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技術(shù)知識

伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的區(qū)別

來源:中智電氣  發(fā)布時間:2022-09-02 16:17:05  瀏覽次數(shù):

伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)都是工業(yè)自動化生產(chǎn)中常用的執(zhí)行電機(jī),其主要用途十分相似,但實際上二者之間是存在一定差距的,文中根據(jù)表明二者的特點及原理,進(jìn)一步闡述了二者的區(qū)別,給具體生產(chǎn)制造應(yīng)用帶來了參照。

一、步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)電機(jī)的主要特征

(一)步進(jìn)電機(jī)的主要特征

1.步進(jìn)電機(jī)并沒有積累誤差。一般來說,步進(jìn)電機(jī)的精密度約是其實際步距角的3~5%,且不容易積累。

2.步進(jìn)電機(jī)在工作時,脈沖電流數(shù)據(jù)信號會按一定次序(比如A-B-C-A-B-C等)輪著加進(jìn)各相繞組上。

3.步進(jìn)電機(jī)與其他電機(jī)不一樣,其實際工作中電流和電壓能夠超出額定值尺寸,但選擇時不可偏移額定電流過多。

4.步進(jìn)電機(jī)表面許可的溫度可達(dá)到80-90℃。

5.步進(jìn)電機(jī)的扭矩也會隨著其工作頻率(或速率)的擴(kuò)大而減少。

6.混合步進(jìn)電機(jī)控制器的供電電源工作電壓一般是一個比較寬的范疇。

7.能通過將電機(jī)與控制器布線的A 和A-(或是B 和B-)互換就可以更改其運動方向。

(二)伺服電機(jī)電機(jī)的主要特征

1.啟動轉(zhuǎn)矩非常大,當(dāng)一旦給電機(jī)定子給予控制工作電壓,電機(jī)轉(zhuǎn)子便會馬上旋轉(zhuǎn),因此伺服電機(jī)電機(jī)具備啟動快、高靈敏度的特征。

2.運作范疇比較廣泛。

3.不會造成轉(zhuǎn)動狀況,正常運行的伺服電機(jī)電機(jī)一旦失去控制工作電壓,電機(jī)暫時停止運行。

二、步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)電機(jī)工作原理

(一)步進(jìn)電機(jī)工作原理

步進(jìn)電機(jī)能將脈沖電流信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械設(shè)備數(shù)據(jù)信號,步進(jìn)電機(jī)每推送一個脈沖電流,就能使之轉(zhuǎn)動一個固定不動的視角,稱之為步距角。步距角大小依照電機(jī)轉(zhuǎn)子齒輪模數(shù)Zr和拍速N所確定。當(dāng)持續(xù)給電機(jī)推送好幾個脈沖電流數(shù)據(jù)信號時,就能使之開展安全運行。除此之外,能通過更改上傳的脈沖電流數(shù)據(jù)信號的次數(shù)來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速率,以此來實現(xiàn)精準(zhǔn)定位和變速的效果。

(二)伺服電機(jī)電機(jī)工作原理

伺服電機(jī)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)同樣也由電機(jī)轉(zhuǎn)子構(gòu)成,其定子是永久磁鐵,控制器控制的三相電在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生磁場,而電機(jī)轉(zhuǎn)子在這樣的磁場的影響下產(chǎn)生轉(zhuǎn)動,此外伺服電機(jī)電機(jī)根據(jù)伺服電機(jī)將旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)信號發(fā)送給控制器,經(jīng)過閉環(huán)控制調(diào)整在控制器內(nèi)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的視角,以此來實現(xiàn)精準(zhǔn)的精準(zhǔn)定位控制。

 三、步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)電機(jī)的差別

中智伺服電機(jī).jpg

1.控制精度的不一樣

步進(jìn)電機(jī)是由推送脈沖電流信號的總數(shù)來控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn),一個單脈沖相匹配一個步距角,二項混合步進(jìn)電機(jī)的步距角一般為 3. 6°或1. 8°,而五相混合步進(jìn)電機(jī)步距角可達(dá)到0. 72°或0. 36°。而伺服電機(jī)電機(jī)是由控制推送單脈沖時間的變化來控制電機(jī)所旋轉(zhuǎn)視角,其精密度是通過電機(jī)軸后端光電編碼器所把控的,精密度往往能做到步進(jìn)電機(jī)的幾千分之一,能實現(xiàn)更為精準(zhǔn)的精準(zhǔn)定位控制。

