伺服電機與步進電機的工作原理和六大區(qū)別
發(fā)布者:西安維克多機電科技有限公司發(fā)表時間:2024-11-08
步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號,它就驅(qū)動步進電機按設定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為“步距角”),它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量,從而達到準確定位的目的;同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度,從而達到調(diào)速的目的。
伺服電機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵,驅(qū)動器控制的U/V/W三相電形成電磁場,轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動,同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器,驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標值進行比較,調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度(線數(shù))。
區(qū)別1:控制的方式不同
步進電機是通過控制脈沖的個數(shù)控制轉(zhuǎn)動角度的,一個脈沖對應一個步距角。伺服電機是通過控制脈沖時間的長短控制轉(zhuǎn)動角度的。
區(qū)別2:所需的工作設備和工作流程不同
步進電機所需的供電電源(所需電壓由驅(qū)動器參數(shù)給出),一個脈沖發(fā)生器(現(xiàn)在多半是用板塊),一個步進電機,一個驅(qū)動器(驅(qū)動器設定步距角角度,如設定步距角為0.45°,這時,給一個脈沖,電機走0.45°);其工作流程為步進電機工作一般需要兩個脈沖:信號脈沖和方向脈沖。伺服電機所需的供電電源是一個開關(guān)(繼電器開關(guān)或繼電器板卡),一個伺服電機;其工作流程就是一個電源連接開關(guān),再連接伺服電機。
區(qū)別3:低頻特性不同
步進電機在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負載情況和驅(qū)動器性能有關(guān),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(xiàn)象對于機器的正常運轉(zhuǎn)非常不利。當步進電機工作在低速時,一般應采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象,比如在電機上加阻尼器,或驅(qū)動器上采用細分技術(shù)等。交流伺服電機運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn),即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑.制功能,可涵蓋機械的剛性不足,并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機能(FFT),可檢測出機械的共振點,便于系統(tǒng)調(diào)整。
區(qū)別4:矩頻特性不同
步進電機的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降,且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降,所以其工作轉(zhuǎn)速一般高至300~600r/min。
交流伺服電機為恒力矩輸出,即在其額定轉(zhuǎn)速(一般為2000或3000 r/min)以內(nèi),都能輸出額定轉(zhuǎn)矩,在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。
區(qū)別5: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(tǒng)為例,它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其轉(zhuǎn)矩為額轉(zhuǎn)矩的3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(zhuǎn)矩的電機,而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩,便出現(xiàn)了力矩浪費的現(xiàn)象)
區(qū)別6:速度響應性能不同
步進電機從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速(一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn))需要200~400ms。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好,以松下MSMA400W交流伺服電機為例,從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000 r/min。僅需幾ms,可用于要求快速啟停的控制場合。
說白了,極對數(shù)多,轉(zhuǎn)速慢,控制角度的,動力線引腳多的都是步進電機,而且功率往往比較低。而精度高,速度快,可應用于速度,位置,力矩多場合控制的,動力線都是UVW三線,通常都是伺服電機。而且通常極對數(shù)不超過5級,功率從幾十瓦到幾十千瓦都有。
伺服電機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵,驅(qū)動器控制的U/V/W三相電形成電磁場,轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動,同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器,驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標值進行比較,調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度(線數(shù))。
區(qū)別1:控制的方式不同
步進電機是通過控制脈沖的個數(shù)控制轉(zhuǎn)動角度的,一個脈沖對應一個步距角。伺服電機是通過控制脈沖時間的長短控制轉(zhuǎn)動角度的。
區(qū)別2:所需的工作設備和工作流程不同
步進電機所需的供電電源(所需電壓由驅(qū)動器參數(shù)給出),一個脈沖發(fā)生器(現(xiàn)在多半是用板塊),一個步進電機,一個驅(qū)動器(驅(qū)動器設定步距角角度,如設定步距角為0.45°,這時,給一個脈沖,電機走0.45°);其工作流程為步進電機工作一般需要兩個脈沖:信號脈沖和方向脈沖。伺服電機所需的供電電源是一個開關(guān)(繼電器開關(guān)或繼電器板卡),一個伺服電機;其工作流程就是一個電源連接開關(guān),再連接伺服電機。
區(qū)別3:低頻特性不同
步進電機在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負載情況和驅(qū)動器性能有關(guān),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(xiàn)象對于機器的正常運轉(zhuǎn)非常不利。當步進電機工作在低速時,一般應采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象,比如在電機上加阻尼器,或驅(qū)動器上采用細分技術(shù)等。交流伺服電機運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn),即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑.制功能,可涵蓋機械的剛性不足,并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機能(FFT),可檢測出機械的共振點,便于系統(tǒng)調(diào)整。
區(qū)別4:矩頻特性不同
步進電機的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降,且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降,所以其工作轉(zhuǎn)速一般高至300~600r/min。
交流伺服電機為恒力矩輸出,即在其額定轉(zhuǎn)速(一般為2000或3000 r/min)以內(nèi),都能輸出額定轉(zhuǎn)矩,在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。
區(qū)別5: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(tǒng)為例,它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其轉(zhuǎn)矩為額轉(zhuǎn)矩的3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(zhuǎn)矩的電機,而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩,便出現(xiàn)了力矩浪費的現(xiàn)象)
區(qū)別6:速度響應性能不同
步進電機從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速(一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn))需要200~400ms。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好,以松下MSMA400W交流伺服電機為例,從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000 r/min。僅需幾ms,可用于要求快速啟停的控制場合。
說白了,極對數(shù)多,轉(zhuǎn)速慢,控制角度的,動力線引腳多的都是步進電機,而且功率往往比較低。而精度高,速度快,可應用于速度,位置,力矩多場合控制的,動力線都是UVW三線,通常都是伺服電機。而且通常極對數(shù)不超過5級,功率從幾十瓦到幾十千瓦都有。
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