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伺服电机和步进电机的区别

时间:2015-12-17    浏览次数:

步进电机和交流伺服电机性能比较步进电机是一种离散运动的装 置它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 二、低频特性不同 三、矩频特性不同 步进电机和交流伺服电机性能比较步进电机是一种离散运动的装 置它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。 两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、1.8°五相混合式步进电机 步距角一般为0.7 2°、0.3 6°。也有一些高性能的步进电机步距角更 小。如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机其步距角为 0.0 9°德国百格拉公司BE RGE R L AHR生产的三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°、0.7 2°、0.3 6°、0.1 8°、 0.0 9°、0.0 7 2°、0.0 3 6°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。以松下全 数字式交流伺服电机为例对于带标准2 5 0 0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3 6 0°/1 0 0 0 0=0.0 3 6°。对 于带1 7位编码器的电机而言驱动器每接收2 1 7=1 3 1 0 7 2个脉冲电机转 一圈即其脉冲当量为3 6 0°/1 3 1 0 7 2=9.8 9秒。是步距角为1.8°的步进电 机的脉冲当量的1/6 5 5。 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F F T可检测出机械的共振点便于系统调整。 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3 0 0 6 0 0 RP M。交流伺服电机为恒力矩 输出即在其额定转速一般为2 0 0 0 RP M或3 0 0 0 RP M以内都能输出额 定转矩在额定转速以上为恒功率输出。 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。以松下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。 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一 般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。 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2 0 0 4 0 0毫秒。交流伺服系统的加速性能较好以松下MS MA 4 0 0 W交流伺 服电机为例从静止加速到其额定转速3 0 0 0 RP M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。

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