動器性能有關,一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現象對於機器的正常運轉非常不利。當步進電機工作在低速時,一般應采用阻尼技術來克服低頻振動現象,比如在電機上加阻尼器,或驅動器上采用細分技術等。

交流伺服電機運轉非常平穩,即使在低速時也不會出現振動現象。交流伺服係統具有共振抑製功能,可涵蓋機械的剛性不足,並且係統內部具有頻率解析機能(FFT),可檢測出機械的共振點,便於係統調整。

三、矩頻特性不同

步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降,且在較高轉速時會急劇下降,所以其Z高工作轉速一般在300~600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出,即在其額定轉速(一般為2000RPM或3000RPM)以內,都能輸出額定轉矩,在額定轉速以上為恒功率輸出。

四、過載能力不同

步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以寧波迪卡數控公司交流伺服係統為例,它具有速度過載和轉矩過載能力。其Z大轉矩為額定轉矩的二到三倍,可用於克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力,在選型時為了克服這種慣性力矩,往往需要選取較大轉矩的電機,而機器在正常工作期間又不需要那麽大的轉矩,便出現了力矩浪費的現象。

五、運行性能不同

步進電機的控製為開環控製,啟動頻率過高或負載過大易出現丟步或堵轉的現象,停止時轉速過高易出現過衝的現象,所以為保證其控製精度,應處理好升、降速問題。交流伺服驅動係統為閉環控製,驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣,內部構成位置環和速度環,一般不會出現步進電機的丟步或過衝的現象,控製性能更為可靠。

六、速度響應性能不同

步進電機從靜止加速到工作轉速(一般為每分鍾幾百轉)需要200~400毫秒。交流伺服係統的加速性能較好,以寧波迪卡數控公司400W交流伺服電機為例,從靜止加速到其額定轉速3000RPM僅需幾毫秒,可用於要求快速啟停的控製場合。

綜上所述,交流伺服係統在許多性能方麵都優於步進電機。但在一些要求不高的場合也經常用步進電機來做執行電動機。所以,在控製係統的設計過程中要綜合考慮控製要求、成本等多方麵的因素,選用適當的控製電機。

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