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伺服电机与步进电机的性能比较有何异同?

伺服电机与步进电机的性能比较:

步进电机一种开环控制的系统,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评价数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势,运动控制系统中主要采用转矩电机或全数字式交流伺服电机作为执行电机。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更大的差异。就现两者的使用性能作一比较。

一、控制精度不同

两相混合式步进电机步距角一般为1.8°、0.9°,五相混合式步进电机步距角一般为0.72°、0.36°。也有一些高性能的步进电机通过细分后步距角更小。如三洋公司(SANYODENKI)生产的二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°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°,兼容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主轴的旋转编码器保证。以三洋全数字式交流伺服电机为例,对于带标准2000线编码器的电机而言,由于驱动器内部采用了四倍频对于带17位编码器的电机端,驱动器每接收131072个脉冲电机转一圈,即其脉冲当量为360°/131072=0.0027466°,是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量为1/655。

二、低频特性不同

步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动现象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对于现象机的正常工作非常不利。当步进电机工作时在低速时,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,或驱动器上采用阐释技术等。

交流电机伺服运转也非常平稳,即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有***振点功能,可顶部机械的刚性不足,并且系统内部具有频率解析机能力(FFT),可检测出机械的***振点,从而系统调整

三、矩频特性不同

步进电机的输出扭矩随着上升而上升,且在某一时刻会开始下降,所以其最高工作一般一般在300~600RPM。交流伺服电机为恒功率输出,即在其额定额定(一般为2000RPM或3000RPM)以内,每个输出额定力矩,在额定额定以上为恒功率输出。

四、过载能力不同

步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有过载的过载能力。以三洋交流伺服系统为例,它具有速度过载和过载能力。最大力矩为额定力矩的二到三倍,可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。由于步进电机没有这种过载能力,在选型时为了克服这种惯性力矩,往往需要较早的力矩。大动作的电机,而机器在正常工作期间又不需要那么大的动作,就会出现短暂浪费的现象。

五、运行性能不同

步进电机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,控制性能更加可靠。

六、速度响应性能不同

步进电机从静止加速到工作速度(一般为每分钟几转)需要200~400毫秒。交流从站系统的加速性能更好,可用于要求快速启停的控制场合。

综上所述,交流从系统在许多性能方面都要求步进电机。但在要求不高的场合也经常用电机电机可以执行电机。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,选用合适的控制电机。

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