步進(jìn)電機是一種離散運動(dòng)的裝置,它和現代數字控製(zhì)技術有著本質(zhì)的聯係。在(zài)目前國內(nèi)的數字控製(zhì)係統中,步(bù)進電機的應用十分廣泛(fàn)。隨(suí)著全數字式交流伺服係統的出現,交流伺服電機也越來越多地應用於數字控製係(xì)統中。為了適應數字控製(zhì)的發展趨勢,運(yùn)動控製係統中大多采用步進電機或全數字式交流伺服電機作為執行電動機。雖然兩者在控製方式上相似(脈衝串(chuàn)和(hé)方向信號),但在使(shǐ)用性能和應(yīng)用場合上(shàng)存在著較大的差異。現就二者的使用性能作一比較。
一、控(kòng)製精度不同
兩相混合式步(bù)進電機步距角一般為3.6°、 1.8°,五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進電機步(bù)距角更小。如四通公司(sī)生產的一種用於慢走絲機床的步進電機,其步距角為0.09°;德國百格拉公司(BERGER LAHR)生(shēng)產的三相混合式步進(jìn)電機其步距角(jiǎo)可通過(guò)撥碼開關設(shè)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電機的步距角。
交流伺服電(diàn)機的控製(zhì)精度由電機軸後端的旋轉編碼器保證。以(yǐ)鬆下全數字式交流伺服電機(jī)為例,對於帶標準2500線編碼器的電機而言,由(yóu)於驅動器內部采用(yòng)了(le)四倍頻技術,其脈衝當量為360°/10000=0.036°。對(duì)於帶17位編碼器的電機而言,驅動器(qì)每接收217=131072個脈衝(chōng)電機轉一圈,即其脈衝當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈衝當量的1/655。
二、低頻特性不同
步進電機在(zài)低速(sù)時(shí)易出現低頻振動現象(xiàng)。振(zhèn)動頻率與負載情況和驅動器性能(néng)有關,一般認為振(zhèn)動頻(pín)率為電機空載起跳頻率的(de)一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現象對於(yú)機(jī)器的正(zhèng)常運(yùn)轉非(fēi)常(cháng)不利。當(dāng)步進(jìn)電機工作在低速時,一般應采用阻尼技術來克服低頻振動現象(xiàng),比如在電機上加(jiā)阻尼器,或驅動器上(shàng)采用細分技術等。
交(jiāo)流伺服電機運(yùn)轉非常平穩(wěn),即使在低速時也(yě)不會出(chū)現振動現(xiàn)象。交流伺服(fú)係統(tǒng)具有共振抑製功能,可涵蓋機械(xiè)的剛性不足,並且係統內部具有頻率解(jiě)析機能(FFT),可(kě)檢(jiǎn)測出機(jī)械的共振點,便於係統調整。
三、矩頻特性不同
步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降,且(qiě)在較高轉速時會急劇下降,所以其最高工作轉速一般在300~600RPM。交(jiāo)流伺服電機為(wéi)恒力(lì)矩輸出,即在其額定轉(zhuǎn)速(一(yī)般為2000RPM或3000RPM)以內,都能(néng)輸出額定轉(zhuǎn)矩,在額定轉速以(yǐ)上為(wéi)恒功率輸出。
四、過載能(néng)力不同
步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機(jī)具有較強的過載能(néng)力。以鬆下交流伺服係統為例,它具有(yǒu)速度過載和轉矩過載能(néng)力。其最大轉矩為額定轉矩的三倍,可用於克服慣性負(fù)載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種(zhǒng)過(guò)載能力,在選型時為了克服(fú)這種(zhǒng)慣性力矩,往往需要選取較(jiào)大轉矩的(de)電機,而機器在(zài)正常工作期間又不需要那麽大的轉矩,便出現了力矩浪(làng)費的現象。
五、運行性能不同
步進電機的(de)控製為開(kāi)環控製,啟動頻率過高或負載過(guò)大易出現丟步或堵轉的現象,停止時轉速過高易出現過衝的現象,所以為(wéi)保證(zhèng)其控製精(jīng)度(dù),應(yīng)處理好升、降速問題。交流伺服驅動係統(tǒng)為閉環控製,驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣,內部構成位置環和速度(dù)環,一般不會出現(xiàn)步進電機的丟步或過衝的(de)現象,控製性能更為可靠。
六、速度響應性能不同
步進電機從靜止加速到工作(zuò)轉速(一般為每分鍾幾百轉)需要200~400毫(háo)秒。交流(liú)伺服係統的加速性能較好,以鬆下MSMA 400W交流伺服電機為例,從靜止加速到其額(é)定轉速3000RPM僅需幾毫秒,可用於要(yào)求快速啟停的(de)控製場合。
綜上所述,交流伺(sì)服係統在許多性能方麵都優(yōu)於步進電機。但在一些(xiē)要求不高的場合也經常用步進電機來做執行電動(dòng)機。所以,在控製係統的設計過程中(zhōng)要綜合考慮控製要求(qiú)、成本等(děng)多方麵的因素,選用適當的控製電機。
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