步进电机和伺服电机的区别
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步进电机主要依据相数分类,其中二相与五相步进电机为市场主流。二相步进电机每转可细分为400份,而五相则可达1000份,故五相步进电机性能更佳,加减速时间更短,动态惯性更低。
随着全数字式交流伺服系统的普及,交流伺服电机在数字控制系统中得到广泛应用。虽然步进电机与全数字式交流伺服电机在控制方式上相似(如脉冲串和方向信号),但两者在使用性能和应用场合上存在明显差异。
一、控制精度
两相混合式步进电机步距角通常为3.6度或1.8度,而五相混合式步进电机步距角更精细,为0.72度或0.36度。某些高性能步进电机步距角更小,以满足特定应用需求。
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,其脉冲当量远小于步进电机的步距角,从而提供更高的控制精度。
二、矩频特性
步进电机输出力矩随转速升高而降低,尤其在较高转速时力矩急剧下降,因此其最高工作转速通常在300~600rpm之间。
相比之下,交流伺服电机在恒力矩输出方面表现优异,即在额定转速以内均可输出额定转矩,并在额定转速以上实现恒功率输出。
三、低频特性及改善措施
步进电机在低速时易出现低频振动现象,这主要由其工作原理决定。为克服此现象,可采取阻尼技术或在驱动器上应用细分技术。
交流伺服电机在低速运转时非常平稳,不会出现振动现象,系统还具备共振抑制功能,可覆盖机械的刚性不足。
四、过载能力
步进电机一般不具备过载能力,选型时需考虑惯性负载的瞬时力矩,可能导致力矩浪费。而交流伺服电机具有强大的过载能力,如交流伺服系统具有速度和转矩过载能力。
五、运行性能及控制方式
步进电机的控制为开环控制,需注意升降速问题以保证控制精度。而交流伺服驱动系统为闭环控制,可直接对电机编码器反馈信号进行采样,控制性能更为可靠,不易出现丢步或过冲的现象。
六、速度对性能的影响
步进电机加速时间较长,从静止加速到工作转速需要200~400毫秒。而交流伺服系统加速性能优异,如某型号交流伺服电机可从静止加速到其额定转速仅需几毫秒。
在选择使用伺服电机或步进电机时,需综合考虑负载性质、转矩、惯量、转速、精度、加减速等要求,以及供电电源类型。对于步进电机驱动器的配用,需根据电机电流选择合适驱动器,如有需要可选用细分型驱动器。
了解直流伺服电机与交流伺服电机的优缺点
直流伺服电机优点包括速度控制精确、转矩速度特性硬、控制原理简单等;缺点主要有电刷换向限制、附加阻力及磨损微粒产生等。而交流伺服电机优点为速度控制特性良好、效率高、少等;缺点则为控制较复杂,需现场调整PID参数。
在使用电机时,需要注意上电运行前的检查事项,如控制信号线的连接、电源电压的合适性、电机型号或电流设定值的正确性等。还需注意接地方法和浮空不接的问题。
在选择和使用电机时,需根据具体应用场景和要求综合考虑各种因素。正确选择和使用电机将有助于提高机械设备的性能和效率。