步進(jìn)電機(jī)和交流伺服電機(jī)比較選擇
步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動(dòng)的裝置闲延,它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國(guó)內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中,步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛磨豁。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn),交流伺服電機(jī)也越來(lái)越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中四爹。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢(shì)顾翼,運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。雖然兩者在控制方式上相似(脈沖串和方向信號(hào))奈泪,但在使用性能和應(yīng)用場(chǎng)合上存在著較大的差異∈拭常現(xiàn)就二者的使用性能作一比較。
1.控制精度不同
兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為3.6°涝桅、 1.8°拜姿,五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72 °、0.36°冯遂。也有一些高性能的步進(jìn)電機(jī)步距角更小蕊肥。如四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機(jī)床的步進(jìn)電機(jī),其步距角為0.09°蛤肌;德國(guó)百格拉公司(BERGER LAHR)生產(chǎn)的三相混合式步進(jìn)電機(jī)其步距角可通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置為1.8°晴埂、0.9°、0.72°寻定、0.36°儒洛、0.18°、0.09°狼速、0.072°琅锻、0.036°,兼容了兩相和五相混合式步進(jìn)電機(jī)的步距角儿戏。
t. 交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證肴泥。以松下全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例,對(duì)于帶標(biāo)準(zhǔn)2500線編碼器的電機(jī)而言,由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)耻宋,其脈沖當(dāng)量為360°/10000=0.036°腿弛。對(duì)于帶17位編碼器的電機(jī)而言,驅(qū)動(dòng)器每接收217=131072個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈雁巾,即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=9.89秒躬摆。是步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655。
2.低頻特性不同
步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象岔霞。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)阻洋,一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利阵厨。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)败芙,一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象,比如在電機(jī)上加阻尼器惫谤,或驅(qū)動(dòng)器上采用細(xì)分技術(shù)等壁顶。
交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn),即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象溜歪。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能若专,可涵蓋機(jī)械的剛性不足,并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能(FFT)痹愚,可檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn)富岳,便于系統(tǒng)調(diào)整蛔糯。
3.矩頻特性不同
6 w2步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降拯腮,且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降,所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300~600RPM蚁飒。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出动壤,即在其額定轉(zhuǎn)速(一般為2000RPM或3000RPM)以?xún)?nèi),都能輸出額定轉(zhuǎn)矩淮逻,在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出琼懊。
4. 過(guò)載能力不同
步進(jìn)電機(jī)一般不具有過(guò)載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過(guò)載能力爬早。以松下交流伺服系統(tǒng)為例掩纺,它具有速度過(guò)載和轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍碟姓,可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩炼注。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆](méi)有這種過(guò)載能力,在選型時(shí)為了克服這種慣性力矩易传,往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)方数,而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩,便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。
5.運(yùn)行性能不同
步進(jìn)電機(jī)的控制為開(kāi)環(huán)控制询烤,啟動(dòng)頻率過(guò)高或負(fù)載過(guò)大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象忙甩,停止時(shí)轉(zhuǎn)速過(guò)高易出現(xiàn)過(guò)沖的現(xiàn)象,所以為保證其控制精度旷酗,應(yīng)處理好升揉罗、降速問(wèn)題。交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制砾褂,驅(qū)動(dòng)器可直接對(duì)電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行采樣炸涝,內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán),一般不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過(guò)沖的現(xiàn)象馍资,控制性能更為可靠筒主。
6.速度響應(yīng)性能不同
步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速(一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn))需要200~400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好鸟蟹,以松下MSMA 400W交流伺服電機(jī)為例乌妙,從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒,可用于要求快速啟停的控制場(chǎng)合建钥。
綜上所述藤韵,交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。但在一些要求不高的場(chǎng)合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來(lái)做執(zhí)行電動(dòng)機(jī)熊经。所以泽艘,在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素镐依,選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)匹涮。
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