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怎樣選擇普通步進(jìn)電機和松下伺服電機的區別

責任編輯：智力機電  發(fā)布時(shí)間：2019-09-10
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在自動(dòng)化設備中經(jīng)常會(huì )用到步進(jìn)電機和伺服電機，我們應該如何選擇呢下面對兩種電機的性能做一比較，看過(guò)之后就會(huì )有個(gè)明確的答案了。

步進(jìn)電機是一種離散運動(dòng)的裝置，它和現代數字控制技術(shù)有著(zhù)本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內的數字控制系統中，步進(jìn)電機的應用十分廣泛。隨著(zhù)全數字式交流伺服系統的出現，交流伺服電機也越來(lái)越多地應用于數字控制系統中。為了適應數字控制的發(fā)展趨勢，運動(dòng)控制系統中大多采用步進(jìn)電機或全數字式交流伺服電機作為執行電動(dòng)機。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號），但在使用性能和應用場(chǎng)合上存在著(zhù)較大的差異?，F就二者的使用性能作一比較。


一、控制精度不同


      兩相混合式步進(jìn)電機步距角一般為 3.6°、1.8°，五相混合式步進(jìn)電機步距角一般為 0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進(jìn)電機步距角更小。如四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機床的步進(jìn)電機，其步距角為 0.09°；德國百格拉公司（BERGER LAHR）生產(chǎn)的三相混合式步進(jìn)電機其步距角可通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設置為 1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進(jìn)電機的步距角。


      交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證。以松下全數字式交流伺服電機為例，對于帶標準 2500 線(xiàn)編碼器的電機而言，由于驅動(dòng)器內部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當量為 360°/10000=0.036°。對于帶 17 位編碼器的電機而言，驅動(dòng)器每接收 217=131072個(gè)脈沖電機轉一圈，即其脈沖當量為 360°/131072=9.89 秒。是步距角為 1.8°的步進(jìn)電機的脈沖當量的 1/655。


二、低頻特性不同


      步進(jìn)電機在低速時(shí)易出現低頻振動(dòng)現象。振動(dòng)頻率與負載情況和驅動(dòng)器性能有關(guān)，一般認為振動(dòng)頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現象對于機器的正常運轉非常不利。當步進(jìn)電機工作在低速時(shí)，一般應采用阻尼技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現象，比如在電機上加阻尼器，或驅動(dòng)器上采用細分技術(shù)等。


      交流伺服電機運轉非常平穩，即使在低速時(shí)也不會(huì )出現振動(dòng)現象。交流伺服系統具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統內部具有頻率解析機能（FFT），可檢測出機械的共振點(diǎn)，便于系統調整。


 


三、矩頻特性不同


     步進(jìn)電機的輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時(shí)會(huì )急劇下降，所以其最高工作轉速一般在 300～600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉速（一般為 2000RPM或 3000RPM）以?xún)?，都能輸出額定轉矩，在額定轉速以上為恒功率輸出。


四、過(guò)載能力不同 步進(jìn)電機一般不具有過(guò)載能力。交流伺服電機具有較強的過(guò)載能力。以松下交流伺服系 統為例，它具有速度過(guò)載和轉矩過(guò)載能力。其最大轉矩為額定轉矩的三倍，可用于克服慣性 負載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機因為沒(méi)有這種過(guò)載能力，在選型時(shí)為了克服這種慣性 力矩，往往需要選取較大轉矩的電機，而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉矩，便出 現了力矩浪費的現象。


五、運行性能不同 步進(jìn)電機的控制為開(kāi)環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過(guò)高或負載過(guò)大易出現丟步或堵轉的現象，停止 時(shí)轉速過(guò)高易出現過(guò)沖的現象，所以為保證其控制精度，應處理好升、降速問(wèn)題。交流伺服 驅動(dòng)系統為閉環(huán)控制，驅動(dòng)器可直接對電機編碼器反饋信號進(jìn)行采樣，內部構成位置環(huán)和速 度環(huán)，一般不會(huì )出現步進(jìn)電機的丟步或過(guò)沖的現象，控制性能更為可靠。


六、速度響應性能不同 步進(jìn)電機從靜止加速到工作轉速（一般為每分鐘幾百轉）需要 200～400 毫秒。交流伺 服系統的加速性能較好，以松下 MSMA 400W 交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉速 3000RPM 僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場(chǎng)合。


七、價(jià)格不同 由于伺服電機及其驅動(dòng)器的制造成本和技術(shù)含量相對較高，因此價(jià)格也比步進(jìn)電機高了 不少，尤其是盡快的伺服電機價(jià)格差距更大。今年來(lái)國產(chǎn)伺服電機發(fā)展很快，有了不少品種 和型號的伺服電機可供選擇，性?xún)r(jià)比也較高。


八、結論 綜上所述，交流伺服系統在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機。但在一些要求不高的場(chǎng)合也 經(jīng)常用步進(jìn)電機來(lái)做執行電動(dòng)機。所以，在控制系統的設計過(guò)程中要綜合考慮控制要求、成 本等多方面的因素，選用適當的控制電機。


九、控制器的選擇 市場(chǎng)上的步進(jìn)電機和伺服電機的控制器很多，但是大部分都需要編程才能使用?，F在步 進(jìn)電機和伺服電機的用途很廣泛，是很多設備優(yōu)先選用的控制電機，由于需要編程才能控制 沒(méi)有技術(shù)力量的廠(chǎng)家難于應用，只得求助外援來(lái)解決。 下面介紹一款北京表控科技有限公司研制的采用表格設置的方法取得編程方式的控制 器——表控。表控的應用很簡(jiǎn)單，使用鼠標在功能設置表上設置需要的功能，普遍用于步進(jìn) 電機和伺服電機的控制中，并且非常適合與氣缸及其他各種電機混合控制的場(chǎng)合，是一種使 用方便，性?xún)r(jià)比較高的理想控制器。 下圖是表控系列產(chǎn)品之一的 TPC12-12TD 型控制器，具有 12 路輸入和 12 路輸出，最多 可以控制 4 個(gè)步進(jìn)電機或伺服電機，適合與氣缸、液壓等其他電器的混合控制。

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