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伺服电 机和步进电机的区别

发布时间:2019-04-26 12:23:20 阅读:47 作者:锐翔工控

1、 伺服电 机和步进电机的性能比较
  步进电 机作为一种开环控制的系统,和现代 数字控制技术有着本质的联系。在目前 国内的数字控制系统中,步进电 机的应用十分广泛。随着全 数字式交流伺服系统的出现,交流伺 服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适 应数字控制的发展趋势,运动控 制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两 者在控制方式上相似(脉冲串和方向信号),但在使 用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二 者的使用性能作一比较。
  一、控制精度不同
  两相混 合式步进电机步距角一般为 1.8°、0.9°,五相混 合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36°。也有一 些高性能的步进电机通过细分后步距角更小。如山洋公司(SANYO DENKI)生产的 二相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°,兼容了 两相和五相混合式步进电机的步距角。
  交流伺 服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以京伺服(KINGSERVO)全数字 式交流伺服电机为例,对于带标准2500线编码器的电机而言,由于驱 动器内部采用了四倍频技术,其脉冲当量为360°/10000=0.036°。对于带17位编码器的电机而言,驱动器每接收131072个脉冲电机转一圈,即其脉冲当量为360°/131072=0.0027466°,是步距角为1.8°的步进 电机的脉冲当量的1/655。
  二、低频特性不同
  步进电 机在低速时易出现低频振动现象。振动频 率与负载情况和驱动器性能有关,一般认 为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由 步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进 电机工作在低速时,一般应 采用阻尼技术来克服低频振动现象,比如在 电机上加阻尼器,或驱动 器上采用细分技术等。
  交流伺 服电机运转非常平稳,即使在 低速时也不会出现振动现象。交流伺 服系统具有共振抑制功能,可涵盖 机械的刚性不足,并且系 统内部具有频率解析机能(FFT),可检测 出机械的共振点,便于系统调整。
  三、矩频特性不同
  步进电 机的输出力矩随转速升高而下降,且在较 高转速时会急剧下降,所以其 最高工作转速一般在300~600RPM。交流伺 服电机为恒力矩输出,即在其额定转速(一般为2000RPM或3000RPM)以内,都能输出额定转矩,在额定 转速以上为恒功率输出。
  四、过载能力不同
  步进电 机一般不具有过载能力。交流伺 服电机具有较强的过载能力。以京伺服(KINGSERVO)交流伺服系统为例,它具有 速度过载和转矩过载能力。其最大 转矩为额定转矩的三倍,可用于 克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电 机因为没有这种过载能力,在选型 时为了克服这种惯性力矩,往往需 要选取较大转矩的电机,而机器 在正常工作期间又不需要那么大的转矩,便出现 了力矩浪费的现象。
  五、运行性能不同  
 步进电 机的控制为开环控制,启动频 率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象,停止时 转速过高易出现过冲的现象,所以为 保证其控制精度,应处理好升、降速问题。交流伺 服驱动系统为闭环控制,驱动器 可直接对电机编码器反馈信号进行采样,内部构 成位置环和速度环,不会出 现步进电机的丢步或过冲的现象,控制性能更为可靠。
  六、速度响应性能不同
  步进电 机从静止加速到工作转速(一般为每分钟几百转)需要200~400毫秒。交流伺 服系统的加速性能较好,以京伺服(KINGSERVO)400W交流伺服电机为例,从静止 加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒,可用于 要求快速启停的控制场合。
  综上所述,交流伺 服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一 些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以,在控制 系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素,选用适当的控制电机。

2、伺服电 机的选型计算方法
  注意三点:转数  扭矩  惯量 

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