2.低頻特性的差異

在低速檔運行中步進(jìn)電機(jī)很容易出現(xiàn)低頻振動狀況。其振頻與負(fù)荷情況及控制器自身性能相關(guān),一般來說,振頻應(yīng)該是電機(jī)滿載時跳起頻率的一般。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)在低速檔運行中,必須附加選用減振技術(shù)性盼來變?nèi)醯皖l振動狀況,比如可以在電機(jī)上添減振器或是在控制器上選用細(xì)分化技術(shù)等。而交流伺服電機(jī)運行十分穩(wěn)定,不管在低速檔運作或是高速運轉(zhuǎn)過程中不會有震動的情況,由于它具有共震抑制的作用,可包含機(jī)械剛度不夠,而且系統(tǒng)軟件內(nèi)部結(jié)構(gòu)具備工作頻率分析功能(FFT),可檢測到機(jī)械共振點,有利于系統(tǒng)軟件調(diào)節(jié)。

3.矩頻特征的不一樣

步進(jìn)電機(jī)的導(dǎo)出轉(zhuǎn)矩也會隨著轉(zhuǎn)速比的升高而減少,而且在較高速旋轉(zhuǎn)的時候會出現(xiàn)一個大幅度的下滑,因此其最大運行轉(zhuǎn)速比一般需要控制在每分300到600轉(zhuǎn)。而交流伺服電機(jī)在運行中歸屬于穩(wěn)定轉(zhuǎn)矩的輸入輸出情況,因此在其額定轉(zhuǎn)速范圍之內(nèi)都可以導(dǎo)出額定值得轉(zhuǎn)矩,需注意,如在額定轉(zhuǎn)速之上工作的時候,乃為恒功率導(dǎo)出。

4.負(fù)載能力的差異

步進(jìn)電機(jī)一般不具有負(fù)載能力,而交流伺服電機(jī)有較強(qiáng)的負(fù)載能力。比如康佳交流伺服系統(tǒng)就并且具有速率負(fù)載和轉(zhuǎn)矩過載的能力,較大轉(zhuǎn)矩可達(dá)到額定值轉(zhuǎn)矩的3倍左右,適合于擺脫慣性力負(fù)荷在運行瞬間的慣性力轉(zhuǎn)矩。可是步進(jìn)電機(jī)如果沒有這類負(fù)載能力,因此在型號選擇時想要擺脫慣性力轉(zhuǎn)矩,一般需要選擇比較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī),在啟動后又只需要使用一小部分動能,進(jìn)而很容易出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩浪費的狀況。

5.運作的性能不一樣

步進(jìn)電機(jī)所采用的控制為開環(huán)增益控制,運行工作頻率太高或負(fù)荷太大易都會造成其產(chǎn)生丟步或匝間的現(xiàn)象,另外在終止環(huán)節(jié)中假如轉(zhuǎn)速過高也很容易發(fā)生過沖狀況。而溝通交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制控制,控制器在運行中會讓電機(jī)伺服電機(jī)控制信號開展取樣,進(jìn)而進(jìn)行實時的變化,一般不會出現(xiàn)丟步或者太沖的狀況,控制和運轉(zhuǎn)特性更為靠譜。

6.回應(yīng)能力的差異

步進(jìn)電機(jī)從靜止不動逐漸加快到工作轉(zhuǎn)速比所花費的時間約為200到400ms。而交流伺服電機(jī)的回應(yīng)能力更強(qiáng),以中智電氣的ZF系列交流伺服電機(jī)為例子,從靜止不動逐漸加快到3000r/min(額定轉(zhuǎn)速)只需幾ms就行了,適合于必須迅速啟停的控制場所。

四、結(jié)果

總的來說,交流伺服電機(jī)性能在很多方而都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。但由于價錢等因素,在一些控制沒有要求場合也可以用步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行器。因此,在具體工業(yè)化生產(chǎn)控制中,要充分考慮控制規(guī)定、特性、成本費、環(huán)境等各個方面要素,從而選擇適合的控制電機(jī)。

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