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交流伺服电机和步进伺服电机性能区别

发布来源:嘉灿电子  发布日期: 2022-07-19  访问量:96

交流伺服电机在控制模式(脉冲串和方向信号)上与步进伺服电机相似,但在性能和应用上存在较大差异。

步进电机作为一种开环控制系统,与现代数字控制技术有着本质的联系。步进电机广泛应用于国内数字控制系统。随着全数字交流伺服系统的出现,交流伺服电机越来越多地应用于数字控制系统。为了适应数字控制的发展趋势,步进电机或全数字交流伺服电机主要用于运动控制系统中的执行电机。现在比较两者的使用性能。

一、控制精度不同

两相混合步进电机的步距一般为 1.8°、0.9°,五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36°。还有一些高性能的步进电机通过细分后步距较小。(SANYO DENKI)二相混合步进电机的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°,两相和五相混合步进电机的步距角兼容。

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。以山洋全数字交流伺服电机为例。对于带标准2000线编码器的电机,脉冲当量为360°/8000=0.045°。对于带17位编码器的电机,驱动器每接收131072个脉冲电机,即脉冲当量为360°/131072=0.0027466°,是步距角为1.8°步进电机脉冲当量的1/655。

二、低频特性不同

步进电机在低速时容易发生低频振动。振动频率与负载和驱动性能有关,一般认为振动频率是电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机工作原理决定的低频振动现象对机器的正常运行非常不利。当步进电机在低速工作时,一般应使用阻尼技术来克服低频振动现象,如在电机上添加阻尼器或驱动器上使用细分技术。

交流伺服电机运行非常稳定,即使在低速时也不会振动。交流伺服系统具有共振抑制功能,可涵盖机械刚度不足,系统内部具有频率分析功能(FFT),机械共振点可检测,便于系统调整。

三、矩频特性不同

步进电机的输出扭矩随着转速的增加而下降,在较高的速度下会急剧下降,因此其较高工作速度一般为300~600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出,即其额定转速(一般为2万RPM或3000RPM)额定转矩可以在额定转速以上输出恒功率输出。

四、过载能力不同

步进电机一般不具备过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以山洋交流伺服系统为例,具有速度过载和扭矩过载能力。其较大扭矩是额定扭矩的两到三倍,可用于克服启动时惯性负载的惯性扭矩。由于步进电机没有这种过载能力,为了克服这种惯性扭矩,通常需要选择较大的扭矩电机,机器在正常工作中不需要这么大的扭矩,因此扭矩浪费。

五、操作性能不同

步进电机的控制是开环控制。如果启动频率过高或负载过大,则容易丢失或堵塞。如果停止时速度过高,则容易过度冲洗。因此,为了保证其控制精度,应处理升降问题。交流伺服驱动系统为闭环控制。驱动器可以直接取样电机编码器的反馈信号,形成位置环和速度环。一般来说,步进电机不会丢失或过度冲洗,控制性能更可靠。

六、速度响应性能不同

步进电机需要200~400毫秒才能从静态加速到工作速度(一般每分钟几百转)。交流伺服系统具有良好的加速性能,以山400W交流伺服电机为例,从静止加速到其额定转速3000RPM需要快速启停的控制场合只需几毫秒。

在选择控制系统时,应综合考虑控制要求和成本因素,在交流伺服电机和步进伺服电机中选择合适的控制电机。

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