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            步進電機與伺服電機區別(一)

            文章出處:格特包裝機械作者:格特網絡部發表時間:2020-04-16 15:04:45閱讀:
                在當今包裝設備上運用步進電機和伺服電機越來越多,下面,我就兩者原理性區別給簡單介紹一下:

                步進電機是一種離散運動的裝置,它和現代數字控制技術有著本質的聯系。在目前國內的數字控制系統中,步進電機的應用十分廣泛。隨著全數字式交流伺服系統的出現,交流伺服電機也越來越多地應用于數字控制系統中。為了適應數字控制的發展趨勢,運動控制系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。雖然兩者在控制方式上相似(脈沖串和方向信號),但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異?,F就二者的使用性能作一比較,步進電機和交流伺服電機性能比較:

                控制精度不同:

                兩相混合式步進電機步距角一般為3.6°、 1.8°,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步距角更小。如四通公司生產的一種用于慢走絲機床的步進電機,其步距角為0.09°;德國百格拉公司(BERGER LAHR)生產的三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°,兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。
            交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證。以松下全數字式交流伺服電機為例,對于帶標準2500線編碼器的電機而言,由于驅動器內部采用了四倍頻技術,其脈沖當量為360°/10000=0.036°。對于帶17位編碼器的電機而言,驅動器每接收217=131072個脈沖電機轉一圈,即其脈沖當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655。
            但是,現在針對步進電機的64細分的驅動器也很常見了。注意,這個時候,電機是200*64=12800個脈沖轉一圈。而市面上常見的交流伺服,編碼器不過是2048或者2500線的。當然,有17位編碼器的電機,不過,步進驅動器也有256細分的。從分辨率而言,交流伺服還是要高一些。

                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于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。交流伺服系統具有共振抑制功能,可涵蓋機械的剛性不足,并且系統內部具有頻率解析機能(FFT),可檢測出機械的共振點,便于系統調整。

                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,所以其最高工作轉速一般在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。

                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。以松下交流伺服系統為例,它具有速度過載和轉矩過載能力。其最大轉矩為額定轉矩的三倍,可用于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么大的轉矩,便出現了力矩浪費的現象。 五、運行性能不同 步進電機的控制為開環控制,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沖的現象,所以為保證其控制精度,應處理好升、降速問題。交流伺服驅動系統為閉環控制,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沖的現象,控制性能更為可靠。

                速度響應性能不同

                步進電機從靜止加速到工作轉速(一般為每分鐘幾百轉)需要200~400毫秒。交流伺服系統的加速性能較好,以松下MSMA 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,可用于要求快速啟停的控制場合。 綜上所述,交流伺服系統在許多性能方面都優于步進電機。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,在控制系統的設計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素,選用適當的控制電機。

                概括一下交流伺服電機優點:
                1、精度:實現了位置,速度和力矩的閉環控制;克服了步進電機失步的問題;
                2、轉速:高速性能好,一般額定轉速能達到2000~3000轉;
                3、適應性:抗過載能力強,能承受三倍于額定轉矩的負載,對有瞬間負載波動和要求快速起動的場合特別適用;
                4、穩定:低速運行平穩,低速運行時不會產生類似于步進電機的步進運行現象。適用于有高速響應要求的場合;
                5、及時性:電機加減速的動態相應時間短,一般在幾十毫秒之內;
                6、舒適性:發熱和噪音明顯降低。

                交流伺服電機的缺點:
                1、安置在設備上的伺服電機一般考慮的是轉速要求比較高的情況,對于要求速度較低的情況就沒有優勢了,還有對于有些在包裝行業上包裝物料要求速度較低情況下,步進電機需要設置麻煩一些,否則不使用。
                2、電機本身價格要與同等步進電機一部分,造成制造成本較高。
                3、作為各自驅動的驅動器來說,A:步進電機比伺服電機驅動器成本低。B、步進電機驅動器結構相對簡單,后期維護低,伺服電機驅動則要復雜的多,后期維修成本高,可修行差!
             
                簡單的說就是:我們平??吹降哪欠N普通的電機,斷電后它還會因為自身的慣性再轉一會兒,然后停下。而伺服電機和步進電機是說停就停,說走就走(反應極快)。但步進電機存在失步現象,這是步進驅動本身也就是胎里帶的問題。

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